Мультиверс. Где искать параллельные вселенные? - Дмитрий Горбунов - Наука в фокусе - 2014-09-21

Н. АСАДОВА: Добрый день всем. У микрофона Наргиз Асадова и Егор Быковский, главный редактор журнала "Наука в фокусе", мой постоянный соведущий. Привет, Егор.

Е. БЫКОВСКИЙ: Привет, Наргиз. Здравствуйте, радиослушатели.

Н. АСАДОВА: Да. И мы сегодня говорим об очень увлекательной теме. Называется она так: "Мультиверс: где искать параллельные вселенные?".

Е. БЫКОВСКИЙ: Где и как.

Н. АСАДОВА: Многие учёные склоняются к тому, что Вселенная не одна, их несколько. Вот об этом мы говорим сегодня с нашим гостем Дмитрием Горбуновым, доктором физико-математических наук, старшим научным сотрудником отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН. Здравствуйте.

Д. ГОРБУНОВ: Добрый день.

Н. АСАДОВА: У нас есть традиция. Мы в самом начале нашей передачи слушаем последние новости науки с Мариной Максимовой. Давайте послушаем.

НОВОСТИ НАУКИ

М. МАКСИМОВА: Самоорганизующийся материал, способный имитировать пространственно-временные свойства вселенных с различными наборами управляющих ими законов и начальных условий создала группа российских физиков. Основой материала служит взвесь в керосине наночастиц кобальта, каждая из которых имеет покрытие, не позволяющее ей слипаться с другими. Если к этой взвеси приложить магнитное поле, то наночастицы реагируют на его присутствие и начинают выстраиваться в колонны, ориентированные вдоль магнитных линий. Оказалось, что если пропускать через такую ферро-жидкость с колоннами поляризованный лазерный свет, то его прохождение математически эквивалентно прохождению через трёхмерное пространство-время. А если концентрация кобальта меньше, то такие вселенные приобретают совсем другие свойства. Учёные полагают, что подобный метод можно использовать для экспериментального исследования экзотических геометрий пространственно-временных континуумов, отличных от геометрий нашей вселенной.

Принципиально новый взгляд на квантовые эффекты предложил Шон Кэрролл из Калифорнийского технологического института. Он по-новому рассматривает случайные движения, известные как квантовые флуктуации. И таким образом бросает вызов картине Мультивселенной, в которой наша вселенная является лишь одним из множества постоянно надувающихся пузырьков. В то же время учёный не опровергает полностью теорию Мультивселенной. Он полагает, что когда изменяется квантовая система, вселенная разделяется на несколько различных версий, по одной для каждого возможного исхода. В отличие от Мультивселенной, в которой каждый пузырь вселенной начинает с нуля и развивается самостоятельно, Многомировая вселенная состоит из переплетающихся ветвей, которые начинались с одинаковыми начальными условиями.

Н. АСАДОВА: Это были новости с Мариной Максимовой. Мы вернёмся в эту студию. Никуда не уходите.

РЕКЛАМА

Н. АСАДОВА: В эфире передача "Наука в фокусе". У микрофона по-прежнему Наргиз Асадова и Егор Быковский, главный редактор одноимённого журнала. И говорим мы сегодня про Мультиверс. "Где искать параллельные вселенные?". Ещё раз напоминаю, что у нас в студии Дмитрий Горбунов, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН. Ещё раз здравствуйте. И давайте к нашей теме вплотную перейдём.

Е. БЫКОВСКИЙ: Давайте сразу к определению. Что такое Мультиверс?

Н. АСАДОВА: Что такое Мультиверс? Что мы подразумеваем под Мультиверсом? О чём вообще говорим?

Е. БЫКОВСКИЙ: Определений, наверное, будет несколько, потому что это группа понятий.

Д. ГОРБУНОВ: Действительно несколько определений, поскольку если то, что точно есть и люди определяют, как правильно сказать, то в данном случае обсуждается некая идея. Реализована она или нет в нашем мире - неизвестно. И поэтому рамки этой идеи, соответственно, что называть Мультиверсом, зависит от того, какой учёный какую часть этой идеи представляет себе наиболее интересной и соответственно развивает, поэтому она как бы является основной.

Н. АСАДОВА: Тем не менее давайте хоть какое-нибудь определение дадим.

Е. БЫКОВСКИЙ: Мультиверс наблюдаем или нет? Тут как раз можно пожонглировать с определениями, потому что если считать Мультиверс различием разных констант...

Н. АСАДОВА: Вы знаете, это очень сложно, Егор про какие-то константы говорит. Мы не знаем, что такое константы. Мы знаем, что у нас есть Вселенная. Я, например, даже знаю, что она имеет некую сферическую форму. И я так понимаю, что есть учёные.

Е. БЫКОВСКИЙ: А я нет. Наблюдаемая вселенная...

Д. ГОРБУНОВ: Здесь на самом деле важный момент про наблюдаемость. Вот, наблюдаемая Вселенная. Большая часть обсуждений, связанная с Мультиверсом, оперирует некими понятиями, которые напрямую проверить нельзя. И тут встаёт даже вопрос, насколько это в плоскости физики находится. Наблюдаемая Вселенная - это то, что можно пронаблюдать, проверить и посмотреть. И эту часть Вселенной мы точно знаем, знаем, что она с хорошей степенью плоская, например, плоская в том же смысле, в которой плоский стол у нас, только трёхмерный. Опять-таки, если включить лампочку на поверхности стола и выключить верхний свет, то мы будем видеть только часть этого стола. Если мы будем внимательно смотреть на освещённую поверхность, мы, может быть, немножечко можем возле границ света что-то такое пофантазировать себе, но что лежит дальше, мы абсолютно не знаем.

Освещённая часть - это наша видимая Вселенная. А всё, что остальное, на эту тему можно фантазировать.

