Наш мир не единственный: теория параллельных вселенных. Ничего сверхъестественного. Теория параллельных вселенных (6 фото) Пузырчатая вселенная

она все еще конечна и ограничена. Это наша наблюдаемая Вселенная, которая началась с момента горячего Большого Взрыва и которая вмещает все, что только можно осмыслить. И все же, возможно, существует намного больше этого.

Если бы мы были в любом другом месте этой Вселенной, мы бы смогли увидеть все то же количество Вселенной. На самых крупных масштабах, Вселенная однородна более чем на 99,99%, и вариации в ее плотности не превышают 0,01%. Это значит, что если бы нам повезло оказаться где-нибудь еще, мы все так же видели бы сотни миллиардов галактик, около 10 91 частиц, разбросанных на 46 миллиардов световых лет. Мы просто видели бы другой набор галактик и частиц, немного разных в деталях.

Из всего, что мы можем наблюдать, и из всех теоретических догадок, которые нам подбрасывает Вселенная на тему топологии, формы, кривизны и происхождения, мы в полной мере ожидаем, что где-то там есть много больше Вселенной - идентичной по свойствам той, что мы наблюдаем, - но мы ее не видим. И только благодаря тому факту, что Вселенная существовала в течение определенного отрезка времени, мы можем видеть ее конкретную часть. По сути, это простейшее определение мультивселенной: за пределами того, что мы видим, есть много больше ненаблюдаемой Вселенной.

Большинство ученых принимают это как данность, поскольку в противном случае мы бы видели, что Вселенная значительно более изогнута, либо видели повторяющиеся узоры в космическом микроволновом фоне. Отсутствие доказательств этому очевидно указывает, что за пределами известной нам Вселенной есть много больше всего остального. Отсутствие сильной кривизны указывает на то, что нам не видно в сотни раз больше Вселенной; ненаблюдаемая Вселенная намного больше нашей собственной. Но какой бы большой она ни была, она наверняка произошла из одного космического события - того самого Большого Взрыва - миллиарды лет назад.

Но Большой Взрыв не был только «началом» Вселенной. Было состояние до Большого Взрыва, с которого все и началось: космическая инфляция. Это экспоненциальное быстрое расширение самого пространства в молодой Вселенной создавало все больше и больше пространства, пока продолжалось. И если инфляция точно пришла к концу там, где находимся мы, возможно и другое: скорость, с которой инфляция создает новое пространство практически во всех моделях, выше, чем скорость, с которой ей приходит конец и начинается Большой Взрыв. Другими словами, инфляция предсказывает необычайно большое число разъединенных Больших Взрывов, каждый из которых дал начало собственной Вселенной.

Эта мультивселенная еще больше, чем мы думали раньше, и если инфляционное состояние было вечным (а оно могло быть таким), то число вселенных бесконечно, а не конечно. Что странно, поскольку в этих других вселенных, образованных другими большими взрывами, могут быть совершенно другие физические законы и константы. Другими словами, могут быть не просто области с мирами, подобными нашему, но с мирами, которые совершенно отличаются от нашего.

Что же такое мультивселенная? Под ней можно понимать одно из трех:

Больше «Вселенной», подобной нашей, которая вышла из того же Большого Взрыва, но не наблюдаема.
Больше Вселенных, подобных нашей, которые вышли из других Больших Взрывов, но родились в том же инфляционном состоянии.
Или же вселенных может быть много больше - некоторые как наша, а некоторые как нет - с разными постоянными и даже законами.

Мультивселенная может быть конечной в размерах и числе вселенных или же бесконечной. Если вы принимаете Большой Взрыв и современную космологию, тогда первое будет безусловно верным. Если вы принимаете космическую инфляцию (и тому есть веские причины), верно будет второе. Если вы принимаете определенные модели теории струн или других теорий объединения, может быть верно и третье. Что касается вопроса о конечности или бесконечности, то здесь мы пока не знаем наверняка. Существует теорема о том, что инфляция не могла продолжаться вечно, но и в ней есть лазейки, позволяющие инфляции продолжаться вечно.

Одно можно сказать наверняка: мультивселенная существует, и вам не нужно быть ученым, чтобы это признавать. Вопрос в том, какой именно вариант мультивселенной скрывается от нас, а этого мы, возможно, никогда не узнаем.

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.

11 162

Вселенная, в которой мы живем, может быть не единственной. По сути, наша Вселенная может быть только одной из бесконечного числа вселенных, образующих “мультивселенную”.
Некоторые эксперты считают, что существование скрытых вселенных более вероятно, чем нет.

Вот пять наиболее правдоподобных научных теорий, предполагающих, что мы живем в Мультивселенной:

1. Бесконечные Вселенные

Ученые пока не уверены, какую форму имеет пространство-время, но, скорее всего, оно плоское (в отличие от сферической и даже пончиковой формы) и тянется бесконечно. Но если пространство-время бесконечно, то оно должно начать повторяться в какой-то момент, потому что есть конечное количество способов, как частицы могут быть устроены в пространстве и времени.

Так что если бы вы могли посмотреть достаточно далеко, вы бы увидели еще одну версию себя - на самом деле, бесконечное количество версий. Некоторые из этих близнецов будут делать именно то, что вы делаете прямо сейчас, в то время как другие будут носить этим утром другой свитер, а третьи и четвертые будут иметь совершенно разные карьеры и образ жизни.

Поскольку простирается лишь настолько, насколько свет имеет шанс попасть за 13,7 млрд. лет после большого взрыва (13,7 млрд световых лет), пространство-время за пределами этого расстояния можно считать своей собственной, отдельной вселенной. Таким образом, множество вселенных существует рядом друг с другом в гигантской мозаике из вселенных.

Пространство-время может растянуться до бесконечности. Если это так, то все в нашей Вселенной обязано повториться в какой-то момент, создавая лоскутное одеяло из бесконечных вселенных.

2. Дочерние вселенные

Теория квантовой механики, которая правит в крошечном мире субатомных частиц, предлагает еще один способ возникновения множественных вселенных. Квантовая механика описывает мир в терминах вероятности, без конкретных результатов. И математика этой теории предполагает, что все возможные исходы ситуации происходят в их собственных отдельных вселенных. Например, если вы достигнете перекрестка, где вы можете пойти направо или налево, вселенная порождает две дочерние вселенные: одна, в которой вы идете направо, другая – налево.

“И в каждой Вселенной, есть копия вас, как свидетеля того или иного результата. Думать, что ваша реальность является единственной реальностью, – неправильно.”

– Написал Брайан Рэндолф Грин в “Скрытой реальности”.

3. Вселенная Пузырь

Помимо множественных вселенных, созданных бесконечно расширяющемся пространством-временем, другие вселенные могут возникать в связи с так называемой теорией “вечной инфляции”. Понятие инфляции заключается в том, что Вселенная быстро расширяется после Большого взрыва, словно надуваемый воздушный шар. Вечная инфляция, впервые предложенная космологом университета Тафтса Александром Виленкиным, говорит о том, что отдельные участки пространства перестают раздуваться, тогда как в других регионах продолжают раздуваться, тем самым порождая множество изолированных “пузырчатых вселенных”.

Таким образом наша собственная вселенная, где инфляция закончилась, позволив сформироваться звездам и галактикам, является всего лишь маленьким пузырем в обширном море пространства, часть из которого все еще раздувает, и которая содержит много других пузырей, как наша Вселенная. И в некоторых из этих вселенных пузырей, законы физики и фундаментальных констант могли бы отличаться от наших, делая некоторые вселенные действительно странными местами.

4. Математические Вселенные

Ученые спорят о том, является ли математика просто полезным инструментом для , или сама математика является фундаментальной действительностью, и наши наблюдения за Вселенной – просто несовершенное восприятие ее истинного математического характера. Если последний случай имеет место, то, возможно, конкретная математическая структура, которая составляет нашу вселенную, не является единственным выбором, и на самом деле все возможные математические структуры существуют как свои собственные отдельные вселенные.

“Математическая структура – это нечто, что можно описать таким образом, что это полностью зависит от человеческого багажа”, – сказал Макс Тегмарк из Массачусетского технологического института, который предложил эту, на первый взгляд, безумную идею.

“Я действительно верю, что эта существующая Вселенная может существовать независимо от меня, и будет продолжать существовать, даже если бы не было никаких людей.”

5. Параллельные Вселенные

Еще одна идея, которая возникает из теории струн, является понятие “braneworlds” (мир бран) - параллельные вселенные, которые парят вне досягаемости наших собственных, предложенная Паулем Штайнхардтом Принстонского университета и Нилом Туроком из Института Периметра Теоретической Физики в Онтарио, Канада. Идея исходит из возможности существования многих других измерений в нашем мире, чем трехмерное пространство и одно время, которое мы знаем. В дополнение к нашему трехмерному брану пространства, другие трехмерные браны могут плавать в пространстве большей размерности.

В космологии уже давно рассматривается гипотеза о том, что наша Вселенная - не единственная в своём роде. Она может быть одной из многочисленных Вселенных, составляющих так называемую Мультивселенную . Хотя эту гипотезу можно посчитать чем-то из области фантастики, есть достаточно прочная база, свидетельствующая о её правомерности. Предлагаем пять аргументов, свидетельствующих о том, что мы живём в Мультивселенной.

1) Одна из космологических моделей предполагает так называемую «вечную инфляцию ». Инфляция - это очень быстрое расширение Вселенной после Большого взрыва. Гипотеза «вечной инфляции» впервые была предложена специалистом по космологии из Тафтского университета Александром Виленкиным . Учёные предполагает, что инфляционное расширение Вселенной прекратилось только в отдельных частях космоса (эти области получили название термализованных регионов ), но в некоторых частях продолжается расширение, рождаются своеобразные «инфляционные пузыри», каждый из которых перерастает в настоящую Вселенную:

Инфляционная теория допускает образование множественных дочерних вселенных, которые непрерывно отпочковываются от существующих

2) В рамках так называемой теории бран (термин «брана» происходит от слова «мембрана») или М-теории , четыре пространственных измерения разграничены трёхмерными стенами или три-бранами. Одна из этих стен и является пространством Вселенной, в котором мы живём, в то время как существуют и другие браны-вселенные, которые скрыты от нашего восприятия. Они располагаются параллельно нашей бране и, при определённых обстоятельствах, они притягиваются друг к другу посредством гравитации. Согласно теории, при столкновении бран высвобождается большое количество энергии и тем самым возникают условия для Большого взрыва:

(картинка с сайта wikimedia.org)

3) Многомировая интерпретация квантовой механики Хью Эверетта . Согласно представлениям квантовой механики, всё в мире частиц описывается только вероятностно. Эверетт предположил, что все исходы вероятного события всегда реализуются, но происходит это в разных Вселенных. При каждом акте наблюдения, измерения квантового объекта, наблюдатель как бы расщепляется на несколько (предположительно, бесконечно много) версий, соответствующих различным Вселенным. Это можно наглядно пояснить так: если вы находитесь на перекрёстке, и у Вас есть выбор - пойти налево или направо, существующая Вселенная «порождает» ещё две дочерние Вселенные: одна, в которой вы идёте направо, а другая - налево:

4) Как показывают исследования, пространство нашей Вселенной с большой степенью точности плоское. А если пространство и время простираются бесконечно, то в некоторой точке должно наблюдаться повторение, поскольку есть какой-то предел числу комбинаций организации частиц в пространстве и времени. Другими словами, бесконечность пространства и времени, предполагает, что где-нибудь существует точная копия нашей Вселенной:

Пространство и время простираются бесконечно, следовательно, в некой точке должно быть повторение Вселенной

5) Вселенные с другой математикой . Согласно мнению некоторых учёных, основополагающими законами Вселенной являются математические законы. На основе этого можно предположить, что есть другие Вселенные, в которых есть свои математические структуры.

Мультивселенная - это парадокс! Мне кажется, существование Мультивселенных следует рассматривать не так, как представлено в статье, как возможности для новых открытий, а эту идею стоит принять, как парадоксы современных теорий, указывающих на неполноту наших знаний. И вот почему.
Мультивселенная противоречит принципу Оккама. На мой взгляд, идея Мультивселенной обладает следующим недостатком, существование параллельных никак физически не проявляется в нашей Вселенной, кроме начальных этапов своей эволюции, например как в теории бран, иначе бы это приводило к нарушениям закона сохранения. А значит мы лишены способов верифицировать эту гипотезу экспериментальным путём и остаётся только путь интерпретации наблюдательных фактов с помощью математических моделей или ещё радикальнее возвести математические модели в абсолют, как это предлагает Макс Тегмарк. Исключая последнее за явной спорностью, мне кажется, Мультивселенные при интерпретации наблюдений это такая дополнительная сущность, которую согласно принципу Оккама следует отбросить.
Мы недостаточно понимаем устройство нашей Вселенной. Но текущая ситуация в космологии, по моим собственным ощущениям, как аспиранта института космологии, куда ещё хуже! Практически никто из космологов не связывает построение своих теорий с анализом наблюдений. Математические модели часто строятся в безразмерных величинах, так что часто физический смысл бывает скрыт даже для самого теоретика. На первое место выходит математический анализ, а интерпретации идёт в последнюю очередь. Более того, многих космологов удовлетворяет интерпретация результата в терминах математически выстроенной ими физики, например вполне нормально построение лагранжиана в 11-мерном пространстве, а реальное трёхмерное пространство лишь частный случай, который получается после компактификации. Но этот важный и на деле очень трудный переход мало кто совершает. Космология как наука очень молода и далека от совершенства своих методов, и инфляционная Мультивселенная свидетельствует о том, что пока мы до конца не понимаем механизм инфляции. Точно также, интерпретация Эверетта скорее всего связана с нашим непониманием физической сути квантовой механики.
"Прекрасно, что мы встретились с парадоксом. Теперь можно надеяться на продвижение вперёд!" , цитируя Нильса Бора из От какого же непонимания возникают гипотезы о Мультивселенных? Тут явно должен был бы прозвучать вопрос "А почему наша Вселенная единственная и такая какая она есть? ", то есть пока не ясны причины тонкой настройки Вселенной. В статье Розенталя в УФН за 1980 г. о физических закономерностях и численных значениях фундаментальных постоянных хорошо аргументируется, как их изменение повлияет на нашу Вселенную, и что эти значения возможно уникальные для осуществления нашей жизни. Одной из попыток объяснить эти значения является перебор возможных сочетаний вместе с антропным принципом. Но такое объяснение, на мой взгляд, не является удовлетворительным, т.к. такой перебор ничем не ограничен и вряд ли осуществим.
Единая теория единой Вселенной. Более разумным мне кажется путь к созданию единой теории в одной Вселенной, которая бы объясняла выбор таких значений. Думаю, что этот путь лежит в через поиск таких общематематических свойств, которые могут иметь физические следствия. Пока их нельзя ясно назвать, но в качестве примера приведу константу пи, которая имеет ясный математический смысл, но при этом входит в физические формулы. Имела бы смысл Вселенная, в которой число пи было бы другим? Тут можно возразить, что отношение длины окружности к её радиусу меняется в искривленных пространствах, однако в бесконечно малом пределе оно всегда стремится к пи и если бы это было не так, то пространство, наверное, потеряло бы свойства непрерывности, а физические законы стали бы непредсказуемыми.

leon пишет:

В качестве примера приведу константу пи, которая имеет ясный математический смысл, но при этом входит в физические формулы. Имела бы смысл Вселенная, в которой число пи было бы другим? Тут можно возразить, что отношение длины окружности к её радиусу меняется в искривленных пространствах, однако в бесконечно малом пределе оно всегда стремится к пи и если бы это было не так, то пространство, наверное, потеряло бы свойства непрерывности, а физические законы стали бы непредсказуемыми.

