Остров знаний. Пределы досягаемости большой науки - Марсело Глейзер

Может ли Мультивселенная с различными значениями различных природных констант возникнуть в контексте вечной инфляции без участия суперструн? В теории да. Мы можем представить себе теорию, содержащую множество скалярных полей, каждое из которых имеет собственный набор постоянных при минимальном уровне энергии (как бозон Хиггса определяет значение масс в низкоэнергетическом вакууме, в котором существуем мы). При такой форме инфляции участок пространства, ограниченный космическим горизонтом, будет содержать несколько скалярных полей с разными историями, разными минимумами энергии и, соответственно, разными наборами констант. Или скалярное поле может быть одно, или их может быть несколько, но с многочисленными возможными минимальными уровнями энергии. На различных участках поля будут сводиться к разным минимальным значениям, приводя к возникновению различных физических констант.

В совокупности все приведенные выше аргументы указывают на то, что множественность вселенных теоретически возможна. Итак, для продолжения рассуждений давайте остановимся на мысли о том, что мы живем в Мультивселенной. Сможем ли мы когда-либо узнать об этом наверняка? Доступна ли Мультивселенная для наблюдений? Иными словами, Мультивселенная – это экспериментально доказуемая научная гипотеза или чисто теоретическая концепция, ведущая к опасному расколу в научном сообществе? И, что самое важное, познаваема ли она?

Когда дело доходит до глобальных идей, физики должны быть беспощадны. За время существования человечества возникало множество разнообразных идей, у которых находились свои последователи. Потом такие идеи (например, существование электромагнитного эфира, флогистона, теплорода или планеты Вулкан) исчезали, вытесненные из сознания людей убедительными доказательствами. Всему виной избыток человеческого воображения и постоянное стремление к новым теориям. В конце концов, если не вы поддержите собственную идею, то кто? Мы хотим знаний, мы стремимся к ним, и мы делаем все, что в наших силах, для создания рациональных объяснений необычных явлений. Мы придумываем разнообразные убедительные доказательства того, почему верна именно наша теория. Разумеется, мы учимся на своих ошибках, но любое неправильное объяснение приближает нас к единственно верному. Если вы не любите ошибаться, не занимайтесь наукой. Остров знаний разрастается хаотично и непредсказуемо. Иногда на месте ровного берега образуются заливы. Воображение – ключевой элемент всех открытий и изобретений, но само по себе оно не работает. Фундаментом для построения любой научной теории является ее экспериментальная доказуемость. Двадцать физиков-теоретиков, запертых в одной комнате, могут придумать вселенную, полностью отличную от той, в которой живем мы.

Теория о множественности вселенных представляет серьезную угрозу для этого modus operandi. Если за пределами нашего космического горизонта существуют иные вселенные, мы никогда не сможем получить от них какой-то знак или отправить им свои сигналы. Даже если они реальны, они находятся в пространстве, совершенно недоступном для нас и наших инструментов. Мы никогда не увидим и не посетим их, а наблюдатели из них не смогут увидеть или посетить нас. Поэтому, строго говоря, существование Мультивселенной никогда не сможет быть подтверждено наверняка. Космолог Джордж Эллис из Университета Кейптауна, ЮАР, активно отстаивает эту позицию: «Все параллельные вселенные лежат за пределами нашего горизонта и вне нашего доступа – ни сейчас, ни в будущем, как бы ни развились наши технологии. Они находятся слишком далеко, чтобы хоть как-то влиять на нашу Вселенную. Вот почему ни одно из заявлений, приводимых теоретиками Мультивселенной, не может быть подтверждено напрямую».[78]

Современные физики лишь немного готовы встать под древнее знамя позитивизма, поднятое выше всех австрийским философом Эрнстом Махом, который в 1900 году заявил, что атомов не существует, потому что их нельзя увидеть (и, к сожалению, придерживался этого подхода до самой своей смерти в 1916 году). Существует множество способов определить, реально что-то или нет, даже если мы не можем увидеть это или потрогать. К примеру, астрофизики делают вывод о существовании массивной черной дыры в центре Млечного Пути на основании движения расположенных рядом с ней звезд, а затем экстраполируют этот вывод на другие галактики. Специалисты по физике частиц действуют сходным образом, рассчитывая свойства частицы на основании следа, который она оставляет на детекторе. Невозможно увидеть электрон, но можно рассмотреть его след в различных устройствах. Мы делаем вывод о существовании частиц по их влиянию на различные приборы. Возможно, «существование» – это слишком сильное слово. Мы создаем идею электрона, чтобы обозначить ею точки и линии, которые мы видим на экранах приборов, используемых для измерения элементарных частиц. Точно так же мы вводим идею темной энергии как экономное объяснение смещенных в сторону красного цвета спектральных сигнатур удаленных объектов.

Итак, вопрос заключается не в том, можем ли мы увидеть соседнюю вселенную напрямую, а в том, существуют ли способы засечь ее присутствие, находясь в пределах нашего космического горизонта. Таким образом мы не докажем существование Мультивселенной, но подтвердим возможность наличия соседних вселенных. Такой эксперимент обеспечил бы значительную поддержку всей теории множественности вселенных, поэтому данная область исследований является очень привлекательной. Очень важно понимать разницу между обнаружением характерных признаков соседних вселенных и доказательств существования полноценной Мультивселенной. На данном этапе часто возникает путаница, поэтому я повторю еще раз: даже если мы, будучи ограниченными нашим космическим горизонтом, сумеем получить убедительные экспериментальные доказательства существования соседних вселенных, это не обязательно будет означать, что Мультивселенная существует. Для некоторых физиков обнаружение существования другой вселенной является достаточным основанием для экстраполяции, такой концептуальный прыжок не подтверждается никакими данными. Пара расположенных по соседству домов не считается страной. Существование Мультивселенной, бесконечна она или нет, остается неизвестным.[79]

Как вы помните из нашего обсуждения космологии Большого взрыва, на данный момент нашим лучшим инструментом для изучения свойств Вселенной является фоновое космическое излучение. Могли ли другие вселенные каким-то образом оставить свой отпечаток на фотонах, движущихся через весь космос в течение последних 13,8 миллиарда лет?