Существуют ли на самом деле параллельные вселенные?
В 1954 году молодой кандидат в докторантуру Принстонского университета по имени Хью Эверетт III высказал радикальную идею: существуют параллельные вселенные, точно такие же, как наша . Все эти вселенные связаны с нашей; они ответвляются от нашей, и наша Вселенная ответвляется от других. В этих параллельных вселенных наши войны имели бы другие результаты, чем те, которые мы знаем. Вымершие в нашей Вселенной виды эволюционировали и адаптировались в других. В других вселенных мы, люди, возможно, вымерли.
Эта мысль поражает воображение, но все же остается понятной. Представления о параллельных вселенных или измерениях, напоминающих нашу, появились в произведениях научной фантастики и использовались в качестве объяснения метафизики. Но почему молодой подающий надежды физик мог рисковать своей будущей карьерой, выдвигая теорию о параллельных вселенных ?
Своей теорией многих миров Эверетт пытался ответить на довольно неприятный вопрос, связанный с квантовой физикой: почему квантовая материя ведет себя хаотично? Квантовый уровень — наименьший из обнаруженных наукой до сих пор. Изучение квантовой физики началось в 1900 году, когда физик Макс Планк впервые представил эту концепцию научному миру. Исследование излучения Планком привело к необычным открытиям, противоречащим классическим законам физики. Эти данные свидетельствуют о том, что во Вселенной действуют другие законы, работающие на более глубоком уровне, чем тот, который мы знаем.
Принцип неопределенности Гейзенберга
За довольно короткое время физики, изучающие квантовый уровень, заметили некоторые необычные вещи в этом крошечном мире. Во-первых, частицы, существующие на этом уровне, могут произвольно принимать различные формы. Например, ученые наблюдали как фотоны — крошечные пакеты света — действуют как частицы и волны. Даже одиночный фотон демонстрирует это изменение формы [источник: Университет Брауна ]. Представьте, если бы вы выглядели и вели себя как твёрдое человеческое существо, когда друг взглянул на вас, но когда он снова оглянулся, вы приняли газообразную форму.
Это стало известно как принцип неопределенности Гейзенберга . Физик Вернер Гейзенберг предположил, что, просто наблюдая квантовую материю, мы влияем на ее поведение. Таким образом, мы никогда не сможем быть полностью уверены в природе квантового объекта или его атрибутах, таких как скорость и местоположение.
Эта идея поддерживается копенгагенской интерпретацией квантовой механики. Эта интерпретация, предложенная датским физиком Нильсом Бором, гласит, что все квантовые частицы существуют не в том или ином состоянии, а во всех его возможных состояниях одновременно. Сумма возможных состояний квантового объекта называется его волновой функцией . Состояние объекта, существующего сразу во всех возможных состояниях, называется его суперпозицией .
По мнению Бора, когда мы наблюдаем квантовый объект, мы влияем на его поведение. Наблюдение нарушает суперпозицию объекта и, по сути, вынуждает объект выбрать одно состояние из своей волновой функции. Эта теория объясняет, почему физики провели противоположные измерения одного и того же квантового объекта: объект «выбрал» разные состояния во время разных измерений.
Интерпретация Бора была широко принята и до сих пор пользуется поддержкой большей части квантового сообщества. Но в последнее время теория «многомиров» Эверетта привлекает серьезное внимание.
Теория многих миров
Молодой Хью Эверетт согласился со многими из того, что уважаемый физик Нильс Бор предположил о квантовом мире. Он согласился с идеей суперпозиции, а также с понятием волновых функций. Но Эверетт не соглашался с Бором в одном жизненно важном отношении.
Для Эверетта измерение квантового объекта не переводит его в то или иное понятное состояние. Вместо этого измерение квантового объекта вызывает фактическое разделение во Вселенной. Вселенная буквально дублируется, разделяясь на одну вселенную для каждого возможного результата измерения. Например, предположим, что волновая функция объекта — это и частица, и волна. Когда физик измеряет частицу, есть два возможных результата: она будет измеряться либо как частица, либо как волна. Это различие делает теорию многих миров Эверетта конкурентом Копенгагенской интерпретации как объяснения квантовой механики.
