Пол Халперн
Очарование мультивселенной
Параллельные миры, другие измерения и альтернативные реальности

Посвящается памяти Дэвида Зитарелли, выдающегося учителя, наставника и историка математики

Если бы каналы, через кои наши чувства воспринимают окружающий мир, были расчищены, то все сущее предстало бы перед человеком в своем истинном виде, то есть как бесконечная субстанция.

А пока что человек уходит в себя все глубже и глубже, и весь сущий мир он может видеть лишь сквозь узкие щели в своей пещере[1].

Уильям Блейк («Бракосочетание Рая и Ада»)

© Paul Halpern, 2024

© А. Сергеев, перевод с английского, 2025

© ООО «Издательство «Эксмо», 2025

Individuum ®

Введение
Когда одной Вселенной мало

Я думаю, у нас достаточно мороки и с одной Вселенной [2].

Стэнли Дезер, известный физик-теоретик

В современном обществе с его повсеместными камерами чтобы во что-то поверить, необходимо это увидеть. Сообщения штампуются и заверяются водяными знаками фотодоказательств. «Фото в студию или этого не было!» – гласит популярный мем. В эпоху фейков и фотоманипуляций далеко не каждое изображение подлинно, но аутентичные снимки продолжают сохранять определенный вес.

Неудивительно, что так много внимания привлек запуск космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) под Рождество 2021 года и открытый с июля 2022‐го постоянно растущий массив его потрясающих снимков. Тусклые, далекие галактики из эпохи зарождения Вселенной – спустя всего несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва – внезапно ожили. Звездные питомники сверкают и переливаются, как усыпанные капельками росы полевые цветы. Никакие симуляции и уравнения не могут сравниться в глазах людей с такими яркими фотосвидетельствами, пусть и преобразованными из инфракрасного диапазона в цветные портреты. Настоящие фотографии из космоса!

Чтобы закрепить ощущение реальности происходящего, мы стремимся визуализировать данные, которые получили с помощью телескопа или других инструментов. На этом фоне растущий интерес физиков к мультивселенной, включая ненаблюдаемые ее части, на первый взгляд кажется нелогичным. Проверенный временем научный метод требует экспериментальных подтверждений. Между тем сама идея мультивселенной, дополняющей наблюдаемую Вселенную областями, находящимися за пределами прямого обнаружения, кажется несовместимой с требованиями проверяемости. Разве стал бы детектив делать выводы о возможном преступлении, если бы у него не было абсолютно никаких возможностей собрать доказательства – доступа к месту происшествия, показаний очевидцев и так далее?

Поэтому выход за пределы потенциально наблюдаемого, который подразумевается в теориях мультивселенной, кажется радикальным шагом, и его не стоит совершать легкомысленно. Почему бы не остановиться на измеримом и не составлять карту того, что можно увидеть с помощью таких мощных инструментов, как космический телескоп? Нет сомнений, что тут еще многое предстоит изучить.

В силу инстинкта и традиций человечество стремится как можно лучше понять окружающую среду, чтобы избегать опасностей, использовать представившиеся возможности и делать полезные прогнозы. Со времен великих мореплавателей важнейшей частью нашего культурного наследия стало картографирование земного шара, а затем и космоса, вплоть до самых дальних пределов того, что доступно для наблюдения. Тщательно документируя найденное, мы стремимся заполнить пробелы в нашей картине мира. Карты, на которых не осталось белых пятен, дают нам уверенность в себе и преимущества от знания всего, что есть на охваченном пространстве.

Однако, как это ни парадоксально, обследуя свою территорию, мы, подобно животным, запертым в клетке, сталкиваемся с пределами возможного. Наше любопытство не знает границ. Любая карта или система, претендующая на описание всего, порождает вопросы: может ли быть что-то еще, и если да, то нельзя ли как-то заглянуть в эти запредельные области?

Модели мультивселенной взывают именно к этому чувству. Наше воображение порождает бесчисленные альтернативы, многие из которых невозможно проверить. Увлечение альтернативной историей и любопытство к неведомым мирам подхлестнули интерес публики к недавним фильмам и телесериалам с мотивами множественных миров, таким как оскароносный фильм «Всё везде и сразу», популярный сериал «Человек в высоком замке» и многочисленные проекты кинематографической Вселенной Marvel. В мультсериале «Рик и Морти» главные герои почти в каждом эпизоде отправляются в необычные параллельные Вселенные, порой сталкиваясь с причудливыми альтернативными версиями самих себя. Такие приключения в иных измерениях прочно укоренены в литературной традиции. Преодоление физических ограничений пространства и времени – уже много лет одна из главных тем научной фантастики.

Чтобы рассматривать концепции мультивселенной всерьез, ученым требуется нечто большее, чем досужие размышления о неведомых пространствах и нереализованных возможностях. Нужны весомые аргументы, чтобы перекрыть такой очевидный недостаток, как отсутствие непосредственного наблюдения. В целом модели мультивселенных предлагают практически неограниченные математические и/или концептуальные возможности для объяснения наблюдаемых особенностей Вселенной – подобно тому, как огромные невидимые бетонные фундаменты, лежащие в основании многих небоскребов, поддерживают их элегантные высотные конструкции.

Возьмем, к примеру, страстное стремление физиков отыскать простое, единое объяснение природных сил. Они пытаются описать все взаимодействия – гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое ядерные – одним и тем же базовым языком. Одна из трудностей заключается в том, что гравитация, в отличие от других сил, не поддается проверенным способам согласования с квантовой физикой. Попытки преодолеть это сопротивление привели к созданию теории суперструн, в основе которой лежит представление об активно вибрирующих нитях энергии, и сегодня ее можно назвать доминирующим подходом к проблеме. Эту теорию удается математически корректно описать только в пространстве большей размерности, чем мы привыкли – обычно речь идет о десяти или одиннадцати измерениях. Как правило, в результате математического процесса, называемого компактификацией, дополнительные измерения – помимо привычных пространства и времени – сворачиваются в неизмеримо малые клубки или узлы. В некоторых вариантах они велики, но недоступны для материи и света, а значит, их невозможно наблюдать. По сути, теория суперструн и другие попытки разработать «теорию всего» с использованием многомерных пространств задействуют сущности, выходящие за рамки непосредственно обнаружимого, чтобы создать математически строгое, единое описание природных сил. Если подобная модель когда-нибудь достигнет своей цели, многие физики сочтут элегантное объяснение достаточным и откажутся от необходимости проверять скрытые элементы такой теории.

Живя в роскошных апартаментах чикагского небоскреба и удивляясь его исключительной устойчивости при сильном ветре, вы не станете жаловаться, что не можете исследовать горные породы под его фундаментом. Точно так же многие теоретики готовы принять ненаблюдаемые составляющие модели мультивселенной, если она хорошо объясняет основные факты реальности. Однако, как и в архитектуре, существует широкий спектр мнений и вкусов относительно того, насколько серьезно следует относиться к гипотезе мультивселенной.

На одном конце спектра находится абсолютный реализм, который требует подкреплять любое утверждение фотографическими доказательствами или чем-то аналогичным. Законы Вселенной с этой точки зрения должны быть пригнаны друг к другу так же строго, как детали в идеальной машине, функционирующие с механической точностью. Таково наследие Исаака Ньютона, описавшего космос как часовой механизм. С этой точки зрения мультивселенная – предмет слепой веры, а не достоверной науки.

На другом конце – концепция ландшафта, которая охватывает все мыслимые формы реальности. Как бы странно это ни звучало, могут существовать целые Вселенные, к которым у нас никогда не будет доступа, но столь же реальные. Наличие других Вселенных помогает обосновать всеобъемлющую теорию нашей. В таком случае почему мы оказались в этом, а не в одном из бесчисленных других миров? Может быть, существует механизм отбора, и наша Вселенная оказалась наиболее подходящей для зарождения разумной жизни? Это так называемый антропный принцип, объясняющий, почему мы находимся именно здесь, и исключающий нежизнеспособные альтернативы. Или же наше присутствие в этой конкретной Вселенной – просто каприз случая, и наша космическая обитель – лишь перекати-поле посреди ветреной пустыни абсурда?

Крайняя осторожность, запредельная надуманность или нечто среднее – таков сегодняшний разброс мнений в физическом сообществе. В зависимости от вкуса и терпимости то, что одни считают блестящей идеей, другим может казаться полнейшей глупостью. Поскольку консенсуса нет, каждый запрос на финансирование исследовательского проекта, посвященного косвенной проверке теории мультивселенной, может вызывать гневные протесты. Между тем единая теория, которая объясняла бы устройство мира и включала бы только напрямую проверяемые предположения, кажется недостижимой как никогда. Чтобы не отказываться от задачи построения такой теории, нам, возможно, придется пойти на компромисс, примиряющий противоположные мнения о том, где следует проводить черту.

В современной физике границы между мейнстримом и далекими от него идеями с годами существенно меняются. Иногда маргинальные представления входят в моду, и наоборот. Например, до появления теории относительности лишь немногие ученые всерьез воспринимали понятие четвертого измерения. Теперь это общепринятый способ включить время вместе с пространством в единое пространство-время.

С учетом таких поворотов кажется, что лучше всего сохранять осторожную непредвзятость по отношению к различным моделям мультивселенной, а не отвергать их с порога. Одна из целей этой книги – продемонстрировать, как изменчивость физических понятий, которая порой превращает концепции, кажущиеся невыносимо странными, в нечто вполне логичное и разумное, подсказывает, что не стоит выносить однозначных суждений об идее множественных миров. Между безудержным энтузиазмом и категорическим отрицанием найдется достаточно места для вдумчивой оценки ее достоинств и недостатков.

Квантовые странности и коты-зомби

Учитывая научную традицию, которая требует подвергать каждую теорию экспериментальной проверке, абсолютный реализм может показаться наиболее практичным подходом. Однако природа не так проста. Хотя в XVIII и XIX веках ньютоновская физика, известная также как классическая механика, обещала, что можно – по крайней мере теоретически – проследить траекторию любого объекта в наблюдаемом космосе, в начале XX века физическому сообществу пришлось отказаться от мысли, будто все можно измерить в любой момент.

Принцип неопределенности Гейзенберга, появившийся в квантовой механике в середине 1920‐х годов, отрицает саму такую возможность. Он утверждает довольно странную вещь: некоторые пары физических величин, например координаты и импульс (масса, умноженная на скорость) элементарной частицы, таковы, что чем точнее известна одна из них, тем более неопределенной становится другая. Если экспериментатор хочет получить точные результаты, ему приходится выбирать, какую характеристику измерить.

Фотографам часто требуется решить, какая часть изображения будет в фокусе – передний план или задний. В некоторых случаях на одном снимке с высоким разрешением невозможно добиться безупречной фокусировки на обоих планах одновременно. Если есть одна-единственная фотография события, а самая важная часть на ней размыта, доказательство теряет силу. К счастью, часто делается серия почти одновременных снимков, дающая полную картину – как раз для тех, кто требует «фото в студию».

Квантовая физика такой роскошью не располагает. Даже с самыми совершенными приборами экспериментаторы не могут одновременно измерить точные местоположение и импульс частицы. Более того, в сложных взаимодействиях, как показал известный американский физик Ричард Фейнман, частицы могут одновременно перемещаться из одной точки в другую по нескольким маршрутам[3], что легло в основу метода, названного суммированием по историям. В отличие от классической физики, в которой каждый объект движется по единственной предсказуемой траектории, в понимании Фейнмана поведение частицы складывается из множества различных путей, каждый из которых имеет свою вероятность. Мы наблюдаем лишь общий результат, а не альтернативные истории, которые в него вошли. Поэтому видимый нами мир принципиально содержит лишь часть полной информации о его потенциальных свойствах. Полный набор данных, называемых квантовыми состояниями, содержится в абстрактном пространстве неограниченной размерности, которое венгерско-американский математик Джон фон Нейман назвал гильбертовым пространством.

Следуя философским изысканиям титана современной физики Нильса Бора, фон Нейман в конце 1920‐х годов описал двухступенчатую схему для квантовых процессов. Она получила широкое признание и стала известна как копенгагенская интерпретация – в честь датского города, где Бор в своем институте собрал самых выдающихся мыслителей, занимавшихся квантовой физикой. Иногда ее также называют ортодоксальной интерпретацией.

На первой стадии процесса фон Неймана квантовые состояния развиваются в соответствии с объективными детерминистскими законами, хоть и в гильбертовом пространстве, а не в осязаемом мире. Описать такое развитие событий относительно легко.

Однако на втором этапе он ввел весьма своеобразную роль наблюдателей-людей. Проводя измерения определенного типа – например, определяя положение частицы – наблюдатели заставляют сложное квантовое состояние, охватывающее целый ряд возможных положений, коллапсировать с определенной вероятностью в одно из них. Исходное состояние, подобно карточному домику, схлопывается в тонкую стопку. Результатом становится единственное значение измеряемого свойства – например, точное местоположение электрона. Как ни странно, если бы был выбран другой способ наблюдения – скажем, измерялся бы импульс, а не координаты, – то полное квантовое состояние предложило бы выбор из набора возможных значений импульса и при измерении схлопнулось бы к одному из них. Таким образом, квантовая механика, согласно копенгагенской интерпретации, зависит от сознательного наблюдения, выделяющего конкретную характеристику и сужающего диапазон ее возможных значений.

Как отмечали Эрвин Шрёдингер, Альберт Эйнштейн и многие другие, одна из главных проблем такой интерпретации – искусственное разделение между наблюдаемым и наблюдателем. В конце концов, люди-наблюдатели тоже состоят из элементарных частиц. Что дает человеку (или другим сознающим субъектам) эту уникальную способность запускать квантовый процесс?

В одной из своих последних лекций Эйнштейн задался вопросом: разве мышь, наблюдающая за квантовой системой, не может измерить физическую характеристику и вызвать коллапс ее состояния? Почему только человек? Необходимость в разумном наблюдателе, по мнению Эйнштейна, была явной слабостью теории, которую требовалось заменить более объективным механизмом.

Выбрав другое животное, Шрёдингер в своем знаменитом парадоксе блестяще проиллюстрировал некоторые сложные дилеммы, связанные с квантовыми измерениями. Представьте себе кота, писал он, которого поместили в закрытый ящик вместе с радиоактивным атомом, имеющим 50-процентную вероятность распада в течение заданного промежутка времени, счетчиком Гейгера, подключенным к нему молотком и ампулой с ядом. Предположим, атом распался, это приведет в действие счетчик, молоток ударит по ампуле и разобьет ее, выпустит яд и убьет кота. Если же атом не распадется, кот будет спасен.

