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

С точки зрения этой концепции легко объясняется и эксперимент с самым научным котом в истории физики – котом Шредингера. Согласно многомировой интерпретации квантовой механики, несчастный кот в стальной камере одновременно и жив, и мертв. Когда мы раскрываем эту камеру, то как бы сливаемся с котом и образуем два состояния – живое и мертвое, которые не пересекаются. Образуются две разные вселенные: в одной наблюдатель с мертвым котом, в другой – с живым.

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.

В 2003 году ученые выяснили, что сворачиваться они могут огромным количеством методов, и в каждом новом способе получается своя вселенная с разными физическими константами.

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.

Вы уникальны? В вашем восприятии мира, ответ прост: вы отличаетесь от любого другого человека на этой планете. А наша Вселенная уникальна? Концепция множественных реальностей или параллельных вселенных усложняет этот ответ и бросает вызов: что мы знаем о вселенной и о нас самих?

Одна модель потенциальных множественных вселенных называется теорией множественности миров. Теория может показаться странной и нереальной настолько, что её место в научно-фантастических фильмах, а не в реальной жизни. Тем не менее, нет эксперимента, который может неопровержимо дискредитировать ее обоснованность.

Происхождение гипотезы параллельных вселенных тесно связано с внедрением идеи квантовой механики в начале 1900-х годов. Квантовая механика, раздел физики, который изучает микромир, предсказывает поведение наноскопических объектов. У физиков возникли трудности с подгонкой под математическую модель поведение квантовой материи. Например, фотон, крошечные пучок света, может перемещаться вертикально вверх и вниз при перемещении по горизонтали вперед или назад.

Такое поведение резко контрастирует с объектами, видимыми невооруженным глазом - все, что мы видим, движется либо как волна, либо частица. Эта теория двойственности материи была названа принципом неопределенности Гейзенберга (ПНГ), в котором говорится, что акт наблюдения влияет на величины, такие как скорость и положение.

По отношению к квантовой механике, этот эффект наблюдения может повлиять на форму - частица или волна - квантовых объектов во время измерений. Будущие квантовые теории, например, копенгагенская интерпретация Нильса Бора, использовали ПНГ для утверждения, что наблюдаемый объект не сохраняет свою двойственную природу и может быть только в одном состоянии.

В 1954 году молодой студент Принстонского университета по имени Хью Эверетт предложил радикальное предположение, которое отличалось от популярных моделей квантовой механики. Эверетт не верил, что наблюдение вызывает квантовый вопрос. Вместо этого, он утверждал, что наблюдение квантовой материи создает раскол во вселенной. Другими словами, вселенная создает свои копии с учетом всех вероятностей, и эти дубликаты будут существовать независимо друг от друга. Каждый раз, когда фотон измеряет ученый, например, в одной вселенной и анализирует его в виде волны, тот же ученый в другой вселенной будет анализировать его в форме частицы. Каждая из этих вселенных предлагает уникальную и независимую реальность, которые сосуществуют с другими параллельными вселенными.

Если теория множественности миров Эверетта (ТММ) верна, она содержит множество последствий, которые полностью преобразуют наше восприятие жизни. Любое действие, которое имеет более одного возможного результата, приводит к расколу Вселенной. Таким образом, существует бесконечное число параллельных вселенных и бесконечных копий каждого человека. Эти копии имеют одинаковые лица и тела, но различные личности (один может быть агрессивным, а другой пассивным), поскольку каждый из них получает индивидуальный опыт. Бесконечное число альтернативных реальностей также предполагает, что никто не может достигнуть уникальных достижений. Каждый человек - или другая версия этого человека в параллельной вселенной - сделал или сделает все.

Кроме того, из ТММ следует, что все бессмертны. Старость не перестанет быть верным убийцей, но некоторые альтернативные реальности могут быть настолько научно и технологически продвинутыми, что разработали антивозрастную медицину. Если вы умрете в одном мире, другая версия вас в другом мире выживет.

Самым тревожным последствием параллельных вселенных является то, что ваше восприятие мира нереально. Наша "реальность" на этот момент в одной параллельной вселенной будет полностью отличаться от другого мира; это только крошечная фикция бесконечной и абсолютной истины. Вы можете поверить, что читаете эту статью в данный момент, но есть множество ваших копий, которые не читают. На самом деле, вы даже автор этой статьи в отдаленной реальности. Таким образом, выигрыш приза и принятия решений имеет значения, если мы можем потерять эти награды и выбрать нечто иное? Или жить, стараясь достичь большего, если можем быть в действительности мертвыми в другом месте?

Некоторые ученые, такие как австрийский математик Ганс Моравек, пытались развенчать возможность параллельных вселенных. Моравец разработал в 1987 году знаменитый эксперимент под названием квантовое самоубийство, в котором на человека направлено ружьё, соединенное с механизмом, измеряющим кварк. Каждый раз, когда дергают спусковой механизм, измеряется спин кварка. В зависимости от результата измерения оружие либо выстреливает, либо нет. На основании этого эксперимента ружье выстрелит или не выстрелит в человека с 50-процентной вероятностью для каждого сценария. Если ТММ не верна, то вероятность выживания человека уменьшается после каждого измерения кварка, пока не достигнет нуля.

С другой стороны, ТММ утверждает, что экспериментатор всегда имеет 100% шанс выжить в какой-то параллельной вселенной, и человек сталкивается с квантовым бессмертием.

Когда измеряется кварк, есть две возможности: оружие может либо выстрелить, либо нет. В этот момент, ТММ утверждает, что Вселенная расщепляется на две разные вселенные для учета двух вероятных концовок. Оружие будет выстреливать в одной реальности, но не срабатывать в другой.

По моральным соображениям, ученые не могут использовать эксперимент Моравека, чтобы опровергнуть или подтвердить существование параллельных миров, так как испытуемые могут быть только мертвыми в этой конкретной реальности и все еще живыми в другом параллельном мире. В любом случае, теория множественности миров и ее поразительные последствия бросает вызов всему, что мы знаем о вселенной.

Пока не очень понятно? Ничего страшного...

Наука

Вселенная, в которой мы живем, не является единственной в своем роде. На самом деле она – всего лишь одна единица бесконечного числа вселенных, совокупность которых называется Мультивселенная.

Утверждение о том, что мы существуем в Мультивселенной, может показаться выдумкой, однако за ним стоят реальные научные объяснения . Огромное количество физических теорий независимо друг от друга указывают на то, что Мультивселенная действительно существует.

Предлагаем вам ознакомиться с самыми известными научными теориями, подтверждающими тот факт, что наша Вселенная - всего лишь частица Мультивселенной.

1) Бесконечность вселенных

Ученые пока точно не уверены, какую форму имеет пространство-время, но, вероятнее всего, эта физическая модель имеет плоскую форму (в противоположность сферической форме или форме пончика) и простирается бесконечно. Если пространство-время бесконечно, в какой-то точке оно должно повторяться. Это связано с тем, что частицы могут выстраиваться в пространстве и времени определенными способами, а число этих способов ограничено.

Таким образом, если вы посмотрите достаточно далеко, вы сможете наткнуться на другой вариант себя же , вернее, на бесконечное число вариантов. Некоторые из этих близнецов будут делать то, что делаете вы, когда как другие будут носить другую одежду, у них будет другая работа, они будут делать другой выбор в жизни.

Размеры нашей вселенной сложно представить. Частицы света преодолевают расстояние от ее центра до края за 13,7 миллиардов лет. Именно столько лет назад имел место Большой Взрыв. Пространство-время за пределами этого расстояния может рассматриваться, как отдельная вселенная . Таким образом, многочисленные вселенные существуют одна рядом с другой, представляя собой бесконечно гигантское лоскутное одеяло.

2) Пузырчатая гигантская вселенная

В научном мире имеются и другие теории развития вселенных, в том числе теория под названием Хаотическая теория инфляции . Согласно этой теории, вселенная быстро стала расширяться после Большого Взрыва. Этот процесс напоминал раздутие воздушного шарика , который наполняют газом.

Хаотическая теория инфляции впервые была предложена специалистом по космологии Александром Виденкиным. Эта теория предполагает, что некоторые части пространства перестают, когда как другие продолжают расширяться, таким образом позволяя образовываться изолированным "пузырчатым вселенным" .

