Математические формулы вселенной: мультивселенная  

Кое-какие люди склонны отвергать «метафизические» понятия (обидное слово с точки зрения физика!). Но я считаю, что мультивселенная абсолютно находится в компетенции науки, не смотря на то, что пока что есть всего лишь осмотрительной догадкой. Но мы уже наметили, какие конкретно вопросы направляться задать, дабы поставить эту теорию на более надежное основание. Куда более принципиально важно (потому, что каждая хорошая научная теория должна быть уязвима для опровержения) то, что мы можем представить, какое развитие событий вынудит нас отказаться от данной концепции.

Основной камень преткновения – это, конечно же, затруднение с физикой предельных состояний, каковые существовали в первые мгновения Большого взрыва. Существуют все более прочные основания принимать теорию инфляции серьезно в качестве объяснения расширения нашей Вселенной: самые качественные и обобщенные предсказания данной теории о том, что Вселенная должна быть «плоской», по всей видимости, подкрепляются доказательствами, взятыми из последних данных (пускай кроме того и не в самой несложной форме: три составляющих Вселенной – атомы, чёрная материя и энергия вакуума λ – содействуют большей «плоскостности»). Современные изюминки раздувания зависят от физических законов, каковые властвовали в первые 10–35 секунд Большого взрыва, в то время, когда условия были такими критическими, что находятся далеко за пределами прямых опытов. Но имеется два пути, благодаря которым мы действительно можем сохранять надежду подвести итог с пониманием того, что же представляли собой эти условия. Во-первых, ультраранняя Вселенная могла покинуть очевидные «реликты» в нашей современной Вселенной: к примеру, скопления и сверхскопления галактик были «засеяны» микроскопическими флуктуациями, каковые на протяжении инфляции выросли, и их подробные свойства, каковые на данный момент смогут изучать астрономы, несут в себе ключи к экзотической физике, которая господствовала, в то время, когда зародились эти структуры. Во-вторых, обобщенная теория может укрепиться, предложив новый взор на те аспекты микромира, каковые на данный момент выглядят необоснованными и загадочными, к примеру на разные типы субатомных частиц (кварки, глюоны и т. д.) и их поведение. Тогда у нас будет и уверенность по поводу того, что мы можем применить эту теорию для эры инфляции.

Движение этими двумя дорогами может дать нам убедительное описание физики ультраранней Вселенной. Компьютерные модели того, как Вселенная начинается из чего-то, имеющего микроскопический размер, станут тогда такими же точными, как наши сегодняшние расчеты того, как гелий и дейтерий сформировались в первые пара мин. расширения, либо того, как галактики и их скопления развились из мелких флуктуаций.

Андрей Линде и другие ученые уже доказали, что кое-какие предположения, согласующиеся со всем, что мы знаем, говорят о существовании множества вселенных, каковые появились по окончании отдельных «громадных взрывов» и стали несвязанными участками пространства-времени. Эти вселенные мы ни при каких обстоятельствах не сможем замечать напрямую, мы кроме того не можем точно сказать, существуют ли они «до», «по окончании» либо «в один момент» с нашей Вселенной. Первоначальные предположения, каковые предсказывают бессчётные вселенные, все еще являются умозрительными, но, в случае, если их удастся укрепить и связать с теорией, которая убедительно объясняет то, что мы можем замечать, тогда нам нужно будет принимать другие (ненаблюдаемые) вселенные серьезно, так же как мы доверяем тому, что наши сегодняшние теории говорят о кварках в атомов либо о том, что скрыто в черных дыр.

В случае, если и в действительности существует множество вселенных, появляется следующий вопрос: как они разнообразны. Ответ снова же зависит от черт физических законов на более глубинном и более обобщенном уровне, чем тот, который мы на данный момент понимаем. Быть может, какая-то «окончательная теория» даст обобщенную формулу всех наших шести чисел. В случае, если это случится, то другие вселенные, кроме того если они и существуют, являются, в сущности, повторениями нашей, а очевидная «настройка» будет являться тайной не более, чем загадочна наша Вселенная. Мы все еще затрудняемся сказать, как комплект чисел, созданный в экстремальных условиях Большого взрыва, попал в узкий промежуток, который допускает такие увлекательные последствия 10 млрд лет спустя.

Но имеется и другая возможность. Безграничные законы, распространенные в мультивселенной, могут быть более мягкими. Мощность сил и масса элементарных частиц (и значения чисел Ω, Q и λ) смогут не быть везде одними и теми же, а принимать разные значения в каждой вселенной. Тогда то, что мы именуем «законами физики», с точки зрения мультивселенной будет всего лишь регламентом, применимым в лишь нашей собственной Вселенной, и результатом ее ранней истории.

Тут возможно провести аналогию с фазовым переходом, таким как отлично привычное явление превращения воды в лед. В то время, когда инфляционная эра отдельной вселенной заканчивалась, сам космос (вакуум) претерпевал резкие трансформации. Фундаментальные силы &на данный момент; гравитационная, ядерная и электромагнитная – с падением температуры «застывают», фиксируя значения N и ε методом, который может принимать во внимание «случайным», совсем как рисунок ледяных кристаллов, в то время, когда мёрзнет вода. Число Q, закрепленное квантовыми флуктуациями, в то время, когда вселенная имела микроскопический размер, кроме этого может зависеть от того, как происходит данный переход.

В некоторых вселенных может быть иное количество измерений, в зависимости от того, сколько из первоначальных девяти пространственных измерений свернулось вместо того, дабы развернуться. Кроме того в трехмерных пространствах возможно различная микрофизика и, быть может, различные значения числа λ, зависящие от типа шестимерного пространства, в которое свернулись другие измерения. Во вселенных смогут быть различные значения числа Ω (которое фиксирует плотность и продолжительность их «цикла», в случае, если вселенные схлопываются) и Q (которое показывает «гладкость» вселенной и так определяет, какие конкретно структуры смогут в ней появиться). В некоторых тяготение может так взять верх над отталкивающим эффектом «энергии вакуума» (λ), что не смогут сформироваться ни галактики, ни звезды. Либо ядерные силы смогут не попадать в диапазон (число ε, близкое к 0,007), который разрешает таким элементам, как углерод и кислород, оставаться стабильными и синтезироваться в звездах, – следовательно, там не будет элементов из периодической таблицы. Кое-какие вселенные смогут иметь маленький срок жизни и быть такими плотными, что все в них остается родным к равновесию, с одной и той же температурой везде.

А другие вселенные смогут быть просто через чур мелкими и несложными, дабы по большому счету разрешить развиться какой-либо сложной структуре. Я уже выделял одно главное число N, которое есть очень огромным – в нем 36 нулей. Его размер отражает слабость тяготения: дабы оно могло иметь значение, должно собраться очень много частиц, как это происходит, к примеру, в звездах (связанных тяготением термоядерных реакторах). То, что звезды живут весьма долго, – прямое следствие их размера. Данный продолжительный срок дает достаточно времени фотосинтезу и эволюционным процессам на планетах, находящихся на орбите звезд. В статье про очень много n мы воображали себе вселенную, где число N было бы меньше 1036, но все другое (а также остальные пять чисел) осталось бы прошлым. Звезды и планеты все еще могли бы существовать, но они были бы меньше и развивались стремительнее. Они не дали бы достаточно долгих промежутков времени, каковые требуются для эволюции. И притяжение раздавило бы все большое, дабы развиться в сложный организм.

«Рецепт» любой «занимательной» вселенной должен включать по крайней мере одно большое число: ясно, что не так уж довольно много событий может произойти во вселенной, которая так ограниченна, что вмещает всего пара частиц. Любой сложный объект должен складываться из Большого количества атомов. Дабы развиваться по пути усложнения, требуется довольно много времени – во довольно много, довольно много раза больше, чем необходимо для одного ядерного события.

Но изобилия частиц и долгого промежутка времени еще не достаточно. Кроме того в случае, если вселенная так же огромна, стабильна и имеет продолжительный срок жизни, как наша, она все равно может состоять лишь из инертных частиц чёрной материи. Это могло случиться как по причине того, что физические условия не разрешили существовать простым атомам, так и по причине того, что все они аннигилировали с равным числом антиатомов.