Согласно стандартной интерпретации квантовой механики, атом будет пребывать в смешанном квантовом состоянии (распавшемся и нераспавшемся) до тех пор, пока коробку не откроют. В этот момент разумный наблюдатель сможет произвести акт измерения этого состояния и вынудит его коллапсировать в одну из двух возможностей. А значит, пока коробка закрыта, бедный кот будет пребывать в зомбиподобном промежуточном квантовом состоянии между жизнью и смертью. Это явный абсурд, отметил Шрёдингер, поэтому нужно разработать более разумное описание квантовых процессов.

Более того, как отмечал американский физик Джон Уилер и другие, если квантовая механика универсальна, ее можно применить и к самой Вселенной. Теоретически космос как целое должен описываться квантовым состоянием невообразимой сложности. Но очевидно, что у Вселенной не может быть внешнего наблюдателя, запускающего коллапс ее единого квантового состояния[4].

Идея, будто природные процессы, происходящие миллиарды лет, зависят от сознательного наблюдения, действительно представляется весьма странной. Однако, как однажды сказал Бор австрийскому физику Вольфгангу Паули по совсем другому случаю:

Мы все согласны, что ваша теория безумна. Вопрос, по которому мы расходимся, заключается в том, достаточно ли она безумна, чтобы иметь шанс оказаться верной. На мой вкус, она недостаточно безумна[5].

Сам Бор не всегда руководствовался этим подходом и упорно отстаивал ортодоксальные представления о квантовой механике. Но другой мыслитель, Хью Эверетт, молодой аспирант Уилера в Принстоне, довел в 1950‐х годах эту теорию до еще большего безумия. Предложив убрать из квантовой картины человеческое вмешательство, Эверетт создал первую знаменитую модель мультивселенной. Таким образом, неправдоподобность общепринятого подхода лежала у самых истоков причудливых представлений о мультивселенной.

Изобретательная гипотеза Эверетта фактически отсекала второй шаг фон Неймана, словно заплесневелый кусок буханки хлеба. Утверждалось, что квантовые состояния на самом деле никогда не коллапсируют. Напротив, существует универсальная волновая функция, которая бесконечно эволюционирует, подобно вечно текущей реке со множеством рукавов. Как ни странно, даже после измерения и объекты наблюдения, и сами наблюдатели остаются в смешанных состояниях, охватывающих множество исходов и свидетелей. Все это происходит изолированно и бесшовно, как в отдельных кинозалах мультиплекса, в каждом из которых зрители смотрят свой фильм. Копия ученого из одной ветви никогда не узнает о тех, кто находится в других ветвях. Вселенная просто продолжает жить и развиваться, а параллельные нити, представляющие каждый возможный исход, сплетаются в прочную ткань реальности.

Например, если бы кто-то попытался провести эксперимент с котом Шрёдингера (как бы это ни было ужасно), никакой неоднозначности не возникло бы. В одном варианте реальности атом распадется, несчастный кот погибнет, а наблюдатель откроет ящик и будет оплакивать потерю. В другом атом останется целым, кот выживет, а другая, столь же реальная версия наблюдателя будет ликовать. Оба исхода сосуществуют во вселенском квантовом состоянии, из которого складывается реальность.

Уилер отправил один из вариантов диссертации Эверетта проницательному физику-гравитационисту Брайсу Девитту для публикации в журнале. Первоначально Девитт возражал против идеи расщепления наблюдателей, утверждая, что лично он никогда ничего подобного не испытывал. Эверетт ответил, что вращения Земли мы тоже не ощущаем. Девитт был впечатлен, проникся этой идеей и в итоге стал ее главным пропагандистом в последние десятилетия XX века. В работе, опубликованной в 1971 году, он назвал ее «многовселенская интерпретация квантовой механики», а впоследствии она стала широко известна как многомировая интерпретация (ММИ)[6]. Как бы странно ни звучала идея вечно ветвящихся Вселенных для такого прагматичного физика, она казалась ему куда менее абсурдной, чем представление, будто обычные люди – попросту скопления атомов – играют ключевую роль в функционировании природы. Его продуманная защита идеи, что нужно пойти еще более безумным путем, чтобы объяснить квантовые странности последовательным образом, привлекла широкий интерес к понятию мультивселенной.

Салат из мультивселенных

Удивительно, но термин «мультивселенная» зародился не в мире физики. Это выражение ввел в оборот американский философ и психолог Уильям Джеймс в 1890‐х годах как способ охарактеризовать неоднозначное пространство возможностей, в котором добро невозможно отличить от зла. Около 1970 года писатель-фантаст Майкл Муркок использовал этот термин в совершенно ином контексте. Он представил персонажей с разными аватарами в различных параллельных мирах. Каждый аватар разделяет некоторые, но не все черты характера основного персонажа.

В том же году Девитт статьей в Physics Today впервые привлек внимание широкой общественности к ММИ с ее поражающей воображение картиной альтернативных реальностей, населяющих квантовое состояние Вселенной. Тогда физическое сообщество еще не приняло термин «мультивселенная». Он приживался среди физиков постепенно, когда ростки интереса к идее параллельных миров, отчасти благодаря распространению ММИ, стали, как подснежники, пробиваться в самых разных областях науки.

Как только физики начали использовать это выражение, оно стало еще шире применяться в популярной культуре. Особенно резко популярность этого термина выросла в последнее десятилетие[7]. Все более частое использование этого выражения в кинематографической Вселенной Marvel, включая такие блокбастеры, как «Человек-паук. Нет пути домой» и «Доктор Стрэндж. В мультивселенной безумия», превратило идею из чисто научного понятия в распространенный мем. Признание критиков и рекордное число номинаций на «Оскар» за фильм «Всё везде и сразу», несомненно, еще сильнее укрепили популярность этого термина. Конечно, сейчас только в фантастике – например, в кино, – мы можем представить себе персонажей, стремительно перепрыгивающих из одной Вселенной в другую и сталкивающихся (а зачастую и сражающихся) со своими двойниками. Наука, сосредоточенная на сложных расчетах и формальных доказательствах, не предлагает таких захватывающих сценариев.

Как создать мультивселенную? Позвольте, я перечислю рецепты. А еще лучше, попробуем определить различные концепции, с помощью которых физики выходят за пределы непосредственно наблюдаемого: от многомерных пространств до анклавов Вселенной с особыми физическими свойствами. Некоторые физики пытались классифицировать мультивселенные, пронумеровав их типы. В частности, классификация физика из Массачусетского технологического института Макса Тегмарка включает четыре уровня: два в космологии, третий – ММИ, а завершает список совокупность всех возможных математических структур [8][9].

Однако любая подобная схема нумерации сглаживает различия в представлениях различных физиков о том, какие не поддающиеся непосредственному измерению составляющие теории приемлемы, а какие – абсурдны. Учитывая, что современная физика уже во многом отошла от чистого объективного реализма, барьеры между нормальным и недопустимым не всегда очевидны и среди ученых нет согласия по этому поводу. То, что странно для одних, может быть обыденным для других, а для третьих и вовсе недостаточно странным.

Возьмем, к примеру, идею размерности пространства. Традиционно считается, что мы наблюдаем только три измерения – длину, ширину и высоту. Большинство физиков XIX века покачали бы головой и закатили глаза, услышав разговоры о чем-то еще. В те времена четвертое и более высокие измерения ассоциировались либо с заумной математикой, либо с шарлатанами-медиумами. В самом деле, когда Эйнштейн в 1905 году сформулировал специальную теорию относительности, описывающую, что происходит, когда скорость тел приближается к скорости света, он по отдельности рассматривал эффекты такого сверхбыстрого перемещения: сжатие вдоль направления движения в трехмерном пространстве и растяжение временных интервалов. Иными словами, он все еще считал пространство и время двумя различными категориями.