Наша собственная вселенная представляет собой всего лишь маленький пузырь в огромном пространстве космоса, в котором существует бесконечное число таких же пузырей. В некоторых из этих пузырчатых вселенных законы физики и фундаментальные постоянные могут отличаться от наших . Эти законы могли бы показаться для нас более, чем странными.

3) Параллельные вселенные

Еще одна теория, которая вытекает из теории струн, заключается в том, что существует понятие параллельных вселенных. Идея о существовании параллельных миров связана с вероятностью того, что имеется намного больше измерений, чем мы можем представить. По нашим представлениям сегодня существуют 3 пространственных измерения и 1 временное.

Физик Брайан Грин из Университета Колумбии описывает это так: "Наша вселенная – один "блок" из огромного количества "блоков", плавающих в пространстве со множеством измерений".

Также согласно этой теории, вселенные не всегда являются параллельными и не всегда оказываются вне нашей досягаемости. Порой они могут вклиниваться друг в друга , вызывая повторные Большие Взрывы, которые возвращают вселенные в исходное положение снова и снова.

4) Дочерние вселенные – еще одна теория образования вселенных

Теория квантовой механики, которая строится на понятиях крошечного мира субатомных частиц, предполагает еще один способ образования множественных вселенных. Квартовая механика описывает мир в условиях вероятностей, при этом избегая делать окончательные выводы.

Математические модели, согласно этой теории, могут предполагать все возможные исходы ситуации. Например, на перекрестке, где вы можете повернуть направо или налево, настоящая вселенная формирует две дочерние вселенные , в одной из которых вы можете пойти направо, а в другой - налево.

5) Математические вселенные – гипотеза возникновения вселенной

Ученые долгое время спорили, является ли математика полезным инструментом для описания вселенной или же она сама по себе является фундаментальной реальностью и наши наблюдения - всего лишь несовершенные представления об истинной математической природе.

Если последнее верно, возможно, определенная математическая структура, которая формирует нашу вселенную, не является единственным вариантом. Другие возможные математические структуры могут существовать независимо в отдельных вселенных.

"Математическая структура - это то, что вы можете описать совершенно независимо от наших знаний и понятий, - говорит Макс Тегмарк , профессор Массачусетского технологического института, автор этой гипотезы. – Лично я верю, что где-то есть такая вселенная, которая может существовать совершенно независимо от меня и будет продолжать существовать, даже если в ней нет людей".

Мультивселенная, о которой пишет Шон Кэролл, специалист по космологии и автор недавно изданной на русском языке популярной книги «Вечность. В поисках окончательной теории времени», - это гипотеза об устройстве нашей Вселенной за пределами области, доступной нашему наблюдению.

Что это значит? Скорость света ограничена, а Вселенная расширяется во все стороны - мы при этом можем видеть только определенную часть пространства. И далеко не факт, что мир за ее пределами устроен так же, как в окрестностях Земли. Гипотетически вне доступной для наблюдений сферы может быть, например, совершенно иное соотношение обычной и темной материи. Или вовсе - работают какие-то иные физические принципы, вплоть до увеличения числа измерений.

Здравый смысл, конечно, подсказывает нам то, что свойства Вселенной везде должны быть одинаковы. Однако «здравый смысл» не очень удачная вещь для космологии, науки о пространстве-времени на очень больших масштабах. Предположение о том, что известного нам вещества во Вселенной в десятки раз меньше некой загадочной темной материи, тоже совершенно противоречило здравому смыслу, однако же именно в таком, состоящем преимущественно из темной материи, мире мы сегодня и живем. Проблема идеи о том, что Вселенная резко меняется там, где нам ее уже не разглядеть, заключается не в ее необычности, а в том, что такую идею невозможно проверить.

Вселенную с гипотетически разными физическими законами называют космологической мультивселенной. Такая Вселенная геометрически едина - в том смысле, что между любыми двумя ее точками можно провести непрерывную линию без сооружения каких-либо порталов и прочей экзотики. И эту космологическую мультивселенную не надо путать, например, с множественной Вселенной в многомировой интерпретации квантовой механики.

