Каждую неделю журнал Quanta объясняет одну из самых важных идей, лежащих в основе современных исследований. На этой неделе автор статьи, штатный физик Чарли Вуд, описывает, как некоторые космологи пытаются опровергнуть противоречивую теорию о том, что наша Вселенная — всего лишь одна из многих.
| Автор: ЧАРЛИ ВУД |
| История мультивселенной начинается так: вначале невообразимо маленькая точка пространства распространялась намного быстрее скорости света. Мгновение спустя это расширение прекратилось. Затем пространство росло гораздо медленнее в течение следующих 13,8 миллиардов лет, в результате чего образовалась Вселенная, которую мы видим сегодня. Эта теория быстрого расширения, известная как инфляция, соответствует всем космологическим доказательствам, собранным на сегодняшний день. |
Однако цена такого объяснения Вселенной заключается в том, что инфляция также предсказывает вероятное существование обширной мультивселенной, простирающейся далеко-далеко за пределы нашего космологического горизонта. В большинстве версий инфляции быстрое расширение было бы стандартным состоянием реальности, а пузыри спокойствия (подобные тому, в котором мы бы жили) формировались бы случайным образом то тут, то там. Число этих пузырьков могло бы быть бесконечным, но они постоянно удалялись бы друг от друга из-за сверхсветового расширения пространства между ними. Не было бы никакой надежды на то, что обитатели одного пузыря когда-либо непосредственно обнаружат присутствие другого пузыря. (Эта “инфляционная” мультивселенная отличалась бы, например, от совокупности совпадающих вселенных, которые можно увидеть в фильмах Marvel, и от всего и сразу, что имеет больше общего с интерпретацией квантовой механики как “многомирия”).
Для некоторых физиков идея мультивселенной неприемлема и даже ненаучна. Несмотря на малочисленность, эти теоретики-индивидуалисты стремятся разработать альтернативные способы объяснения большой, гладкой, относительно невыразительной Вселенной, которую мы видим, чтобы избежать философского багажа, который несет с собой мультивселенная. В последние годы их конкурирующие предложения стали более изощренными. Эти теории пока не могут сравниться по предсказательной способности с инфляцией и, как правило, рассматриваются как неудачные, но неудачницы с огромным потенциалом для изменения нашего понимания наших истоков.
“Есть некоторые вопросы, которые я считаю настолько важными, что даже если у вас есть всего 5% шансов на успех, вы должны приложить все усилия и поработать над ними”, — сказал Раман Сундрум, физик из Университета Мэриленда, в 2018 году, рассказывая об усилиях по разработке альтернатив инфляции.
Что нового и примечательного
Инфляция отлично справляется с устранением космических аномалий, но это не единственный способ, которым это может произойти. Возможно, Вселенная циклична, расширяясь и сжимаясь, расширяясь и сжимаясь вечно. В этом случае длительные сокращения могли бы также создать однородные условия, которые мы наблюдаем сегодня, не создавая мультивселенную. Такие “прыгающие” вселенные изначально не казались такими правдоподобными. В 1960-х годах Роджер Пенроуз доказал, что сжимающиеся вселенные имеют тенденцию сжиматься вплоть до тупика в пространстве-времени, известного как сингулярность; позже он частично получил Нобелевскую премию за это. Но в 2017 году две команды нашли лазейки в доказательстве Пенроуза, достаточно большие, чтобы позволить коллапсирующей вселенной восстановиться.
Один из участвовавших в исследовании теоретиков, Анна Иджас, построила свою теорию отскока, расширив предыдущую работу со своим консультантом Полом Стейнхардтом из Принстонского университета. Стейнхардт сыграл ключевую роль в развитии теории инфляции несколько десятилетий назад, но изменил свое мнение после того, как она породила мультивселенную — идею, которую он называет “чепухой”. В 2020 году Стейнхардт и Иджас объединили усилия с экспертами, специализирующимися на компьютерном моделировании пространства-времени, и показали, что их концепция скачка действительно может быть реализована. сглаживает широкий спектр пространственно-временных вариаций, подобно инфляции. Другая возможность заключается в том, что Большой взрыв породил две соединенные вселенные, каждая из которых является зеркальным отражением другой, и мы живем в одной из них. Нил Турок из Института периметра в Канаде разработал эту теорию вместе с Лэтемом Бойлом и Кираном Финном в 2018 году. Турок и другие сотрудники только что предприняли спорную атаку на позицию Стивена Хокинга о том, что у времени не было начала, и Турок размышлял о новых способах объяснения старых наблюдений. В то время как некоторые теоретики спорят о тонкостях зеркальных вселенных, прыгающих вселенных и мультивселенных, другие ожидают ответов от следующего поколения астрономических обсерваторий. Например, в 2030-х годах три спутника, известные как LISA, будут прислушиваться к пульсациям в пространстве-времени, которые могли бы прояснить, что происходило в ранние моменты существования нашей Вселенной.