Если Вселенная упорно молчит, это не значит, что мы - венец или ошибка эволюции, а космос пуст, недоброжелателен или ради смеха наблюдает за нашими потугами. Цивилизации, которые мы так страстно ищем, вполне могут существовать и развиваться автономно, за ненадобностью не осваивая беспредельные космические территории. Разбираемся в том, как именно им это удается, чем они занимают время, каковы шансы на контакт и вероятность того, что мы пополним их число.
В поисках чуда
Чтобы взрастить цивилизацию на планете, будь то Земля, Пандора или крохотный шарик в двух шагах Бетельгейзе, Вселенной приходится попотеть. Для начала провести абиогенез, то есть позволить жизни вылупиться из неорганического сырья. Затем - обеспечить ей худо-бедно беспечное существование в течение миллиардов лет, чтобы замысловатые процессы эволюции увенчались возникновением разума. Для достижения успеха в обоих случаях необходимо фантастически огромное количество усилий и условий.
Наше одиночество во Вселенной, возможность которого ученые не исключают , означало бы, что появление такой цивилизации - единственный пример, чудо, великая случайность и событие с настолько мизерной вероятностью, что в пору говорить о божественном замысле.
К счастью, математика утверждает, что эта вероятность не столь ужасающе мала. Согласно последним решениям знаменитого уравнения Дрейка , позволяющего определить, сколько соседей по Вселенной теоретически могут с нами пообщаться, мы имеем неплохие шансы на знакомство. Американские астрономы Корнельского университета, задавшись вопросом , подсчитали, что во Вселенной имеется порядка 10 миллиардов разумных цивилизаций, несколько тысяч которых приютились в нашей галактике. Большинство из них, по словам ученых, расположены в 20-30 тысячах световых лет от нас, то есть недосягаемы (если не выйдет разогнаться выше скорости света или воспользоваться кротовыми норами).
Другая часть - уже ушла в небытие (подтверждение того, что такие цивилизации действительно могли иметь место, получили астрофизики Адам Фрэнк и Вудрафф Салливан). Но само существование иной разумной жизни во Вселенной не выглядит невозможным. Оптимизм внушают и результаты космических поисков с монструозным телескопом «Кеплер» - учеными найдено уже 1022 экзопланет, где скопилось достаточно элементов для возникновения жизни.
Другое дело, насколько развитой может быть жизнь на иных планетах. Пессимистическая точка зрения подразумевает, что разум - это лишь вариант развития вселенской материи. Причем не самый удачный, ибо смышленые виды неизбежно попадают в эволюционный тупик, как утверждал советский астрофизик Иосиф Шкловский. Оптимистический сценарий выглядит не менее удручающим. Средняя продолжительность жизни цивилизации вроде нашей, то есть двигающейся по пути технологического развития, - несколько сотен лет. После чего ее умерщвляет катастрофа - например, парниковый кризис или самоубийство (в ходе эволюции живые существа неизбежно проходят стадии борьбы за выживание, войн, создания мощного оружия и истощающих планету технологий), а скорее всего - масштабный системный хаос, где кризисы наслаиваются один на другой.
Если дело обстоит именно так, разумные цивилизации просто не успевают серьезно отметиться на космической карте и пропадают в безвестности. Если же каким-то планетам удается переболеть катаклизмами, то встает вопрос: почему мы не находим их следов во Вселенной?
Именно этим вопросом задался легендарный физик Энрико Ферми, в ходе пламенной научной беседы в кафетерии Лос-Аламосской лаборатории обронивший: «ну и где они в таком случае?». Так он вписал себя в историю как создатель трагикомического научного мема - парадокса Ферми.
Вопрос прозвучал летом 1950-го, а мы до сих пор так и не нащупали ни радиосигналов, исходящих от других планет, ни увидели предполагаемых сфер вокруг их родительских солнц, ни каких-либо других признаков чьего-то взаимодействия с космосом. Вариантов разрешения парадокса Ферми, предложенных учеными, хватит на нехилую научно-фантастическую библиотеку с историями о том, что Земля - это гигантский зоопарк , за которым наблюдают пришельцы, или компьютерная симуляция постлюдей, а инопланетный разум - непредставимая для нас форма сознания, развившаяся в непредставимых для нас условиях. Не утонуть в океане равно недоказуемых гипотез можно, лишь взяв за отправную точку то, в чем мы уверены однозначно: саму тишину Вселенной и отсутствие чьих-либо следов в ней.
Парадоксальный сценарий
Итак, мы имеем развитую космотехнологическую цивилизацию, которая не осваивает космос в поисках собратьев по разуму или во имя нахождения новых ресурсов и территорий. Почему? Ведь к этому времени у нее должна быть энергетика размаха родительской звезды и возможность испещрить всю Вселенную звездолетными шоссе.
Оригинальный ответ на этот вопрос предлагает физик и математик Александр Панов, один из авторов сингулярной «Вертикали Снукса-Панова», в статье «Вселенский бросок монеты» - сборнике футуристических прогнозов насчет развития цивилизации, которой в будущем суждено либо погибнуть, либо перепрыгнуть через навалившиеся катастрофы.
По прогнозам Панова (и многих футурологов), наша собственная планета вляпается в масштабный системный кризис уже к 2100-му году, и ее кардинальное изменение неизбежно. То, чем она станет, если вывернется, Панов обозначает как «парадоксальную цивилизацию» (ПЦ).
«Если вывернется» подразумевает, что цивилизация не просто проскакивает системный кризис, но и совершает фазовый переход. Когда катаклизмы накладываются один на другой, возникает зона сингулярности - точка, в которой собираются кризисы, а эволюция встряхивается и качественно изменяется. То, что болталось на ее периферии выходит на первый план, замещая старые формы (фактор избыточного многообразия) - так в свое время млекопитающие, уже существовавшие во время динозавров, потеснили их и вышли в лидеры. Фазовый переход, предрекаемый нам в первой половине XXI века - очередной такой виток.
Вертикаль Снукса-Панова
Насчет того, какой именно будет сингулярность - технологической, демографической, исторической - мнения в научном мире расходятся, но эволюционная сингулярность как таковая, судя по всему, предрешена. Чисто математически эволюция не может набирать бесконечно набирать скорость и поэтому вынуждена мутировать на определенном этапе - именно это наглядно показывает Вертикаль Снукса-Панова , как ошпаренная, взмывающая вверх и переходящая в вертикальную линию. И если нам только предстоит нелегкий переход, то гипотетические развитые соседи по Вселенной - это те, кто его уже преодолел. В терминологии Панова, речь идет о «постсингулярных цивилизациях».
