Может ли существовать параллельная Вселенная, идентичная нашей?

Если действительно существует другая версия вас в параллельной Вселенной, то чему это может научить нас о реальности?

Об этом пишет издание BigThink.

• Существование нескольких вселенных звучит как научная фантастика, но наблюдения в рамках теоретической физики предполагают, что это возможно и потенциально неизбежно.
• Ключевой вопрос этого спекулятивного сценария заключается в том, существует конечное или бесконечное количество вселенных в мультивселенной.
• В любом случае то, что мы знаем сегодня, указывает на то, что даже если в мультивселенной существует бесконечное количество вселенных, то, что происходит в них, никак не связано с тем, что происходит в нашей собственной Вселенной.

Одна из самых убедительных идей во всей физике звучит как чистая выдумка, но на самом деле она могла бы описать нашу реальность: идея мультивселенной. В сценарии мультивселенной то, что мы знаем как наша Вселенная, является лишь одной из многих вселенных, которые независимо и одновременно существуют параллельно нашей. Хотя нет убедительных доказательств, которые бы указывали либо на существование, или отсутствие мультивселенной, они предоставляют нам богатую область для исследований, поскольку предсказания ее существования прочно укоренились в феноменах теоретической физики, о которых окончательно известно, что они существуют.

Если мы предположим, что:

• горячему Большому взрыву, который породил наблюдаемую Вселенную, как мы ее знаем, предшествовала космическая инфляция;
• все частицы и поля во Вселенной имеют фундаментально квантовую природу.

Тогда следует, что существование мультивселенной почти неизбежно. Это открывает богатую сферу возможностей, которые включают не только параллельные вселенные, но и бесконечное количество их. Если это так, то даже могут существовать параллельные вселенные, идентичны нашей, где реальность "раздваивается" каждый раз, когда происходит квантовый исход. Вот что возможно в рамках научного рассмотрения мультивселенной.

Мотивированность существования мультивселенной

Чтобы понять, почему физики утверждают, что должна существовать мультивселенная, сначала нужно понять несколько фактов о наблюдаемой нами Вселенной. Один из фактов заключается в том, что у нас есть предел той части Вселенной, к которой мы можем получить доступ: предел во времени. Вселенная, какой мы ее видим, началась примерно ~13,8 миллиарда лет назад в события, известном как горячий Большой взрыв, когда Вселенная была горячей, плотной, наполненной материей и излучением, и расширялась, охлаждалась и гравитационно взаимодействовала от этого первоначального состояния. Чем дальше мы смотрим назад в космическое пространство, тем дальше мы оглядываемся во времени, вплоть до границы горячего Большого взрыва: 13,8 миллиарда лет назад во времени и 46,1 миллиарда световых лет в пространстве.

Тем не менее, вы не можете вернуться в произвольно ранние времена, потому что если бы Вселенная превысила определенную температуру и плотность, она имела бы такие свойства, которых, по нашим конкретным наблюдениям, у нее нет. Вместо этого, наблюдения гораздо более согласуются с представлением о том, что горячему Большому взрыву предшествовал период космической инфляции, который:

• растянул кривизну Вселенной так, чтобы она не отличалась от плоской;
• раздул все проблемные, не наблюдаемые высокоэнергетические реликты, предусмотренные образованием при высоких температурах;
• предоставил Вселенной одинаковую плотность энергии везде, с квантовыми флуктуациями, возникающими во время инфляции, наложенными поверх этого однородного энергетического фона.

Когда инфляция заканчивается, мы получаем горячий Большой взрыв с необходимыми свойствами для воспроизведения наблюдаемой Вселенной.

Как правило, нам нравится визуализировать инфляцию как простое поле: оно имеет определенные свойства, влияющие на пространство, в котором это поле присутствует. Пока поле остается в этом инфляционном состоянии, где ткань пространства обладает большой энергией, пространство будет расширяться постоянно и экспоненциально, так что расстояние между любыми двумя точками последовательно удваивается с каждым промежутком времени.

Пока поле остается в этом инфляционном состоянии, инфляция продолжается, растягивая ткань пространства, разбавляя все в нем, пока поле не распадется. В этот момент инфляция прекращается. Поскольку энергия превращается в материю и излучение, Вселенная нагревается до очень высокой (но не произвольно высокой) температуры, что означает начало горячего Большого взрыва.