Н. АСАДОВА: Давайте пофантазируем. Я читала какое-то количество разных статей, в основном в средствах массовой информации. И нашла множество всяких разных фантазий на эту тему. В частности, некоторые учёные говорят, что существует несколько вселенных, причём, даже они описывают, как это: это как пузырьки в ванне.

Е. БЫКОВСКИЙ: Так художники обычно представляют.

Н. АСАДОВА: Или, например, это некие пузырьки, когда каждая вселенная вырастает из предыдущей. И между собой они связаны некими кротовыми норами. И всё это очень красиво сейчас с помощью компьютерной графики рисуется. Объясните, насколько вообще это может иметь отношение к реальности. Кстати говоря, что за учёные этим занимаются?

Д. ГОРБУНОВ: Космологи.

Н. АСАДОВА: Я вижу, что очень многие рассуждения и споры идут в области чисто математики. То есть это как-то мы не можем увидеть, значит, мы это хотим математическими методами просчитать.

Е. БЫКОВСКИЙ: Позвольте две копейки. После того как у нас вышла статья, мне позвонил читатель, они очень охотно мне звонят и высказывают своё возмущение. Сказал, что вообще рассуждать о мультивселенных - это дело ненаучное, а метафизическое, поскольку они не наблюдаемы, то это вообще не дело науки. Но тут я бы хотел сразу уточнить, что, конечно, нет никакого смысла с научной точки зрения говорить о том, что непредсказуемо, что мы не наблюдаем. Но зато можно использовать ненаблюдаемое для построения моделей того, что мы наблюдаем.

Н. АСАДОВА: Но проверить это мы никогда не сможем.

Е. БЫКОВСКИЙ: Если теория Мультиверса хорошо объясняет нашу Вселенную, то она имеет право на жизнь. Правильно ли я понимаю это?

Д. ГОРБУНОВ: Давайте сейчас немножко всё-таки про Мультиверс. Возвращаясь к столу, чтобы слушателям было понятно, о чём идёт речь. Большая часть слушателей, наверное, читала статью, но есть те, которые не читали. Возвращаясь к столу, у вас включен свет, вы смотрите, вы как-то осознали, что это всё-таки стол. Дальше вы пытаетесь понять, что за границей освещённой области. В первом приближении вы говорите: конечно, стол, стол продолжается даьлше. С чего это вдруг вы лампочкой так осветили, что именно кругленький стол, попало на центр стола, это было бы странно.

Е. БЫКОВСКИЙ: Если мы осветили только кусочек стола, откуда мы занем, что это стол?

Д. ГОРБУНОВ: Вы там как-то поковыряли, посмотрели со стороны, все возможные опыты, какие только можете, с этим кусочком. У вас есть некий набор представлений о прекрасном, вы поняли, что лучше всего подходит к столу, назвали в первом приближении стол. Дальше начали рассуждать, что дальше - стол или нет. Это с видимой вселенной. Странно было бы думать, что ту часть, которую мы видим, просто потому что фотонам достаточно времени, чтобы прилететь нам с границы Вселенной, дать какую-то информацию о том, что там происходит, странно было бы думать, что там всё заканчивается. Поэтому дальше Вселенная идёт. И дальше мы говорим, что на первых этапах она точно такая же, как то, что мы здесь видим. Поэтому это по-прежнему наша Вселенная во всех смыслах. Но просто мы увидеть её не можем. Теперь смотрите, всё равно это гипотеза. Мы же увидеть это не можем, не можем доказать. Это гипотеза. Но кажется нам довольно правдоподобной. Было бы странно думать, что мы прям здесь увидели что-то. А дальше начинается больше.

Вы говорите: хорошо, если это стол, я же понимаю, что стол может быть очень большой, вообще говоря, когда-то закончится. А что там дальше? Вот это вы выходите на некую, возможно, новую Вселенную, которая имеет другие характеристики, возможно, другие константы, связи, то есть масса электрона другая.

Е. БЫКОВСКИЙ: Это другая вселенная, или это та же вселенная, в которой поменялись некоторые физические законы?

Д. ГОРБУНОВ: Тогда нужно дать определение, что такое Вселенная. В нашем с вами разговоре Вселенная - это всё. Тут начинается Мультиверс: это другая вселенная, или та же самая, но с другими параметрами.

Н. АСАДОВА: Хорошо. А как мы определяем Вселенную? Нет определения Вселенной? Что мы понимаем?

Д. ГОРБУНОВ: Сложный вопрос.

Н. АСАДОВА: Вот так. Даже учёные не могут определить.

Д. ГОРБУНОВ: Просто чтобы что-то определить, нужно хорошо знать какую-то альтернативу, которая может быть. Альтернативу, которая может быть, которую можно себе представить - Вселенную с другими константами или другая размерность пространства-времени, или ещё что-то, да? Но может ли она реализоваться в природе, или нет - неизвестно. На бумажке она реализоваться может. Соответственно, можно ли применять в таком случае это представление к реальной Вселенной или нет - вопрос дискуссионный.

Н. АСАДОВА: Я сейчас предлагаю выполнить наше обещание и дать возможность нашим слушателям услышать содержание статьи по теме из журнала "Наука в фокусе".

Е. БЫКОВСКИЙ: Раз обещали, надо сделать.

Н. АСАДОВА: На этот раз нам помог озвучить эту тему Илья Рождественский.

"СТАТЬЯ ПО ТЕМЕ"

И. РОЖДЕСТВЕНСКИЙ: Недавний шум вокруг возможного обнаружения реликтовых гравитационных волн имеет далеко идущие последствия. Джон Гриббен, приглашённый научный сотрудник Сассекского университета, разбирается с тем, как эти волны могли бы подтвердить существование иных вселенных. Инфляционная теория объясняет, как возникла наша Вселенная, но она также утверждает, что таким же образом должны возникать и другие вселенные. Так что наличие инфляционной стадии в истории развития нашей собственной Вселенной может стать подтверждением существования Мультиверса.

Американский космолог Алан Гут (Alan Guth) понял, что процесс, называемый распадом симметрии и отдаленно напоминающий теплоотдачу пара при его конденсации в воду, мог в первую долю секунды выделить энергию, подтолкнувшую Вселенную к быстрому расширению, называемому инфляцией, которая завершилась Большим взрывом. Всё это завязано на идею квантовых флуктуаций, и тот странный факт, что энергия гравитационного поля является отрицательной.

Несложный подсчет показывает, что если всё вещество звезды сколлапсирует (сожмется) в точку, то общее количество выделившейся гравитационной энергии будет в точности равно энергии массы звезды согласно знаменитой формуле Эйнштейна (E = mc2). То есть в этот момент энергия массы материи будет в точности компенсироваться отрицательной энергией гравитационного поля этой материи. Вы получите целую кучу вещества массой со звезду, но общее количество ее энергии будет нулевым. Это значит, по сути, что можно сделать звезду из ничего, как и скопление материи, расширяющиеся из одной точки.

То, что применимо к звезде, применимо и ко Вселенной в целом. Квантовая физика утверждает, что флуктуации, содержащие всю массу-энергию Вселенной, могут возникать из ничего, как крошечные сверхплотные семена.

Но зачем останавливаться на одной вселенной? Если квантовая флуктуация могла привести к рождению нашей Вселенной, то последующие квантовые флуктуации внутри нее могут привести к рождению других, дочерних вселенных — эту идею исследовал Ли Смолин (Lee Smolin), работающий в канадском институте «Периметр». Но не тревожьтесь. Такая новая вселенная не взорвется внутрь нашей Вселенной, уничтожая всё на своем пути. Она станет расширяться в своем собственном наборе измерений, оставаясь связанной с нами лишь едва заметной «кротовой норой». Если эта идея верна, то, быть может, создавать такие дочерние вселенные удастся, порождая крошечные черные дыры при столкновении частиц на ускорителях, ненамного мощнее, чем Большой адронный коллайдер.

Конечно, подобные идеи крайне спекулятивны. Но есть куда менее спекулятивная и более простая версия инфляции, разработанная Линде. Небольшая манипуляция с уравнениями общей теории относительности дает математическое описание пространства, которое всегда экспоненциально расширяется, — Линде назвал это «вечной инфляцией». Это своего рода космический фон, на котором всё и происходит. Внутри этого инфлирующего метамира встречаются места, где инфляция остановилась. Эти области образуют пузыри внутри инфлирующего «моря». Наша Вселенная — это один из таких пузырей; следовательно, существуют другие вселенные, другие пузыри далеко в этом инфлирующем «море», подобно пузырям, которые образуются в жидкости, когда открывается газированный напиток.

Экспериментальные результаты совпадают с предсказаниями основной версии инфляции, которая, к счастью для космологов, является простейшей в обращении. Результаты также исключают модели очень ранней Вселенной, в которых нет инфляции. Алан Гут был в восторге от этой новости: «Результаты BICEP2 поразительны. Обнаруженные признаки гравитационных волн выражены сильнее, чем мы ожидали. Если этот результат будет подтвержден, в чем я почти не сомневаюсь, он откроет совершенно новый метод исследования физики инфляции», — говорит он.

Однако основное значение нового открытия, пожалуй, в том, что из него следует неуникальность нашей Вселенной. Если верна теория вечной инфляции, а всё говорит в ее пользу, то наша Вселенная — лишь одна из многих. Среди прочего это объясняет, почему она выглядит удачно приспособленной для существования жизненных форм вроде нас. Если наша Вселенная единственная, то это весьма загадочно; если же существует бесконечное множество вселенных, причем одни пригодны для жизни, а другие нет, то в «стерильных» вселенных не будет никого, кто бы обратил внимание на их существование. Наблюдатели будут только в «фертильных» вселенных. Тот факт, что мы замечаем Вселенную, означает, что мы живем во Вселенной, пригодной для жизни.

Н. АСАДОВА: Это была "Статья по теме". Спасибо Илье Рождественскому за то, что он так сжато рассказал нам о её содержимом. Основные понятия, я думаю, что всем ясны.

Е. БЫКОВСКИЙ: На чём мы до этого остановились? Мы на полуслове прервались перед пересказом статьи. Мы говорили о сменяемых константах. И я говорил о том, что Мультиверс зависит от того, какие константы мы имеем в виду. Если плотность энергии, например, так мы можем считать, что мы живём в этом мультиверсе и даже наблюдаем его.

Н. АСАДОВА: Когда мы говорим про константы, мы имеем в виду некие физические законы?

Е. БЫКОВСКИЙ: Все константы. Скорость света, вообще все.

Н. АСАДОВА: Физические законы, которые описывают все взаимодействия в нашем мире.

Д. ГОРБУНОВ: Здесь вариантов масса. Если говорить о тёмной энергии, например, которую вы имели в виду, то в данном случае хорошо работает просто представление как о некой константе, мировой константе, которую мы уже знаем. Поэтому вселенная с другим значением такой константы будет означать новую вселенную, точно так же как и масса электрона. Так это или не так, мы не знаем. Но на сегодняшний момент вполне подходит под это определение.

Можно ли какие-то аргументы в пользу такого представления дать? В данном случае я говорю о вселенной с другими константами. Не то что вселенная с другими какими-то свойствами, которые обусловлены её историей. Ведь у нас как. Например, закон Ньютона один и тот же, но на какую высоту подпрыгнул шарик, зависит от того, с какой скоростью вы его в самом начале бросили. И у вас может быть вселенная, которая с теми же самыми константами, с теми же самыми законами физики, но, например, сегодня, предположим, другая температура. В такой же ситуации всё то же самое, но другая температура реликтового излучения была бы. Например, другая. Или другое отношение, как много у нас галактик с большой массой, галактик с маленькой массой. Вот, что-нибудь такое могло быть.

Е. БЫКОВСКИЙ: На самом деле это довольно сложно представить. Любопытнее пример - скорость света, равная 100 км/ч, условно говоря.

Д. ГОРБУНОВ: Скорость света, равная 100 км/ч - это другое значение физического параметра. В данном случае я говорю про другое распределение. Например, рядом с нами летает одна Луна. Представим себе другую Землю, у которой две Луны летает или нет спутника. Сейчас идут поиски экзопланет. И там всякие разные ситуации встречаются, правда, в данном случае скорее обсуждаются не такие планеты, как Земля. Тем не менее.

Н. АСАДОВА: Я хотела спросить у вас, когда в принципе впервые возникло предположение, что вселенная может быть не одна?

Д. ГОРБУНОВ: Я не знаю.

Н. АСАДОВА: То есть это не зафиксировано в истории науки?

Д. ГОРБУНОВ: Это, может быть, и зафиксировано, просто я не знаю. Историю я не знаю.

Н. АСАДОВА: Есть учёные, которые развивали теорию большого взрыва, да? И когда-то, 50 лет назад, она казалась достаточно утопической.

Е. БЫКОВСКИЙ: Не так давно.

Н. АСАДОВА: Та же теория струн начала развиваться в 1970-е годы. И, в частности, я так понимаю, что один из выводов или предположений, которые эту теорию развивают - это о наличии нескольких вселенных с разными константами то, что вы говорите.

Е. БЫКОВСКИЙ: Поскольку эта идея в существенной части философская, я думаю, что она очень стара.

Д. ГОРБУНОВ: Смотрите, на самом деле - да, тут даже не обязательна теория струн. Нобелевская премия прошлого года, открытие хиггсовского бозона, механизма, который даёт массу всем частицам, спонтанное нарушение каких-то симметрий, новый вакуум и так далее, да? Представим себе ситуацию, что у нас во Вселенной такие две ямки есть. Плоская картинка, у нас есть, как говорят "потенциал" в физике, у нас есть такая двухямковая система, абсолютно одинаковые ямки. По поверхности этих ямок шарик прыгает. Шарик очень энергичный, ему дали большую скорость, он прыгает из одной ямки в другую, всё перепрыгивает, всё хорошо и замечательно. Но теперь шарику мы включили трение, шарик немножко даёт энергию, что-то нагревает, становится медленнее, медленнее, в конце концов он в одной из ямок окажется. Представим себе, что как только он оказался в какой-то ямке, в этом месте у вас одна вселенная, а если он оказался в другой ямке, это другая вселенная.

Вот теперь такой шарик, представим себе, что вселенная разделилась на две комнаты. В одной и другой шарик независимо прыгает. В одной комнате он попал в одну ямку, в другой - в другую ямку. В этой вселенной, в этом комнате у вас одна константа массы электрона, в другой вселенной другая константа массы электрона. Если в ходе эволюции вселенной у вас возможна реализация такой ситуации, что какое-то поле может приобрести разные значения вакуумного среднего, это приводит к тому, что разные константы в случае с хиггсовским бозоном, разные значения вакуумного среднего хиггсовского бозона означали бы разные массы электронов. Если может быть такая ситуация, что здесь у вас одна масса, а там масса другая, вы можете назвать это разными вселеннами, потому что электрон в этой вселенной имеет одни свойства, электрон в той вселенной имеет другие свойства. Что происходит на границе - это очень интересно, это другая история.

Н. АСАДОВА: То есть вообще определение мультиверса зависит и от того, как измерять, и от того, что считать вселенной. То есть очень...

Д. ГОРБУНОВ: Как измерять, очень сложно представить. Как можно измерить, если там электрон с другой массой...

Н. АСАДОВА: Можно как-то просчитать, предположить с помощью каких-то...

Д. ГОРБУНОВ: Доводы люди такие приводят: давайте посмотрим на те параметры, которые у нас есть в нашей физике частиц. В данном случае простейший вариант, где всё понятно совершенно: масса протона и масса нейтрона. Протон у нас - основное. Он образует всё вокруг нас, все мы состоим из в конце концов химических элементов, и там в серединке такой тяжёлый протон, вокруг которого болтаются электроны. Это основа всего. Электрон стабильный - мы тоже стабильны. А вот нейтрон не стабильный, сам по себе нейтрон распадается. Он тяжелее протона, распадается в протон. В обратной ситуации, если бы у нас был протон нестабильный, а нейтрон был бы стабильный, представить себе такой богатый мир, как у нас, было бы тяжело. И дальше возникает вопрос: ок, это что, это случайно, что так оказалось, что один тяжелее другого, причём, тот, который нужно, или неслучайно?

С одной стороны, есть такой вопрос, что если был бы другой мир, некому было бы такой вопрос задавать. С другой стороны, вы можете сказать - нет, наверное, есть всякие разные миры, и у вас в этом мире протон тяжелее нейтрона, в том легче. Есть все миры. Но вы оказались в этом и оказались именно по этой причине. Вот разные взгляды на такую проблему.

Н. АСАДОВА: Я напоминаю, что в эфире передача "Наука в фокусе". Мы сегодня говорим о возможности существования нескольких вселенных. И наш гость - Дмитрий Горбунов, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН. Нам сегодня помогает разобраться в этой непростой проблеме. Мы сейчас прервёмся на новости и рекламу, а затем мы вернёмся в эту студию, и вы услышите мнение о существовании или несуществовании Мультиверса других ещё учёных - как бывших наших соотечественников, так и зарубежных. Никуда не уходите, оставайтесь с нами, будет интересно.

НОВОСТИ

Н. АСАДОВА: 17:35 в Москве. У микрофона по-прежнему Наргиз Асадова и Егор Быковский, главный редактор журнала "Наука в фокусе". Говорим мы сегодня про Мультиверс: где искать параллельные вселенные. И помогает нам разобраться в этой теме наш гость Дмитрий Горбунов, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН. Я бы хотела сейчас вашему вниманию представить два полярных мнения по поводу Мультиверса учёных, один - это Джордж Эллис, космолог из Южной Африки, известный человек в мире физики, а другой - бывший наш соотечественник Александр Виленкин, популяризатор науки.

Е. БЫКОВСКИЙ: Едва ли не более известный.

Н. АСАДОВА: "Про и контра". Давайте послушаем.

"ПРО И КОНТРА"

Джордж Эллис, космолог, профессор математики в университете Кейптауна, Южная Африка, один из наиболее влиятельных в мире специалистов по теории общей относительности Эйнштейна: "Когда космологи вглядываются во Вселенную, они могут видеть на расстояние примерно 42 млрд световых лет. Это наш космический горизонт, который определяется тем, как далеко смог дойти свет с момента Большого взрыва. Для космолога базовая проблема в теории существования Мультивселенной связана как раз с космическим горизонтом, он является ограничителем того, что нам доступно для наблюдения. Ведь сигналы доходят до нас со скоростью света, а она конечна. И, следовательно, с момента зарождения Вселенной они просто не могли дойти до нас с более далёкого расстояния. Все параллельные вселенные лежат вне нашего горизонта. Они недоступны для наблюдения ни сейчас, ни в будущем, как бы ни развивались наши технологии. Факт заключается в том, что другие вселенные слишком далеки от нас, чтобы оказывать хоть какое-то влияние на нашу Вселенную. Посему ни одно из предложений энтузиастов Мультивселенной не может быть обоснованным".

Александр Виленкин, американский физик и космолог, специалист в области теории космических струн и квантовой гравитации: "Любая теория в физике может быть доказана или опровергнута в зависимости от того, согласуются ли её предположения с фактическими данными, полученными опытным путём. Джордж Эллис утверждает, что теория Мультивселенной ненаучна, потому что её в принципе невозможно проверить. Так существует ли способ замерить существование других пузырей Вселенной? Как ни удивительно, такого рода наблюдения, подтверждающие существования множества вселенных, могут быть возможны. Мэтт Джонсон и Мэтт Клебан, и другие космологи отмечают, что столкновение растущего пузыря нашей Вселенной с другим подобным пузырём в Мультивселенной оставит отпечаток в космическом радиационном фоне - круглое пятно радиации большей или меньшей радиационной активности. Обнаружение такого пятна, радиационная активность которого предсказана заранее, станет прямым доказательством существования других пузырьковых вселенных. На данный момент идут активные поиски таких пятен, хотя, к сожалению, нет гарантий того, что столкновение пузырей двух вселенных происходило в рамках доступного нам космического горизонта".

Н. АСАДОВА: Это была рубрика "Про и контра". Голосами учёных говорили Дарья Пещикова и Алексей Нарышкин, спасибо им за это. Мы продолжаем нашу передачу. И я бы хотела вам задать вопрос, Дмитрий: как мы вообще можем замерить возможность существования других вселенных? То, что Виленкин говорил - это радиацию надо мерить?

Д. ГОРБУНОВ: В данном случае в качестве наблюдаемой предлагается следующее. Мы довольно хорошо изучили реликтовое излучение. На самом деле у нас не так много наблюдаемых, которые нам говорят о том, что было в ранней Вселенной. Это распространённость структур: каких галактик у нас сколько вокруг нас. Это реликтовое излучение, которое нам говорит, в каких направлениях с какой температурой к нам приходят фотоны эпохи образования водорода. И, вообще говоря, из чего она наблюдаема - это химический состав. Есть облака первичного химического вещества, которое образовалось задолго-задолго до водорода. Там образовались протоны, гелий, химические элементы, ядерные реакции шли. Это ещё одно наблюдаемое, которое можно использовать, для того чтобы представить и фантазировать, что происходило в ранней Вселенной. Вообще говоря, на самом деле других наблюдаемых у нас так особенно нет. Вот то, что здесь обсуждается - обсуждаются возможные особенности на картине температуры реликтового излучения на небе. Мы берём небо, в каждой точке небесной сферы отмечаем какую-то температуру, с которой фотоны из этой точки к нам приходят, это такая картинка на самом деле довольно пёстрая, потому что есть анизотропия реликтового излучения. Вариации температуры на уровне примерно 0.0001-0.00001 от одного направления к другому направлению. На сегодняшний день эта картинка сходится с представлением, что такие неоднородности, флуктуации, как говорят, температур - они вполне гауссовы, случайные величины. А если есть особенности, которые проявляются на небесной сфере, эти особенности могут быть связаны с какими-то процессами, которые шли либо в ранней Вселенной, либо по ходу того, как фотоны распространялись к нам и так далее.

Люди на эту тему предлагают всякие идеи, что какие наблюдаемые подтверждали бы те или иные гипотезы. Например, несколько лет назад довольно популярным было представление о том, что на небесной сфере фотонов есть такие кольца и эти кольца могли бы подтверждать факт, что наша Вселенная не плоская, не простое трёхмерное евклидово многообразие, как мы в школе учим, а какая-нибудь додекаэдрон или ещё какая-то специфическая конфигурация, и фотоны, двигаясь в одном направлении, с другого к нам приходят, и в результате мы видим очень сложные геометрические картины. Такого рода идеи предлагают. Физика - наука экспериментальная. Если вы увидели те или иные проявления их моделей, возможно, их модели и справедливы.

Е. БЫКОВСКИЙ: А, возможно, и нет.

Д. ГОРБУНОВ: Возможно, и нет. Тут какой момент? Замечательно, если модель предъявляет какое-то предсказание, проверив которое и убедившись, что его нет, вы эту модель как таковую исключаете. В данном случае исключить невозможно.