Когда физик измеряет объект, Вселенная разделяется на две отдельные вселенные, чтобы учесть каждый из возможных результатов. Итак, ученый из одной вселенной обнаруживает, что объект был измерен в форме волны. Тот же ученый в другой вселенной измеряет объект как частицу. Это также объясняет, как одну частицу можно измерить в более чем одном состоянии.
Как бы тревожно это ни звучало, интерпретация Эверетта о многих мирах имеет последствия, выходящие за рамки квантового уровня. Если действие имеет более одного возможного результата, тогда — если теория Эверетта верна — вселенная разделяется, когда это действие совершается. Это верно даже тогда, когда человек решает не предпринимать никаких действий.
Это означает, что если вы когда-либо оказывались в ситуации, когда смерть была возможным исходом, то во вселенной, параллельной нашей, вы мертвы. Это всего лишь одна из причин, по которой некоторые находят интерпретацию Многих миров тревожной.
Еще один тревожный аспект интерпретации многих миров заключается в том, что она подрывает нашу концепцию времени как линейного . Представьте себе временную шкалу, показывающую историю войны во Вьетнаме. Вместо прямой линии, показывающей прогрессирующие события, временная линия, основанная на интерпретации многих миров, будет показывать каждый возможный результат каждого предпринятого действия. Оттуда каждый возможный результат предпринятых действий (в результате первоначального результата) будет дополнительно записан.
Но человек не может знать о своем другом я — или даже о своей смерти — которые существуют в параллельных вселенных. Так как же мы можем узнать, верна ли теория многих миров? Уверенность в том, что интерпретация теоретически возможна, пришла в конце 1990-х годов из мысленного эксперимента — воображаемого эксперимента, используемого для теоретического доказательства или опровержения идеи — под названием квантовое самоубийство .
Этот мысленный эксперимент возродил интерес к теории Эверетта, которая долгие годы считалась «мусором». Поскольку было доказано, что существование многих миров возможно, физики и математики стремились глубоко исследовать последствия этой теории. Но интерпретация многих миров — не единственная теория, которая пытается объяснить Вселенную. И это не единственное, что предполагает существование вселенных, параллельных нашей.
Параллельные вселенные
Теория многих миров и копенгагенская интерпретация — не единственные конкуренты, пытающиеся объяснить базовый уровень Вселенной. Фактически, квантовая механика даже не единственная область физики, ищущая объяснение. Теории, которые возникли в результате изучения субатомной физики, по-прежнему остаются теориями. Это привело к разделению области исследования во многом так же, как и мир психологии.
С момента развития науки, физики занимались реверсивным проектированием Вселенной — они изучали то, что могли наблюдать, и работали в обратном направлении к все меньшим и меньшим уровням физического мира. Делая это, физики пытаются достичь последнего и самого базового уровня. Они надеются, что именно этот уровень послужит основой для понимания всего остального.
Следуя своей знаменитой Теории относительности , Альберт Эйнштейн провел остаток своей жизни в поисках последнего уровня, который отвечал бы на все физические вопросы. Физики называют эту фантомную теорию Теорией всего . Квантовые физики считают, что они находятся на пути к поиску этой окончательной теории. Но другая область физики считает, что квантовый уровень — не самый маленький уровень, поэтому он не может предоставить Теорию Всего .
Вместо этого эти физики обращаются к теоретическому субквантовому уровню, который называется теорией струн , чтобы получить ответы на все вопросы о жизни. Что удивительно, так это то, что в ходе своих теоретических исследований эти физики, такие как Эверетт, также пришли к выводу, что существуют параллельные вселенные.
Теория струн была основана американским физиком японского происхождения Мичио Каку. Его теория утверждает, что основные строительные блоки всей материи, а также всех физических сил во Вселенной, такие как гравитация, существуют на субквантовом уровне. Эти строительные блоки напоминают крошечные резиновые ленты — или нити — из которых состоят квантовые частицы и, в свою очередь, электроны, атомы, клетки и так далее. Какая именно материя создается струнами и как эта материя ведет себя, зависит от вибрации этих струн. Так устроена вся наша вселенная. И согласно теории струн, эта композиция имеет место в 11 отдельных измерениях.
Как и теория многих миров, теория струн демонстрирует существование параллельных вселенных. Согласно теории, наша собственная Вселенная подобна пузырю, существующему рядом с подобными параллельными вселенными. В отличие от теории многих миров, теория струн предполагает, что эти вселенные могут контактировать друг с другом. Теория струн утверждает, что между этими параллельными вселенными может течь гравитация. Когда эти вселенные взаимодействуют, происходит Большой взрыв, подобный тому, который создал нашу вселенную.
Хотя физикам удалось создать машины, способные обнаруживать квантовую материю, субквантовые струны еще предстоит наблюдать, что делает их — и теорию, на которой они построены, — полностью теоретическими.
Так действительно ли существуют параллельные вселенные? Согласно теории многих миров, мы не можем быть уверены в этом, поскольку не можем их осознавать. Теория струн уже была проверена — с отрицательными результатами. Однако доктор Каку все еще верит, что параллельные измерения существуют [источник: The Guardian ].
Эйнштейн не прожил достаточно долго, чтобы увидеть, как его поиски Теории Всего были подхвачены другими. С другой стороны, если Множественные миры верны, Эйнштейн все еще жив в параллельной вселенной. Возможно, в этой вселенной физики уже нашли Теорию Всего .
Источник
Наш мир не единственный: теория параллельных вселенных
Юлия Стасишина 
1 сентября 2017 
0
Подписывайтесь на наш телеграм-канал. Мы публикуем там свежие новости и лучшие фотографии.
Как часто вы задумываетесь о том, как бы был устроен наш мир сегодня, если бы результат каких-то ключевых исторических событий был другим? Какой была бы наша планета, если бы динозавры, например, не вымерли? Каждое наше действие, решение автоматически становится частью прошлого. По сути дела, настоящего нет: все, что мы делаем в данную минуту, уже не изменить, оно записано в памяти Вселенной. Однако существует теория, согласно которой существует множество вселенных, где мы живем абсолютно другой жизнью: каждое наше действие связано с определенным выбором и, делая этот выбор на нашей Вселенной, в параллельной – «другой я» принимает противоположное решение. Насколько оправдана такая теория с научной точки зрения? Почему ученые прибегли к ней? Попробуем разобраться в нашей статье.
Многомировая концепция Вселенной
Впервые теорию о вероятном множестве миров упомянул американский физик Хью Эверетт. Он предложил свою разгадку одной из главных квантовых загадок физики. Перед тем как перейти непосредственно к теории Хью Эверетта, необходимо разобраться, что это за тайна квантовых частиц, которая не дает покоя физикам всего мира уже не один десяток лет.
Представим себе обычный электрон. Оказывается, в качестве квантового объекта он может находиться в двух местах одновременно. Это его свойство называют суперпозицией двух состояний. Но магия на этом не заканчивается. Как только мы захотим как-то конкретизировать местоположение электрона, например, попытаемся его сбить другим электроном, то из квантового он станет обычным. Как такое возможно: электрон был и в пункте А, и в пункте Б и вдруг в определенный момент перепрыгнул в Б?
Хью Эверетт предложил свою интерпретацию этой квантовой загадки. Согласно его многомировой теории, электрон так и продолжает существовать в двух состояниях одновременно. Все дело в самом наблюдателе: теперь он превращается в квантовый объект и разделяется на два состояния. В одном из них он видит электрон в пункте А, в другом – в Б. Существуют две параллельные реальности, и в какой из них окажется наблюдатель – неизвестно. Деление на реальности не ограничено числом два: их ветвление зависит лишь от вариации событий. Однако все эти реальности существуют независимо друг от друга. Мы, как наблюдатели, попадаем в одну, выйти из которой, как и переместиться в параллельную, невозможно.
Octavio Fossatti / Unsplash.com
Стоит сразу отметить, что многомировая концепция не предполагает наличия множества вселенных: она одна, просто многослойная, и каждый объект в ней может находиться в разных состояниях. Такую концепцию нельзя считать экспериментально подтвержденной теорией. Пока что это всего лишь математическое описание квантовой загадки.
Теорию Хью Эверетта поддерживают физик, профессор австралийского университета Гриффита Говард Уайзман, доктор Майкл Холл из Центра квантовой динамики университета Гриффита и доктор Дирк-Андре Деккерт из Университета Калифорнии. По их мнению, параллельные миры действительно есть и наделены разными характеристиками. Любые квантовые загадки и закономерности – это последствие «отталкивания» друг от друга миров-соседей. Возникают эти квантовые явления для того, чтобы каждый мир был не похож на другой.
