Текст книги "100 великих загадок астрономии"

Можно ли побывать в параллельной Вселенной?

Когда ученые говорят о других Вселенных, они чаще всего говорят о разных предметах: об отдаленных областях мироздания, между которыми пролегли «сверхсветовые» – инфляционные – пропасти, о череде миров, что еще отпочкуются от нашей Вселенной, о гранях N-мерного мироздания, одну из которых образует знакомый нам космос.

По одним сценариям, плотность энергии вакуума может порой спонтанно меняться так, что это приводит к рождению «дочерней Вселенной». Подобные Вселенные разлетаются по Мультиверсу, как мыльные пузыри, выдутые ребенком. По другим сценариям, новые Вселенные рождаются в недрах черных дыр. Кто-то полагает, что процесс инфляции прекратился лишь в отдельных областях Вселенной, – например, в видимой нами части мироздания. Эти области – вселенские островки – разделены участками космоса, которые все еще переживают инфляционное расширение, то есть улетают от нас быстрее, чем мчатся лучи света.

Параллельные Вселенные разлетаются по Мультиверсу, как мыльные пузыри

От этих мирозданий никуда не деться – как от песчинок под ногами. Одни рождаются из квантовых флуктуаций. Другие – из квантового вакуума. Третьи – благодаря петле времени – сами порождают себя. Четвертые… Что ни теория в современной физике, то прямо-таки прикладное орудие престидижитатора, готового одним движением руки, демонстрируя верный научный фокус, вытащить «за ушки» из формул новую, боязливо трепещущую Вселенную.

Критики же считают спекулятивной саму гипотезу Мультивселенной. Ее нельзя по-настоящему ни обосновать, ни доказать. Другие Вселенные недоступны для наблюдения; мы не можем их увидеть воочию, как не видим день вчерашний или завтрашний. Так можно ли, опираясь на известные нам физические законы или факты, описать то, что лежит за горизонтом мироздания? Было бы самонадеянно утверждать, что «луны нет, пока ее никто не видит», – что других миров нет, раз их не увидать. Стоит ли отвергать эту «умозрительную фантазию», если любая попытка описать то, что лежит за пределами нашего мира, по-своему фантастична? Нам приходится иметь дело лишь с теоретическим основанием, на котором не возвести ничего, имеющего практическую ценность. Что же до экстравагантности, то квантовая теория, на взгляд стороннего наблюдателя, не менее фантастична, чем разговор о нескончаемом множестве миров.

Постепенно в физике утвердился принцип: «Все, что не запрещено, неизбежно сбудется». В таком случае право следующего хода передается оппонентам. Это им надлежит доказывать невозможность той или иной гипотезы, а дело энтузиастов – их предлагать. Так что доля критиков – убеждать, что ни одна из 10¹⁵⁰⁰ (и даже больше!) Вселенных не имеет права на существование ни на одном парсеке n-мерности. И если бы они справились с доказательством, это было бы весьма странно. «Если бы существовала всего одна наша Вселенная, – пишет британский космолог Деннис Уильям Скьяма, – то трудно было бы объяснить, почему нет места множеству других Вселенных, в то время как одна эта все же имеется в наличии».

С воцарением идеи «множественности Вселенных» коперниковская революция, начавшаяся пять веков назад, подходит к своему логическому завершению. «Сперва люди верили, что Земля находится в центре Вселенной, – пишет Александр Виленкин. – Потом стало ясно, что Земля занимает примерно то же самое место, что и другие планеты. Трудно было смириться с тем, что мы не уникальны».

Вначале Земля была изгнана из центра мироздания, затем наша Галактика оказалась одним из небольших островков в космосе, а теперь и космос размножился, как песчинка в бесконечной анфиладе зеркал. Горизонты мироздания расширились – во все стороны, во все измерения! Бесконечность стала естественной реальностью в физике, непреложным свойством мира.

Итак, где-то вдали скрываются другие Вселенные. Но можно ли добраться до них? Пожалуй, в научной фантастике пришла пора сменить «машины времени», которые уже успели вдоволь полетать по мирам Прошлого и Будущего, на «машины пространства», которые помчатся сквозь наши звездные миры в неведомую даль запредельной геометрии. А что думают об этом ученые?

