Представьте вы просыпаетесь, на улице дождь, впереди работа, где начальник орет, а кофе снова проливается на клавиатуру. Все печально! И вот в этот самый момент где-то в параллельной вселенной вы уже миллиардер, живете на пляже и завтракаете вкуснейшем ананасом. А где-то другая версия вас вообще не родилась – потому что протон чуть-чуть сместил массу.
Звучит как фантастика? А вот и нет. Очень умные люди с докторскими степенями и лабораториями в РАН всерьез обсуждают, что наша Вселенная – далеко не единственная.
Правда, здесь есть подвох.
Доказать существование других миров наука пока не может. Или может? Давайте разбираться вместе, но сразу предупреждаю, что после этой статьи вы начнете с подозрением коситься на водопроводный шланг.
Почему наш мир похож на подогнанный пазл, и кто его собрал
Сядьте удобнее. Сейчас мы будем говорить о том, почему вы вообще существуете. И нет, это не философский вопрос из серии «чайник Рассела». Это вопрос физики.
Оказывается, наша Вселенная – это набор очень точных настроек. Как гитара, которую кто-то идеально подстроил, иначе она бы звучала как банка с гвоздями.
- Возьмем, например, разницу масс протона и нейтрона. Всего несколько процентов – и протоны бы распадались. Атомы бы не собрались. Не было бы ни звезд, ни планет, ни вас, читающего этот текст.
- Или гравитационная константа. Чуть больше – и звезды схлопнулись бы быстрее. Чуть меньше – галактики бы не собрались, и Вселенная превратилась бы в призрачный туман.
- А знаете, насколько медленно горит Солнце? Килограмм солнечного вещества выделяет меньше энергии, чем килограмм … преющих листьев. Но Солнце огромное, поэтому оно шпарит так, что на Меркурии все выжжено. Если бы гравитация была чуть другой, солнце бы выгорело за пару миллионов лет, и у жизни просто не было бы шанса.
И вот физики смотрят на эти «волшебные» цифры – массу электрона, заряд протона, постоянную тонкой структуры – и разводят руками:
«Почему они именно такие?».
И тут появляется антропный принцип в виде некоего философского утешения.
Его суть проста:
мы живем там, где можем жить.
Почему мы не в Антарктиде? Потому что там холодно и пингвины нас не поймут. Почему не на Эвересте? Там трудно дышится. Вот и Вселенная – мы задаем эти вопросы только потому, что оказались в варианте, где они вообще возможны.
Но чтобы этот принцип работал, вселенных должно быть много. Одна не подошла – схлопнулась, другая – в ней нет атомов, третья – звезды не горят. И лишь в миллиардной – находимся мы с вами.
Вот только вопрос:
откуда взять эти другие вселенные?
Теория струн. Как 10 измерений сжались в шланг, а потом все испортили
Вы слышали про теорию струн? Это когда вместо точечных частиц – маленькие струны, которые вибрируют, соединяя все. Красиво, математично, непонятно, все в восторге.
Но есть проблема. Из теории струн вытекает, что пространство-время должно быть 10-мерным. А мы живем в 4-х (3 пространственных плюс время). Куда делись остальные 6? Они, говорят физики, свернулись во что-то микроскопическое.
Представьте поливочный шланг. Издалека вы видите линию. Подходите ближе – а это оказывается цилиндр, у которого есть еще одно измерение – по окружности. Муравей может ползти не только вдоль, но и вокруг. Еще сильнее приближаетесь – появляется текстура, пупырышки. Это и есть «свернутые измерения».
В теории струн эти 6 измерений должны были свернуться в очень сложную геометрическую фигуру – так называемое многообразие Калаби - Яу. Красивое, математически стройное, все обрадовались: сейчас мы разберемся, как оно свернулось, и получим весь наш мир – массы частиц, константы, все!
А потом пришла беда. Оказалось, что способов свернуться – примерно 10 в 500-й степени.
Для сравнения: число всех частиц в наблюдаемой Вселенной – это 10 в 80-й степени. 10 в 500-й – это такое количество нулей, что мозг кипит. Каждый способ дает свой вариант Вселенной со своими законами физики.
И тут теория струн … потеряла предсказательную силу. Стало возможным все, что угодно. А как выбрать правильный вариант? Никакого принципа нет. И это стало началом конца теории струн в том виде, в котором на нее надеялись.
Но зато появилась отличная лазейка! А что, если все эти 10 в 500-й вариантов реально существуют? Каждый – своя вселенная со своими законами. Где-то электроны тяжелее, где-то гравитация сильнее, где-то вообще нет кварков. И мы просто живем в той, где все параметры случайно совпали так, что мы смогли возникнуть.
Это и есть мультивселенная по версии теории струн. И вот тут антропный принцип снова говорит:
«Ага! Мы не центр вселенной, а просто один из миллиардов вариантов – как житель не центральной части города, а спального района».
Но – внимание, главный вопрос – можно ли это доказать?
Наука против фантазий. Почему другие вселенные «за гранью»
Допустим, мы предположили, что существует бесконечное множество вселенных. Как это проверить? Ну, слетать туда, как на Марс, не получится.
Потому что, по определению, другая вселенная – это не другой участок нашей. Это отдельное пространство-время со своими законами. Между ними нет «дороги». Космический корабль не долетит, даже если он со скоростью света.