Чтобы справиться с пучком кризисов, цивилизации приходится совершенствовать свою культурно-этическую систему и находить новые способы саморуководства, чтобы не поубивать друг друга и планету. Постсингулярное общество - это мир, в котором установка «в природе выживает самый сильный на районе» сменяется на «давайте сотрудничать и сдерживать агрессию», иерархические структуры распадаются, эгоизм и природное расточительство сходят на нет, а жизнь жестко регламентируется. Философ и специалист в области психологии, антропологии и междисциплинарному анализу Акоп Назаретян описывает этот процесс как тотальную гуманизацию. То же предполагал и родоначальник теоретической космонавтики Циолковский.
Постсингулярная цивилизация, насколько мы вообще можем ее вообразить, была бы в разы дисциплинированнее, чем современные мы, и, наученная жестким опытом фазового перехода, куда более трепетно относилась бы к миру и Вселенной.
К слову, если мы пройдемся по сценарию с технологической сингулярностью в программе, не исключено, что это дивное общество будет строиться уже искусственным интеллектом. Тогда идея Шкловского о разуме как любопытном эксперименте эволюции приобретает новый смысл. Как и предположение астронома и доктора физико-математических наук Ефремова и математика Лефевра о том, что Вселенная молчит по довольно простой причине: в какой-то момент цивилизация осознает, что ей предстоит превратиться из гусеницы в бабочку и потому не видит смысла посылать или искать сигналы от планет, которые к такому пониманию еще не пришли.
Как достучаться до соседей
Здесь, чтобы не упасть в научную фантастику, будем снова следовать нашему чудесному правилу: брать за основу только то, что однозначно известно. А известны нам лишь эволюционные законы развития нашей собственной цивилизации, которые мы можем экстраполировать на другие миры.
Если человека окончательно не заменит ИИ, то мы получаем постсингулярное гуманное общество, героически прошедшее через огонь и воду системного кризиса. Общество, которое не проводит космическую экспансию, но ищет новые источники знания.
Причина, по которой цивилизация не смогла бы замкнуться в себе и жить за счет внутренних интеллектуальных и духовных ресурсов, как в романе Артура Кларка «Город и звезды», кроется в кризисе научного знания. Так же, как в древние времена магистральным был мифологический способ познания, затем - философский, а сейчас - научный, дальше возникнет новый путь, принципиально отличный от предыдущих. Ибо эволюция, как пишет Панов, «не ходит дважды в одну реку», а «для сохранения гомеостазиса нужно получить доступ к новому источнику знаний, альтернативному классическому научному методу».
Одна из таких альтернатив - экзонаучный тип познания, направленный на дешифровку посланий, которыми наводнена Вселенная (а она однозначно ломится от них, если проблема SETI в принципе разрешима). По Панову, сигналы от миллионов существующих и некогда существовавших цивилизаций, отправленные в холодное пространство невесомости, образуют экзобанк, галактическое культурное поле, хранящее гигантское количество информации. Причем информации, скорее всего, нетехнического характера - цивилизациям, которые уже достигли постсингулярной стадии, куда важнее знать о биологии, истории и культуре, чем о научных открытиях, которые они уже совершили.
Чтобы дешифровать и обработать такой грандиозный объем информации, придется потратить миллионы лет. Именно таким односторонним общением и будет заниматься цивилизация, которую Панов назвает «парадоксальной». На нашей, досингулярной стадии развития попросту нет технологических и энергетических ресурсов для вхождения в галактическое культурное поле. Об этом фантазировал Ефремов в «Туманности Андромеды», описывая долгожданное вступление в Великое кольцо. В пользу того, что цивилизации станут взаимно обмениваться культурными достижениями говорит и тотальная гуманность, которую мы упоминали раньше.
Как утверждает известный американский астроном Карл Саган, с которым соглашается большинство ученых, высокоразвитая цивилизация априори не должна быть враждебной.
Обмен информацией в закрытом клубе Вселенной может проходить по узконаправленным маломощным электромагнитным каналам (ничего не обычного уже для цивилизаций I типа). Или, как считает американский астроном Джон Лернд, с помощью нейтринной коммуникации . Шотландский исследователь Дункан Форган как главного кандидата рассматривает транзитный метод (с помощью него сегодня ищут экзопланеты). Подключение ко всеобщей сети в этом случае также потребовало бы колоссальных усилий, что, по мнению Форгана, защищало бы ее от «культурного загрязнения». Впрочем, она могла бы делать это и самостоятельно - со временем, считает Панов, галактическая сеть преобразовалась бы в отдельную самоорганизующуюся систему.
Большинство гипотез, так или иначе, согласуются в одном - коммуникация осуществляется на технологически более высоком уровне, чем наш. Так, астрономическая слепота может быть лишь результатом незаинтересованности цивилизаций в освоении космоса, а «великая тишина» только ждет нашего технологического и культурного скачка. Грустное только в следующем: прорвись наша цивилизация сквозь кризисы и дикие танцы эволюции к заполненному до краев экзобанку, общение скорее всего так и осталось бы односторонним, а нам пришлось бы заниматься скрупулезной расшифровкой в течение тысяч-сотен-миллионов лет.
Во всяком случае, став «парадоксальной цивилизацией», мы точно не погибнем от скуки.
Вы уже встречались с подобными аналогиями: атомы напоминают солнечные системы, крупномасштабные структуры вселенной похожи на нейроны в человеческом мозге, а есть еще любопытные совпадения: количество звезд в галактике, галактик во вселенной, атомов в клетке и клеток в живом существе примерно одинаково (от 10^11 до 10^14). Возникает следующий вопрос, как его сформулировал и Майк Хьюз (Mike Paul Hughes):
Не являемся ли мы просто клетками мозга более крупного создания планетарного масштаба, которое еще не обладает самосознанием? Как мы можем это узнать? Как мы можем это протестировать?
Поверите вы или нет, но идея, что общая сумма всего во вселенной является разумным созданием, существует уже очень давно и является частью концепции Вселенной Марвел (Marvel Universe) и конечного существа — Вечности.
Сложно дать прямой ответ на такого рода вопрос, потому что мы не уверены на 100% в том, что, на самом деле, означает сознание и самосознание. Но у нас есть уверенность относительно небольшого количества физических вещей, которые могут помочь нам найти наилучший из возможных ответов на этот вопрос, включая ответы и на следующие вопросы:
— Каков возраст Вселенной?
— Как долго различные объекты вынуждены направлять друг другу сигналы и получать сигналы друг от друга?
— Насколько большими являются самые крупные структуры, связанные гравитацией?
— И каким количеством сигналов связанные и несвязанные структуры различных размеров будут вынуждены обладать для того, чтобы обмениваться друг с другом информацией любого вида?
Если мы проведем такого рода подсчеты и затем сравним их с теми данными, которые возникают даже в самых простых структурах, похожих на мозг, то мы тогда, по крайней мере, сможем дать наиболее близкий из всех возможных ответов на вопрос о том, существуют ли где-либо во вселенной большие космические структуры, наделенные разумными способностями.