На самом деле однако, мы знаем, что любое поле, вызывающее инфляцию, с большой долей вероятности имеет квантовую природу. Это означает, что, пока инфляция будет продолжаться, существует определенная вероятность того, что поле:

• "скатится" во впадину, где инфляция заканчивается;
• определенная вероятность того, что этого не произойдет, и инфляция будет продолжаться;
• а также определенная вероятность того, что поле "скатится" в неправильном направлении, отводя нас дальше от конца инфляции.

И вот здесь нелогичная часть — поскольку вселенная в процессе инфляции непрерывно создает новое пространство, все эти возможности могут возникать одновременно в разных регионах вселенной при инфляции.

Инфляция заканчивается (сверху), когда шарик скатывается во впадину. Но инфляционное поле — квантовое (посередине), которое распространяется с течением времени. В то время как во многих регионах пространства (фиолетовый, красный и голубой шарики) инфляция прекратится, во многих других (зеленый, синий шарики) инфляция продолжится, потенциально вечно (снизу). (Credit: E. Siegel)

Это создает интересный сценарий для рассмотрения. Если инфляция происходила в прошлом, и мы имеем обширные доказательства, что она имела место, исходя из того, что отражено в нашей Вселенной, то это предполагает существование мультивселенной. Что происходит дальше:

• происходит инфляция, растягивающая вселенную и создает новое пространство;
• в некоторых местах поле "скатывается" во впадину, прекращая инфляцию;
• это приводит к созданию горячих Больших взрывов в этих регионах: какие мы можем назвать "вселенными";
• между этими вселенными есть более раздутое пространство, где инфляция не заканчивается, а продолжается;
• по мере расширения вселенной создается новое пространство;
• в других местах поле скатывается во впадину, прекращая там инфляцию с большим количеством горячих Больших взрывов и вселенных;
• между тем, инфляция продолжается в регионах, где она не закончилась, создавая больше пространства;
• и так далее.

Что увлекательно — достаточно легко показать, что если вы хотите создать сценарий, в котором мы получим достаточную инфляцию для создания горячего Большого взрыва с наблюдаемыми нами свойствами, вы всегда получите мультивселенную - такую, где всегда рождаются независимые, не связанные друг с другом вселенные, навсегда отделенные друг от друга пространством, которое продолжает вечно раздуваться, тогда как новые вселенные и новые горячие Большие взрывы продолжают плодиться. Пока мы правильно понимаем эту часть истории — а доказательства преимущественно указывают, что это так — существование мультивселенной предсказывается лучшей современной наукой.

Связаны ли эти вселенные?

Теперь мы должны ступить на территорию спекуляций. Мы знаем, что инфляция должна происходить на энергетическом масштабе, значительно ниже чем энергетический масштаб Планка, иначе мы бы увидели в нашей Вселенной сигналы, которых не существует. Однако то, чего мы не знаем, является чрезвычайно важным. Мы не знаем, как началась инфляция, или имела она даже начало; вполне возможно, что инфляция была состоянием Вселенной по умолчанию, что происходило вечно, пока она не закончилась в нашей области пространства и наша Вселенная не возникла.

Мы не знаем, существуют ли какие-то запутанные свойства между этими различными вселенными внутри мультивселенной. Мы не знаем, все ли порожденные вселенные имеют одинаковые физические законы и фундаментальные константы, существует ли динамика, регулирующая эти законы и константы, которые каким-то образом "устанавливаются" или во время инфляции, или во время окончательного перехода к горячему Большому взрыву. Кроме того, мы не представляем, как количественно оценить вероятности этих различных результатов: то, что космологи, работающие над этим, называют проблемой меры. Предполагается, что эти вселенные существуют, но мы не знаем, сколько их существует, независимо от того, связаны ли они между собой, и какие сходства или различия они имеют от нашей Вселенной.

Однако ожидания — исходя из того, что мы можем измерить в нашей собственной Вселенной, и то, что мы можем вычислить на основе квантовых свойств, которыми обладают известные частицы и поля, — состоит в том, что законы и константы должны быть одинаковыми между вселенными, но конкретные начальные условия должны быть разными.

Что это значит?

Это означает, что общие свойства каждой вселенной должны быть одинаковыми, поскольку они имели общее происхождение: с конца одного и того же инфляционного поля. Это означает, что каждая вселенная должна родиться с одинаковой средней плотностью энергии, теми же законами, теми же симметриями, теми же сохраненными величинами и законами сохранения, той же стандартной моделью, теми же правилами общей теории относительности и многими другими свойствами. Большие различия, просто должны приходить в форме квантовых колебаний, накладываемые на этот единственный фон: с количеством недостатков 1-на-30000, которые обеспечили семенами космических структур нашу Вселенную. Они должны быть случайными и во всех масштабах, и наша Вселенная должна быть лишь одной из чрезвычайно большого набора возможных результатов.

И все же, если у вас достаточно этих возникающих вселенных, со временем должна появиться такая, которая имеет те же начальные свойства, что и наша. Помните, что все, что существует во Вселенной, является конечным: существует конечное число частиц, конечное количество энергии, конечное время, в течение которого могут происходить взаимодействия между квантами, и конечное число возможных результатов. Эти числа астрономически большие, но они не бесконечны.

То же самое может быть, а может и не быть, когда речь идет о количестве вселенных, которые порождаются инфляцией. Если инфляция продолжается в течение определенного времени, то количество вселенных, которые мы получаем, со временем растет в геометрической прогрессии, но всегда остается конечной. Если инфляция продолжалась бесконечное количество времени, то количество вселенных должно быть бесконечной, и все допустимые возможности должны иметь место в какой-то Вселенной.

Изолированные или интерактивные?

Если инфляция продолжается только в течение ограниченного промежутка времени, мы можем твердо сказать: исходя из того, как количество вселенных возрастает со временем по сравнению с тем, как количество возможных результатов в рамках одной вселенной возрастает со временем, нет параллельных вселенных, эквивалентных нашей в рамках мультивселенной. Когда мы говорим о многомировой  интерпретации квантовой механики, конечного числа вселенных недостаточно, чтобы удержать все возможные результаты. Нам нужна бесконечность миров. Это само по себе требует бесконечной продолжительности инфляции, чтобы сделать параллельную вселенную идентичной нашей.

Но если инфляция продолжается бесконечно долго, то существование одинаковых параллельных вселенных не просто возможно, а обязательно. Каким бы большим ни стало конечное число, даже если оно со временем стремится к бесконечности, оно никогда не станет бесконечным после окончания конечного количества времени.

Поэтому, даже если существует астрономическое количество возможных результатов, которые могли произойти — включая квантовые взаимодействия с непрерывным набором допустимых результатов — бесконечное количество параллельных вселенных должно содержать их все.

Однако даже если такие параллельные вселенные существуют в большой мультивселенной, даже если их существует бесконечное количество, не каждый мыслимый эффект возможен. Вы не можете ничего передавать между вселенными, например. Даже несмотря на то, что каждая вселенная возникла из одной и той же небольшой области пространства — поскольку вы не можете проследить любые две точки в пространстве-времени при его инфляции, пока они не будут произвольно близко друг к другу, — никакая информация не может быть передана между ними; они больше не являются казуально связанными.

Не существует никакой ретро-казуальности. Другими словами, то, что происходит в одной вселенной, не может повлиять на другую. Мы знаем, как количественно оценить то, что произошло бы во время инфляции, если любые две вселенные столкнулись, слились или иным образом взаимодействовали, и мы можем определенно утверждать, что нет никаких доказательств, что это произошло в нашей Вселенной.

Кроме того, квантовые возможности, сейчас существующие для нашей Вселенной, возможны только для будущих событий, результаты которых уже определены. Идея о том, что много историй могут перекрываться, создавая реальность, в которой мы сейчас живем — часто известная в просторечии как эффект Манделы — является физически недопустимым примером псевдонауки, который вообще не подтверждается никакими доказательствами.

Очень соблазнительно рассматривать возможность того, что все наши ошибки и плохие решения, а также последствия, которые через них возникли для нас самих и других, могли обернуться иначе в других местах. Возможно, в другое время в другом месте существовала ваша версия, которая принимала лучшие решения в критическом этапе, и эта версия вас, в другой вселенной, имеет лучшую жизнь и поэтому населяет мир иной. Идея мультивселенной и, в частности, параллельных вселенных, которые были бы идентичны нашей собственной до принятия тех критических решений, дает нам надежду, что наши прошлые решения не такие неизменные, как мы сейчас считаем.

И все же, это совсем не то, о чем говорит наука. Даже если инфляция продолжается бесконечное количество времени, все, что происходит в других действующих вселенных, никоим образом не связано с тем, что происходит или происходило в нашей Вселенной. Наше прошлое в корне расписано. В любом сценарии с мультивселенной не возникает возможности ни переписать прошлое, ни импортировать с другой вселенной результат, который оказался бы другим. Мультивселенная может быть неизбежной, а параллельные вселенные могут быть возможными, но они не влияют на нашу Вселенную любым измеряемым или наблюдаемым способом. За пределами науки все, что мы имеем — это догадки. Пока не будут собраны доказательства, нельзя делать дальнейших окончательных заявлений.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.