В 2005 году Американский институт аэронавтики и астронавтики удостоил награды в категории «полет будущего» австрийского физика Вальтера Дрёшера и его немецкого коллегу Иоахима Хойзера. Если предложенные ими идеи верны, то до Луны можно добраться за несколько минут, до Марса – за два с половиной часа, ну а 80 дней хватит не только чтобы обогнуть нашу планету, но и перенестись к звезде, лежащей в десятке световых лет от нас. Подобного рода предложения просто не могут не появляться – иначе космонавтика зайдет в тупик. Другого выбора нет: либо мы полетим когда-нибудь к звездам, либо космические плавания – дело совершенно бессмысленное, как попытка обойти земной шар, прыгая на одной ноге.

На чем же основана идея Дрёшера и Хойзера? Полвека назад немецкий ученый Буркхард Хайм попробовал примирить две важнейшие теории современной физики: квантовую механику и общую теорию относительности.

В свое время Эйнштейн показал, что пространство в окрестностях планет или звезд сильно искривлено, а время течет медленнее, чем вдали от них. Это трудно проверить, но легко пояснить с помощью метафоры. Пространство можно уподобить туго натянутому полотнищу из резины, а небесные тела – это россыпь металлических шариков, монотонно кружащих по нему. Чем массивнее шарик, тем глубже впадина под ним. Гравитация, говорил Эйнштейн, это пространственная геометрия, видимое искажение пространства-времени.

Хайм довел его идею до логического завершения, предположив, что и другие фундаментальные взаимодействия тоже порождены особенностями пространства, в котором мы живем, – а живем мы, согласно Хайму, в шестимерном пространстве (включая время).

Его последователи, Дрёшер и Хойзер, довели число размерностей нашего мироздания до восьми и даже описали, как можно проникнуть за грань привычных для нас измерений (вот он, «полет будущего»!).

Их модель «машины пространства» такова: вращающееся кольцо и мощнейшее магнитное поле определенной конфигурации. По мере того как скорость вращения кольца нарастает, расположенный здесь звездолет словно бы растворяется в воздухе, становится невидим (те, кто смотрел фильм «Контакт» по роману Карла Сагана, хорошо помнят сцену, когда сферический корабль, бешено вращаясь на месте, исчезал за завесой тумана – переносился в «туннель-червоточину»). Вот и звездолет Дрёшера и Хойзера тоже ускользал в другое измерение, где, по гипотезе ученых, физические константы, в том числе скорость света, могут принимать совсем иное значение, – например, гораздо большее. Промчавшись по чужому измерению – по «параллельной Вселенной» – со сверхсветовой (по-нашему) скоростью, корабль мигом объявлялся у цели, будь то Луна, Марс или звезда.

Авторы работы честно пишут, что «этот проект содержит недостатки» и «математически небезупречен», в частности, не совсем понятно, как корабль проникает в параллельную Вселенную и тем более выбирается из нее. Современная техника на это не способна. И вообще, предложенную теорию, сказано в комментарии журнала «New Scientist», трудно увязать с современной физикой, однако она, быть может, является весьма перспективным направлением.

Что если наши единомышленники в одном из параллельных миров думают так же и, может, даже стараются проникнуть к нам? Кто там слева по курсу «восьмое измерение – зюйд-зюйд-вест»? Кто же это, в небе плывущий?

Параллельные вселенные Стивена Хокинга

Согласно опросу, проведенному «Би-Би-Си», самым знаменитым из ныне живущих ученых является британский астрофизик Стивен Хокинг. Книги, написанные им, давно стали бестселлерами. Лейтмотивом одной из них – «Вселенная в ореховой скорлупе» – служит фраза: «Имеется бесконечное множество Вселенных, являющихся двойниками нашей Вселенной». Почему Хокинг увлекся этой идеей? Что побудило его приравнивать действительность к фантастике и фэнтэзи?

С давних времен люди пытаются вывести единую формулу мироздания. Сейчас особое внимание ученых привлечено к моменту Большого взрыва. Именно тогда, в этой «сингулярности» времени и пространства, вся масса мироздания была сосредоточена в одной-единственной точке, разделившей Небытие и Бытие всего того, что мы называем «нашей Вселенной». Этот момент объясняет ее дальнейшую эволюцию.

Тогда вся безмерная энергия, скопившаяся в сингулярной точке, пролилась каплями элементарных частиц и молниями четырех фундаментальных сил (взаимодействий), определяющих судьбу всей материи. С этими четырьмя силами ученые намаялись похлеще, чем какой-нибудь транспортный руководитель намучится с лебедем, раком и щукой или конем и трепетной ланью. Всемирная формула должна описывать все процессы мироздания, а значит, она соединит все действующие в нем силы. Однако унификация не вполне удалась.

Английский физик Стивен Хокинг

До сих пор ученые сумели соединить лишь три взаимодействия: электромагнитную силу (она связывает электроны с атомными ядрами), слабое взаимодействие (оно обуславливает радиоактивный распад) и сильное взаимодействие (оно скрепляет воедино атомное ядро). Четвертая сила – гравитационная – никак не вписывается в общую формулу. Так мир оказался расколот на Макрокосм и Микрокосм. В первом действует теория относительности Эйнштейна и доминирует сила гравитации. В микрокосмосе преобладает квантовая теория, а гравитация не играет никакой роли.

Хокинг делает новую попытку преодолеть разрыв, опираясь на теорию струн. Согласно ей, все элементарные частицы состоят не из еще более крохотных – «точечных» – частиц, а из strings, «струн». Все мироздание на недоступном нам микроуровне – основе его основ – заполнено незримыми струнами, которые представляют собой энергию в чистом виде. Элементарные частицы – это не что иное, как их вибрации. Каждый из «квантовых тонов» соответствует определенной частице, например, кварку или электрону.

Итак, все известные нам «кирпичики мироздания» возникают подобно звукам, рождаемым при колебании гитарной струны. Это – мелодии, долетающие из невидимого Ничто в микромир, чтобы потом эхом – сложной симфонической картиной – отозваться в макромире, порождая зримые образы объектов. Из звучания этих струн рождается опус, который и называется Вселенной.

Расчеты убедили Хокинга, как и других создателей «теории струн», что мир, в котором она действует, не может быть трех– или четырехмерным – так же, как сама струна не может быть одномерной. На смену ей пришли другие «кванты» пространства – «мембраны», или сокращенно «браны»: они могут растягиваться в разных направлениях. Что же касается пространства, оно – одиннадцатимерное.

Подождите! Дайте вглядеться! Вот – длина, ширина, высота; Х, Y, Z; ось абсцисс, ординат… Как ни поводи головой по сторонам, больше трех размерностей не сыщешь – да еще из точки Большого взрыва в бесконечность Вечного Будущего течет время, четвертая мера мироздания. Где остальные семь мер? Почему мы их не видим?

«Потому что, – говорит Стивен Хокинг, – сразу после Большого взрыва развернулись и достигли космических величин всего четыре размерности: пространство (длина, ширина, высота) и время». Остальные до сих пор «свернуты», как и в момент Большого взрыва. Они напоминают так и не распустившиеся цветочные почки; они размером со струну. По Хокингу, в каждой точке пространства притаилась семимерная «почка».

В свою очередь, могут существовать миры, где эти размерности все-таки развернулись. В подобном случае вся наша Вселенная заключена внутри такого «гиперпространственного» мира, как бессчетные прямые линии – внутри плоскости или бессчетные точки – на одной прямой линии. Точка идеально похожа на точку, как прямая линия идеально похожа на прямую линию, как наша Вселенная… на все остальные Вселенные?

Даже если эта мысль все еще чужда вам, от Вселенных-двойников трудно скрыться. Представьте себе, что толстовская «Война и мир» – это один «гипермир», а каждое из слов, мелькнувших на страницах романа, – одна Вселенная, подобная нашей. Но вот слово повторилось, мелькнуло еще раз, еще раз… Одни и те же Вселенные под названиями «Пьер», «человек», «обыкновенно» возникают в «гипермире»; они множатся как зеркальные отражения, как тысячи двойников.

«Возможно, вся видимая нами трехмерная Вселенная парит в четырехмерном гиперпространстве», – говорит Стивен Хокинг. Там ее подобий – как точек на бесконечной прямой, как слов во всех тиражах «Войны и мира», которые когда-либо будут напечатаны.

У нашей Вселенной есть бесконечно много соседей. Похоже, если бы мы пробили ореховую скорлупу и выглянули наружу, мы увидели бы со всех сторон те же самые скорлупки. Загадочный гипермир оказался бы чем-то вроде мешка фундука или миндаля. И этот мешок – как скатерть-самобранка; в нем все прибывает орехов. Новые Вселенные постоянно рождаются в результате квантовых флуктуаций. «Подобное сотворение миров, – поясняет Хокинг, – напоминает образование пузырьков пара в кипящей воде. Многие из них тут же лопаются; другие расширяются, как случилось и с нашим миром».

Хокинг прибегает к еще одному сравнению: голограмма. Если взглянуть на нее под нужным ракурсом, то плоская картинка превратится в трехмерный объект. Что это значит применительно к мирозданию? Возможно, некоторые объекты в нашем трехмерном мире, если бы мы могли взглянуть на них со стороны, тоже превратились бы в нечто четырехмерное? Итак, информация из гипермира может в закодированном виде храниться в объектах меньшей размерности.

Надо сделать логичный вывод. А может быть, весь наш мир – это одна «голографическая пластинка»? Все события, происходящие здесь, суть отражения событий в гипермире? Мы – лишь грани, линии, точки чего-то, что вычерчено по ту сторону мироздания?

«Непременно да, – говорит Хокинг. – Наша жизнь может быть компьютерной игрой, которую затеяли инопланетяне (точнее было бы сказать “иновселеняне”. – А.В.), а все мы – лишь фигуры в этой игре. Быть может, мы – лишь голограммы, с которыми они решили развлечься».

Возможно, любые наши таланты, не объяснимые никакой логикой, – кроме фразы «дар случайный», – тоже объясняются тем, что обладатели этого дара вроде «гуляки Моцарта» способны, испытывая вдохновение, возноситься в высшие «голосферы» и – неосознанно для самих себя – черпать оттуда информацию: чудесные строки, идеи, созвучия. Наши страсти и фобии, по Хокингу, тоже можно объяснить умением заприметить знаки судьбы – «голограмму мира сего».

Так, Стивен Хокинг, стремясь отыскать истину, в конце концов задает себе тот же самый вопрос, который тысячи лет назад задавал себе другой мудрец – Чжуан-цзы:

«Однажды Чжуан Чжоу приснилось, что он бабочка: он весело порхал, был счастлив и не знал, что он – Чжоу. А проснувшись внезапно, даже удивился, что он – Чжоу. И не знал уже: Чжоу ли снилось, что он – бабочка, или бабочке снится, что она – Чжоу» (пер. В. Сухорукова).

Параллельные вселенные Александра Виленкина

Новейшие открытия астрономов доказывают, что мы живем в бесконечно большой Вселенной, которая будет вечно расширяться. Будущее мироздания, правда, выглядит по-прежнему мрачным. Звезды когда-нибудь погаснут, все вещество распадется, и даже черные дыры испарятся. Однако именно бесконечность Вселенной, может быть, сулит нам спасение. Целый ряд сценариев со счастливым концом, словно уготованных для фильмов Голливуда, предложил на рубеже XXI века Александр Виленкин.

Как известно, наша Вселенная родилась в пламени Большого взрыва. В течение миллиардов лет из случайных сгустков материи возникали звезды и галактики. Со временем в разных уголках Вселенной появилось множество «локальных миров» со своей особой судьбой. История нашей планеты – и вместе с ней человека – всего лишь одна из возможных форм эволюции живого в мироздании.

В　других областях Вселенной каждый может обнаружить вариации самого себя

Анализируя подобное развитие событий, Александр Виленкин пришел к поразительному выводу: хотя Вселенная бесконечно велика, число «сценариев эволюции», возможных в ней, равно конечной величине. Под «сценарием» имеется в виду все, что случилось, вплоть до мельчайших событий, таких как столкновение двух атомов. Свой вывод он подкрепляет следующим рассуждением: бесконечная Вселенная состоит из множества регионов, ограниченных во времени и пространстве. Другие регионы расположены так далеко, что мы не дождемся информации оттуда. Мы принципиально не можем их наблюдать. «Если бы любые события, протекающие в разных областях космоса, могли отличаться на бесконечно малую величину, то количество этих событий было бы бесконечно велико. Ведь в рамках классической физики разница между двумя событиями может быть сколь угодно мала».

Однако тут вмешиваются законы квантовой физики. Здесь исключительная точность, доступная сторонникам классических методов, невозможна. «Если два события в определенной мере похожи друг на друга, значит, они одинаковы, потому что, по принципу неопределенности Гейзенберга, их нельзя различить». На основании этого Виленкин делает вывод: «Количество событий в любой области Вселенной, ограниченной во времени и пространстве, равно конечной величине». Получается, что и «выбирать-то не из чего». В бесконечной Вселенной эти события будут повторяться… бесконечное число раз.

А потому надо относиться терпимо к любым жизненным невзгодам, ибо в других областях Вселенной, – откройся вам возможность их обозреть, – вы непременно отыскали бы самого себя: одну и ту же «тему с вариациями». При этом ваш двойник, разумеется, вел бы себя весьма неопределенно, и в ту минуту, когда вы сидели бы за чтением, он разговаривал бы по телефону, или отдыхал, или ужинал, или строил несбыточные планы, все так же оставаясь вашим двойником.