Многомировая квантовая механика

На другом конце «масштабной сетки универсума» находится микромир, события в котором описывает квантовая механика. Мы уже знаем, что элементарные частицы: электроны, кварки, глюоны и другие их собратья - ведут себя в соответствии с правилами, которые в привычном нам мире не выполняются. Так, каждую частицу в квантовой механике можно рассматривать как волну - и, казалось бы, «твердые» атомы, которые в школьном курсе химии изображают шариками, при столкновении с препятствием будут рассеиваться, как волны. Каждый квантовый объект математически описывается не как ограниченный в пространстве шарик или точка, а как волновая функция - существующая одновременно во всех точках траектории своего движения через пространство. Мы можем вычислить лишь вероятность его обнаружения в том или ином месте. Такие величины, как импульс частицы, ее энергия и более экзотические характеристики вроде спина, также вычисляются из волновой функции: можно сказать, что этот охватывающий все пространство математический объект есть фундаментальная основа квантовой механики и всей физики XX столетия.

Сделанные на основе волновых функций и операторов (операторы позволяют получать из волновой функции конкретные величины) расчеты прекрасно согласуются с реальностью. Квантовая электродинамика, например, на сегодня является самой точной физической моделью в истории человечества, а среди квантовых технологий числятся лазеры, вся современная микроэлектроника, привычный нам быстрый интернет и даже ряд лекарств: поиск перспективных веществ для медицины ведется также и при помощи моделирования взаимодействий молекул друг с другом. С прикладной точки зрения квантовые модели очень хороши, но вот на концептуальном уровне возникает проблема.

Суть этой проблемы в том, что квантовые объекты могут уничтожаться: например, когда фотон (квант света) падает на матрицу фотокамеры или просто сталкивается с непрозрачной поверхностью. До этого момента фотон прекрасно описывала волновая функция, а через мгновение волна, протяженная в пространстве, пропадает: получается, что некое изменение затронуло всю Вселенную и произошло быстрее скорости света (а разве такое вообще может быть?). Это проблематично даже в случае с одним фотоном, а как быть с волновой функцией двух фотонов, вылетевших из одного источника в двух противоположных направлениях? Если, к примеру, такие два фотона родились вблизи поверхности далекой звезды и один из них был пойман на Земле телескопом, как быть со вторым, отстоящим на многие световые годы? Формально он образует единую систему с первым, но сложно представить себе сценарий, где изменение в одной части системы мгновенно передается всем остальным частям. Другой пример квантовой системы, для которой исчезновение волновой функции приводит к проблемам концептуального толка, - знаменитый кот Шредингера, который находится внутри закрытого ящика с устройством, которое на основе вероятностного квантового процесса либо разбивает ампулу с ядом, либо оставляет ее нетронутой. Кот Шредингера до открытия коробки оказывается одновременно жив и мертв: его состояние отражает волновую функцию квантовой системы внутри механизма с ядом.

Наиболее распространенная интерпретация квантовой механики, копенгагенская, предлагает просто смириться с парадоксальностью мира - и признать, что да, вопреки всему волна/частица исчезает мгновенно. Альтернативой ей выступает многомировая интерпретация. Согласно ей же наша Вселенная - это совокупность невзаимодействующих миров, каждый из которых представляет одно квантовое состояние: при открытии ящика с котом появляется два мира - в одном из них кот жив, а в другом мертв. При прохождении фотона через полупрозрачное зеркало мир тоже делится на два: в одном квант света отразился от поверхности, а в другом - нет. И так каждый квантовый процесс приводит к появлению все новых и новых ответвлений-миров.

Теоретически часть таких ветвей может очень сильно отличаться от нашей. Один полетевший не в ту сторону атом вскоре после Большого взрыва вполне мог привести к иному распределению горячего газа, зарождению звезд в совсем других местах и в итоге к тому, что Земля в принципе не возникла. Но эту картину нельзя назвать проблемой многомировой интерпретации. Настоящая проблема заключается в невозможности проверить верность такого понимания квантовой механики на практике: отдельные компоненты множественной Вселенной между собой по определению не взаимодействуют.

Где-то, возможно, есть заселенная разумными динозаврами Земля, где-то Великая Монгольская империя высадилась на спутниках Юпитера в 1564 году, но никаких порталов между этими мирами нет - они разошлись в результате квантовых процессов в далеком прошлом. Теория, которая бы предполагала возможность попасть в один из подобных миров, с точки зрения философии науки была бы не менее, а более научной, поскольку ее можно было бы попытаться проверить.