Вселенная с момента Большого взрыва существует примерно 13,8 миллиарда лет, и она с того времени расширяется весьма быстрыми (но снижающимися) темпами, а состоит она примерно на 68% из темной энергии, на 27% из темной материи, на 4,9% из нормальной материи, на 0,1% из нейтрино и примерно на 0,01% из фотонов (Приведенное процентное соотношение раньше было иным — в тот момент, когда материя и радиация были более значимыми).
Поскольку свет всегда передвигается со скоростью света — через расширяющуюся вселенную, — мы имеем возможность определить, какое количество различных коммуникаций было осуществлено между двумя объектами, захваченными этим процессом расширения.
Если мы определим «коммуникацию» как количество времени, необходимого для передачи и приема информации в одном направлении, то это и есть тот путь, который мы можем проделать за 13,8 миллиарда лет:
— 1 коммуникация: до 46 миллиардов световых лет, вся наблюдаемая вселенная;
— 10 коммуникаций: до 2 миллиардов световых лет или около 0,001% вселенной; ближайшие 10 миллионов галактик.
— 100 коммуникаций: почти 300 миллионов световых лет или неполная дистанция до Скопления Кома (Coma Cluster), содержащего примерно 100 тысяч галактик.
— 1000 коммуникаций: 44 миллиона световых лет, почти го границ Сверхскопления Девы (Virgo cluster), содержащего, приблизительно, 400 галактик.
— 100 тысяч коммуникаций: 138 тысяч световых лет или почти вся протяженность Млечного пути, но не выходя за его пределы.
— 1 миллиард коммуникаций — 14 световых лет или только ближайшие 35 (или около того) звезд и коричневых карликов; это показатель изменяется по мере движения звезд внутри галактики.
Наша локальная группа имеет гравитационные связи — она состоит из нас, Андромеды, Галактики Треугольника (Triangulum galaxy) и еще, возможно, 50-ти других, намного меньших по размеру карликов, и в конечном итоге все вместе они сформируют единую связанную структуру размером в несколько сотен тысяч световых лет (Это будет в большей или меньшей мере зависеть от величины связанной структуры).
Большинство групп и кластеров в будущем ожидает такая же судьба: все связанные галактики внутри них вместе сформируют единую, гигантскую структуру размером в несколько сотен тысяч световых лет, и эта структура будет существовать в течение, примерно, 110^15 лет.
В тот момент, когда возраст вселенной будет в 100 тысяч раз превышать ее нынешний показатель, последние звезды израсходуют свое топливо и погрузятся в темноту, и только очень редкие вспышки и столкновения будут вновь вызывать синтез, и так будет продолжаться до тех пор, пока сами объекты не начнут гравитационно отделяться — во временных рамках от 10^17 до 10^22 лет.
Однако эти отдельные большие группы будут со все большей скоростью удаляться друг от друга, и поэтому у них не будет возможности встретиться или установить коммуникацию друг с другом в течение длительного периода времени. Если бы мы, к примеру, направили сигнал сегодня из нашего места со скоростью света, то мы смогли бы достичь лишь 3% галактик наблюдаемой в настоящее время вселенной, а остальное уже находится за пределами досягаемости для нас.
Поэтому отдельные связанные группы или кластеры — это все, на что мы можем надеяться, а самые маленькие, как мы — а таких большинство — содержат около одного триллиона (10^12) звезд, тогда как самые крупные (как в будущем Скопление Кома) содержат около 10^15 звезд.
Но если мы хотим обнаружить самосознание, то лучшим вариантом будет сравнение с человеческим мозгом, который имеет около 100 миллиардов (10^11) нейронов и, по меньшей мере, 100 триллионов (10^14) нейронных связей, тогда как каждый нейрон вспыхивает примерно 200 раз в секунду. Если исходить из того, что человеческая жизнь, в среднем, продолжается где-то 2-3 миллиарда секунд, то получается очень много сигналов за весь период!
Потребуется сеть из триллионов звезд в рамках объема в миллион световых лет на протяжении 10^15 лет только для того, чтобы получить нечто сопоставимое с тем количеством нейронов, нейронных связей и объемом передаваемых сигналов в человеческом мозге. Другими словами, эти совокупные числа — для человеческого мозга и для крупных, полностью сформированных конечных галактик — являются, по сути, сравнимыми друг с другом.
Однако существенное различие состоит в том, что нейроны внутри мозга имеют связанные и определенные структуры, тогда как звезды внутри связанных галактик или групп быстро перемещаются, двигаясь либо навстречу друг другу, либо удаляясь друг от друга, что происходит под влиянием всех остальных звезд и масс внутри галактики.
Мы полагаем, что подобные метод случайного отбора источников и ориентаций не дает возможности сформироваться любым устойчивым сигнальным структурам, однако это может быть необходимым, а может и не быть. Основываясь на нашем знании о том, как возникает сознание (в частности, в мозге), я считаю, что просто недостаточное количество согласованной информации перемещается между различными образованиями для того, чтобы это стало возможным.
Вместе с тем, общее количество сигналов, которые могут участвовать в обменах на галактическом уровне в период существования звезд, является привлекательным и интересным, и оно свидетельствует о наличии потенциала относительно того количества информационных обменов, которым располагает другая вещь, о которой нам известно то, что она имеет самосознание.
Тем не менее, важно отметить следующее: даже если этого было бы достаточно, то наша галактика была бы эквивалентна новорожденному ребенку, появившемуся на свет всего 6 часов назад — не слишком большой результат. Что касается более крупного сознания, то оно пока еще не появилось.
Более того, мы можем сказать, что концепция «вечности», включающая в себя все звезды и галактики во вселенной является, несомненно, слишком большой, если учитывать существование темной энергии и того, что нам известно относительно судьбы нашей вселенной.
К сожалению, единственный способ это проверить основан либо на моделировании (у этого варианта есть свои собственные внутренние недостатки), или на сидении, ожидании и наблюдении за тем, что происходит. Пока более крупный по масштабу разум не направит нам очевидный «разумный» сигнал, у нас будет оставаться только выбор графа Монте-Кристо: ждать и надеяться.
Итан Зигель , основатель блога Starts With A Bang, обозреватель НАСА и профессор Колледжа Льюиса и Кларка (Lewis & Clark).
Что находится за пределами Вселенной? Этот вопрос слишком сложный для человеческого понимания. Это связано с тем, что в самую первую очередь необходимо определить ее границы, а это далеко не просто.
Общепринятый ответ учитывает только наблюдаемую Вселенную. Согласно ему размеры определяются скоростью света, потому что возможно видеть только свет, который излучают или отражают объекты в космосе. Невозможно заглянуть дальше, чем наиболее отдаленный свет, который путешествует все время существования Вселенной.
Пространство продолжает увеличиваться, но все еще конечно. Его размер иногда упоминается как объем или сфера Хаббла. Человек во Вселенной, вероятно, никогда не сможет узнать, что за пределами ее границ. Так что для всех исследований это единственное пространство, с которым когда-либо придется взаимодействовать. По крайней мере, в ближайшее время.