Е. БЫКОВСКИЙ: То есть мы с вами такие двумерные существа, в поле зрения которых появляется нечто трёхмерное, потом исчезает. Мы можем предположить, что есть другие измерения. Ну и всё. А попасть мы туда не можем.

Д. ГОРБУНОВ: Если вы не видите такого, вы не можете исключить эту модель. Просто пролетело где-то мимо, вот и всё. Вы ловите рыбу в реке. Час просидели - не выловили большую щуку или что-то ещё. Это не означает, что её там нет. Так и здесь. Хорошая модель, когда её можно закрыть, то есть сделать какое-то наблюдение, которое показывает, что модель несправедлива. И всё, значит, к ней не стоит возвращаться, нужно развивать какие-то другие.

В данном случае все эти наблюдаемые - это, скорее, если найдём, то может быть вот такое. Но если не найдём, это ничего не означает.

Н. АСАДОВА: А я хотела бы сейчас поговорить про теорию струн ту самую, которую мы уже несколько раз тут упоминали. Как она описывает теорию Мультиверса или возможность существования Мультиверса? Во-первых, в двух словах, что такое теория струн и как она описывает Мультиверс?

Д. ГОРБУНОВ: Смотрите, когда мы говорили про Мультиверс, мы говорили, чтобы были разные константы, например, разные миры, разные законы физики и так далее. Вам теперь нужно какой-то механизм, какая-то конструкция, какое-то построение, которое бы давало такое вам, при этом это построение вы могли бы как-то математически описывать, получать какие-то предсказания.

Н. АСАДОВА: Некая математическая конструкция, которая нам может что-то предсказать.

Е. БЫКОВСКИЙ: Не только описать, но и предсказать.

Д. ГОРБУНОВ: Вот, например, Андрей Линде, который как раз Multiverse поддерживает, у него в своё время была очень простая идея: у вас есть некое такое обобщение нашей физики частиц, довольно простое и несложное, и в этом обобщении тоже происходит спонтанное нарушение, как происходит спонтанное нарушение симметрии (электрослабое), и хиггсовский бозон - это указание на такое нарушение. Там немножко посложнее, побольше, пораньше происходило в ранней Вселенной такое. Но могут быть разные ситуации. И мы можем в конце концов оказаться в таком мире, как наш, а, может быть, в совсем другом. Там другие калибровочные взаимодействия, ещё что-то такое. Тут не нужно никаких хитрых идей. Предположим, чтобы температура в ранней Вселенной достаточно высокая. Или плотность какая-то. Или были бы какие-то процессы, которые позволяли реализовываться такой ситуации. А вы бы в этом вакууме оказались. И тогда вопрос, который вы можете себе задать, во-первых, вы можете попытаться понять, реализуется ли такая конструкция вот там сверху. То есть попытаться здесь при низких энергих, проводя какие-то исследования в области физики частиц, прецезионные, аккуратные, понять, а вот там сверху реализуются такого рода объединения, например, и новые симметрии появляются, или нет. А? И такого рода исследования люди проводили, и были указания на то, что там, возможно, есть такие симметрии. И надежды такие ещё существуют. Это могло бы быть каким-то указанием, что по крайней мере теоретически такая ситуация возможна. После этого нужно ещё какое-то указание, какие-то наблюдения, которые подтверждали бы, что да, такие температуры или такие высокие плотности в ранней Вселенной реализуются.

То есть, с одной стороны, у вас должна быть возможность это сделать. С другой стороны, у вас начальные условия должны быть такие, что вы этой возможностью успели воспользоваться, потому что Вселенная расширяется, всё падает, энергия падает, все возможности пропадают на глазах.

Предположим, такое есть. А вы оказались в этом вакууме. Тогда вопрос, который вы могли бы себе задать - это случайно или нет? Почему это случилось именно со мной? Чтобы задать себе такой вопрос, можно попытаться как-то взвесить вероятность оказаться в этом вакууме и оказаться в том вакууме. И вот это очень сложный вопрос. С одной стороны, здесь математика - взвесить вероятность, понятие такое математическое, всё, и если у вас есть теория, вы можете пытаться вычислить эту вероятность. С другой стороны, по факту оказывается, что понятие этой вероятности оказаться в том или ином вакууме оказывается довольно плохо определённым для такой расширяющейся Вселенной, даже если теория фиксирована. Какая-нибудь самая высокая, которая описывает всё-всё-всё. Включая ситуацию с теорией струн, с разными вакуумами и так далее.

Е. БЫКОВСКИЙ: Тем более, что пока такой теории нет, которая описывает всё-всё-всё.

Д. ГОРБУНОВ: И тем более, что такой теории нет, но можно сказать - ладно, пусть не всё-всё-всё, давайте мы откажемся от каких-нибудь даже важных для жизни человека деталей. Но просто какую-то модель, где можно было бы такую величину определить и ответить на вопрос, насколько случайно, что мы оказались в таком вакууме.

На территории струн можно себя так наивно представить для этого случая. Элементарные частицы можно представлять себе точечками. Один электрон к другому подошёл, классическое представление, они провзаимодействовали друг с другом, отлетели друг от друга далеко. Для любого нашего глаза, любых таких представлений просто точечный маленький объект. Но если теперь пытаться заглядывать внутрь, придумывать какой-то инструмент, какой-то скальпель или пинцет, который может туда начать к этой точке лезть всё ближе и ближе, в теории струн есть представление о том, что это всё-таки не точки, а некие более сложные объекты. Что это не просто точки, а какие-нибудь такие колечки, которые в первом приближении, когда вы смотрите на кольцо издалека, которое выглядит как блестящая золотая точка, подходите ближе - а это кольцо обручальное. Так и здесь. Приглядевшись, оказывается, что это струны, и взаимодействие между ними геометрически очень красивое. Там некие проблемы, связанные со взаимодействием точек разрешаются, когда это не точки, а кольца. С другой стороны, появляются разные другие вопросы, и так далее.