Впрочем, все это – лишь гипотеза Александра Виленкина. Наукой пока не доказано, что у каждого из нас по всему космосу раскидано множество alter ego. Однако и назвать эту гипотезу «причудливой игрой ума» тоже негоже. Если верны исходные посылки (а это именно так) – Вселенная бесконечна и однородна, а квантовая теория справедлива, – то можно полагать, что и вывод, сделанный на их основании, справедлив. Последняя фраза отозвалась эхом во всех не наблюдаемых нами областях Вселенной, где, в силу законов физики, живут точно такие же люди, как мы. И президент Альберт Гор, победив на выборах аутсайдера Буша, разумеется, звонит вечно живому Саддаму Хусейну, решая судьбу британской монархии.

Следующая гипотеза столь же спекулятивна, хоть и нравится многим космологам. В течение нескольких долей секунды после Большого взрыва наша Вселенная расширялась «экспоненциально». Скорость этого расширения превышала скорость света.

Однако могло случиться и так, пишет Виленкин, что инфляционное расширение прекратилось лишь в отдельных частях космоса, в том числе в наблюдаемой нами теперь. Эти области он называет «Вселенными-пузырями». Ложный вакуум, разделяющий их, по-прежнему расширяется со сверхсветовой скоростью и продолжает порождать все новые галактики и скопления галактик. Виленкин называет этот процесс «вечной инфляцией».

«Каждый из этих экспоненциально расширяющихся пузырей вырастает в целую Вселенную со своей собственной вечной инфляцией. В ней образуется бесконечно много Вселенных-пузырей с бесконечным множеством галактик. В этих регионах также могут возникать новые инфляционные пузыри, из которых вновь вырастают Вселенные, и все так и продолжается». Вселенные как на дрожжах растут на этом диковинном космическом тесте. Они появляются как мимолетные образы в тысячах расставленных кругом зеркал. Воистину нет предела их мельканию. Виленкин обозначил эту цепочку вселенских рождений термином «Recycling-Universum» («обновляющаяся Вселенная»).

Общение между отдельными Вселенными-пузырями невозможно, поскольку инфляция ложного вакуума приводит к тому, что ни один сигнал не успевает миновать это пустое, но стремительно расширяющееся пространство. Ничто не может преодолеть границы пространства-времени подобного региона.

Однако, по мнению Виленкина, мы могли бы послать какую-то весточку будущим жителям новых космических «пузырей», то бишь новых Вселенных: «Для этого понадобятся прочные контейнеры, куда можно упаковать эти послания, и еще – немножко везения: надо, чтобы эта посылка случайно угодила в народившуюся Вселенную. Адресаты когда-нибудь объявятся в новом мире. Так возникнет разветвленная сеть космической корреспонденции, перетекающая из одного мира в другой. Подобный способ поможет сохранить знания, накопленные жителями Вселенной, обреченной на гибель». Ведь из «тела» оной, как из омертвелого ствола, прорастут новые веточки, или «пузыри», – побеги будущих Вселенных.

…Впрочем, точные расчеты поумерили надежды космологов. Благодаря квантовым эффектам, во Вселенной будут возникать не только «пузыри» – зародыши новых миров, но и черные дыры, причем последних окажется, несомненно, больше. Почти наверняка эта весточка будет поглощена черной дырой. Чтобы иметь хоть какую-то надежду на успех предприятия – корреспонденции в мир иной, – надо разослать контейнеров больше, чем атомов в видимой нами части мироздания.

Так что либо «знания, накопленные жителями нашей Вселенной» надо умещать на бланке размером с электрон, – воистину подобная почта заслуживает названия «электронной», – либо надобна еще дюжина Вселенных, чтобы «пустить это барахло на контейнеры».

Конечно, если все события в нашей Вселенной повторяются, то космическая «бутылочная почта» не нужна. «Если законы природы этого не запрещают, то в наблюдаемой части Вселенной все послания рано или поздно, в том или ином из миров, достигнут своих адресатов, хотим ли мы того или так распорядится случайность», – резюмирует Виленкин.

В любом случае Вселенная, вечно обновляясь, обещает нам вечную жизнь. «Если этот сценарий корректен, то жизнь, в самом деле, будет вечной – в том смысле, что она никогда не кончится». Впрочем, это не дарует нам личного бессмертия; нет, даже видимая нами часть Вселенной и то будет не вечна: когда-нибудь погибнут и звезды, и даже галактики. Однако законы природы, повторимся, вовсе не исключают, что возникнут бесчисленные обитаемые миры, в которых, по теории вероятностей, еще не раз найдется место вам, читатель. Ведь применительно к бесконечному миру вероятность – штука неотвратимая.