В предыдущей серии

В прошлой части мы говорили о классических версиях мультивселенной, связанных с инфляцией, циклами и струнной теорией. Теперь посмотрим на более смелые идеи: от квантовых миров Эверетта до гипотезы симуляции и математической Вселенной Тегмарка.

Многомировая интерпретация квантовой механики

Многомировая интерпретация — это интерпретация квантовой механики, утверждающая, что универсальная волновая функция объективно реальна, и что коллапса волновой функции не существует. Этот вариант мультивселенной подразумевает, что все возможные исходы квантовых измерений физически реализуются в различных «мирах». Эволюция реальности в такой мультивселенной жестко детерминирована и локальна. Многомировую интерпретацию также называют формулировкой относительного состояния или интерпретацией Эверетта, в честь физика Хью Эверетта, который впервые предложил ее в 1957 г. Брайс ДеВитт популяризировал эту формулировку и назвал её «мультивёрсом» в 1970-х гг.

В современных версиях мультивёрса субъективный коллапс волновой функции объясняется механизмом квантовой декогеренции (схлопывание волновой функции в результате взаимодействия со средой). Декогерентные подходы к интерпретации квантовой теории широко изучаются и развиваются с 1970-х годов.

Многомировая интерпретация подразумевает, что существует множество параллельных, не взаимодействующих между собой миров. Это одна из нескольких гипотез мультивселенной в физике и философии. В мультивёрсе время представляет собой чрезвычайно ветвистое дерево, в котором реализуются все возможные квантовые исходы. Это призвано разрешить проблему измерения и, следовательно, некоторые парадоксы квантовой теории, такие как «друг Вигнера», парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена (ЭПР) и парадокс кота Шрёдингера, поскольку каждый возможный исход квантового события существует в своём собственном мире.

Про кота Шрёдингера мы уже упоминали. Парадокс ЭПР подсвечивает странность такого явления, как квантовая запутанность. Иногда две квантовые частицы взаимодействуют настолько тесно, что их квантовые состояния становятся неразрывно связанными. Если частицы разделяются, эта связь между ними сохраняется, несмотря на физическое расстояние между ними.

Получается, что каждую из этих частиц больше нельзя описать независимо от другой. Они словно становятся частями одной системы, где состояние одной частицы мгновенно влияет на состояние другой, независимо от расстояния между ними. Эйнштейн, один из авторов этого парадокса, использовал его для демонстрации, по его мнению, неполноты квантовой механики. Он предполагал, что мгновенное взаимодействие на расстоянии противоречит принципу локальности, согласно которому объекты влияют друг на друга только через близкое взаимодействие. Однако сегодня квантовая запутанность принимается как данность, хотя и не объясняется. Одним из объяснений как раз служит многомировая интерпретация.

Друг Вигнера — это расширение парадокса кота Шрёдингера, предложенное физиком Юджином Вигнером в 1961 году. Представьте человека, запертого в лаборатории и измеряющего квантовую систему. Вигнер утверждал, что абсурдно говорить, что этот лаборант существует в суперпозиции (одновременно видит и не видит распад атома), пока дверь лаборатории закрыта. Многомировая интерпретация решает и этот вопрос.

Голографическая Мультивселенная

Последняя теория профессора Стивена Хокинга о происхождении Вселенной, над которой он работал в сотрудничестве с профессором Томасом Хертогом из университета Лёвена, опубликованная в журнале Journal of High Energy Physics, тоже имеет отношение к Мультивселенной (а не к тому, является ли наша Вселенная голограммой).

В ней Стивен Хокинг пишет:

Мы не сводимся к единственной, уникальной вселенной, но наши выводы означают значительное сокращение мультиверса до гораздо меньшего числа возможных вселенных.

Их работа основана на теории струн и предсказывает, что Вселенная, во-первых, конечна, а во-вторых, намного проще, чем утверждают многие современные теории, опирающиеся на Большой взрыв.