То есть это представление о том, как устроен мир в очень-очень маленьких масштабах, до которых мы сейчас экспериментально долезть... вообще нет никаких идей.

Н. АСАДОВА: То есть, я так понимаю, что эта теория претендует на объединение квантовой физики с общей теорией относительности Эйнштейна?

Д. ГОРБУНОВ: Да, да, да.

Е. БЫКОВСКИЙ: Хорошая попытка.

Д. ГОРБУНОВ: И в этой теории, эта теория очень фундаментальная...

Н. АСАДОВА: Ещё называют "теория всего".

Д. ГОРБУНОВ: Теория всего, всего сущего, всё, что угодно. В этом представлении, если всё устроено из таких резиночек, то если говорить о резиночке, что фундаментально. Фундаментально, из чего резиночка сделана. Или натяжение резиночки, как она реагирует на то, что вы растягиваете. А дальше резиночки бывают всякие разные, разных диаметров, разрезанные или колечками, или так болтающиеся. Всё, что угодно.

Н. АСАДОВА: Как это всё нас приводит к мысли о том, что существует несколько параллельных вселенных?

Д. ГОРБУНОВ: Потому что из такой теории, которая бывает всякая-разница, и, вообще говоря, не обязательно эти резиночки путешествуют в трёх измерениях. Они могут путешествовать в 5, в 7, в 10. И там есть представления о том, какое более правильное с математической точки зрения. А потом из этой картины, в которой у вас на самом деле есть один-единственный физический параметр - это натяжение вот этих струн, вам нужно создать в конце концов, это же ваша гипотеза, вам нужно создать здесь при низких энергиях наш мир, состоящий из разнообразных элементарных частиц, с интересными взаимодействиями и так далее. И вот этот путь, который идёт от теории с одной константой к теориям со многими константами, сильно разными, существенно разными, он не преодолён, понятное дело. В частности, опять, там есть красивые симметрии, они тоже могут нарушаться. И задача состоит в том, а сколько может получиться вакуумов из нарушений этих симметрий. У вас есть какой-то аналог хиггсовского поля, который может приобрести такое значение, такое значение, такое значение. От этого зависят параметры: масса электрона, есть ли электрон, сколько измерений. Вот всё это зависит от этих параметров. Вы считаете, сколько вариантов, сколько комнат, у вас в одном месте шарик упал сюда, а в другом месте шарик упал сюда. Сколько таких комнат? Сколько у вас таких вакуумов?

Н. АСАДОВА: А есть ли, кстати говоря, выкладки? Я читала какую-то статью о том, что сколько всего может быть вселенных. Некоторые люди пишут конкретные цифры, что-то там 10 в какой-то безумной степени.

Д. ГОРБУНОВ: Вот это речь о вселенных, у которых разные вакуумы. В нашей истории, в которой шарик может оказаться либо в этом минимуме, либо в этом минимуме, либо в этой ямке, либо в этой ямке. Когда ямок всего две, таких вселенных две. Два разных типа. Они могут повторяться, когда мы начинаем обсуждать, что мы поднимаем свет, мы начинаем видеть больше пространства, ага, вот здесь другая вселенная, потом понимаем ещё - ага, здесь такая же вселенная, как наша, просто она лежит через другую вселенную и так далее.

Е. БЫКОВСКИЙ: Но вот количество возможных вселенных как вычисляется?

Д. ГОРБУНОВ: В данном случае обсуждается разное количество вселенных как количество вот таких ямок, грубо говоря. Сколько у вас таких возможных ямок. Вот, разные ямки - это разные вселенные.

Е. БЫКОВСКИЙ: Как определяется эта возможность?

Н. АСАДОВА: По количеству или по типу возможных вселенных?

Д. ГОРБУНОВ: Тип, конечно. В нашей с вами истории с ямками есть комната такого типа, такого типа. Но всего комнат может быть бесконечно. Но комнаты жёстко делятся на такие комнаты и такие комнаты. Ваша какая-то одна. Вы пошли в соседнюю - там такая же, как ваша. Ещё соседняя - другая. Вот эта другая для вас вселенная, она с другими физическими свойствами.

Н. АСАДОВА: Я сейчас уточню вопрос. Вот, сколько есть типов вселенных.

Д. ГОРБУНОВ: Типов вселенных - вот эти оценки, которые 10^10^10^10 - вот это оценка, сколько разных типов.

Н. АСАДОВА: А всего их бесконечное количество.

Е. БЫКОВСКИЙ: Сколько всего, наверное, невозможно посчитать никак. Это знаешь, как подсчитывать рост людей. Ты понимаешь, что он может быть какого-то параметра, не знаю, 10 см до максимум 3 м, потому что иначе кости начнут разрушаться. Вот это будет количество людей.

Д. ГОРБУНОВ: Если вселенная изначально бесконечная, давайте мы будем просто обсуждать, ну, трёхмерное ладно, как-то сложно себе представить, вот плоскость бесконечная, или бесконечная такая линия. Вот, мы начинаем нарезать на отрезочки. Мы можем разные всякие отрезочки разных размеров нарезать. Отрезочки разных размеров - это разные вселенные. Но если мы даже будем нарезать на одинаковые абсолютно отрезочки по 1 см все, сколько у нас с вами вселенных будет? Бесконечное число. С этим связана идея, что в конце концов должен быть такой отрезочек, где и внутренняя структура должна быть очень близкая к тому, что мы с вами наблюдаем здесь. Потому что если таких отрезочков бесконечно много, где-то реализуется отрезочек, который и по внутренним свойствам выглядит очень-очень похоже к нам, потому что таких будет бесконечно вариантов. То есть даже есть такое представление, что пусть константы все одинаковые, всё везде одинаково, но начальные условия какие-то немножко разные.

Е. БЫКОВСКИЙ: Если количество вариантов бесконечно, то таких очень похожих на нас кусочков тоже бесконечное количество.

