80. А Том Зигфрид думает, что критика идеи о мультивселенной «того же рода, как и та, что заставила некоторых ученых и философов XIX века отрицать существование атомов»81. Ух.
Так в чем же проблема? Да в том, что, как научил нас Эйнштейн, путешествовать сквозь пространство быстрее света ничто не может. Значит, в каждый конкретный момент скорость света ограничивает то, насколько далеко мы можем видеть, – этот предел называется «космологическим горизонтом». Любой переносчик, кроме света, будет медленнее или – в случае самой гравитации – таким же быстрым, как свет. Следовательно, если какой-либо объект находится настолько далеко, что свет от него еще не сумел до нас добраться, то мы не вправе утверждать, что этот объект вообще там где-то есть.
Но, хотя ничто не в силах двигаться в пространстве быстрее света, само пространство подобных пределов не знает. Оно может расширяться, что и делает в мультивселенной, быстрее света, а потому есть области, свет от которых никогда нас не достигнет. В мультивселенной все остальные вселенные располагаются в таких вот областях и поэтому причинно не связаны с нами. Недосягаемы вовек. Стало быть, говорят противники мультивселенной, вы никогда не сможете подвергнуть ее каким-либо измерениям, а значит, она не относится к сфере науки.
В ответ защитники мультивселенной заявляют: если теория имеет элементы, не поддающиеся наблюдению, это еще не означает, что она не может давать предсказаний. С тех пор как зародилась квантовая механика, мы знаем: неверно требовать, чтобы все математические структуры теории напрямую соотносились с наблюдаемыми величинами. Например, волновая функция сама по себе неизмерима – измеримо лишь распределение вероятностей, получаемое из волновой функции. Нужно сказать, что не все довольны таким положением вещей. Однако же все мы согласны с тем, что квантовая механика тем не менее крайне успешна.
Насколько охотно физики принимают ненаблюдаемые элементы теории в качестве необходимых, зависит от того, насколько они верят в эту теорию и надеются, что она приведет к еще более глубоким прозрениям. Но нет ничего априорно ненаучного в теории, содержащей ненаблюдаемые элементы.
Извлечь предсказания из теории о мультивселенной возможно – несмотря на то, что бо́льшая ее часть ненаблюдаема, – если исследовать вероятность того, что в одной из вселенных мультивселенной законы природы походят на наши. Мы бы тогда все равно не смогли вывести фундаментальные законы природы в нашей Вселенной, но все же смогли бы сделать вывод, какие законы мы бы с большей вероятностью наблюдали. А это, утверждают сторонники идеи, лучшее, что мы можем. Это смена парадигмы, сдвиг в представлении о том, каким должно быть утверждение, чтобы вообще считаться научным. Если вы с этим не согласны, если не принимаете новую науку, значит, вы препятствуете прогрессу и безнадежно отстали – ископаемые остатки, готовые погрузиться навеки в ил.
Вы не можете вычислить никаких вероятностей в мультивселенной, возражают противники идеи, поскольку есть бесконечно много возможностей для всех этих вероятностей, а вы не можете достоверно сравнить одни бесконечности с другими. Это возможно, но вам нужна тогда математическая схема – распределение вероятностей, или «мера», – которая говорила бы вам, как укротить бесконечности. И откуда же возьмется это распределение вероятностей? Чтобы получить его, вам нужна другая теория. А на этом этапе почему бы не попытаться отыскать теорию, которая вообще не порождает все эти ненаблюдаемые вселенные?
Это не вариант, отвечают защитники идеи. Если мы живем в наилучшем из всех возможных миров, то что же насчет остальных возможных миров? Нельзя их просто игнорировать. Не мы это заварили, говорят сторонники мультивселенной, наши теории заставляют нас с этим смириться. Это не мы сами – математика вынудила нас. А математика не врет. Мы просто-напросто стараемся быть объективными, хорошими учеными, говорят они. Если вы противитесь, то это чистое отпирательство, вы просто отказываетесь принять не нравящиеся вам логические следствия.
И так продолжается уже два десятилетия.
У нас нет оснований считать, что Вселенная заканчивается за космологическим горизонтом и завтра мы обнаружим, что нет больше галактик, кроме тех, что мы способны увидеть сегодня. Но как далеко простирается россыпь галактик, похожих на те, что нас окружают, никто не знает – и никто не может знать. Мы даже не знаем, бесконечно ли пространство или в конце концов замыкается само на себя, делая Вселенную конечной, замкнутой, с радиусом гораздо большим, чем мы сейчас видим.
Такое продолжение Вселенной в известном нам виде непротиворечиво, и не это обычно понимается под «мультивселенной». А вот та самая мультивселенная содержит области, нисколько не похожие на все, что мы наблюдаем вокруг себя. И есть несколько типов подобных мультивселенных, которые физики-теоретики сегодня считают логическими следствиями своих теорий.
Наши знания о ранней Вселенной ограниченны, поскольку мы мало знаем о веществе при температурах и плотностях, превышающих те, что мы до сих пор способны были исследовать. Правда, мы можем экстраполировать свои теории – Стандартную модель и согласованную космологическую, – предполагая, что они продолжают работать точно так же. И если мы экстраполируем поведение вещества на все более ранние времена, то должны экстраполировать вместе с тем и поведение пространства-времени.
Согласно наиболее распространенному на сегодняшний день сценарию экстраполяции в прошлое, Вселенная когда-то прошла через быструю фазу расширения, известную как «инфляция». Инфляция вызывается особым, новым полем – инфлатонным, – чей эффект выражается в ускорении расширения Вселенной. Инфлатонное поле раздувает Вселенную подобно темной энергии, только куда быстрее. Когда инфляция прекращается, энергия поля переходит в частицы Стандартной модели и темную материю. А дальше история Вселенной продолжает развиваться так, как мы обсуждали в четвертой главе.
В пользу инфляции есть некоторые свидетельства, но не исчерпывающие. Тем не менее физики продолжили эту экстраполяцию еще дальше – до так называемой бесконечной инфляции. Согласно этой теории, наша родная Вселенная – всего лишь лоскуток в гораздо большем (на самом деле бесконечно большом) пространстве, которое раздувается и будет раздуваться вечно. Но поскольку инфлатонное поле подвержено квантовым флуктуациям, могут возникать пузыри, где инфляция заканчивается, и если такой пузырь станет достаточно крупным, в нем могут сформироваться галактики. Наша Вселенная содержится в таком вот пузыре. Снаружи нашего пузыря пространство все еще расширяется, а случайно возникающие квантовые флуктуации порождают и другие пузыри-вселенные – и так вечно. Все эти пузыри составляют мультивселенную. Если предположить, что эта теория верна, говорят защитники мультивселенной, значит, иные вселенные должны быть столь же реальны, как и наша.
Идее вечной инфляции почти столько же лет, как и идее инфляции вообще, – она возникла как непреднамеренный побочный результат первых инфляционных моделей в 1983 году[63]. Но бесконечная инфляция привлекала мало внимания вплоть до середины 1990-х годов, когда специалисты по теории струн нашли ей применение. Сегодня большинство исследуемых инфляционных моделей приводят к возникновению мультивселенной, хотя и не все82.
В мультивселенной, возникающей в теории вечной инфляции, при бесконечной повторяемости, обеспеченной квантовыми флуктуациями, все, что может произойти, рано или поздно произойдет. Теория бесконечной инфляции, таким образом, подразумевает, что существуют вселенные, в которых история человечества разыгрывается по какому угодно сценарию, согласующемуся с законами природы. В некоторых из таких вселенных вам казалось бы это логичным.
Специалисты по теории струн надеялись открыть теорию всего, которая содержала бы в себе и Стандартную модель, и общую теорию относительности. Но с конца 1980-х годов становилось все очевиднее, что теория струн не может предсказать, какие частицы, поля и параметры имеются в нашей Стандартной модели. Вместо этого теория струн обуславливает целый ландшафт возможностей. Каждая точка этого ландшафта соответствует своей особой версии теории – со своими особыми частицами, параметрами и законами природы.
Если предположить, что теория струн – окончательная теория, то упомянутое отсутствие прогнозируемости является серьезной проблемой: оно означает, что теория не в состоянии объяснить, почему мы наблюдаем эту конкретную вселенную. Следовательно, чтобы увязать утверждение об окончательности теории с отсутствием прогнозируемости, специалистам по теории струн пришлось допустить, что любая возможная вселенная этого ландшафта имеет точно такие же права на существование, как и наша. Стало быть, мы живем в мультивселенной. Ландшафт теории струн благополучно слился с бесконечной инфляцией.
Многомировая интерпретация – это вариант квантовой механики (подробнее обсудим его в шестой главе). Согласно этой интерпретации, реализуется не один из исходов, для которых квантовая механика предсказывает вероятности реализоваться, а все исходы разом, каждый в своей собственной вселенной. Мы получаем такую картину реальности, отбросив предположение, будто процесс измерения в квантовой механике вычленяет один конкретный исход. Опять-таки мы видим, что это ставка на математику вкупе со стремлением к упрощению приводит к множественным вселенным.
Множественные миры квантовой механики отличаются от различных вселенных ландшафта теории струн, поскольку существование многих миров не обязательно подразумевает изменение типов частиц от одной вселенной к другой. Однако возможно объединить эти разные мультивселенные в одну побольше