Однако два года спустя математик Герман Минковский нашел гораздо более естественную формулировку специальной теории относительности, предложив объединить пространство и время в четырехмерный пространственно-временной континуум. Он переосмыслил сжатия и растяжения как своего рода повороты в четырех измерениях, которые забирают протяженность у пространства и отдают времени, сохраняя пространство-время в целом неизменным. В четырехмерном мире причудливые эйнштейновские трансформации, напоминающие «Алису в Стране чудес», внезапно обрели более понятный смысл.

Считая четырехмерность слишком заумной, Эйнштейн несколько лет сопротивлялся предложению Минковского, пока уважаемые коллеги не убедили его, что этот математический формализм на самом деле делает его теорию более простой, а не более странной. В дальнейшем он блестяще использовал концепцию четвертого измерения при создании общей теории относительности, опубликованной в 1915 году.

В общей теории относительности Эйнштейн объяснил гравитацию как искривление пространства-времени в присутствии материи и энергии. Это искривление происходит вдоль обычно недоступного дополнительного измерения подобно тому, как мы обычно путешествуем вдоль поверхности сферической Земли и редко – в направлении ее недр[10].

Но, что бы ни говорила теория о неприступности дополнительного измерения, само его наличие наводит на мысли о потайных ходах и скрытых коротких путях. Сам Эйнштейн с одним из своих сотрудников исследовал такие возможности, а в середине 1950‐х годов Джон Уилер ввел понятие кротовых нор – своеобразных тоннелей в пространстве, соединяющих удаленные друг от друга области. В конце 1980‐х годов ученик Уилера, Кип Торн, продолжил развивать эту концепцию, изучив вопрос о проходимых кротовых норах, по которым могли бы перемещаться астронавты. Кротовые норы могут соединять две удаленные друг от друга части пространства, связывать разные эпохи во времени или даже соединяться с областями пространства-времени, которые в противном случае были бы полностью недоступны. В 2014 году режиссер Кристофер Нолан обыграл эту идею в фильме «Интерстеллар», в создании которого Торн участвовал как научный консультант и сопродюсер.

Теоретически через кротовые норы можно отправиться в параллельные Вселенные, как предполагает один из вариантов теории мультивселенной, где пространства всех Вселенных связаны с нашей, либо же путешествовать в прошлое и менять ход истории, порождая еще один вариант мультивселенной с альтернативными реальностями. Например, путешественник, который отправился бы в прошлое и по неосторожности помешал бы Франклину Рузвельту стать президентом, мог бы оказаться в альтернативной версии реальности, где во Второй мировой войне державы Оси победили союзников. Сценарии путешествий во времени, конечно, остаются весьма надуманными (и, вероятно, даже невозможными в реальности), но обсуждаются на страницах серьезных научных журналов.

Дополнительные измерения привлекли внимание физиков еще и по другой причине: они открывают возможность объединить все природные силы, включая гравитацию и другие взаимодействия, в единую математическую систему. Всего через несколько лет после того, как Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности, Теодор Калуца, молодой преподаватель математики, прислал ему работу, в которой предлагал способ, добавив в теорию еще одно измерение, включить в нее наряду с гравитацией электромагнетизм – вторую известную на тот момент фундаментальную физическую силу. Некоторое время спустя Оскар Клейн независимо разработал аналогичную пятимерную модель, которая хорошо сочеталась с квантовой физикой. Поэтому предложения по объединению, включающие дополнительные измерения, иногда называют теориями Калуцы – Клейна. Несмотря на свое прежнее недоверие к дополнительным размерностям, Эйнштейн вместе с несколькими научными сотрудниками работал над собственными вариантами пятимерной единой теории поля, но в 1943 году отказался от этого подхода и провел последние годы жизни в поисках других моделей объединения.

И снова вспоминается критика Бора в адрес Паули. Объединение в пяти измерениях – слишком безумная или недостаточно безумная идея? К 1970–1980‐м годам физики осознали, что им необходимо расширять горизонты. Их внимание привлекли еще два вида фундаментальных сил – сильное и слабое ядерные взаимодействия. Чтобы охватить их наряду с гравитацией и электромагнетизмом, пришлось обратиться к еще более многомерным теориям. Так появились модели супергравитации с одиннадцатью и суперструнные модели с десятью измерениями. Ученые пришли к выводу: необходимо добавить больше измерений, чтобы включить в теорию все четыре силы и при этом сохранить математическую строгость (и сократить некоторые сомнительные вклады, встречающиеся в моделях с меньшим числом измерений). Всего за несколько десятилетий идея многомерности в глазах сообщества физиков-теоретиков прошла путь от почти смехотворной до практически незаменимой.

В теории суперструн, как и в теории струн в целом, точечные частицы на фундаментальном уровне заменяются вибрирующими энергетическими нитями. Приставка «супер-» относится к гипотетическому свойству субатомного мира, называемому суперсимметрией, за счет которой при чрезвычайно высоких энергиях составляющие материи могут становиться носителями силы, и наоборот. В 1990‐х годах благодаря синтезу различных моделей под общим названием М-теория в эту концепцию были добавлены вибрирующие мембраны.

Очевидно, что, несмотря на теоретические изыски, обычное пространство остается трехмерным, а традиционное пространство-время – четырехмерным. Поэтому в теории струн и М-теории дополнительные измерения обычно сворачиваются в крошечные клубки или узлы. Представьте себе, что вы идете по такому свернутому дополнительному измерению и, не успев никуда попасть, оказываетесь там же, откуда начали – своего рода пространственный день сурка. Эти свернутые пространства настолько малы – на много порядков меньше масштабов, с которыми мы имеем дело в коллайдерах элементарных частиц, – что их невозможно наблюдать. По оценкам исследователей, оказалось, что дополнительные измерения можно свернуть примерно 10⁵⁰⁰ (500 нулей после единицы) способами, каждому из которых соответствует своя Вселенная. Вместо того чтобы прийти к однозначному представлению о том, как все фундаментальные взаимодействия вытекают из математических соотношений в одиннадцатимерном пространстве, теория струн и М-теория породили обескураживающее разнообразие. Не нашлось еще ясного математического приема, который отсеял бы все эти варианты, оставив одну-единственную теорию. Следовательно, множество возможных конфигураций приводит к появлению еще одной разновидности мультивселенной, называемой струнным ландшафтом. Он состоит из всех возможных Вселенных, обладающих различными физическими свойствами, которые обусловлены мириадами способов скручивания дополнительных измерений. И одна из этих Вселенных, как надеются теоретики, – наша.

Физикам-теоретикам понадобилось чуть больше столетия, чтобы пройти путь от неохотного принятия времени в качестве четвертого измерения для более изящной формулировки теории относительности, до месива сценариев теории струн в десяти или одиннадцати измерениях без особых надежд на упрощение. В то время как одни исследователи возмущены нынешним запутанным положением дел, другие признают, что теория струн выглядит единственным жизнеспособным путем к объединению, учитывая прошлые неудачи с подходами, основанными на частицах[11].

Каким бы странным ни казалось такое большое число измерений, физики постоянно ведут квантовые расчеты в абстрактных гильбертовых пространствах неограниченной размерности. Ключевое отличие состоит в том, что измерения, выполняемые над величинами в гильбертовом пространстве, как ожидают физики (в согласии с копенгагенской интерпретацией или по иным причинам), в конечном итоге дают результаты, воспринимаемые в пространстве с меньшей размерностью. В случае струнного ландшафта процесс сужения спектра возможностей до нашей собственной осязаемой реальности выглядит гораздо менее определенным. Хотя теория струн основана на поваренной книге вековой давности, которая включает объединенное пространство-время Минковского, геометрические соотношения общей теории относительности, пятимерную теорию Калуцы – Клейна и математические преобразования, применяемые к квантовым состояниям в гильбертовом пространстве, в настоящее время в ней нет рецепта объединения. Она лишь позволяет почувствовать вкус того, что когда-нибудь может получиться.