Д. ГОРБУНОВ: Совершенно верно.

Н. АСАДОВА: А почему мы решили, что Вселенная бесконечна? Тот же Джордж Эллис в своей большой статье в Scientifical America говорит о том, что мы не можем с уверенностью сказать, что она бесконечна. Кто нам сказал, что бесконечна?

Д. ГОРБУНОВ: Мы не можем это сказатЬ, что она бесконечна. Это наша гипотеза. Я не знаю, у вас обсуждалось или нет когда-нибудь гипотеза инфляции в ранней Вселенной. Это гипотеза, которая позволяет решить проблему горячего Большого взрыва. Это представление о том, что в ранней Вселенной до того, как она была горячей, или даже неважно, была она горячей или нет, было экспоненциально большое, экспоненциально быстрое расширение Вселенной. представим себе шарик. Почему все шариками трясут? Потому что очень легко представить себе. Вдруг начинает быстро-быстро раздуваться, надуваться. Если на шарике были какие-то детали, неоднородности, кто-то слово приличное или неприличное написал, поскольку шарик быстро раздулся, эта штука превратилась в такую линию. Оказалась она рядом с вашими глазами, не оказалась, но мир получается таким плоским, однородным, изотропным, очень похожим на тот, который мы с вами видим вокруг нас на самом деле, если смотреть на космологические расстояния, конечно. Речь не идёт о расстояниях до Луны, Солнечной системы. Это большие расстояния. Там мир везде одинаков со всех сторон. В таком представлении, ну как, даже если в самом начале этот мир был конечным, ну вот шарик, поверхность шарика конечна. Потом шарик раздули, но раздули его до экспоненциально большого размера, а был маленький. То есть шарик конечный, но очень маленький. Поэтому когда вы делаете какие-то наблюдения на этом шарике, вы не чувствуете кривизны этого шарика. Он для вас остаётся совершенно плоский.

Е. БЫКОВСКИЙ: Как муравьи на слоне.

Д. ГОРБУНОВ: Понять, слон это или не слон, вы не можете. И вы единственное только можете ставить какие-то экспериментальные ограничения на размер этого слона. Если это и слон, то, наверное, он не меньше, чем вот такого размера. Потом ещё аккуратнее сделать измерение, говорите - да, ну не слон, вот ещё. Пока либо вы не обнаружите слона, либо это будет до бесконечности длиться. Доказать, что абсолютно плоское, невозможно.

Н. АСАДОВА: Мы своим слушателям и читателям нашего блога на сайте задали вопрос перед нашей передачей: кажется ли вам правдоподобными предположения некоторых учёных о существовании параллельных вселенных, в которых действуют совершенно другие законы физики? У нас в голосовании приняло участие 900 человек. И "да" ответили 77%. И 14% сказали "нет", и 9% сказали, что не знают, задумались.

Е. БЫКОВСКИЙ: Интересно, на чём основывались люди, которые сказали, что да. То есть, с моей точки зрения, это вообще очевидно. В моей голове теория Мультиверса очень хорошо поселилась, потому что она мне объясняет, почему мы попали в мир, в котором условия нам очень подходят. Есть три объяснения - это Бог, случайность и Мультиверс. В принципе их можно все сочетать, они одно другое не отрицают. Но Мультиверс хорошо объясняет нашу Вселенную.

Д. ГОРБУНОВ: Мы с вами говорили, что понятия Мультиверса там разные.

Н. АСАДОВА: Хорошо, в какой Мультиверс вы верите?

Д. ГОРБУНОВ: Физика - наука экспериментальная. Интересно придумать ту наблюдаемую, которую было бы здорово померить, которую можно было бы попросить астрономов померить, и которая тем или иным образом могла либо в поддержку этой идеи, либо против этой идеи высказаться. К тому, что...

Н. АСАДОВА: Вы энтузиаст Мультивселенной? То есть вы скорее на стороне тех учёных...

Д. ГОРБУНОВ: Конечно, я оптимист, безусловно, и я, конечно, за оптимизм. Но возвращаясь к идее об инфляции, об экспоненциальном расширении, если такая гипотеза справедлива, вот у вас в самом начале экспоненциально всё раздулось, и из-за этого у нас всё плоское, однородное, изотропное и так далее. А проверить эту гипотезу нельзя. Но оказалось замечательным образом, что в ходе этого экспоненциального расширения появляются некие небольшие неоднородности, такие маленькие-маленькие вкрапления неоднородностей, от которых мы, казалось бы, хотели избавиться, но они появляются и остаются после этой самой вселенной, и обусловлены они ровно этой динамикой той же самой субстанции, которая ответствена за экспоненциальное расширение Вселенной. И вот эти самые неоднородности - это источники анизотропии реликтового излучения и источники структур в нашей современной Вселенной. И благодаря этому мы можем такую гипотезу проверить. Пока она оправдывается. А без такой наблюдаемой проверить такую гипотезу совершенно невозможно. Хотя она замечательно решает проблемы горячего Большого взрыва, почему плоский, однородный, изотропный, в общем, весь мир так выглядит.

Н. АСАДОВА: Главное, что она объясняет, как уже сказал Егор Быковский, почему мы существуем здесь, почему мы оказались тут. К сожалению, наша передача подошла к концу. О Мультивселенной можно говорить вечно.

Е. БЫКОВСКИЙ: Каждый раз так неожиданно.

Н. АСАДОВА: Да. Но мы вынуждены с вами попрощаться до следующего воскресенья. С вами были Наргиз Асадова и Егор Быковский, наш гость - Дмитрий Горбунов, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН. Спасибо вам большое, что поговорили с нами о такой интересной теме.

Д. ГОРЕЛОВ: Спасибо вам.

Е. БЫКОВСКИЙ: Спасибо, Дмитрий. Всем удачного конца воскресного дня. До свидания.