Концепция параллельных вселенных и теория струн
Из школьных уроков мы хорошо помним, что в физике есть две главные теории: общая теория относительности и квантовая теория поля. Первая объясняет физические процессы в макромире, вторая – в микро. Если обе эти теории использовать на одном масштабе, они будут противоречить друг другу. Кажется логичным, что должна существовать некая общая теория, применимая к любым расстояниям и масштабам. В качестве таковой физики выдвинули теорию струн.
Дело в том, что на очень мелких масштабах возникают некие колебания, которые похожи на колебания от обычной струны. Эти струны заряжены энергией. «Струны» – это не струны в прямом смысле. Это абстракция, которая объясняет взаимодействие частиц, физические постоянные величины, их характеристики. В 1970-х годах, когда теория зародилась, ученые считали, что она станет универсальной для описания всего нашего мира. Однако оказалось, что эта теория работает только в 10-мерном пространстве (а мы живем в четырехмерном). Остальные шесть измерений пространства просто сворачиваются. Но, как оказалось, сворачиваются не простым способом.
Jason Blackeye / Unsplash.com
Как и в случае с многомировой концепцией, теорию струн достаточно трудно доказать экспериментально. Кроме того, математический аппарат теории настолько труден, что для каждой новой идеи математическое объяснение нужно искать буквально с нуля.
Гипотеза математической вселенной
Космолог, профессор Массачусетского технологического института Макс Тегмарк в 1998 году выдвинул свою «теорию всего» и назвал ее гипотезой математической вселенной. Он по-своему решил проблему существования большого количества физических законов. По его мнению, каждому набору этих законов, которые непротиворечивы с точки зрения математики, соответствует независимая вселенная. Универсальность теории в том, что с ее помощью можно объяснить все разнообразие физических законов и значения физических постоянных.
Тегмарк предложил все миры по его концепции разделить на четыре группы. К первой относятся миры, находящиеся за пределами нашего космического горизонта, так называемые внеметагалактические объекты. Во вторую группу входят миры с другими физическими константами, отличными от постоянных нашей Вселенной. В третью – миры, которые появляются в результате интерпретации законов квантовой механики. Четвертая группа – это некая совокупность всех вселенных, в которых проявляются те или иные математические структуры.
Как отмечает исследователь, наша Вселенная не единственная, так как пространство безгранично. Наш мир, где мы живем, ограничен пространством, свет из которого дошел до нас за 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва. Узнать о других вселенных достоверно мы сможем еще минимум через миллиард лет, пока свет от них достигнет нас.
Стивен Хокинг: черные дыры – путь в другую вселенную
Стивен Хокинг также является сторонником теории множества вселенных. Один из самых известных ученых современности в 1988 году впервые представил свое эссе «Черные дыры и молодые вселенные». Исследователь предполагает, что черные дыры – это дорога к альтернативным мирам.
Благодаря Стивену Хокингу мы знаем, что черным дырам свойственно утрачивать энергию и испаряться, выпуская при этом излучение Хокинга, получившее имя самого исследователя. До того, как великий ученый сделал это открытие, научное сообщество полагало, что все, что каким-либо образом попадает в черную дыру, исчезает. Теория Хокинга опровергает это предположение. По мнению физика, гипотетически любая вещь, предмет, объект, попавший в черную дыру, вылетает из нее и попадает в иную вселенную. Однако такое путешествие является движением в один конец: обратно вернуться никак нельзя.
Параллельные вселенные и бритва Оккама
Как мы видим, с полной уверенностью доказать теорию множественных вселенных пока остается невозможным. Противники теории считают, что мы не имеем права говорить о бесконечном множестве вселенных хотя бы потому, что не можем объяснить постулаты квантовой механики. Такой подход идет вразрез с философским принципом Уильяма Оккама: «Не следует множить сущее без необходимости». Сторонники же теории заявляют: гораздо проще предположить существование множества вселенных, чем наличие одной идеальной.
Чья аргументация (сторонников или противников теории мультивселенной) убедительнее – решать вам. Кто знает, может, именно вам удастся отгадать квантовую загадку физики и предложить новую универсальную «теорию всего».
А если вас волнует устройство нашей Вселенной и привлекают тайны физики, советуем почитать нашу статью про гипотезу компьютерной симуляции.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник