Вселената е там, където винаги е била и винаги ще бъде. Поне така ни казаха и така следва от самата дума „Вселена“. Но каквато и да е истинската природа на Вселената, способността ни да събираме информация за нея е фундаментално ограничена. От Големия взрив са изминали 13,8 милиарда години и скоростта, с която се движи информацията - крайната скорост, скоростта на светлината - е ограничена. Следователно, докато цялата Вселена може да бъде наистина неограничена, наблюдаваната вселена не е така.
Според водещите идеи на теоретичната физика нашата Вселена може да бъде един малък регион от огромни множество вселени, които могат да бъдат безкрайно много. Някои от тези идеи са наистина научни, а някои - чисто спекулативно, пожелателно мислене. Нека научим как да ги разделяме. Но първо, малко предистория.
Има ли множество вселени?
Съвременната Вселена ни предлага някои интересни факти, които е много лесно да се наблюдават и проверяват, поне с помощта на научни обекти от световна класа. Знаем, че Вселената се разширява: можем да измерим свойствата на галактиките, да открием тяхното разстояние и скоростта на отдалечаване от нас. Колкото по-нататък са, толкова по-бързо се отстраняват. В контекста на общата относителност това означава, че Вселената се разширява.
И ако вселената се разширява днес, това означава, че е била по-малка и по-плътна в миналото. Ако отидете достатъчно дълбоко в миналото, ще откриете, че тя също е била по-хомогенна (защото гравитацията отне време да събере всичко в купчини) и по-гореща (защото по-късите дължини на вълната на светлината означават по-високи енергии и температури). Това ни връща към Големия взрив.
Но Големият взрив не беше самото начало на Вселената. Можем да погледнем в миналото само до определен момент, след което прогнозите за Големия взрив престават да се сбъдват. Във Вселената има няколко наблюдения на неща, които Големият взрив не обяснява, но теорията за космическата инфлация прави.
Промоционално видео:
През 80-те години на миналия век са разработени доста теоретични последици от инфлацията, включително:
- как трябва да изглежда засяването на едрогабаритни структури;
- че колебанията на температурата и плътността трябва да съществуват в мащаб, надвишаващ космическия хоризонт;
- че всички региони на космоса, дори с колебания, трябва да имат постоянна ентропия;
- трябва да бъде максималната температура, достигната от Големия взрив.
През 90-те, 2000-те и 2010-те тези четири прогнози бяха потвърдени от наблюдение с висока точност. Космическата инфлация печели.
Инфлацията ни казва, че преди Големия взрив Вселената не е била изпълнена с частици, античастици и радиация. Вместо това тя беше изпълнена с енергията, присъща на самото пространство, и тази енергия предизвика пространството да се разширява бързо, неумолимо и експоненциално. В определен момент инфлацията приключи и цялата (или почти цялата) от тази енергия се преобразува в материя и енергия, инициирайки горещ Голям взрив. Краят на инфлацията бележи началото на Големия взрив. Тоест, имаше Голям взрив, но не в самото начало.
Ако това беше пълната история, щяхме да имаме една изключително голяма вселена в ръцете си. Свойствата му биха били еднакви навсякъде, законите са еднакви и частите, които бяха отвъд видимия хоризонт, биха били подобни на мястото, където сме, но би било невъзможно да ги наречем множество вселени.
Тоест, не би било възможно, докато не се сетите, че всичко, което съществува физически, трябва да е квантово по природа. Дори инфлацията, с всички неизвестни около нея, трябва да бъде квантово поле.
Ако имате нужда от инфлация, за да имате свойствата на квантовите полета:
- в неговите свойства трябва да има присъщи им несигурности;
- полето трябва да бъде описано чрез вълнова функция;
- стойностите на полето се разтягат във времето;
тогава ще стигнете до необичайно заключение.