Фальсифицируй это

Идея о том, что в скором времени Евразия будет захвачена пришедшими через портал из прошлого разумными динозаврами с лазерными винтовками интуитивно воспринимается как основа для чисто фантастического фильма, но философия науки строится не на интуиции. Научность такой идеи оказывается под вопросом не из-за сходства с дешевой беллетристикой, а потому, что ряд следствий из этой идеи противоречит фактическим данным.

Путешествия во времени, например, будут нарушать ряд физических законов, которые пока что очень хорошо выполняются. Закон сохранения энергии работает повсеместно: человечество провело множество экспериментов по его проверке и даже повседневные устройства, от батареи отопления до смартфона, подтверждают, что энергия в никуда не исчезает. А раз так, то ждать ее «пропадания» во «временном портале» довольно странно. Кроме того, путешествия во времени должны приводить к целому ряду иных парадоксов - ситуаций, аналогов которых мы не наблюдали и которые противоречат логическим следствиям из накопленного опыта. Взять хотя бы «парадокс дедушки»: ситуация, когда путешественник во времени встречает своих предков и мешает им обзавестись потомством, очевидно возможна и невозможна разом.

Гипотеза о динозаврах-захватчиках из прошлого может попасть в научное поле при условии, что она даст возможность себя проверить: например, ее авторы опишут схему предполагаемого временного портала. И если такой портал не заработает, гипотезу придется отвергнуть. Если же авторы гипотезы будут утверждать, что, к примеру, динозавры перед вымиранием , это тоже можно будет сопоставить с результатами палеонтологических раскопок и целым рядом других фактов; научная гипотеза должна быть принципиально проверяема. Наконец, утверждение типа «портал откроется 4 ноября 2018 года» проверить проще всего, и, возможно, поэтому многие авторы конспирологических утверждений избегают подобных прогнозов или отодвигают их на срок побольше.

Научные гипотезы должны быть фальсифицируемы, т. е. проходить проверку на фальсификацию. Фальсификация - это не подтасовка фактов, как можно было бы подумать. Фальсифицируемая гипотеза в своей формулировке заявляет, что она ложна, если будут получены такие-то и такие-то конкретные опытные данные. Если гипотеза гласит, что путешествия во времени возможны и однажды к нам из прошлого явятся динозавры с боевыми лазерами, фальсификацией будет такая экспедиция в прошлое, которая зафиксирует гибель динозавров без появления у них лазерного оружия. Или, что более реалистично, находка останков древних ящеров без предсказанного той же гипотезой развитого мозга. Если живые и очень умные динозавры прячутся в каком-то другом прошлом, то надо объяснить, как это другое прошлое проверить. Если проверить гипотезу невозможно, то это даже не значит, что она ложна. Это значит, что мы имеем дело не с научной гипотезой, а бессмысленной болтовней, и потому относиться к ней надо соответствующим образом.

Карл Поппер, сформулировавший принцип фальсифицируемости. Позже его идеи были развиты и дополнены, но среди физиков этот критерий популярен по сей день. Автор: LSE library , No restrictions

С этой точки зрения многие совершенно невероятные с точки зрения здравого смысла гипотезы могут расцениваться как вполне научные, покуда их не невозможно проверить и покуда есть принципиальная возможность получения фактов, опровергающих эти гипотезы. Что квантовая механика, что теория относительности предлагали очень непривычную картину мира, но они проверялись на практике и допускали возможность опровержения. Вне физики примером перевернувшей представления людей о мире теории может служить концепция эволюции и естественного отбора. Идея о том, что вся наша наследственность определяется молекулами ДНК, идея о том, что звезды светят за счет слияния атомов, идея о том, что континенты медленно дрейфуют по вязкой поверхности мантии Земли - все это когда-то тоже звучало очень и очень непривычно и контринтуитивно, но попадало в научное поле наряду с другими, убедительными, но отвергнутыми гипотезами. Идея фальсифицируемости научного знания была предложена Карлом Поппером еще в 1935 году и с тех пор приводится многими учеными в качестве критерия научности.