Современные теории Большого взрыва предсказывают, что наша локальная вселенная возникла в результате короткого всплеска инфляции — другими словами, через крошечную долю секунды после самого Большого взрыва Вселенная расширялась с экспоненциальной скоростью. Однако широко распространено мнение, что после того, как инфляция началась, до сих пор существуют области, где она никогда не прекращается. Считается, что квантовые эффекты могут поддерживать инфляцию вечно в некоторых регионах Вселенной, так что в глобальном масштабе инфляция вечна. Тогда наблюдаемая часть нашей Вселенной будет просто карманной Вселенной, этаким пузырьком в море инфляции — областью, в которой инфляция закончилась, и образовались звёзды и галактики.

«Обычная теория вечной инфляции предсказывает, что в глобальном смысле наша Вселенная похожа на бесконечный фрактал, состоящий из мозаики различных карманных вселенных, разделённых раздувающимся океаном», — говорил Хокинг. Локальные законы физики и химии могут отличаться от одной карманной вселенной к другой, что в совокупности образует мультивселенную. «Но я никогда не был поклонником мультивселенной. Если масштаб различных вселенных в мультивселенной велик или бесконечен, теорию невозможно проверить».

В своей работе Хокинг и Хертог утверждают, что этот рассказ о вечной инфляции в основе теории Большого взрыва неверен. «Проблема с обычным изложением вечной инфляции заключается в том, что она предполагает наличие фоновой Вселенной, которая развивается в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна, а квантовые эффекты рассматриваются как небольшие флуктуации вокруг неё», — сказал Хертог. «Однако динамика вечной инфляции стирает разделение между классической и квантовой физикой. Как следствие, теория Эйнштейна разрушается в условиях вечной инфляции».

«Мы предсказываем, что наша Вселенная на самых больших масштабах достаточно гладкая и глобально конечная. Таким образом, она не является фрактальной структурой», — сказал Хокинг.

Теория вечной инфляции, выдвинутая Хокингом и Хертогом, основана на теории струн — направлении теоретической физики, которое пытается примирить гравитацию и общую относительность с квантовой физикой, частично описывая фундаментальные составляющие Вселенной как крошечные вибрирующие струны. Их подход использует концепцию голографии в теории струн, которая постулирует, что Вселенная представляет собой большую и сложную голограмму: физическая реальность в определённых трёхмерных пространствах может быть математически сведена к двумерным проекциям на поверхности.

Хокинг и Хертог разработали разновидность этой концепции голографии, чтобы исключить временное измерение из теории вечной инфляции. Это позволило им описать вечную инфляцию без необходимости полагаться на теорию Эйнштейна. В новой теории вечная инфляция сводится к безвременному состоянию, определяемому на пространственной поверхности в начале времён.

«Когда мы прослеживаем эволюцию нашей Вселенной назад во времени, в какой-то момент мы приходим к порогу вечной инфляции, где наше привычное понятие времени перестаёт иметь какое-либо значение», — говорит Хертог.

Ранее разработанная Хокингом «теория отсутствия границ» предсказывала, что если вернуться в прошлое, к началу Вселенной, то она сожмётся и замкнётся, как сфера, но новая теория представляет собой шаг в сторону от предыдущей работы. «Теперь мы говорим, что в нашем прошлом есть граница», — сказал Хертог.

Хертог и Хокинг использовали свою новую теорию для получения более надёжных предсказаний о глобальной структуре Вселенной. Они предсказали, что Вселенная, возникающая в результате вечной инфляции на прошлой границе, конечна и гораздо проще, чем бесконечная фрактальная структура, предсказанная старой теорией вечной инфляции.

Мультивселенная симуляций

Гипотеза симуляции предполагает, что то, что человек воспринимает как реальный мир, на самом деле является симулированной реальностью, например, компьютерной симуляцией, в которой люди являются конструктами. На эту тему было много философских споров, как и на тему практической возможности использования вычислительной техники.

В 2003 году философ Ник Бостром предложил аргумент о симуляции, который предполагает, что если цивилизация станет способна создавать сознательные симуляции, она сможет породить такое количество симулированных миров, что случайно выбранный разумный субъект почти наверняка окажется в симуляции. Этот аргумент представляет собой трилемму: либо такие симуляции не создаются из-за технологических ограничений или самоуничтожения; либо развитые цивилизации предпочитают не создавать их; либо, если развитые цивилизации всё-таки создадут их, количество симуляций будет намного превышать базовую реальность, и мы, таким образом, почти наверняка будем жить в одной из них. Это предполагает, что сознание не привязано исключительно к биологическому мозгу, а может возникнуть в любой системе, реализующей правильные вычислительные структуры и процессы.