Ландшафты и грезы

Если в физике понятие мультивселенной появилось относительно недавно, то мысленное конструирование альтернативных миров – занятие древнее. Плетение историй – привычное для нас дело. Во сне разум автоматически создает странные видéния событий, которые на самом деле никогда не происходили или по крайней мере происходили по-другому. Успешное планирование часто предполагает мысленное взвешивание альтернативных сценариев и выделение оптимального. Гроссмейстеры в шахматах на много ходов вперед продумывают многочисленные цепочки возможных событий и ответных решений, прежде чем двинуть с места хоть пешку.

Некоторые философы и богословы, пытаясь постичь божественный промысел, представляли себе Творца размышляющим над каждым шагом творения, прежде чем воплотить его в жизнь. Например, Готфрид Лейбниц предположил, что Бог – не только всевидящий и всезнающий в отношении реального космоса, но и всеведущий в отношении строения и развития всех мыслимых реальностей. Из этого множества Он выбрал лучший из всех возможных миров. Гениальный сатирик Вольтер безжалостно высмеял эту идею, воплотив ее в образе хронического сангвиника Панглосса в «Кандиде», который из любой трагедии извлекает самые радужные выводы. Остроумие этой сатиры основано на нашей склонности видеть темную сторону истории и считать, что человечеству не повезло. Однако в сравнении со всеми возможными космическими исходами, нам по крайней мере посчастливилось оказаться на процветающей планете с условиями, необходимыми для поддержания разумной жизни.

Мультивселенные, как мы видим, не обязательно представляют расширения осязаемого физического мира. Их можно разделить на две категории: те, которые расширяют Вселенную в физическом плане, например предполагая существование областей, недоступных для наблюдения, и те, что существуют в области гипотетических возможностей и служат в основном для сравнения. То есть одни – это ландшафты, а другие – сказочные грезы.

Современная физика, пытаясь ответить на вопросы «Что есть реальность?» и «Почему реальность обладает определенными свойствами?», использует оба подхода – физические расширения и нереализованные альтернативы. Оба варианта возникают в общей теории относительности Эйнштейна, которая включает в себя множество решений конечного или бесконечного размера для геометрии Вселенной. Например, пространство может быть положительно искривленным, подобно поверхности сферы, отрицательно искривленным, как седло, или плоским, идеально прямым во всех трех измерениях, как коробка, растянутая до бесконечности во всех направлениях. Каждую из этих (и не только этих) возможностей можно согласовать с уравнениями общей теории относительности.

В отличие от ньютоновской физики, которая предполагает единую, неизменную сетку координат, называемую абсолютным пространством, где небесные тела движутся на фоне единой однородной шкалы, называемой абсолютным временем, общая теория относительности обладает удивительной гибкостью. Тем не менее, предложив эту теорию, Эйнштейн надеялся найти физические основания, гарантирующие для космоса единственное конечное стабильное решение.

К большому его разочарованию, первое разработанное им решение, обладающее геометрией трехмерной сферы, оказалось неустойчивым. Пытаясь исправить ситуацию, он добавил в свою теорию новое стабилизирующее слагаемое, названное космологической постоянной, которая противостоит сжимающему действию гравитации. Это дало ему искомый стабильный результат.

Когда благодаря телескопическим исследованиям появились убедительные доказательства расширения Вселенной, Эйнштейн поменял свою позицию. Вместе с голландским ученым Виллемом де Ситтером в 1932 году он предложил модель Вселенной, которая бесконечна по протяженности, неограниченно расширяется и имеет плоскую геометрию. Создавая эту модель, которую теперь называют Вселенной Эйнштейна – де Ситтера, они приравняли космологическую постоянную к нулю, убрав ее из теории, которая больше не нуждалась в стабилизирующем факторе. Эта модель послужила концептуальной основой того, что позже стало известно как теория Большого взрыва.

Возьмите котел научного любопытства, наполните его космологическими моделями, бесконечно простирающимися во всех направлениях, смешайте с бесчисленным множеством альтернативных решений, и сварится суп из всех возможных композиций – ландшафтов и грез. Например, один из таких ландшафтов обусловлен конечностью скорости света, ограничивающей то, что мы можем наблюдать. За пределами зоны, откуда до нас могут дойти хоть какие-то сигналы, почти наверняка находятся участки, которые ускользают от нашего внимания. В результате гипотеза мультивселенной становится логической необходимостью, поскольку почти невозможно поверить, будто Вселенная просто обрывается за горизонтом наблюдаемости.

Если формулировать более абстрактно, то в теоретическом пространстве параметров космоса, таких как кривизна, гладкость, космологическая постоянная и так далее, существует огромное множество разных возможностей, которые составляют мультивселенную более умозрительного характера. Их можно либо отбросить как чисто математические модели, либо всерьез рассматривать как физические альтернативы – в зависимости от предпочтений теоретиков. Другими словами, мультивселенную, состоящую из альтернативных решений общей теории относительности, можно воспринимать в качестве своего рода интеллектуальной грезы, которая имеет мало общего с физикой, а можно – в качестве набора реальных конкурентов из ландшафта физических вариантов. Выбор определяется личными предпочтениями теоретиков.

Стремясь создать квантовую теорию гравитации, Уилер предпочитал рассматривать альтернативные решения в общей теории относительности как составляющие шипучей «геометрической пены», возникающей при чрезвычайно высоких энергиях. Из этой пены каким-то образом возникла наша простая космология в качестве оптимального пути через абстрактное пространство параметров, которое, согласно фейнмановскому методу суммирования по историям, представляет собой классический (ньютоновский) предел физики. Идея Уилера звучала захватывающе, но так и не получила широкого признания из-за невозможности достичь столь высоких энергий в рамках эксперимента, а также из-за колоссальных математических трудностей, связанных с построением жизнеспособного квантового описания общей теории относительности (это те самые трудности, которые в конечном счете привели многих физиков к теории струн).

Не говоря уже о квантовой физике, даже в стандартной космологии возникают вопросы о том, как Вселенная оказалась такой упорядоченной. Плоская геометрия и изотропное (одинаковое по всем направлениям) расширение очень хорошо подходят к идеям Эйнштейна и де Ситтера. Однако ускоренное расширение Вселенной требует, чтобы космологическая постоянная не была строго равна нулю, а имела очень маленькое положительное значение. «Почему она так мала, но все же не нулевая?» – задаются вопросом теоретики. Среди других космических странностей – чрезвычайно низкое значение энтропии, или меры беспорядка, наблюдаемой Вселенной; если бы не это, вначале в ней было бы мало или совсем не было бы энергии для создания звезд и других замечательных космических объектов, которые мы видим. Наконец, многие фундаментальные постоянные (например, задающие силу и радиус действия электромагнетизма в сравнении с другими взаимодействиями) кажутся на удивление благоприятными для возникновения галактик, звезд и планет.

В 1970 году, надеясь объяснить космические условия, исключительно благоприятные для появления разумных наблюдателей, Брэндон Картер, вдохновленный Уилером, предложил несколько вариантов гипотезы, которую он назвал антропным принципом. Это представление о том, что условия в нашей области пространства-времени и/или в самой Вселенной должны быть такими, чтобы в ней могли появиться люди (или другие разумные существа). Самая далекоидущая версия, «сильный антропный принцип», опирается на концепцию мультивселенной для объяснения благоприятных условий в нашей Вселенной. В разных Вселенных космологические параметры и условия могут сильно отличаться друг от друга. Наша Вселенная выделяется тем, что способна порождать стабильные звезды с планетарными системами, которые поддерживают физические и химические процессы, необходимые для процветания разумной жизни. Таким образом, само наше присутствие в качестве сознательных наблюдателей гарантирует, что мы находимся в таком космическом оазисе среди пустыни альтернатив.

Спустя десятилетия гипотезу Картера применили к струнному ландшафту в попытке сузить мириады его возможностей. В этом случае главным критерием отбора становится малое, но не нулевое значение космологической постоянной, вызывающее как раз такое расширение пространства, которое способствует появлению обитаемых планет, подобных нашей. Большая космологическая постоянная мешала бы гравитации сжимать облака материи и препятствовала бы образованию галактик, звезд и планет. Без стабильных планет и сияющих звезд жизнь в том виде, в котором мы ее знаем, никогда не смогла бы зародиться. Сам факт нашего существования исключает такие безжизненные Вселенные с больши´ми космологическими постоянными, а также конфигурации теории струн, которые приводят к столь неблагоприятным моделям.

Однако в 1970‐е годы, когда Картер опубликовал свою работу, большинство физиков все еще надеялись объяснить значения физических параметров расчетами, а не философскими рассуждениями. Они ожидали, что новых открытий в науке о Вселенной в конечном счете окажется достаточно, чтобы рационально объяснить все ее свойства.

Картер в своей статье признал, что лучше по возможности использовать чисто механистический подход и не вписывать человечество в космологию. Некоторые параметры – например размер и плотность водородного газового облака, достаточные, чтобы под действием гравитации оно сжалось в светящийся звездный шар, – обеспечивают появление звезд в определенном диапазоне масс. Они попадают в категорию традиционных предсказаний, основанных исключительно на физических ограничениях. Вероятно, большинство теоретиков, читавших тогда статью Картера, были полностью согласны с таким прагматичным подходом.

Пузырьки, пузырьки, вы тусклы али ярки?

И словно оправдывая эти ожидания в конце 1970‐х – начале 1980‐х годов Алан Гут и другие ученые предложили вариацию теории Большого взрыва, призванную объяснить космический порядок без обращения к антропному принципу. Модель Гута, названная инфляционной, предполагает, что на очень раннем этапе своей истории Вселенная пережила чрезвычайно короткий период сверхбыстрого расширения. Точно так же, как быстрое растягивание простыни выравнивает ее складки, эпоха инфляции, как считают сторонники этой теории, помогла сгладить все неоднородности в ранней Вселенной. Такой период сглаживания помогает объяснить, почему, несмотря на огромные расстояния, мы видим в разных направлениях неба примерно одно и то же. Также сглаживанием во время всплеска инфляции объясняется и то, почему Вселенная кажется пространственно плоской, а не отрицательно или положительно искривленной.

Странным образом, вскоре после того как Алан Гут и другие представили идею космической инфляции, Пол Стейнхардт, Андрей Линде и Александр Виленкин, каждый из которых независимо разработал свой вариант теории, указали: если наблюдаемая Вселенная началась с инфляции, то такой процесс, вероятно, будет запускаться и в других областях космоса, приводя к возникновению других инфляционных пузырей. Фактически первичный космос представлял бы собой кипящую пену из множества расширяющихся Вселенных. В некоторых местах инфляция могла бы продолжаться бесконечно. Это стали называть вечной инфляцией. При этом сегодня альтернативные Вселенные для нас недоступны, так как находятся далеко за пределами наблюдаемого мира.

Многие сторонники вечной инфляции вновь обратились к антропному принципу, чтобы объяснить, почему наша Вселенная именно такая, какая есть. Иронично, что теория, изначально предназначенная для динамического разглаживания наблюдаемой Вселенной (за счет непосредственно воздействующих на нее физических процессов) без использования принципа отбора, теперь, похоже, нуждается в нем, чтобы объяснить, почему мы не оказались в любой из множества других конкурирующих Вселенных с менее благоприятными свойствами.

В 2010 году исследователи Хиранья Пейрис и Мэтью Джонсон высказали предположение, что, хоть такие параллельные миры в настоящее время и недосягаемы, могли сохраниться отпечатки ранних столкновений между их формирующимися пузырями и пузырем нашей наблюдаемой Вселенной. Они предложили проанализировать реликтовое космическое излучение в поисках таких «шрамов». Их исследовательская группа нашла несколько кандидатов на основе данных, собранных спутником Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), но ни один из этих сигналов не вышел за пределы статистической погрешности. С тех пор появились новые идеи, как можно найти следы таких столкновений пузырей по данным о поляризации (направлению, в котором закручиваются фотоны) реликтового фона. Эти исследования ждут своего часа. Таким образом, проверка гипотезы вечной инфляции – одной из версий мультивселенной – все еще возможна, хоть и вовсе не гарантирована.

В отсутствие даже косвенных доказательств в пользу той или иной гипотезы мультивселенной (от ММИ до струнного ландшафта и вечной инфляции) все они продолжают вызывать резкую критику со стороны тех, кто – справедливо или нет – настаивает, что все, не имеющее перспективы экспериментальной проверки, не относится к настоящей науке. Призывы энтузиастов мультивселенной дождаться исчерпывающих объяснений природного мира, которые могут появиться в будущем, а не отвергать их с порога, не помогают скептикам справиться с беспокойством. Между теми, кто готов включить в свои теории недоступные области космоса, и теми, кто считает это полным безрассудством, возник глубокий раскол.

Чтобы глубже его прочувствовать, обратите внимание на язвительные слова писателя Джона Хоргана:

Наука страдает, когда выдающиеся мыслители пропагандируют идеи, которые не могут быть проверены, а значит, – уж простите – не относятся к науке. Более того, в то время, когда наш мир, реальный мир, сталкивается с серьезными проблемами, рассуждения о мультивселенных кажутся мне эскапизмом сродни фантазиям миллиардеров о колонизации Марса. Разве ученые не должны заниматься чем-то более продуктивным?[12]

Эти дебаты вышли на первый план в 2017 году, когда Стейнхардт совместно с физиками Анной Иджас и Абрахамом «Ави» Лёбом всколыхнули научный мир, опубликовав в журнале Scientific American резкую критику представления об эпохе инфляции. Учитывая, что Стейнхардт был одним из основоположников инфляционной теории, эта критика оказалась особенно шокирующей. Исследователи утверждали, что одна из первоначальных целей теории инфляции – объяснить, почему наша наблюдаемая Вселенная выглядит так, как она выглядит, – больше не выполняется. На самом деле, утверждали они, вывод теории инфляции о вероятном существовании других Вселенных-пузырей означает, что наша Вселенная не уникальна, и шансы, что она обладает особыми свойствами, сводятся к нулю. Авторы подчеркивали: «Поскольку каждая область может обладать любыми мыслимыми физическими свойствами, теория мультивселенной не объясняет, почему наша Вселенная обладает теми особыми характеристиками, которые мы наблюдаем. Они становятся чисто случайными особенностями нашей конкретной области»[13].