Инфлацията не свършва навсякъде по едно и също време, а по-скоро на отделни, избрани, независими места, докато пространството между тях продължава да набъбва. Трябва да има няколко огромни области на космоса, където инфлацията свършва и започва Големият взрив, но те никога няма да се срещнат, защото са разделени от региони на оток на космоса. Веднъж започнала, инфлацията ще продължи със сигурност и за неопределено време, поне на някои места.
Когато инфлацията приключи, получаваме Голям взрив. Частта от Вселената, която наблюдаваме, е само част от региона, в който е приключила инфлацията, отвъд която има много несъвместима Вселена. И има огромен брой региони, разделени помежду си, с абсолютно същата история.
Това е идеята за множество вселени. Както виждате, тя се основава на два независими, утвърдени и широко приети аспекта на теоретичната физика: квантовата природа на всичко и свойствата на космическата инфлация. Няма начин да се измери и няма как да се измери незабележимата част на Вселената. Двете теории, които стоят в основата на нея, инфлацията и квантовата физика, показаха своята стойност. Ако те са правилни, множеството вселени ще бъдат неизбежната последица от това и ние ще живеем в тях.
И какво? Има много теоретични последици, които са неизбежни, но които не можем да знаем със сигурност, защото не можем да ги проверим. Множеството вселени са едно такова последствие. Не че е полезно, просто е интересно прогнозиране, което идва от теориите.
Защо толкова много физици теоретици пишат документи на множество вселени? По темата за паралелните вселени и връзката им със собствените ни? Защо твърдят, че множеството вселени са обвързани с струни, космологична константа и с факта, че нашата Вселена е идеално настроена за цял живот?
Защото нямат по-добри идеи.
В контекста на теорията на струните има огромен списък от параметри, които по принцип могат да приемат почти всяка стойност. Тази теория не прави никакви прогнози за тях, така че сме принудени да разберем значенията им в контекста на струнната вакуума. Ако сте чували за невероятно големи числа, като известната мощност от 10 до 500, които се появяват в теорията на струните, те се отнасят до възможните значения на струнната вакуума. Все още не знаем какви са или защо имат такива значения. Никой не знае как да ги брои.
Така че вместо да казват: "Това са множество вселени!", Хората мислят така:
- Не знаем защо основните константи имат стойностите, които правят.
- Не знаем защо законите на физиката са такива, каквито са.
- Теорията на струните е рамка, която може да предостави на нашите закони на физиката нашите основни константи, както и да ни даде други закони или константи.
- Следователно, ако имаме огромни множество вселени, в които различните региони ще имат различни закони и константи, една от тях може да бъде нашата.
Проблемът е, че всичко това е не само чисто спекулативно, но няма причина, предвид инфлацията и квантовата физика, да се смята, че подуването пространство-време има различни закони или константи в различни региони.
Не ви харесва този подход в разсъжденията? И никой не го харесва.
Както вече разбрахме, множеството вселени не са научна теория сама по себе си. По-скоро е теоретично следствие от законите на физиката в тяхното най-пълно разбиране. Дори ако имате инфлационна вселена, управлявана от квантовата физика, ще бъдете привързани към нея. Но - като теория на струните - тя има проблеми: тя не предсказва нищо, което наблюдавахме и не би могло да обясни без нея, и не предсказва нищо конкретно, което бихме могли да отидем и да разгледаме.
В тази физическа вселена е важно да наблюдаваме всичко, което можем, и да събираме малко по малко всякакви знания, до които имаме достъп. Само от пълен набор от данни, които се надяваме да бъдат правилни, ще бъде възможно да се правят научни преценки за природата на Вселената. Някои от тези открития ще имат последици, които не можем да измерим и докажем: съществуването на множество вселени, например. Но когато хората говорят за фундаментални константи, за законите на физиката, за стойностите на струнните вакууми, те не се занимават с наука, те просто говорят. Можете да клюкарствате за множество вселени колкото искате и да цитирате за пример известните произведения на такива теоретици, но не можете да направите научен поглед върху това.
Иля Кел