Величие
Всем известно, что Вселенная велика. На сколько миллионов световых лет она простирается?
Астрономы тщательно изучают космическое излучение микроволнового фона - послесвечения Большого взрыва. Они ищут связь между тем, что происходит на одной стороне неба, и тем, что на другой. И пока нет никаких доказательств, что там есть что-то общее. Это означает, что на протяжении 13,8 миллиардов лет в любом направлении Вселенная не повторяется. Столько нужно времени свету, чтобы он достиг хотя бы видимого края этого пространства.
Нас все еще волнует вопрос, что находится за пределом Вселенной, которую можно наблюдать. Астрономы допускают, что космос бесконечен. «Вещество» в нем (энергия, галактики и т. д.) распределено точно таким же образом, как и в наблюдаемой Вселенной. Если это действительно так, тогда появляются разные аномалии того, что находится на краю.
За пределами объема Хаббла расположено не просто больше разных планет. Там можно найти вообще все, что только может существовать. Если продвинуться достаточно далеко, можно даже найти другую солнечную систему с Землей, идентичной во всех отношениях, за исключением того, что у вас была на завтрак каша вместо яичницы. Или завтрак отсутствовал вовсе. Или, допустим, вы встали пораньше и ограбили банк.
На самом деле космологи считают, что, если пройти достаточно далеко, то можно найти еще одну сферу Хаббла, которая совершенно идентична нашей. Большинство ученых считают, что известная нам Вселенная имеет границы. Что за их пределом, остается величайшей загадкой.
Космологический принцип
Это понятие означает, что независимо от места и направления наблюдателя, каждый видит одну и ту же картину Вселенной. Разумеется, это не относится к исследованиям меньшего масштаба. Такая однородность пространства вызвана равноправием всех его точек. Обнаружить это явление можно лишь в масштабах скопления галактик.
Что-то, сродни этому понятию было впервые предложено сэром Исааком Ньютоном в 1687 году. И впоследствии, в 20 веке, это же было подтверждено наблюдениями других ученых. Логично, если все возникло из одной точки Большого взрыва, а затем расширилось до Вселенной, то будет оставаться довольно однородным.
Расстояние, на котором можно наблюдать за космологическим принципом, чтобы найти это очевидное равномерное распределение материи, занимает примерно 300 миллионов световых лет от Земли.
Однако все изменилось в 1973 году. Тогда была обнаружена аномалия, нарушающая космологический принцип.
Великий аттрактор
Огромная концентрация массы обнаружилась на расстоянии 250 миллионов световых лет, близ созвездий Гидры и Центавра. Ее вес настолько велик, что его можно было бы сравнить с десятком тысяч масс Млечных Путей. Эта аномалия считается галактическим сверхскоплением.
Этот объект получил название Великий аттрактор. Его гравитационная сила настолько сильна, что воздействует на другие галактики и их скопления в течение нескольких сотен световых лет. Он долгое время оставался одной из самых больших тайн космоса.
В 1990 г. было обнаружено, что движение колоссальных скоплений галактик, называющихся Великим аттрактором, стремится к другой области космоса - за край Вселенной. Пока что за этим процессом можно наблюдать, хотя сама аномалия находится в «зоне избегания».
Темная энергия
Согласно Закону Хаббла, все галактики должны двигаться равномерно друг от друга, сохраняя космологический принцип. Однако в 2008 г. появилось новое открытие.
Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) обнаружил большую группу кластеров, которые двигались в одном направлении со скоростью до 600 миль в секунду. Все они держали путь к небольшой области неба между созвездиями Центавра и Паруса.
Этому нет никакой очевидной причины, и, поскольку это было необъяснимое явление, его назвали «темной энергией». Она вызвана чем-то вне пределов наблюдаемой Вселенной. В настоящее время есть только догадки о ее природе.
Если скопления галактик тянутся к колоссальной черной дыре, то их движение должно ускоряться. Темная энергия указывает на постоянную скорость космических тел в миллиарды световых лет.
Одна из возможных причин этого процесса - массивные структуры, что находятся за пределами Вселенной. Они оказывают огромное гравитационное влияние. Внутри наблюдаемой Вселенной нет гигантских структур с достаточной гравитационной тяжестью, чтобы вызвать это явление. Но это не значит, что они не могли существовать за пределами наблюдаемой области.
Это означало бы, что устройство Вселенной не является однородным. Что касается самих структур, они могут быть буквально любыми, от агрегатов материи и до энергии в масштабах, которые едва можно представить. Возможно даже, что это направляющие гравитационные силы из других Вселенных.
Бесконечные пузыри
Говорить о чем-то за пределами сферы Хаббла не совсем верно, так как это по-прежнему имеет идентичное устройство Метагалактики. «Неизвестность» имеет те же физические законы Вселенной и константы. Есть версия, что Большой взрыв вызвал появление пузырей в структуре пространства.
Сразу после него, до момента начала инфляции Вселенной, возникла своего рода «космическая пена», существующая как скопление «пузырей». Один из объектов этого вещества внезапно расширился, со временем став Вселенной, известной сегодня.
Но что получилось из других пузырей? Александр Кашлинский - глава команды НАСА, организации, которая обнаружила «темную энергию», - заявил: «Если отдалиться на достаточно большое расстояние, то можно увидеть структуру, которая находится вне пузыря, за пределами Вселенной. Эти структуры должны вызвать движение».
Таким образом, «темная энергия» воспринимается как первое свидетельство существования другой Вселенной, или даже «Мультивселенной».
Каждый пузырь - это область, которая перестала растягиваться вместе с остальной частью пространства. Она сформировала свою собственную Вселенную со своими особыми законами.
В этом сценарии пространство бесконечно, и каждый пузырь также не имеет границ. Даже если можно нарушить рубеж одного из них, пространство между ними все еще расширяется. Со временем будет невозможно добраться до следующего пузыря. Такое явление до сих пор остается одной из величайших тайн космоса.
Черная дыра
Теория, предложенная физиком Ли Смолином, предполагает, что каждый подобный космический объект в устройстве Метагалактики вызывает образование нового. Стоит только представить сколько черных дыр во Вселенной. Внутри каждой действуют физические законы, отличные от тех, что были у предшественника. Подобная гипотеза была впервые изложена в 1992 году в книге «Жизнь Космоса».
Звезды во всем мире, которые попадают в черные дыры, сжимаются до невероятно экстремальной плотности. В таких условиях это пространство взрывается и расширяется до собственной новой Вселенной, отличной от оригинала. Точка, где время останавливается внутри черной дыры, - это начало Большого взрыва новой Метагалактики.
Экстремальные условия внутри разрушенной черной дыры приводят к небольшим случайным изменениям основных физических сил и параметров в дочерней Вселенной. У каждого из них есть отличные от родительской характеристики и показатели.