Мультивселенная максимального разнообразия Вселенных

Космолог Макс Тегмарк выдвинул гипотезу о том, что наша внешняя физическая реальность является математической структурой. То есть физическая вселенная не просто описывается математикой, а является математикой — в частности, математической структурой. Математическое существование равно физическому существованию, и все структуры, которые существуют математически, существуют и физически. Наблюдатели, включая людей, являются «сознающими себя подструктурами». В любой математической структуре, достаточно сложной, чтобы содержать такие подструктуры, они «будут субъективно воспринимать себя как существующие в физически „реальном“ мире».

Тегмарк утверждает, что гипотеза не имеет свободных параметров и не исключается наблюдениями. Таким образом, рассуждает он, она предпочтительнее других теорий всего сущего в соответствии с «бритвой Оккама». Тегмарк также рассматривает возможность дополнить теорию гипотезой вычислимой вселенной, которая гласит, что математическая структура, которая является нашей внешней физической реальностью, определяется вычислимыми функциями.

Эта гипотеза является эквивалентом принципа плодовитости, который утверждает, что каждая возможная вселенная является реальной вселенной, тем самым снимая вопрос о том, почему одна возможность — наша — является особенной. Тогда в этих вселенных воплощены все возможные математические уравнения.

Мультивселенная плодородных вселенных

Плодородные вселенные — это теория мультивселенной Ли Смолина. Она опирается на модели нашей Вселенной и статистические данные из астрофизики.

Согласно этой теории, коллапсирующие звёзды, или чёрные дыры, постоянно создают новые вселенные с немного отличающимися законами физики. Поскольку эти законы отличаются лишь незначительно, предполагается, что каждая из них является мутацией исходной вселенной, как если бы каждая вселенная была своего рода одноклеточным организмом. Она будет размножаться путём своеобразного «расщепления».

Эта теория опирается на многие модели нашей Вселенной, чтобы смоделировать эти «мутировавшие» альтернативные вселенные, которые, по предположению Смолина, порождаются или «отщепляются» чёрными дырами.

Ни один человек не может быть частью ни одной из этих «других» вселенных. Наблюдения из астрофизики могут лишь сказать, существуют ли чёрные дыры или распространены ли они, и дать некоторое представление о том, насколько сильно могут меняться законы физики, чтобы новые вселенные всё равно порождали новые чёрные дыры.

Смолин предсказывает, что во Вселенной, которую видят люди, будет много чёрных дыр, поскольку они, скорее всего, чисто статистически, находятся во Вселенной, родившейся очень поздно. Если чёрных дыр действительно много, это будет доказательством его теории.

Теория Смолина интересна в первую очередь тем, что бросает вызов механистической парадигме физики, и позволяет нам воспринимать свою вселенную как живое существо, которое стоит понимать и о котором стоит заботиться. Некоторые сравнивают теорию Смолина с философией Гайи, которая объединяет биологию, геологию и экологию, чтобы описать Землю, нашу планету, как единое существо. Если обе теории верны, то люди находятся на живой планете в живой вселенной. Эта идея довольно привлекательна — но, к сожалению, эта привлекательность не может служить её доказательством.

Итог

Это далеко не полный список теорий о том, могут ли существовать другие вселенные, где они существуют и чем отличаются от нашей. Всё, что их пока объединяет — невозможность проверить их существование, каким-то образом наладив с ними «контакт», «протестировав» их в лаборатории, или увидев их в телескоп. Некоторые теории кажутся даже в принципе непроверяемыми (по крайней мере, на текущем уровне развития науки), из-за чего их критики обвиняют их в ненаучности.

Судя по всему, человек всё-таки очень сильно хочет не быть одиноким — как индивидуум, так и как вид в целом. Хочется надеяться, что где-то есть ещё существа, в чём-то похожие на нас, задающиеся, возможно, такими же сложными вопросами о мироздании. Пусть и в другой, недосягаемой Вселенной.

© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»