Стейнхардт более подробно изложил свои критические соображения в 2020 году в интервью:

Проблема с мультивселенной заключается в том, что она предсказывает существование областей пространства, в которых реализуются буквально все варианты развития событий, допускаемые законами физики. Цель инфляции состояла в том, чтобы объяснить, среди прочего, почему Вселенная пространственно плоская. Но в мультивселенной существует бесконечное число областей – как [отрицательно искривленных], так и [положительно искривленных][14].

Выступая с критикой вечной инфляции, Стейнхардт держал в голове другой тип космологической модели – с отскоками вместо взрыва и пузырей. В начале 2000‐х годов он вместе с несколькими другими физиками, включая Нила Турока, Джастина Хури и Бёрта Оврута, разработал альтернативу инфляционной теории, которая в разных своих воплощениях называлась экпиротической или циклической Вселенной. Эта теория устраняла необходимость в пространственной мультивселенной, предполагая, что повторяющиеся катаклизмы могут сглаживать Вселенную без вмешательства инфляции. Однако эта теория работала только при наличии как минимум еще одной параллельной Вселенной, которая отделена от нас пятым измерением и периодически сталкивается с нашей. Без мультивселенной и тут обойтись не удалось, хоть эта мультивселенная и размещается не в пространстве, а в гиперпространстве.

Более того, концепция циклов во времени во многом сродни представлениям о мультивселенной. Неограниченность череды космических эпох допускает, что все события на Земле когда-нибудь повторятся. Через триллионы лет случайно воссозданная версия вас может читать копию этой самой страницы.

Понятие бесконечного повторения не назовешь новацией: оно неоднократно возникало в истории идей. Мы увидим, как философ XIX века Фридрих Ницше был одержим мыслью, что вся его жизнь, к лучшему или худшему, будет повторяться снова и снова в цикле вечного возвращения.

В самом деле, стейнхардтовскую критику вечной инфляции за то, что она допускает все возможные исходы, вполне можно отнести и к реальности с неопределенным (а возможно, даже бесконечным) количеством циклов. Во многих отношениях циклические модели, включая вариант под названием «конформная циклическая космология», предложенный Роджером Пенроузом, подобно моделям мультивселенной, опираются на ненаблюдаемые явления, пусть и находятся они во времени, а не в пространстве.

Вскоре Линде и другие ученые опубликовали возражение на статью Стейнхардта и соавторов, подчеркнув, что гипотезу инфляции можно проверить. С их точки зрения, циклические столкновения в невидимом измерении, недоступном для прямого наблюдения, – крайне надуманная модель. Лучше уж мультивселенная в обыкновенном пространстве, которое подчиняется известным физическим законам, чем спекуляции о высших размерностях, утверждали они.

Жаркие дебаты продолжаются до сих пор. Для одних теория мультивселенной – вполне приемлемая часть науки. Для других – мишура, лишенная подлинного содержания. Если части космоса полностью отделены друг от друга, имеет ли смысл о них рассуждать? Или, может быть, их существование, пусть и предполагаемое, а не наблюдаемое непосредственно, позволит пролить свет на наш собственный уголок космоса? В знаменитой дискуссии о квантовой механике между Эйнштейном и Бором реализм столкнулся с более абстрактными подходами. В том случае история признала победителем Бора. Но мы пока не знаем, как она оценит сегодняшние дебаты вокруг гипотезы мультивселенной.

Вирджиния Тримбл, много писавшая об истории астрономии и астрофизики, серьезно относится к этой концепции. Она отмечает:

С исторической точки зрения каждый раз, когда возникал спор «один/многие» (землеподобные объекты вокруг Солнца; звезды с семействами планет; галактики; скопления галактик; эпохи звездообразования – все это не в хронологическом порядке), сторонники «многих» выходили победителями (то есть с годами их взгляды признавали более правильными). Это заставляет меня занять сторону «многих» и здесь. Королевский астроном [Мартин Рис] относится к этой гипотезе очень серьезно, а он всегда был для меня одним из авторитетов, раскрывающих «подлинное положение дел»[15].

В самом деле, наше представление о космосе и Вселенной, которая, по традиционному определению, включает в себя все существующее, сильно изменилось за прошедшие тысячелетия. Некоторые, хоть и не все, древнегреческие философы считали, что Земля занимает центральное положение, а Солнце, Луна, пять видимых планет (от Меркурия до Сатурна) и звездный купол находятся над нами, причем по современным меркам не слишком далеко. В конце концов победило гелиоцентрическое представление о Солнечной системе, отчасти благодаря изобретенному Галилеем в 1609 году астрономическому телескопу. Когда астрономы нанесли на карту огромное количество звезд Млечного Пути, многие именно его стали считать всей Вселенной. Прошло более трех столетий, прежде чем гораздо более мощный инструмент показал, что спиральные объекты, которые раньше считались газовыми облаками внутри Млечного Пути, – на самом деле самостоятельные галактики далеко за его пределами.

Наряду с попытками описать все, что доступно познанию, спекуляции о потусторонних мирах – одно из древнейших человеческих занятий. Не раз такие размышления в итоге оказывались верными – например, в случае с итальянским философом XVI века Джордано Бруно, который утверждал, что в космосе существуют мириады миров, и в том числе за это был сожжен на костре[16]. Подтверждением слов Бруно и других мыслителей служат многие тысячи экзопланет, которые за последние десятилетия были открыты астрономами, причем те считают, что это лишь вершина айсберга. Даже сейчас, когда вы читаете эти строки, космический телескоп «Уэбб» вовсю пытается отыскать еще больше экзопланет, особенно сопоставимых по размеру с Землей. Ученые продолжают надеяться, что пригодные для жизни планеты в итоге будут обнаружены.

К счастью, сегодня вера в существование мультивселенной не навлечет на нас гнев инквизиции. Тем не менее пока эта теория не поддается проверке, пусть хотя бы косвенной, она остается спорной. Многим она уже доказала свою привлекательность, но будет ли доказано, что она верна? Покажет только время.

Глава I
Вечность через звезды

В настоящий час вся жизнь нашей планеты, начиная с рождения и заканчивая смертью, разворачивается во всех подробностях день ото дня на мириадах братских звезд со всеми своими преступлениями и своими несчастьями. То, что мы называем прогрессом, происходит в тюремном заточении каждой планеты и вместе с ней исчезает. Всегда и везде в земной темнице одна и та же драма, одни и те же декорации на одной той же тесной сцене: шумное человечество, упивающееся своим величием, считающее себя центром Вселенной и живущее в своей тюрьме, как в бескрайнем пространстве, чтобы вскоре погрузиться во мрак вместе с планетой, с глубоким пренебрежением несущей груз его гордыни. Одна и та же монотонность, одна и та же неподвижность на чуждых звездах. Вселенная бесконечно повторяется и топчется на одном месте. Вечность невозмутимо разыгрывает в бесконечности одни и те же представления.

Луи Огюст Бланки, «К вечности – через звезды»[17]

Луи Огюст Бланки, Фридрих Ницше и поиски повторяющихся миров

Обитая на крошечной планете, будучи прикованным к настоящему моменту и неуклонно скользя в будущее, человечество занимает, мягко говоря, весьма скромную, изолированную и ненадежную наблюдательную позицию посреди окружающей вечности. И все же мы весьма дерзки. Несмотря на все богатство и сложность современной Земли – а она и прежде была загадочной, – наши амбиции всегда простирались далеко за пределы этого каменного шарика.

Прежде чем приступить к изучению причудливых представлений о мультивселенной, необходимо покинуть границы нашей планеты и оценить необъятность и сложность наблюдаемого космоса. Даже в этой области, которая раньше представлялась гораздо меньшей, но за тысячелетия значительно выросла в масштабах, мыслители пытались найти параллельные Земли – миры, ставшие похожими на наш по чистой случайности.