Существование звезд является предпосылкой для формирования жизни. Это связано с тем, что углерод и другие сложные молекулы, обеспечивающие жизнь, создаются именно в них. Поэтому для формирования существ и Вселенной нужны одни и те же условия.
Критика космического естественного отбора как научной гипотезы заключается в отсутствии прямых доказательств на данном этапе. Но следует иметь в виду, что с точки зрения убеждений он не хуже, чем предлагаемые научные альтернативы. Нет подтверждений того, что находится за пределами Вселенной, будь это Мультивселенная, теория струн или циклическое пространство.
Множество параллельных Вселенных
Эта идея кажется чем-то, что мало относится к современной теоретической физике. Но мысль о существовании Мультиверса уже давно считается научной возможностью, хотя все еще вызывает активные дискуссии и деструктивные споры среди физиков. Этот вариант полностью разрушает представление о том, сколько Вселенных в космосе.
Важно иметь в виду, что Мультиверс не теория, а скорее следствие современного понимания теоретической физики. Это отличие имеет решающее значение. Никто не махнул рукой и не сказал: «Пусть будет Мультивселенная!». Эта идея была получена из текущих учений, таких как квантовая механика и теория струн.
Мультиверс и квантовая физика
Многим известен мысленный эксперимент «Кот Шредингера». Его суть заключается в том, что Эрвин Шредингер, австрийский физик-теоретик, указывал на несовершенство квантовой механики.
Ученый предлагает представить животное, которое поместили в закрытую коробку. Если открыть ее, можно узнать одно из двух состояний кота. Но пока коробка закрыта, животное либо живое, либо мертвое. Это доказывает то, что не существует состояния, сочетающего жизнь и смерть.
Все это кажется невозможным просто потому, что человеческое восприятие не может этого осознать.
Но это вполне реально в соответствии со странными правилами квантовой механики. Пространство всех возможностей в ней огромно. Математически квантовомеханическое состояние представляет собой сумму (или суперпозицию) всех возможных состояний. В случае «Кота Шредингера», эксперимент представляет собой суперпозицию «мертвых» и «живых» положений.
Но как это интерпретировать, чтобы оно имело какой-либо практический смысл? Популярный способ состоит в том, чтобы думать обо всех этих возможностях так, что единственным «объективно истинным» состоянием кота является - наблюдаемый. Однако можно также согласиться с тем, что эти возможности верны и все они существуют в разных Вселенных.
Теория струн
Это самая перспективная возможность объединить квантовую механику и гравитацию. Это трудно, потому что сила тяготения так же неописуема в небольших масштабах, как и атомы и субатомные частицы в рамках квантовой механики.
Но теория струн, в которой говорится, что все фундаментальные частицы состоят из мономерных элементов, описывает сразу все известные силы природы. К ним относят гравитацию, электромагнетизм и ядерные силы.
Однако для математической теории струн требуется не менее десяти физических измерений. Мы можем наблюдать только четыре измерения: высоту, ширину, глубину и время. Поэтому дополнительные измерения от нас скрыты.
Чтобы иметь возможность использовать теорию для объяснения физических явлений, эти дополнительные исследования «уплотнены» и слишком малы в небольших масштабах.
Проблема или особенность теории струн заключается в том, что существует много способов произвести компактификацию. Каждая из них приводит к созданию Вселенной с различными физическими законами, такими как отличные массы электронов и константы силы тяжести. Однако есть также серьезные возражения против методологии компактификации. Поэтому проблема не совсем решена.
Но возникает очевидный вопрос: в какой из этих возможностей мы живем? Теория струн не обеспечивает механизм определения этого. Она делает ее бесполезной, поскольку не представляется возможным ее досконально протестировать. Но исследование края Вселенной превратило эту ошибку в особенность.
Последствия Большого взрыва
Во время самого раннего устройства Вселенной был период ускоренного расширения, называемый инфляцией. Первоначально она объясняла, почему сфера Хаббла почти однородна по температуре. Однако инфляция также предсказала спектр флуктуаций температуры вокруг этого равновесия, который позднее был подтвержден несколькими космическими аппаратами.
Хотя точные детали теории все еще горячо обсуждаются, инфляция широко принимается физиками. Однако следствие этой теории состоит в том, что должны быть другие объекты во Вселенной, которые все еще ускоряются. Из-за квантовых флуктуаций пространства-времени некоторые ее части никогда не достигнут конечного состояния. Это означает, что пространство будет вечно расширяться.
Этот механизм генерирует бесконечное количество Вселенных. Комбинируя этот сценарий с теорией струн, есть вероятность, что каждая из них обладает другой компактификацией дополнительных размеров и, следовательно, имеет разные физические законы Вселенной.
Согласно учению Мультиверс, предсказанному теорией струн и инфляцией, все Вселенные живут в одном и том же физическом пространстве и могут пересекаться. Они неизбежно должны сталкиваться, оставляя следы в космическом небе. Их характер имеет широкий спектр - от холодных или горячих точек на космическом микроволновом фоне до аномальных пустот в распределение галактик.
Поскольку столкновение с другими Вселенными должно происходить в определенном направлении, ожидается, что любые вмешательства нарушают однородность.
Некоторые ученые ищут их через аномалии в космическом микроволновом фоне, послесвечении Большого Взрыва. Другие в гравитационных волнах, которые рябят в пространстве-времени по мере прохождения массивных объектов. Эти волны могут непосредственно доказывать существование инфляции, которая в конечном итоге усиливает поддержку теории Мультивселенной.
2.2. Расширяется ли Вселенная на самом деле?
Размышляя над всей этой историей, я исходил из предпосылки, что истиной, какой бы невероятной она ни казалась, является то, что останется, если отбросить все невозможное. Не исключено, что это оставшееся допускает несколько объяснений. В таком случае необходимо проанализировать каждый вариант, пока не останется один, достаточно убедительный.
Артур Конан Дойл
Почему все так уверены, что Вселенная действительно расширяется? В научной литературе реальность расширения уже почти не обсуждается, так как профессиональные ученые, знающие проблему во всей ее полноте, в этом практически не сомневаются. Активные обсуждения этого вопроса часто вспыхивают на разного рода интернет-форумах, где представители так называемой «альтернативной науки» (в противовес «ортодоксальной») снова и снова пытаются «изобрести велосипед» и найти другое, не связанное с удалением объектов, объяснение наблюдаемому в спектрах галактик красному смещению. Такие попытки, как правило, основаны на незнании того, что, помимо красного смещения, есть и другие свидетельства в пользу реальности космологического расширения. Строго говоря, стационарность Вселенной была бы гораздо большей проблемой для науки, чем ее расширение!
Современная наука представляет собой плотно сотканную ткань взаимосвязанных результатов или, если угодно, постоянно строящееся здание, из основания которого уже нельзя вытащить ни один из кирпичей без того, чтобы все здание не рухнуло. Расширение Вселенной и созданная на его основе картина строения и эволюции Вселенной и составляющих ее объектов – один из таких базовых результатов современной науки.
