Будущее и мультивселенные

Исаак Ньютон существенно расширил научное познание. Он открыл, что несколько математических уравнений могут описать движения тел как здесь, на Земле, так и выше, в просторах космоса. Размышляя над силой и простотой его результатов, можно было бы подумать, что уравнения Ньютона отражают вечные истины, начертанные на своде космоса. Но сам Ньютон так не думал. Он полагал, что Вселенная значительно более сложна и загадочна, чем следует из его уравнений; позже он писал: «Я не знаю, каким меня воспринимает мир, но сам я ощущаю себя ребёнком, играющим на берегу и подбирающим камушки и ракушки, более гладкие и красивые, чем остальные, в то время как передо мной лежит необъятный и неисследованный океан истины». Прошедшие с тех пор столетия лишь подтвердили это ощущение.

Я рад этому. Если бы уравнения Ньютона обладали неограниченной применимостью, правильно описывая любые явления, на малых или больших расстояниях, с лёгкими или тяжёлыми массами, на больших и малых скоростях, последующая научная одиссея приобрела бы совершенно другой характер. Уравнения Ньютона учат многому об устройстве окружающего нас мира, но их неограниченная применимость означала бы, что во Вселенной нет ничего примечательного, ни там, ни здесь. Поняв, как устроена физика на обычном масштабе, можно было бы успокоиться и ничего больше не делать. Всё то же самое было бы здесь, там и в любом другом месте.

Продолжая исследования Ньютона, учёные ступили на земли далеко за пределами применимости его уравнений. Обнаруженное нами потребовало стремительного переосмысления наших представлений о реальности. Такое переосмысление даётся нелегко. Новые идеи тщательным образом изучаются научной общественностью и зачастую им оказывается резкое сопротивление; и лишь тогда, когда накапливается достаточное количество подтверждённых фактов, новая точка зрения принимается. Именно так и должно быть. Нет никакой необходимости в поспешной оценке. Реальность подождёт.

Центральный факт, находящий своё убедительное подтверждение на протяжении нескольких последних веков теоретического и экспериментального развития, состоит в том, что на обычный опыт нельзя полагаться при изучении явлений, выходящих за рамки обычного. И с какими бы радикальными явлениями не столкнулась новая физика в экстремальных условиях — описываемыми общей теорией относительности, квантовой механикой и теорией струн, — если она окажется правильной, тот факт, что это потребует радикально новых идей, совсем не удивителен. Основная гипотеза науки заключается в том, что на всех масштабах имеются закономерности и модели, но как предвидел сам Ньютон, нет никакой причины ожидать, что эти модели будут повторяться на всех масштабах.

Сюрприз будет в том, если сюрпризов не будет.

Безусловно, то же самое справедливо и для того, с чем физика столкнётся в будущем. Настоящее поколение физиков никогда не знает, как история науки оценит их труды — как приятное времяпрепровождение, как мимолётное увлечение, как трамплин для будущих открытий, или как достижения, которые пройдут испытания временем. Такая локальная неопределённость уравновешивается одной из самых приятных сторон физики — глобальной стабильностью; новые теории, как правило, не отбрасывают старые, на место которых они приходят. Как мы уже обсуждали, хотя новым теориям может потребоваться акклиматизация на новых гранях природы реальности, они почти никогда не оспаривают значимости предыдущих открытий. Наоборот, они их впитывают в себя и развивают далее. По этой причине, для истории физики характерна впечатляющая последовательность.

В этой книге мы рассмотрели нового кандидата, претендующего на роль стать новым главным открытием в развитии физики: мы рассмотрели возможность, что наша Вселенная является частью мультивселенной. На этом пути нам встретились девять вариаций на тему мультивселенной, сведённые вкратце в табл. 11.1. Хотя эти вариации сильно различаются в деталях, все они предполагают, что картина реальности, которую нам рисует здравый смысл, лишь часть чего-то большего. Все они отмечены гением человеческой изобретательности и творчества. Однако, для того чтобы установить, стоит ли за какой-нибудь из них нечто большее, чем просто математические размышления человеческого разума, нам потребуется гораздо больше знаний, вычислений, достижений, экспериментов и наблюдений, чем мы пока располагаем. Поэтому лишь будущее покажет, оправданно или нет делать ставку на то, что параллельные вселенные окажутся вписаны в следующую главу истории физики.

Таблица 11.1. Обзор различных версий параллельных вселенных

Модель параллельных вселенныхОписаниеЛоскутная мультивселеннаяУсловия в бесконечной вселенной обязательно повторяются на просторах космоса, что приводит к параллельным мирам.Инфляционная мультивселеннаяВечная космологическая инфляция приводит к огромной цепочке пузырьков-вселенных, один из которых — это наша Вселенная.Бранная мультивселеннаяВ бранном сценарии, основанном на теории струн, или M-теории, предполагается, что наша Вселенная существует на трёхмерной бране, которая находится внутри пространства с большей размерностью, возможно, населённого другими бранами — другими параллельными вселенными.Циклическая мультивселеннаяСтолкновения между бранными мирами могут выглядеть как процесс рождения, подобный Большому взрыву, что приводит к вселенным, параллельным во времени.Ландшафтная мультивселеннаяПри объединении инфляционной космологии и теории струн множество различных форм дополнительных измерений в теории струн приводят ко множеству различных пузырьков-вселенных.Квантовая мультивселеннаяИз квантовой механики следует, что каждое возможное событие, закодированное своей волной вероятности, реализуется в своей вселенной, одной из гигантского ансамбля параллельных вселенных.Голографическая мультивселеннаяГолографический принцип утверждает, что наша Вселенная является точным отражением явлений, происходящих на удалённой граничной поверхности, являющейся физически эквивалентной параллельной вселенной.Смоделированная мультивселеннаяВполне возможно, что однажды технологический прогресс приведёт к созданию искусственных смоделированных вселенных.Окончательная мультивселеннаяПринцип изобилия утверждает, что каждая возможная вселенная реальна, поэтому снимается вопрос, почему одна из возможностей — наша — является выделенной. Такие вселенные служат реализацией всех возможных математических уравнений.Книга, которую вы сейчас держите, в чём-то похожа на метафорическую книгу природы. В этой последней главе я бы с радостью хотел свести всё воедино и ответить на самый главный здесь вопрос: вселенная или мультивселенная? Но я не могу. Таков характер исследований, происходящих на переднем крае науки. Вместо этого я предлагаю рассмотреть, в каком направлении могла бы далее развиваться идея мультивселенной, а также подчеркнуть её статус в настоящий момент. Для этого позвольте озвучить пять центральных вопросов, которые будут занимать внимание физиков в последующие годы.