Мультивселенная Хокинга



За несколько дней до смерти Стивен Хокинг сделал достоянием общественности одну из последних своих исследовательских работ. Пройдя все необходимые этапы научного рецензирования, она была опубликована в журнале "High Energy Physics". В этом труде Хокинг и его соавтор, Томас Хертог, пытаются внести кардинальные изменения в популярную ныне теорию о существовании не просто вселенной, а мультивселенной. Дальше придётся поднапрячь воображение, так что соберитесь.

Благодаря астрономическим наблюдениям мы знаем, что структура нашей вселенной на удивление единообразна, если принять во внимание её огромные размеры. По большому счёту, количество материи в любой её части приблизительно одинаково. Чтобы объяснить этот феномен, космологи в начале 80-х годов прошлого века создали гипотезу инфляции вселенной. Согласно ей, практически сразу же после Большого взрыва вселенная начала расширяться быстрее скорости света. Это недопустимо для объектов космоса, но возможно для самого пространства. В течение крошечных долей секунды она многократно удваивалась в размерах. Однако затем, по причине, которую никак не может объяснить физика, это сверхбыстрое расширение прекратилось. По крайней мере, в нашей части вселенной.

Согласно гипотезе, именуемой "хаотическая теория инфляции", где-то расширение продолжается до сих пор. Это слишком далёкие от нас, а потому и невидимые части космоса. В других же областях этот процесс прекратился. В результате мы получили изолированные друг от друга космические "пузыри", представляющие собой целые вселенные в гигантской, вечно расширяющейся мультивселенной. Если эта гипотеза верна, то существует бесконечное количество вселенных, и они настолько далеки друг от друга, что в каждой из них действуют собственные законы физики. Если вам покажется, что это похоже на идею о параллельных вселенных, довольно часто встречающуюся в научной фантастике, вы будете правы.

Бесконечные, сосуществующие вселенные лишают всякого значения законы, которые управляют нашей реальностью. Это относится и к скорости света, и к силе гравитации, а также к любой другой её составляющей. Они в этом случае являются лишь одним случайным набором значений из бесконечного количества возможных. Самой большой проблемой идеи мультивселенной является то, что её, эту идею, невозможно проверить на практике. Если количество вселенных бесконечно, любой эксперимент, ставящий своей целью выяснить, как должно выглядеть мироздание, будет гарантированно иметь верный ответ в одной или нескольких вселенных. Если возможно всё, то невозможно доказать ложность той или иной гипотезы.

Не удивительно поэтому, что многих учёных, в том числе Хокинга и Хертога, такое положение дел не устраивает. Вдвоём они работали над решением этой проблемы в течение нескольких десятилетий, но конкретно в том исследовании, о котором мы говорим сегодня, они использовали новые математические методы, взятые у учёных, работающих над теорией струн. Чтобы облегчить свои расчёты, Хокинг и Хертог исключили из своих вычислений фактор времени, поэтому то, что у них получилось, не является идеальным отражением реального мира.

Полученная ими модель говорит о том, что с математической точки зрения мультивселенная не обязательно должна быть бесконечной, и что другие вселенные, если они существуют, должны иметь похожие на наши основные законы физики. Кроме того, в исследовании предполагается, что в момент появления нашей вселенной времени как такового ещё не существовало.

Пока всё это чистая теория, но, если эта гипотеза подтвердится, изучение начального этапа существования вселенной поможет космологам понять её природу. Возможно, они смогут узнать, откуда появились законы физики, как они стали тем, чем являются сегодня, и универсальны ли они для мультивселенной, если она всё-таки существует.

Однако в данный момент времени у нас нет технологий, способных проверить эти теоретические построения. Поэтому некоторые коллеги Хокинга и Хертога весьма скептически отнеслись к этому исследованию, а сами они специально уточнили, что их идеи нуждаются в дальнейшей разработке. Хертог считает, что доказательства, поддерживающие результаты их вычислений или опровергающие их, скрыты в гравитационных волнах, возникших во время расширения нашей вселенной. Эти волны похожи на колебания пространства-времени под воздействием чёрных дыр и других похожих объектов, но гораздо древнее и длиннее их.

Это значит, что мы не можем обнаружить их с помощью лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) - инструмента, который сейчас используется для поиска гравитационных волн. Однако для этой цели может подойти космическая антенна, использующая принцип лазерного интерферометра (LISA) Европейского космического агентства, которая будет выведена на орбиту в 2034 году. Хотя и этого может оказаться недостаточно.

Мы не сможем получить точную картину возникновения нашей вселенной, пока не решим тот набор уравнений, который пытаются сформулировать учёные, изучающие теорию струн и ей подобные. Одно из них должно объединить общую теорию относительности и квантовую механику, то есть физику очень больших тел с физикой очень маленьких. В данный момент времени эти две области почти не связаны между собой, но нам нужно сделать это, чтобы описать Большой взрыв, в представлениях о котором одновременно фигурируют сверхмассивные и микроскопические объекты. Скорее всего, нам придётся ещё очень долго ждать новостей о мультивселенной. Как и о самом факте её существования. Однако уже сейчас совершенно очевидно, что работа Хокинга будет будоражить нынешних и будущих космологов.

На момент смерти этого великого человека очереди на публикацию дожидались ещё несколько его работ. Та, о которой мы рассказали сегодня, стала последней утверждённой для печати лично Хокингом, но несколько его научных откровений нам ещё только предстоит оценить.


Смотрите также: