Мы говорим о мультивселенных, так что вы знаете упражнение: представьте, что вы - это вы, но вместо того, чтобы съесть яблоко в качестве закуски сегодня, вы съели кусок пиццы. Или представьте, что вы - это не вы, потому что протоны работают не так, как «вы», и атомы не формируются, и вся вселенная безжизненна и странна. Или вообще представьте себе что угодно, потому что, когда мы говорим о мультивселенной, мы часто обнаруживаем, что просматриваем эти бесконечные возможности существования. Что прекрасно и хорошо; мультивселенная посвящена этим «альтернативным» мирам. Но это также канал физики, который может ответить на некоторые серьезные вопросы, но при этом вызвать жесткую критику со стороны скептиков.
Во-первых, давайте поговорим о росте популярности мультивселенной и о том, почему она так непопулярна среди некоторых ученых, которые утверждают, что это скорее философия, чем наука. Мы начнем со Стандартной модели физики элементарных частиц, которая в основном представляет собой общепринятую модель фундаментальной материи и сил, существующих во Вселенной. На данный момент мы видели их все: материальные частицы (включая такие вещи, как электроны и протоны) и четыре силы, с которыми они взаимодействуют.
Единственное несоответствие, которое у нас было со Стандартной моделью, заключается в том, что хотя мы знаем, что частицы имеют массу, мы не могли понять, как эта масса была получена. Когда ученые наблюдали бозон Хиггса в 2012 году во время экспериментов на Большом адронном коллайдере, последняя часть головоломки Стандартной модели встала на место: поле Хиггса, состоящее из бозонов Хиггса, позволяет частицам набирать массу. Мы все праздновали, потому что наука была исследована, и каждый мог пойти домой, чтобы обдумать более важные вопросы, например, могла ли леди Мэри просто управлять Аббатством Даунтон в одиночку и оставить надоедливых женихов в стороне.
Полагаю, вы уже определили, что наука не решена, а ванильные лотари по-прежнему бомбардируют Мэри каждую неделю. Потому что, хотя Стандартная модель отлично подходит для того, что мы наблюдали, в ней все же есть несколько огромных зияющих дыр. И так, как ученые объясняют эти дыры, мы приходим к идее мультивселенной. Итак, давайте рассмотрим некоторые из этих пробелов, чтобы понять, почему мультивселенная может показаться привлекательной.
Есть несколько важных вещей, на которые Стандартная модель не дает ответа. Например, как работает гравитация в Стандартной модели и как три другие фундаментальные силы могут быть объединены в одну. Другой нерешенный вопрос заключается в том, что Вселенная в основном состоит из темной материи и энергии; мы никогда не были в состоянии наблюдать, что представляет собой эта таинственная «другая» материя. В-третьих, хотя мы и видели бозон Хиггса в экспериментах на БАК, мы наблюдали его массу, которая не имела особого смысла. Он должен был быть очень большим; на самом деле было довольно светло. Теперь вы или я - при условии, что вы не всемирно известный физик, и если да, пожалуйста, назовите себя - вероятно, думаете: «Очень плохо. Похоже, что Стандартная модель не такая уж стандартная или большая часть модели. Вернемся к чертежной доске, чтобы создать альтернативную стандартную модель, которая на самом деле все объясняет."
Напомним, однако, что Стандартная модель фактически подтверждена; другими словами, все, что предсказала Стандартная модель, было соблюдено. Стандартная модель, похоже, не нуждается в отказе; нам «просто» нужно разобраться в физике, которую она не объясняет.
Мы живем в интересное время, чтобы узнать, что лежит за пределами Стандартной модели, благодаря Большому адронному коллайдеру. БАК работает, сталкивая протоны друг с другом на огромной скорости - почти со скоростью света. (Вот почему их называют ускорителями частиц.) Когда протоны сталкиваются, происходит небольшой Большой взрыв, который воспроизводит условия сразу после возникновения нашей Вселенной. Мы можем изучить обломки, вылетающие из этих протонных столкновений, чтобы увидеть, сможем ли мы найти какие-либо частицы, которые могли бы выйти за рамки Стандартной модели, что даст нам лучшее представление о том, как ответить на вопросы, на которые модель не дает ответа.
Помните, как мы сказали, что должны поблагодарить Большой адронный коллайдер за то, что он предоставил такое благодатное время для физики элементарных частиц? Некоторые ученые скорее ворчат старому БАК «спасибо ни за что». Потому что кроме бозона Хиггса он ничего не нашел. И это очень важно, потому что широко распространенной идеей для заполнения пробелов в Стандартной модели была идея суперсимметрии. Короче говоря, суперсимметрия говорит о том, что для каждой известной частицы массы или силы существует еще невидимый суперпартнер, который намного тяжелее.
Суперсимметрия представляет собой элегантное и естественное решение целого ряда вопросов Стандартной модели. Она представляет жизнеспособного кандидата на роль темной материи (в виде суперпартнера), объясняет несоответствие масс и даже может объединить три взаимодействия в одной высокой энергии. К сожалению, БАК пока не нашел ни одного суперпартнера, хотя на самом деле мы должны найти кого-то с массой примерно такой же, как у бозона Хиггса. На самом деле, мы не нашли никаких доказательств суперсимметрии, и точка.
Вот тут-то и появляется мультивселенная. Это еще одно расширение Стандартной модели, пытающееся объяснить некоторые затянувшиеся вопросы, на которые Стандартная модель на самом деле не рассчитана. И мальчик, это спорно.
По сути, концепция мультивселенной (а их больше одной) говорит о том, что это не единственная вселенная в космосе. Хотя в нашем маленьком уголке все может работать по-своему, это никоим образом не гарантирует существования постоянного, естественного порядка, охватывающего физику с большой буквы.
Эти идеи мультивселенной принимают множество различных форм. Возможно, мы живем во вселенной поверх вселенной поверх вселенной, и так до бесконечности. Возможно, мы живем в «карманной» вселенной в бесконечном поле вселенных. Может быть, мы даже живем во вселенной вселенных, где может произойти любой возможный исход чего угодно, потому что все вероятности существуют в своей собственной вселенной. В любом контексте мультивселенная включает в себя один важный момент: мы - случайность. Наша Вселенная не была специально настроена так, чтобы иметь именно те константы, которые делают наше существование - и существование всего сущего - возможным. Вместо этого, это просто статистическая вероятность того, что в бесконечном числе вселенных одна из них выйдет, как наша, с частицами, которые могут слипаться, образуя атомы, молекулы, траву, воздух, звезды, талисманы и людей.
Многие физики считают эту перспективу безрадостной. Зачем изучать вселенную, если нечего открывать? Если то, что наш мир устроен именно так, не более чем статистическое совпадение, что такого интересного в попытке выяснить, при какой энергии силы объединяются? Это просто число. Но помимо банальных причин опасаться мультивселенной, некоторые физики утверждают, что это совершенно безответственная наука, поскольку ее никто не видел и никто не может это доказать.
Конечно, наука часто основывается на больших вопросах, которые не всегда легко проверить; это совершенно справедливо. Мы не можем просто придумывать идеи, основанные на фактах, иначе никогда не возникнет искры творчества, которая продвинет нас за пределы того, что мы уже знаем. Но ученые действительно полагаются на поиск проверяемых гипотез, иначе мы находимся в другом царстве - осмелюсь сказать, во вселенной, - называемой философией.
Именно то, что некоторых физиков так огорчает в мультивселенной и других, казалось бы, непроверяемых пустяках, таких как теория струн, с ее многочисленными измерениями, которые мы не надеемся увидеть. (Или чувство. Или слух. Вы поняли.) Если мы не можем их проверить, то это не что иное, как теоретические идеи, отнесенные к званому обеду для дискуссий «а что, если».
Конечно, многие важные научные теории не кажутся легко проверяемыми с самого начала. Проблема мультивселенной в том, что она требует от нас перестать смотреть на вещи, которые мы можем видеть, и попытаться исследовать то, что мы не можем видеть. Некоторые утверждают, что попытка раскрыть тайну того, что мы можем наблюдать, гораздо важнее, чем погоня за гипотетическими вещами, которые мы не можем обнаружить.
Примечание автора: что такое мультивселенная?
Как вы могли бы сказать, концепция мультивселенной сильно поляризуется в сообществе физиков. В источниках вы увидите примеры людей, которые одновременно любят и ненавидят его, и я бы посоветовал вам прочитать обе стороны аргумента.