Дебаты вокруг научности

Многомировая квантовая механика и космологическая мультивселенная не проверяются принципиально и, по мнению ряда ученых, должны быть выведены из числа научных концепций. Так, на страницах авторитетнейшего Nature в 2014 году вышла колонка Джорджа Эллиса и Джо Силка (оба - видные специалисты по космологии) с призывом отказаться от рассмотрения этих концепций в качестве научных, а заодно и теории струн, которая допускает слишком много вариантов действительности. Как писали рассерженные авторы, «сторонники [теории струн] всегда будут утверждать, что мы не видим предсказанные ими частицы потому, что нам не хватает энергии ускорителей».

Шон Кэролл, чью космологическую мультивселенную мы упоминали выше, в начале 2018 года представил статью с предложением отказаться от критерия фальсифицируемости и тем самым продолжил полемику с Эллисом и Силком. По мнению Кэролла, за фальсифицируемостью Поппера на самом деле стоят два других критерия: научная теория должна быть определенной и подкрепляться опытом. Космологическая мультивселенная может быть описана вполне конкретным языком, а следствия из этой гипотезы применимы не только к принципиально ненаблюдаемым, но и доступным частям Вселенной. Кэролл также предложил свою классификацию теорий: от «совершенно непроверяемых в принципе» до имеющих строгие критерии проверки - например, гипотеза может быть проверяема лишь при помощи ускорителя размером с нашу галактику или десятков миллиардов лет непрерывных наблюдений.

Астрофизик также выделяет и другие проблемы с критериями научности. По его мнению, требование фальсифицируемости далеко не единственное и даже не главное. В доказательство он предлагает рассмотреть две теории гравитации: общую теорию относительности и ее же, но с дополнительным утверждением, гласящим, что с 2100 года гравитация поменяет знак, сменив притяжение масс расталкиванием. Формально такая модель вполне проверяема, однако «любой вменяемый ученый будет больше доверять первой теории, пусть даже они одинаково обоснованы и в равной степени фальсифицируемы». Теорию, в которой гравитация исчезает в 2100 году, надлежит отвергнуть не из-за фальсифицируемости, а поскольку она содержит излишнее усложнение, которое само по себе ничего не дает - ни увеличения точности предсказаний, ни возможности получения новых результатов.

Теория мультивселенной непроверяема напрямую, однако ее можно отнести, по Кэроллу, к научным, потому что она не противоречит уже имеющимся данным и дает ряд косвенных предсказаний. Кроме того, выбор теории, которая отвергает существование мультивселенной и утверждает, что Вселенная однородна, не может быть назван научным ровно по той же причине: если мы никогда не увидим всю Вселенную, откуда мы можем быть уверены в ее свойствах?

Оппоненты Кэролла указывают, что без опоры на экспериментальные данные ни элегантность теории, ни ее незаменимость (теория струн, как мы уже упоминали, на сегодня едва ли не единственный кандидат на роль единой теории всех фундаментальных полей, включая гравитацию, но при этом у нее проблемы с фальсифицируемостью - никаких струн, мембран или бран никто никогда не видел и не факт, что когда-либо сможет) не могут быть надежными критериями.

В аргументации Кэролла есть резон. Физик Сабина Хоссенфелдер, рассуждая о «проблеме с фальсифицируемостью» в своем блоге, вспоминает , как ей довелось слушать престраннейший доклад на конференции. Выступавшая предположила, что частицы темной материи могут сбиваться в диски, подобные тем, что образуют при некоторых условиях частицы обычного вещества вокруг, например, массивных тел. И все, пожалуй, было бы хорошо, если бы докладчица не продолжила, что, по ее мнению, Солнечная система периодически проходит сквозь подобный диск из темной материи и именно в этом следует искать причину массовых вымираний на Земле. «Но почему именно частицы темной материи? Почему именно подобное взаимодействие?» - задали с места вопрос, вспоминает Хоссенфелдер. Ответ же был такой: «Не знаю, но ведь мы можем это проверить ».

И действительно, подобная теория фальсифицируема. Осталось только дождаться очередного массового вымирания, вооружившись необходимыми инструментами для детектирования темной материи. Дело за малым - получить на это предприятие грант.

