Сабина Хоссенфельдер - Уродливая Вселенная [Как поиски красоты заводят физиков в тупик]

Но, хотя ничто не в силах двигаться в пространстве быстрее света, само пространство подобных пределов не знает. Оно может расширяться, что и делает в мультивселенной, быстрее света, а потому есть области, свет от которых никогда нас не достигнет. В мультивселенной все остальные вселенные располагаются в таких вот областях и поэтому причинно не связаны с нами. Недосягаемы вовек. Стало быть, говорят противники мультивселенной, вы никогда не сможете подвергнуть ее каким-либо измерениям, а значит, она не относится к сфере науки.

В ответ защитники мультивселенной заявляют: если теория имеет элементы, не поддающиеся наблюдению, это еще не означает, что она не может давать предсказаний. С тех пор как зародилась квантовая механика, мы знаем: неверно требовать, чтобы все математические структуры теории напрямую соотносились с наблюдаемыми величинами. Например, волновая функция сама по себе неизмерима – измеримо лишь распределение вероятностей, получаемое из волновой функции. Нужно сказать, что не все довольны таким положением вещей. Однако же все мы согласны с тем, что квантовая механика тем не менее крайне успешна.

Насколько охотно физики принимают ненаблюдаемые элементы теории в качестве необходимых, зависит от того, насколько они верят в эту теорию и надеются, что она приведет к еще более глубоким прозрениям. Но нет ничего априорно ненаучного в теории, содержащей ненаблюдаемые элементы.

Извлечь предсказания из теории о мультивселенной возможно – несмотря на то, что бо́льшая ее часть ненаблюдаема, – если исследовать вероятность того, что в одной из вселенных мультивселенной законы природы походят на наши. Мы бы тогда все равно не смогли вывести фундаментальные законы природы в нашей Вселенной, но все же смогли бы сделать вывод, какие законы мы бы с большей вероятностью наблюдали. А это, утверждают сторонники идеи, лучшее, что мы можем. Это смена парадигмы, сдвиг в представлении о том, каким должно быть утверждение, чтобы вообще считаться научным. Если вы с этим не согласны, если не принимаете новую науку, значит, вы препятствуете прогрессу и безнадежно отстали – ископаемые остатки, готовые погрузиться навеки в ил.

Вы не можете вычислить никаких вероятностей в мультивселенной, возражают противники идеи, поскольку есть бесконечно много возможностей для всех этих вероятностей, а вы не можете достоверно сравнить одни бесконечности с другими. Это возможно, но вам нужна тогда математическая схема – распределение вероятностей, или «мера», – которая говорила бы вам, как укротить бесконечности. И откуда же возьмется это распределение вероятностей? Чтобы получить его, вам нужна другая теория. А на этом этапе почему бы не попытаться отыскать теорию, которая вообще не порождает все эти ненаблюдаемые вселенные?

Это не вариант, отвечают защитники идеи. Если мы живем в наилучшем из всех возможных миров, то что же насчет остальных возможных миров? Нельзя их просто игнорировать. Не мы это заварили, говорят сторонники мультивселенной, наши теории заставляют нас с этим смириться. Это не мы сами – математика вынудила нас. А математика не врет. Мы просто-напросто стараемся быть объективными, хорошими учеными, говорят они. Если вы противитесь, то это чистое отпирательство, вы просто отказываетесь принять не нравящиеся вам логические следствия.

И так продолжается уже два десятилетия.

У нас нет оснований считать, что Вселенная заканчивается за космологическим горизонтом и завтра мы обнаружим, что нет больше галактик, кроме тех, что мы способны увидеть сегодня. Но как далеко простирается россыпь галактик, похожих на те, что нас окружают, никто не знает – и никто не может знать. Мы даже не знаем, бесконечно ли пространство или в конце концов замыкается само на себя, делая Вселенную конечной, замкнутой, с радиусом гораздо большим, чем мы сейчас видим.

Такое продолжение Вселенной в известном нам виде непротиворечиво, и не это обычно понимается под «мультивселенной». А вот та самая мультивселенная содержит области, нисколько не похожие на все, что мы наблюдаем вокруг себя. И есть несколько типов подобных мультивселенных, которые физики-теоретики сегодня считают логическими следствиями своих теорий.

Наши знания о ранней Вселенной ограниченны, поскольку мы мало знаем о веществе при температурах и плотностях, превышающих те, что мы до сих пор способны были исследовать. Правда, мы можем экстраполировать свои теории – Стандартную модель и согласованную космологическую, – предполагая, что они продолжают работать точно так же. И если мы экстраполируем поведение вещества на все более ранние времена, то должны экстраполировать вместе с тем и поведение пространства-времени.

Согласно наиболее распространенному на сегодняшний день сценарию экстраполяции в прошлое, Вселенная когда-то прошла через быструю фазу расширения, известную как «инфляция». Инфляция вызывается особым, новым полем – инфлатонным, – чей эффект выражается в ускорении расширения Вселенной. Инфлатонное поле раздувает Вселенную подобно темной энергии, только куда быстрее. Когда инфляция прекращается, энергия поля переходит в частицы Стандартной модели и темную материю. А дальше история Вселенной продолжает развиваться так, как мы обсуждали в четвертой главе.

В пользу инфляции есть некоторые свидетельства, но не исчерпывающие. Тем не менее физики продолжили эту экстраполяцию еще дальше – до так называемой бесконечной инфляции. Согласно этой теории, наша родная Вселенная – всего лишь лоскуток в гораздо большем (на самом деле бесконечно большом) пространстве, которое раздувается и будет раздуваться вечно. Но поскольку инфлатонное поле подвержено квантовым флуктуациям, могут возникать пузыри, где инфляция заканчивается, и если такой пузырь станет достаточно крупным, в нем могут сформироваться галактики. Наша Вселенная содержится в таком вот пузыре. Снаружи нашего пузыря пространство все еще расширяется, а случайно возникающие квантовые флуктуации порождают и другие пузыри-вселенные – и так вечно. Все эти пузыри составляют мультивселенную. Если предположить, что эта теория верна, говорят защитники мультивселенной, значит, иные вселенные должны быть столь же реальны, как и наша.

Идее вечной инфляции почти столько же лет, как и идее инфляции вообще, – она возникла как непреднамеренный побочный результат первых инфляционных моделей в 1983 году [63] Теория бесконечной инфляции впервые была предложена в 1983 году Полом Стейнхардтом и Александром Виленкиным. Несколькими годами позже Алан Гут и Андрей Линде предложили другую модель. . Но бесконечная инфляция привлекала мало внимания вплоть до середины 1990-х годов, когда специалисты по теории струн нашли ей применение. Сегодня большинство исследуемых инфляционных моделей приводят к возникновению мультивселенной, хотя и не все 82.