Существует ли мультивселенная на самом деле?

Представьте, что вы летите на ракете и покидаете Землю. Покидаете солнечную систему. Покидаете нашу галактику. Прорываетесь через край наблюдаемой Вселенной и оставляете наш космос позади (что было бы невозможно, так как вам пришлось бы двигаться быстрее скорости света).

Теперь вы путешествуете через непостижимую пустоту, только чтобы наткнуться на другую вселенную, с другой галактикой внутри нее, с другой солнечной системой, другой Землей … и еще одним вами, сидящим там и читающим эту статью.

Это мультивселенная, и она может быть естественным предсказанием физических теорий, определяющих начало Вселенной. А может и нет. Как показали новые исследования, сложно сказать.

Большая старая вселенная

В основном космологи считают, что, когда наша Вселенная была чрезвычайно молодой – возрастом менее одной триллионной триллионной секунды – она ​​была абсолютно сумасшедшей. За мельчайшие доли момента времени (опять же, с участием триллионных и триллионных долей секунды) Вселенная стала действительно очень большой.

Насколько большой? Трудно сказать точно, потому что эта концепция в высшей степени гипотетична, но «намного больше, чем вы думаете» должно хватить. Большинство моделей этого события, называемого инфляцией, призывают к созданию Вселенной, которая как минимум в 10^52 раза больше наблюдаемого объема космоса. Поскольку размер этого наблюдаемого пятна уже составляет 90 миллиардов световых лет, это означает, что истинная протяженность нашей Вселенной настолько велика, что это почти непостижимо.

Инфляция решает множество проблем в стандартной космологии Большого взрыва – модели, которая описывает, как возникла Вселенная – например, тот факт, что области Вселенной, значительно удаленные друг от друга, имеют примерно одинаковую температуру. Согласно инфляционной модели Вселенной, эти регионы когда-то были намного уютнее и хорошо знали друг друга, пока инфляция не разорвала их на части.

Есть еще одно возможное последствие инфляции: этого может не быть. В самом деле, этого может никогда не случиться. Это называется «вечной инфляцией», и эта идея описывает, как Вселенная в самых грандиозных масштабах всегда может раздуваться, и только крошечные карманы сжимаются, чтобы стать нормальными, степенными пятнами, такими как наши собственные. Каждая отсеченная островная вселенная будет разделена огромной пропастью небытия, а острова будут лететь друг от друга быстрее света (потому что это то, что делает инфляция).

Эти островные вселенные, встроенные в большую «мультивселенную», никогда не встретятся и никогда не смогут взаимодействовать друг с другом. На самом деле было бы невозможно найти прямые доказательства их существования.

Верна ли инфляционная модель Вселенной

Без этих прямых доказательств, могли бы мы хотя бы сделать обоснованное предположение относительно того, вероятна ли мультивселенная или нет? Если мы всего лишь один пузырь в гигантской ванне, наполненной пеной, расширяющейся быстрее света, как мы сможем это выяснить?

Первый шаг – проверить инфляцию. Эксперты все еще не решили, но есть некоторые свидетельства того, что в ранней Вселенной произошло нечто вроде инфляции. Колебания космического микроволнового фона или света, испускаемого, когда наша Вселенная начала охлаждаться, когда ей было 380 000 лет, имеют структуру, которая соответствует тому, что вы бы увидели, если бы произошла инфляция. Никакая другая теория ранней Вселенной не соответствует этому световому образцу.

Но «инфляция» – это не единственная теория. Это больше похоже на класс или категорию теорий. Разные модели предполагают разную физику, разные движущие силы, разные причины и разные последствия этого события. Поскольку все эти теории основаны на гипотетических моделях экстремальной физики ранней Вселенной, слишком рано говорить, какие из теорий – если таковые имеются – верны.

Физики подозревают, что вечная инфляция носит общий характер и является следствием большинства, если не всех, моделей инфляции. Итак, следуя этому подозрению, если инфляция верна, то вечная инфляция также, вероятно, верна, и мультивселенная может быть реальной.

Оценка мультивселенной

Излишне говорить, что существование мультивселенной – довольно большая пилюля, которую нужно проглотить. Если вечная инфляция верна, тогда существует не одна вселенная или множество вселенных, а бесконечное количество вселенных. Каждая из них потенциально поддерживает свои собственные законы физики и расположение частиц. Таким образом, если количество способов упорядочения материи и энергии конечно – есть только определенное количество способов построить вселенную – тогда бесконечная мультивселенная требует повторяющихся копий одной и той же физической ситуации, даже если какая-либо конкретная комбинация физических конфигураций невероятно редка.

Это означает, что существует ваша копия на некотором конечном (но очень далеком) расстоянии. И еще одна копия за ней. И другая. И другая. Бесконечность вас делает то же самое.

Но мы можем сказать, что мультивселенная вероятна только в том случае, если вечная инфляция действительно носит общий характер (то есть является общей чертой большинства, если не всех моделей инфляции), что именно так утверждает группа физиков в недавней статье, опубликованной в электронном архиве научных статей и препринтов по физике arXiv и представленный в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Они пропустили большое количество моделей инфляции через измельчитель, варьируя типы моделей и параметры моделей, считая, какие из них были одноразовым делом, а какие привели к вечной инфляции и мультивселенной.

Их ответ: это сложно.

Во-первых, они обнаружили, что вечная инфляция не так распространена, как первоначально предполагалось. Их объяснение того, почему космологи считали вечную инфляцию универсальным, было тем, что те более ранние космологи изучали лишь ограниченный набор моделей. Они обнаружили, что многие жизнеспособные модели инфляции («жизнеспособные» здесь означают, что они явно не противоречат наблюдениям) не приводят к сценарию вечной инфляции.

Однако исследователи обнаружили, что трудно даже справиться с измерением «общности» чего-то вроде вечной инфляции, поскольку мы плохо разбираемся в моделях инфляции и в том, как они работают. Они утверждали, что невозможно дать однозначный ответ на вопрос об универсальности, потому что нам еще предстоит многое узнать о физике инфляции.

Так есть ли еще одни вы, читающие ту же самую статью? Наука говорит: трудно сказать.

Live Science