Поэтому сама Хоссенфелдер склонна согласиться с тем, что требование простоты следует рассматривать как еще одно необходимое условие для отделения «разумно научной» гипотезы от «ненаучной», и именно потому отвергает идею мультивселенной - за избыточность и чрезмерное усложнение.

Что в итоге?

Как можно видеть, множество параллельных миров - идея, которую разделяют как минимум некоторые ученые, причем речь идет о серьезных специалистах в своей области, прекрасно владеющих методами и не замеченных в каких-то откровенно псевдонаучных выступлениях. Но даже они признают, что, во-первых, множественность вселенных ничего не меняет на доступных нам масштабах (увы, нам придется жить без порталов на альтернативную Землю), во-вторых, эти гипотезы не соответствуют одному из наиболее распространенных критериев научного знания. Иными словами, это элегантные, интересные, но, по всей видимости, не попадающие в категорию чистой физики научные исследования.

Алексей Тимошенко

Таков популярный взгляд. Кэрролл и его коллеги решили по-другому рассмотреть эту теорию, поскольку она приводит к некоторым нерешенным вопросам. В такой бесконечной вселенной все, что имеет даже небольшой шанс, практически однозначно произойдет - просто придется очень долго ждать.

Некоторые теоретики отмечают, что если довести это предположение до логического завершения, в конечном итоге могут появиться даже самоосознающие бестелесные мозги. Эта же логика говорит о том, что бесконечное число обезьян, беспорядочно стучащих по клавишам, в конечном итоге напишут полное собрание сочинений Шекспира.

Это может быть правдой, но Больцмановские мозги создают серьезные проблемы для теоретиков: за всю историю Вселенной подобные мозги должны были превзойти даже наше сознание. Это большая проблема, поскольку отправной точкой для нашего понимания Вселенной и ее поведения является то, что люди, а не бестелесные мозги, представляют собой наблюдателей. Более того, мозги Больцмана - это вообще какая-то непонятность для большинства людей.

Кэрролл решил написать работу, показывающую, что мозги Больцмана представляют собой серьезную угрозу, но в процессе написания обнаружил способ победить их. Его отправной точкой была идея того, что квантовые флуктуации зависят от взаимодействия с внешней системой или частицей, то есть с «наблюдателем» - весьма распространенным понятием в квантовой механике. Однако когда он рассмотрел под этим углом инфляцию, все изменилось. Инфлятон должен был появиться раньше всех других частиц в самом начале вселенной. Это означает, что инфлятон был единственным типом частиц, которые существовали так, будто бы не было ничего «внешнего», с чем можно было бы взаимодействовать, говорит Кэрролл. В этом случае инфлятон не прошел бы через квантовые флуктуации.

Это «тихое» состояние длилось до тех пор, пока инфлятоны не развалились на несколько типов обычных частиц, которые могли бы взаимодействовать друг с другом.

«И тогда, наконец, родились квантовые флуктуации», - говорит Кэрролл, намекая на то, что космическая паутина все-таки зародилась, а вот бесконечное число вселенных - нет.

Тем не менее, его идея не убивает мультивселенную в целом. Дело в том, что математика, которая делает флуктуации зависимыми от наблюдателя, полагается на многомировую теорию квантовой механики. Согласно ей, каждый раз, когда измеряется 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. «Возможно, Гитлер выиграл вторую мировую в параллельной вселенной, это один из возможных результатов, - говорит Кэрролл. - Но законы физики остались те же».

В теории Кэрролла, даже ветвящаяся мультивселенная должна прийти к концу. Вселенная расширяется все более быстрыми темпами, поэтому космологи полагают, что ее смерть будет иметь много общего с ее рождением, без узнаваемой материи и с одним квантовым полем. В этом случае, опять же, не будет никаких наблюдателей, которые породят квантовые флуктуации.

Теория Кэрролла вызвала определенное удивление у серьезных физиков. И одобрение.

Однако, сторонники вечной инфляции придерживаются своей точки зрения:

«Я вполне сочувствую желанию Шона избавиться от мозгов Больцмана», - говорит один из создателей теории инфляции.

В настоящее время нет способов разрешить дебаты, но Дэвид Уоллес из Оксфордского университета считает, что теория Кэрролла может иметь практические последствия, например, помогая нам лучше понять, как вещество ведет себя на квантовом уровне.