Но сначала несколько слов о недоплеровской интерпретации красного смещения. Вскоре после открытия зависимости z от расстояния возникла – и это вполне естественно – идея, что красное смещение может быть связано не с удалением объектов, а с тем, что по пути от далеких галактик часть энергии фотонов теряется и, следовательно, длина волны излучения увеличивается, оно «краснеет». Приверженцами такой точки зрения были, к примеру, один из основоположников астрофизики в России А. А. Белопольский, а также Фриц Цвикки – один из самых нестандартно мыслящих и плодотворных астрономов XX века. К подобному объяснению z время от времени склонялся и сам Хаббл. Вскоре, однако, выяснилось, что подобные процессы потери энергии фотонами должны сопровождаться размыванием изображений источников (чем дальше галактика, тем сильнее размытие), что не наблюдалось. Другой вариант этого сценария, как было показано советским физиком М. П. Бронштейном, предсказывал, что эффект покраснения должен быть разным в разных частях спектра, то есть он должен зависеть от длины волны. К началу 60-х годов XX века развитие радиоастрономии закрыло и эту возможность – для данной галактики величина красного смещения оказалась не зависящей от длины волны. Знаменитый советский астрофизик В. А. Амбарцумян еще в 1957 году резюмировал ситуацию с разными вариантами интерпретации красного смещения таким образом: «Все попытки объяснить красное смещение каким-либо механизмом, отличным от принципа Доплера, окончились неудачей. Эти попытки вызывались не столько логической или научной необходимостью, сколько известным страхом… перед грандиозностью самого явления…».
Рассмотрим теперь несколько наблюдательных тестов, поддерживающих картину глобального космологического расширения Вселенной. Первый из них был предложен еще в 1930 году американским физиком Ричардом Толменом. Толмен обнаружил, что так называемая поверхностная яркость объектов будет вести себя по-разному в стационарной и в расширяющейся Вселенной.
Поверхностная яркость – это просто энергия, излучаемая единицей площади объекта в единицу времени (например, за секунду) в каком-нибудь направлении или, более точно, в единице телесного угла. В стационарной Вселенной, в которой причиной красного смещения является какой-то неизвестный закон природы, приводящий к уменьшению энергии фотонов по пути к наблюдателю («старение» или «усталость» фотонов), поверхностная яркость объекта должна уменьшаться пропорционально величине 1 + z . Это означает, что, если галактика находится на таком расстоянии, что для нее z = 1, то она должна выглядеть в два раза тусклее по сравнению с такими же галактиками вблизи нас, то есть при z = 0.
В расширяющейся Вселенной зависимость яркости (имеется в виду болометрическая, то есть полная, просуммированная по всему спектру, яркость) от красного смещения становится гораздо сильнее – она спадает как (1 + z )4. В этом случае объект с z = 1 будет выглядеть уже не в 2, а в 16 раз более тусклым. Причиной столь сильного падения яркости является то, что, помимо уменьшения энергии фотонов из-за красного смещения, при реальном удалении галактик начинают работать дополнительные эффекты. Так, каждый новый фотон, испускаемый далекой галактикой, будет добираться до наблюдателя с все большего расстояния и тратить на дорогу все большее время. Интервалы между приходами фотонов возрастут и, значит, за единицу времени на приемник излучения будет попадать меньше энергии и наблюдаемая нами галактика будет казаться слабее. Кроме того, в случае реального расширения зависимость углового размера галактики от z будет другой, чем для стационарной Вселенной, что также приводит к изменению ее наблюдаемой поверхностной яркости.
Тест Толмена выглядит очень простым и наглядным – действительно, достаточно взять два сходных объекта на разных красных смещениях и сравнить их яркости. Однако технические сложности его осуществления таковы, что применить этот тест смогли лишь относительно недавно – в девяностых годах XX века. Сделал это ученик и последователь Хаббла знаменитый американский астроном Алан Сендидж . Совместно с разными коллегами Сендидж опубликовал целую серию статей, в которых он рассмотрел тест Толмена для далеких эллиптических галактик.
Эллиптические галактики примечательны тем, что они относительно просто устроены. В первом приближении их можно представить как гигантские конгломераты родившихся практически одновременно звезд, имеющие сглаженное, без каких-либо особенностей, крупномасштабное распределение яркости (ярчайшие галактики на рис. 16 относятся как раз к этому типу). У эллиптических галактик существует простое эмпирическое соотношение, связывающие воедино их основные наблюдательные характеристики – размер, поверхностную яркость и разброс скоростей звезд вдоль луча зрения. (При определенных допущениях это соотношение является следствием предположения об устойчивости эллиптических галактик.) Разные двумерные проекции этой трехпараметрической зависимости также показывают хорошую корреляцию например, существует зависимость между размером и яркостью галактик. Значит, сравнивая эллиптические галактики одного характерного линейного размера на разных z, можно реализовать тест Толмена.
Примерно так и действовал Сендидж. Он рассмотрел несколько скоплений галактик на z ~ 1 и сравнил поверхностные яркости наблюдаемых в них эллиптических галактик с данными для подобных галактик вблизи нас. Для корректности сравнения Сендиджу пришлось учесть ожидаемую эволюцию яркостей галактик за счет «пассивной» эволюции составляющих их звезд, однако эта поправка в настоящее время определяется вполне надежно. Результаты оказались однозначными – поверхностная яркость галактик изменяется пропорционально 1/(1 + z )4 и, следовательно, Вселенная расширяется. Модель стационарной Вселенной со «стареющими» фотонами не удовлетворяет наблюдениям.
Еще один интересный тест был также предложен очень давно, а реализован лишь относительно недавно. Фундаментальным свойством расширяющейся Вселенной является кажущееся замедление времени у далеких объектов. Чем дальше от нас в расширяющейся Вселенной находятся часы, тем медленнее, как нам кажется, они идут – на больших z длительность всех процессов кажется растянутой в (1 + z ) раз (рис 22). (Этот эффект подобен релятивистскому замедлению времени в специальной теории относительности.) Поэтому, если найти такие «часы», которые можно наблюдать на больших расстояниях, то можно непосредственно проверить реальность расширения Вселенной.
Рис. 22. Импульсы, испущенные далеким объектом на красном смещении z с интервалом в 1 секунду, доберутся до нас с интервалами 1 + z секунд.
В 1939 году американский астроном Олин Вилсон опубликовал заметку, в которой он отметил удивительное постоянство формы кривых блеска сверхновых звезд (см. пример кривой блеска сверхновой Тихо Браге на рис. 4, а также рис. 23) и предложил использовать эти кривые в качестве «космологических часов». Вспышка сверхновой – это один из самых мощных катастрофических процессов во Вселенной. В ходе такой вспышки звезда со скоростью ~ 104 км/с сбрасывает оболочку с массой, сравнимой с массой Солнца. При этом звезда становится ярче в десятки миллионов раз, и в максимуме блеска она способна затмить всю галактику, в которой она вспыхнула. Столь яркий объект, естественно, виден на очень больших, космологических расстояниях. Как можно использовать кривые блеска сверхновых в качестве «часов»? (Их можно использовать и в качестве «стандартной свечи», но об этом я расскажу чуть позже.) Во-первых, не все сверхновые одинаковы по своим наблюдательным проявлениям и по кривым блеска. Их делят на два типа (I и II), а те в свою очередь подразделяют на несколько подтипов. В дальнейшем мы будем обсуждать только кривые блеска сверхновых типа Ia. Во-вторых, даже у этого типа звезд кривые блеска на первый взгляд выглядят очень разнообразными и совсем не очевидно, что с ними можно сделать. Например, на рисунке 23 показаны наблюдаемые кривые блеска нескольких близких сверхновых типа Ia. Эти кривые довольно сильно отличаются: например, светимости показанных на рисунке звезд в максимуме блеска различаются почти в три раза.
Рис. 23. Кривые блеска SN Ia: на верхнем рисунке показаны наблюдаемые кривые, на нижнем они сведены в одну с учетом корреляции между формой кривой блеска и светимостью сверхновой в максимуме. По горизонтальной оси отложены дни после максимума блеска, по вертикальной – абсолютная звездная величина (мера светимости). По данным проекта Calan-Tololo Supernova Survey
Ситуацию спасает то, что разнообразие форм наблюдаемых кривых блеска подчиняется четкой корреляции: чем ярче SN в максимуме, тем более плавно затем спадает ее яркость. Эта зависимость была открыта советским астрономом Юрием Псковским еще в 1970-х годах и позднее – уже в 1990-х – была подробно изучена другими исследователями. Оказалось, что с учетом этой корреляции кривые блеска SN Ia удивительно однородны (см. рис. 23) – например, разброс светимостей SN Ia в максимуме блеска составляет лишь около 10 %! Следовательно, изменение блеска у SN Ia может рассматриваться как стандартный процесс, длительность которого в локальной системе отсчета хорошо известна. Использование этих «часов» показало, что у далеких сверхновых (сейчас обнаружено уже несколько десятков SN с z > 1) изменения видимого блеска и спектра замедлены на множитель (1 + z ). Это является непосредственным и очень сильным аргументом в пользу реальности космологического расширения. Еще одним аргументом является согласие возраста Вселенной, получаемого в рамках модели расширяющейся Вселенной, с возрастом реально наблюдаемых объектов. Расширение означает, что с течением времени расстояния между галактиками увеличиваются. Мысленно обратив этот процесс вспять, мы приходим к выводу, что это глобальное расширение должно было когда-то начаться. Зная текущий темп расширения Вселенной (он определяется значением постоянной Хаббла) и баланс плотностей составляющих ее подсистем (обычное вещество, темная материя, темная энергия), можно найти, что расширение началось примерно 14 миллиардов лет назад. Значит, мы не должны наблюдать в нашей Вселенной объекты с возрастом, превышающим эту оценку.
Но как можно найти возраст космических объектов? По-разному. Например, с помощью радиоактивных «часов» – методами ядерной космохронологии, которые позволяют оценивать возраст объектов путем анализа относительной распространенности изотопов с большими периодами полураспада. Изучение содержания изотопов в метеоритах, в земных и лунных породах показало, что возраст Солнечной системы близок к 5 млрд лет. Возраст Галактики, в которой находится наша Солнечная система, конечно, больше. Его можно оценить по времени, которое необходимо для образования наблюдаемого в Солнечной системе количества тяжёлых элементов. Расчеты показывают, что синтез этих элементов должен был продолжаться в течение ~ 5 млрд лет до образования Солнечной системы. Следовательно, возраст окружающих нас областей Млечного Пути близок к 10 млрд лет.
Другой способ датирования Млечного Пути основан на оценке возраста составляющих его старейших звезд и звездных скоплений. Этот метод основан на теории звездной эволюции, хорошо подтвержденной разнообразными наблюдениями. Результат этого подхода – возраст различных объектов Галактики (звезд, шаровых скоплений, белых карликов и пр.) не превышает ~10–15 млрд лет, что согласуется с современными представлениями о времени начала космологического расширения.
Возраст других галактик определить, конечно, сложнее, чем возраст Млечного Пути. У далеких объектов мы не видим отдельные звезды и вынуждены изучать лишь интегральные характеристики галактик – спектры, распределение яркости и пр. Эти интегральные характеристики складываются из вкладов огромного числа составляющих галактики звезд. Кроме того, наблюдаемые характеристики галактик сильно зависят от наличия и распределения в них межзвездной среды – газа и пыли. Все эти трудности преодолимы и современные астрономы научились восстанавливать истории звездообразования, которые должны были привести к наблюдаемым в настоящее время интегральным характеристикам галактик. У галактик разных типов эти истории различны (например, эллиптические галактики возникли в ходе мощной одиночной вспышки звездообразования много миллиардов лет назад, в спиральных галактиках звезды рождаются и в настоящее время), однако не обнаружено галактик, начало звездообразования в которых превышало бы возраст Вселенной. Кроме того, наблюдается вполне определенный, ожидаемый для реально расширяющейся Вселенной, тренд – чем дальше по z мы забираемся во Вселенную, то есть переходим к все более ранним этапам ее эволюции, тем, в среднем, более молодые объекты мы наблюдаем.
Важными аргументами, поддерживающими расширение Вселенной, являются также существование реликтового излучения, наблюдаемое увеличение его температуры с ростом красного смещения, а также содержание элементов во Вселенной, но об этом я расскажу чуть позже. Закончить же свой рассказ я хочу, быть может, самым наглядным свидетельством расширения Вселенной – изображениями далеких галактик (см. пример на рис. 24).
Одними из самых эффектных результатов работы космического телескопа «Хаббл» (Hubble Space Telescope), несомненно, являются замечательные картинки разнообразных космических объектов – туманностей, звездных скоплений, галактик и пр. Наблюдениям из космоса не мешает земная атмосфера, размывающая изображения, и поэтому снимки HST примерно в десять раз более четкие, чем наземные. На этих очень четких снимках (их угловое разрешение составляет около 0.""1) в 1990-х годах впервые удалось детально рассмотреть структуру далеких галактик. Как оказалось, далекие галактики не похожи на те, что мы наблюдаем около нас. С ростом красного смещения увеличивается доля асимметричных и неправильных галактик, а также галактик в составе взаимодействующих и сливающихся систем: если при z = 0 к таким объектам можно отнести лишь несколько процентов галактик, то к z = 1 их доля возрастает до ~ 30-40 %.
Рис. 24. Фрагмент Сверхглубокого поля космического телескопа «Хаббл» (размер изображения 30"" x 30"")· Большинство видимых на рисунке галактик имеют z ~ 0.5: 1, то есть они относятся к эпохе, когда Вселенная была примерно вдвое моложе.