Что будет, если вы каким-то чудом попадете в другую вселенную? Скорее всего, вы мгновенно превратитесь в облачко странных частиц или просто перестанете существовать. Потому что ваши электроны, протоны – они «заточены» под законы нашей Вселенной. В другой вселенной вакуум может быть другим. А другой вакуум означает, что законы физики вообще иные. Ваше тело просто «пересоберется» во что-то невообразимое.
Итак, другие вселенные ненаблюдаемы.
Мы не способны туда заглянуть, не можем оттуда получить сигнал, не можем ничего измерить. А наука изучает только то, что можно воспроизвести и проверить. Следовательно, существование мультивселенной – это философская или математическая гипотеза, но не физическая теория.
Ученые не могут ее ни доказать, ни опровергнуть. Можно строить красивые математические модели – как интерьеры несуществующего дома. Но для доказательства нужно что-то, выходящее за рамки нашего мира. А это уже из области «чуда» или «откровения».
Кот Шредингера. Почему вы одновременно живы и мертвы
Но есть еще один способ получить множество миров – на этот раз из самой успешной физической теории всех времен: квантовой механики.
Вот краткий экскурс.
Квантовая механика говорит, что до измерения электрон находится в «суперпозиции» – смеси всех возможных состояний. Например, его спин (поведение частицы) может быть одновременно направлен и вверх, и вниз. Вы готовите эксперимент – и с равной вероятностью можете получить либо одно, либо другое.
Но что происходит в момент измерения? По стандартной квантовой механике происходит крушение волновой функции – все возможности кроме одной исчезают. Проблема здесь в том, что это нарушает фундаментальное уравнение Шредингера, которое эволюционирует состояния плавно и непрерывно. Математически никакого крушения нет. Это внешнее, искусственное добавление.
Хью Эверетт в 1957 году предложил смелое решение: никакого крушения не происходит. Реально продолжают существовать все возможности. Просто мир раздваивается или ветвится в момент измерения. В одной ветви вы измерили спин вверх, в другой – спин вниз. Обе реальности одинаково реальны.
Теперь знаменитый кот Шредингера. В ящик сажают кота, кладут яд и радиоактивный атом, который с вероятностью 50% распадается. Если распадется – яд начинает действовать, кот мертв. В квантовой механике до открытия ящика кот считается одновременно живым и мертвым, то есть он находится в суперпозиции. Но мы никогда не видим живого-мертвого кота. Увидим либо живого, либо мертвого.
Эверетт говорит, что нет, кот и жив, и мертв – просто в разных ветвях реальности. Вы тоже делитесь на две копии. Одна видит живого, другая – мертвого. И каждая копия считает, что это единственная реальность.
Получается, что при каждом квантовом событии (а их происходят миллиарды в каждую секунду) Вселенная ветвится на огромное количество параллельных версий. И это и есть многомировая интерпретация Эверетта.
Впечатляет, правда? Только есть одна большая проблема.
Где взять вероятности, если случается все
Если вы живете в мире Эверетта, то любое квантовое событие приводит к тому, что все возможные исходы происходят в разных ветвях. Гарантированно. Без исключений.
В стандартной квантовой механике у нас есть вероятность 20% получить одно и 80% – другое. Мы можем на это ориентироваться.
А в эвереттовском мультиверсе случится и то, и другое со 100% вероятностью. В какой-то ветви вы выиграли в лотерею, в какой-то – проиграли. В какой-то вы сегодня съели пиццу, в какой-то – салат. В какой-то вас не существует.
Тогда зачем вообще беспокоиться, делать выбор, стараться, если гарантированно будет и удачный, и неудачный исход? Эверетт и его последователи пытались спасти теорию вероятностей, изобретая весовые коэффициенты для ветвей, но фундаментально, на уровне уравнения Шредингера, все ветви равноправны.
Концепция теряет предсказательную силу. Мы не можем сказать, что какой-то исход более вероятен – потому что все произойдет в том или ином ответвлении. А значит, эта теория не фальсифицируема. И опять – другие миры остаются за гранью доказательства.
Так можно доказать существование других миров
Коротко:
нет, и скорее всего никогда не удастся.
Длинно:
Существует целый веер гипотез – от теории струн (10 в 500-й разных вакуумов) до многомировой интерпретации Эверетта (миллиарды ветвей при каждом квантовом измерении). Все они математически элегантны, физически последовательны и… не проверяемы. Другие вселенные по определению ненаблюдаемы. Мы не можем туда попасть, не можем оттуда получить сигнал. Даже если бы и попали – почти наверняка перестали бы существовать в виде привычных атомов.
Но почему же физики всерьез обсуждают мультивселенную? Потому что это логическое следствие их моделей. Если у вас есть теория, которая позволяет 10 в 500-й вариантов, и вы не можете выбрать один – естественно предположить, что существуют все. Значит, все возможности реальны.
Это не доказательство – это философия и математическая красота.
Наша Вселенная – это, возможно, лишь одна из бесконечных «пупырышек» на теле нашего «бесконечного шланга». Мы не центр не только солнечной системы или галактики, но, возможно, и не единственная реальность.
И это очень красивая мысль. А красивые мысли полезны для расширения кругозора, даже если их нельзя подтвердить экспериментом.
Друзья, «Фактусиос» – это про то, как работает мир на самом деле. Подписывайтесь на канал!