Космические путешествия – дело относительно новое, и они все еще ужасно медленные. Пилотируемые аппараты доставили нас на Луну, но, увы, ненамного дальше. Беспилотные автоматические устройства безопаснее, и они уже достигли пределов Солнечной системы, но это вряд ли сильно приблизило нас к межзвездным путешествиям. Если древние мореплаватели могли расширить географические познания, отправляясь в неизвестные дотоле (по крайней мере, жителям их родных стран) земли, то перспективы освоения необъятных просторов космоса все еще теряются в тумане будущего.

К счастью, Земля купается в излучении далеких светил. Лишь ничтожно малую часть его можно увидеть невооруженным глазом, но и этого хватает, чтобы подстегнуть воображение и направить его ввысь. Телескопы, оснащенные современной аппаратурой, решают эту задачу, превращая световые сигналы в красочные изображения, которые можно подвергнуть научному анализу. Однако и в древние времена, задолго до появления таких приборов, можно было увидеть достаточно, чтобы задуматься о сферах, лежащих за пределами обыденного мира.

Как и наблюдение за звездами, поиск закономерностей в природе – древнее занятие. В астрономии закономерностей предостаточно: это и фазы Луны, и чередование солнцестояний и равноденствий, и постоянство движения созвездий, и пути планет, прослеживаемые на фоне звезд, и более редкие, но все же прогнозируемые явления – пролеты комет и наступление затмений. Те, кто в древности понимал и фиксировал такие небесные повторения, пользовались уважением правителей и в роли астрологов и астрономов помогали им как в земных, так и в небесных делах. Такие мудрецы занимались составлением сложных календарей: в некоторых культурах они охватывали многие тысячи, миллионы и даже миллиарды лет. Например, длинный счет календаря майя содержит периоды продолжительностью до восьми тысяч лет, а кальпа индуистской традиции описывается в Пуранах как великий цикл длительностью более четырех миллиардов лет, в котором каждый раз создается и разрушается вся Вселенная.

Греческие философы спорили о важнейших составляющих природы, и эти поиски были тесно связаны с концепцией циклов. Платон, например, говорил о Великом годе, который длится десятки тысяч земных лет. По его представлениям, за это время планеты, видимые на небе, возвращаются в исходное положение – например, снова сходятся вместе, если когда-то находились рядом. Связь между составляющими природы и цикличностью определялась тем, что в замкнутой системе (каковой в то время считались небеса) конечное число элементов можно расположить лишь конечным числом способов, пока не исчерпаются все возможные варианты. Если много раз бросать игральные кости, комбинации станут повторяться. Но хотя большинство греков верили в циклы, они расходились во мнениях относительно того, из каких элементов складываются эти повторения. Предметом долгих философских размышлений был вопрос о том, что представляют собой мельчайшие частицы, которые, сочетаясь в различных комбинациях, образуют вещество Земли и небес.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Пер. с англ. В. Чухно.

Вернуться

2

Стэнли Дезер, личное сообщение автору, 13 мая 2022 года.

Вернуться

3

Хоть Фейнман и считал, что для описания движения квантовой частицы нужно учитывать не какую-то одну траекторию, а всю совокупность траекторий, соединяющих начальную и конечную точки движения, в своем главном труде об этом «Квантовая механика и интегралы по траекториям» он не приписывал электрону способности находиться в нескольких точках одновременно. Более точное утверждение могло бы звучать так: «Частице, летящей из одной точки в другую, невозможно приписать один конкретный маршрут». – Прим. науч. ред.

Вернуться

4

В своей идее соучаствующей Вселенной, выдвинутой в 1980‐х годах, Уилер предположил, что нынешние астрономы, наблюдая за прошлым Вселенной, могли вызвать именно такой коллапс ее квантового состояния, чтобы в итоге возникла разумная жизнь, и таким образом создать замкнутую петлю во времени между наблюдателем и наблюдаемым. Однако мало кто из ученых принял эту точку зрения, которая, как кажется, нарушает естественный порядок причин и следствий.

Вернуться

5

Слова Нильса Бора, обращенные к Вольфгангу Паули. См.: Dyson F. J. Innovation in Physics // Scientific American, vol. 199, no. 3 (September 1958). P. 80.

Вернуться

6

DeWitt B. S. The Many-Universes Interpretation of Quantum Mechanics // Bernard d’Espagnat, editor, Foundations of Quantum Mechanics (New York: Academic Press, 1971).

Вернуться

7

Использование слова multiverse в поисковых запросах по данным Google Trends. URL: https://trends.google.com/trends/explore?date=all&geo=US&q=multiverse.

Вернуться

8

Первый уровень – наличие во Вселенной областей, неотличимых от нашей (правда, далеко за границами наблюдаемой нами области). Второй – наличие других инфляционных «пузырей» (они будут обсуждаться в главе V), в которых значения фундаментальных констант могут отличаться от нашей. Третий – наличие эвереттовских «параллельных вселенных», которые будут обсуждаться в главе III. Четвертый – возможность наличия других математических структур, которыми может описываться Вселенная. – Прим. науч. ред.

Вернуться

9

Tegmark M. The Universes of Max Tegmark. URL: https://space.mit.edu/home/tegmark/crazy.html.

Вернуться

10

Вероятно, автор имеет в виду расхожую аналогию связи гравитации и искривления пространства с резиновым батутом, искривляющимся под весом тяжелого шара (англ. rubber sheet gravity). Поверхность батута двумерна, а прогибается она в перпендикулярном направлении. Стоит подчеркнуть, что это лишь иллюстративная аналогия, не отражающая истинной взаимосвязи гравитации и геометрии (см. xkcd.com/895). В обычной ОТО нет пространственных «дополнительных измерений», а четвертое, временнóе, вряд ли можно назвать недоступным. – Прим. науч. ред.

Вернуться

11

При помощи этого подхода и математического формализма, лежащего в его основе (квантовая теория поля), были построены квантовые теории трех из четырех фундаментальных взаимодействий: электромагнитного, сильного ядерного и слабого ядерного. Четвертое взаимодействие, гравитационное, не поддается квантованию методами квантовой теории поля. Подробности будут обсуждаться в главе VI, см. также обзор А. В. Маршакова «Теория струн или теория поля» (УФН, 2002). – Прим. науч. ред.

Вернуться

12

Horgan J. The Seduction of the Multiverse // IAI News, issue 96, May 11, 2021. URL: https://iai.tv/articles/the-seduction-of-the-multiverse-auid-1806.

Вернуться

13

Ijjas А., Steinhardt P. J., Loeb А. Cosmic Inflation Theory Faces Challenges // Scientific American, February 1, 2017. URL: https://www.scientificamerican.com/article/cosmic-inflation-theory-faces-challenges/.

Вернуться

14

Пол Стейнхардт в интервью Дэвиду Цирлеру: American Institute of Physics Niels Bohr Library and Archives Oral Histories, июнь 2020 года. URL: https://www.aip.org/history-programs/niels-bohr-library/oral-histories/46757.

Вернуться

15

Virginia Trimble, личное сообщение автору, 13 мая 2022 года.

Вернуться

16

Martinez A. Burned Alive: Giordano Bruno, Galileo and the Inquisition (London: Reaktion Books, 2018).

Вернуться

17

Бланки Л. О. К вечности – через звезды. Перевод В. Б. Быстрова. СПб.: Владимир Даль, 2007. С. 127.

Вернуться