Почему это происходит? Простейшее объяснение связано с расширением Вселенной – в более ранние эпохи взаимные расстояния между галактиками были меньше (при z = 1 они были в два раза меньше) и, следовательно, галактики должны были чаще возмущать друг друга близкими прохождениями и чаще сливаться. Этот аргумент не является столь однозначным, как упомянутые раньше, однако он наглядно свидетельствует о вполне определенной, соответствующей картине расширяющейся Вселенной, эволюции свойств галактик со временем. Итак, расширение Вселенной подтверждается разнообразными, совершенно не связанными друг с другом, независимыми наблюдательными тестами. Кроме того, нестационарность Вселенной неизбежно возникает и при теоретических исследованиях ее структуры и эволюции. Все это позволило знаменитому советскому физику-теоретику Якову Зельдовичу еще в начале 1980-х годов заключить, что теория Большого взрыва, основой которой является расширение Вселенной, «столь же надежно установлена и верна, сколь верно, что Земля вращается вокруг Солнца. Обе теории занимали центральное место в картине мироздания своего времени, и обе имели много противников, утверждавших, что новые идеи, заложенные в них, абсурдны и противоречат здравому смыслу. Но подобные выступления не в состоянии препятствовать успеху новых теорий».
| |
Теперь, очевидно, Вселенная не всегда продолжала расширяться таким образом, потому что мы ведь здесь, а значит инфляция должна была завершиться и дать начало Большому Взрыву. Можно представить, что инфляция начинается на вершине плоского холма и подобно шару медленно катится вниз. Пока шар остается возле вершины и медленно катится, инфляция продолжается, а Вселенная расширяется экспоненциально. Как только шар скатывается вниз в долину, инфляция завершается, а энергия рассеивается. Энергия, присущая самому пространству, преобразуется в материю и излучение. Мы переходим из состояния инфляции в Большой Взрыв.
- Инфляция - это не шар, не классическое поле - а скорее волна, которая распространяется с течением времени, подобно квантовому полю.
- Это значит, что по мере течения времени, когда образуется все больше и больше пространства из-за инфляции, определенные области, вероятно, наблюдают конец инфляции, а другие - ее продолжение.
- Области, в которых инфляция завершилась, дают начало Большому Взрыву и нашей Вселенной; в других же инфляция продолжается.
- Со временем, из-за динамики расширения, никакие две области, в которых инфляция завершилась, не смогут взаимодействовать или столкнуться. Между ними будут области с продолжающейся инфляцией, которые будут расталкивать первые.
Стоит отметить, что мы знаем не так много об этом инфляционном состоянии, поэтому сталкивается с множеством неопределенностей и возможностей:
- Мы не знаем, сколько длилось инфляционное состояние до того, как завершилось и привело к Большому Взрыву. Вселенная может быть либо ненамного больше той, что мы видим, либо намного больше, либо вообще бесконечной.
- Мы не знаем, одинаковы ли области, в которых инфляция завершилась, или же сильно отличаются от нашего собственного. Вполне вероятно, что существует неизвестная физическая динамика, которая приводит к тому, что все фундаментальные константы - массы частиц, силы взаимодействий, количество темной энергии - одинаковы для всех областей, где завершилась инфляция. Также возможно, что в разных областях будет разная физика.
И если эти вселенные все одинаковы, говоря о законах физики, и число этих вселенных воистину бесконечно, и многомировая интерпретация квантовой механики вполне справедлива, значит ли это, что существуют параллельные вселенные, в которых все происходило точно так же, как в нашей Вселенной, не считая одного крошечного квантового результата?
В других мирах все могло происходить точно так же, как и в нашем, не считая одной крошечной детали, из-за которой ваша жизнь пошла совершенно другим путем…
- Когда вы выбрали работу за океаном, а не остались в стране?
- Когда вы заступились за девушку и не дали ее в обиду?
- Когда вы поцеловали ее на прощание, а не дали просто уйти?
- Когда в какой-то поворотный момент что-то не позволило вам ее потерять?
Просто вдумайтесь: что, если существует Вселенная на каждый из возможных исходов событий? Если вероятность существования такой Вселенной не нулевая, а число таких миров бесконечно, значит все возможно? Только для этого должно произойти много «если». Инфляционное состояние должно было оставаться не просто долгим, а бесконечным.
Если Вселенная расширялась экспоненциально - не только в течение крошечной доли секунды, а в течение 13,8 миллиарда лет (это около 4 х 10 17 секунд) - мы имеем дело с гигантским объемом пространства. В конце концов, несмотря на то что существуют области пространства, где инфляция завершилась, большая часть объема Вселенной представлена областями, в которых инфляция не завершилась. То есть, мы говорим минимум о 10 10^50 вселенных, которые начали с таких же условий, что и наша собственная. Это 10¹⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰⁰ вселенных. Довольно большое число. И числа, описывающие число возможных исходов взаимодействий частиц, будут еще больше.
В каждой Вселенной 10 90 частиц, и нам нужно, чтобы все они прошли точно такую же историю 13,8 миллиарда лет, чтобы дать нам идентичную нашей Вселенную. Для Вселенной с 10 90 квантовыми частицами, которые будут взаимодействовать между собой 13,8 миллиардов лет в 10 10^50 возможных вариациях… Число, которое вы видите выше, например, это просто 1000! (или (10 3)!), факториал 1000, который описывает число возможных перестановок для 1000 различных частиц в любое конкретное время. Представьте, насколько больше число (10 3)!, чем (10 1000). (10 3)! - это почти 10 2477 .
Факториал тысячи: все числа от 1 до 1000, перемноженные между собой
Но во Вселенной не 1000 частиц, а 10 90 . Каждый раз, когда две частицы взаимодействуют, результат не один - целый квантовый спектр результатов. Во Вселенной много больше возможных результатов, чем (10 90)!, и это число на много гуголплексов больше, чем ничтожные 10 10^50 .
Другими словами, число возможных исходов взаимодействия частиц в любой вселенной стремится к бесконечности быстрее, чем увеличивается число возможных вселенных из-за инфляции. Даже если отложить в сторону такие вопросы, что может быть бесконечное число возможных значений фундаментальных констант, частиц и взаимодействий, и даже отложить вопросы интерпретации, например, описывает ли многомировая интерпретация нашу физическую реальность, факт в том, что число возможных исходов возрастает настолько быстро - намного быстрее, чем просто в геометрической прогрессии - что если инфляция на самом деле будет протекать бесконечно, не будет ни одной параллельной вселенной, идентичной нашей.
Это значит, что может существовать огромное количество Вселенных, с другими законами и прочим. Но их недостаточно, чтобы дать нам альтернативные версии самих себя. Что это значит для вас?
Что нет другой копии вас нигде в мире. И нет будущего, которое за вас выберет кто-то другой. Поэтому проживите эту жизнь так, как ее не прожил бы никто другой во всех параллельных вселенных.