Меня тоже давно интересует - По-моему - это глубочайшая проблема , имеющая прямое отношение к фундаментальным первоосновам нашего Мира. Причём, про «пи» ещё можно сказать, что это - константа, полученная из эксперимента (через всё более точное измерение длины окружности единичного диаметра). Но «е» - это ведь число, умозрительно полученное из дифференциального исчисления. Т.е., умозрительное рассмотрение идей непрерывности, суммирования, предельных переходов приводит ко вполне конкретному числу . И не важно - кто будет рассуждать: европеец, африканец или китаец или даже, возможно, ... инопланетянин, он придёт к одному и тому же. Для меня это - на грани чуда. И подтверждение того, что даже самые абстрактные умозрительные конструкции имеют отношение к Миру, поскольку мы (и наш мозг) - это часть Мира. А поэтому, глядя внутрь себя, мы можем прийти к познанию первоснов внешнего (физического) Мира. Правда, нужно понимать - какие умозрительные конструкции какой имеют смысл? Для этого нужна мощная (физическая) интуиция.

Конечно, число Эйлера также замечательная математическая константа, входящая во многие физические формулы.

Однако смысл числа "пи" для меня гораздо нагляднее (и исторически оно возникло раньше). Разовью свою мысль, пусть как в анекдоте: "в военное время - значение "пи" достигает 4", тогда ему будет соотвествовать геометрия шахматной доски, когда самые малые дискретные элементы плоскости соответсвуют клеткам-квадратам и если задать на ней метрику манхэттенским расстоянием , то единичная окружность описанная вокруг клетки будет соотвествовать её 8 соседним клеткам, то есть длина окружности будет равна 8, отсюда пи равно 4. В пространстве такой метрики физику можно симулировать с помощью клеточных автоматов, что было описано в книге Стивена Вольфрама "New kind of science". Однако, у клеточных автоматов есть недостаток, так как их эволюция задается ближайшими соседями, то они описывают только локальные явления (такие как распространение волн) и принципиально с их помощью нельзя описать нелокальные явления, вроде квантовой запутанности.

Это лишь частный случай, но он иллюстрирует, что число "пи" определяет непрерывность геометрии (пространства) нашего мира, на основании которой построена современная физика, а значит пи определяет саму физику. Другим значениям "пи" скорее всего соответствуют дискретные пространства, на которых пока неясно возможно ли адекватно описать все физические явления. Если невозможно, то все такие пространства в определенном смысле ущербны и единственно физически возможным является непрерывное.

Илдус, привет. С Новым Годом!

Пиши внимательнее.

Геометрия шахматной доски, когда самые малые дискретные элементы плоскости соответсвуют клеткам-квадратам и если задать на ней метрику манхэттенским расстоянием , то единичная окружность описанная вокруг клетки будет соотвествовать её 8 соседним клеткам, то есть длина окружности будет равна 8, отсюда пи равно 4.

2) Надо определиться с терминами.

Если считать окружность геометрическим местом точек, равноудалённых от данной, то единичная окружность, описанная вокруг клетки будет соответствовать не 8, а только 4 соседним клеткам (восток-север-запад-юг). Остальные четыре отстоят от центра на расстояние 2. Диаметр D=2, длина окружности L=4. Поэтому число пи=L/D=4/2=2.

Если же определить окружность твоим способом, через 8 соседних клеток, то диаметр D=4, длина окружности L=8, пи=L/D=8/4=2.

Здраствуйте, Вадим Владимирович! И Вас с наступившим! Спасибо, что разобрались в моих рассуждениях и отыскали ошибку. Извините, ссылка действительно получилась бестолковой, к тому же я перепутал манхеттенское расстояние и расстояние Чебышева, которым оперировал.

Манхеттенское расстояние на шахматной доске между клетками можно описать как минимальное число ходов необходимое ладье, а расстояние Чебышева минимальное число ходов королем. В последнем случае пи равно 4 (8 соседних клеток образуют равноудаленный квадрат(т.е. единичную окружность), который мы можем непрерывно обойти королем, а диаметр единичной окружности всегда равен 2) . А вот в первом это уже не так очевидно, 4 соседних клетки нельзя непрерывно обойти с помощью ладьи, тут будут необходимы ходы в центр и обратно и таким образом длина единичной окружности равна 8, а пи 4. Более математически строго расстояния в таких случаях измеряются по Лебегу, тогда манхеттенское расстояние это метрика на L_1, а Чебышева на L_бесконечность.

Для физики же важно пространство с метрикой на L_2. В мире на шахматной доске, где все объекты перемещаются на целочисленные расстояния и физически как-то должны между собой синхронизироваться, теоретически должно быть возможно задать их способ перемещения в согласии с метрикой, что-то вроде ходов конём (по крайней мере теорема Ферма для случая 2 это позволяет, а вот для случая 3 и выше нет). Но чему равно пи в этом случае мне пока трудно сказать.

Ради математической разминки интересно рассмотреть чему равно пи в зависимости от замощения плоскости, наверняка этот вопрос уже кто-то исследовал. Но ради юмора, например, можно утверждать, что с расстоянием Чебышева на гексогональной доске пи равно 3, а на треугольной 1.5. Однако, я склонен считать, что на дискретном пространстве адекватной физической реальности не описать и не получить в "демиурговском" смысле, поэтому это всего лишь математические каламбуры.

почему числа типа «пи» или «е» именно такие и никакие другие? ... Для меня это - на грани чуда.

Всегда было именно такое ощущение. А ведь есть ещё мнимые числа, "перпендикулярные" «пи» и «е» . Даже отрицательные числа совершили переворот в математике.

все вместе : $$-e^{i\pi}=1$$

Полина пишет:

А ведь есть ещё мнимые числа, "перпендикулярные" «пи» и «е» .

Да, вот в чём физический смысл того, что волновая функция микрочастиц - мнимая, а вероятность обнаружения частицы пропорциональна квадрату её модуля?

Полина пишет:

Для меня самым поразительным является то, что все вместе умозрительные числа превращаются в обычное число - единицу: $$-e^{i\pi}=1$$

Действительно, замечательная формула!

Соглашусь, про первые 3 гипотезы. Но вот с 4 никак нельзя соглашаться, по крайней мере из того факта, что все наблюдательные факты говорят о том, что Вселенная не бесконечна. Насчёт 5...

Если наши сегодняшние знания, опирающиеся на нашу математику позволяют, грубо говоря, описать наличие других вселенных, то почему в них должна быть другая математика?

Folko пишет:

Насчёт 5... Если наши сегодняшние знания, опирающиеся на нашу математику позволяют, грубо говоря, описать наличие других вселенных, то почему в них должна быть другая математика?

Сережа! Здравствуй! Прокомментируй - какие факты говорят о конечности Вселенной и в какой форме? В общем, из философских соображений можно утверждать, что Вселенная (с большой буквы) конечна. Но в какой форме эта конечность реализуется - это еще надо понять.

Аргументов против высказываемых в данной статье гипотез у меня нет... за исключением того, что предлагаемые суждения не являются аргументами, а являются гипотезами, т.е предположениями, которые не имеют пока какой-либо надежной экспериментальной проверки. А последнее очень существенно.

Все пять обозначенных гипотез относятся к разным разделам физики и, по большому счету, противоречат или могут противоречить друг другу.

Так, например, пятая гипотеза по сути противоречит формулировке всех остальных. Если математика другая, то о чем собственно можно говорить в рамках привычной нам математики...

Первые две гипотезы - это из арсенала современной космологии, причем они являются одними из возможных вариантов множества аналогичных гипотез.

Третья гипотеза Эверетта призвана была рационализировать или "объяснить" смысл квантовых законов, но таких способов интерпретировать квантовую теорию много. А с другой строны, идеи Эверетта никак не связаны с ОТО, на чем построены две первые гипотезы.

Четвертая гипотеза совсем невнятная. И, наконец, существуют более продвинутые гипотезы, которые как раз могут рассчитывать на аргументированность в отличие от представленных.

Например, теория Калуцы-Клейна о пятимерном пространстве. Проблема только в одном. Теория Калуцы-Клейна не столь впечатляюща, как идеи Эверетта, и базируется на математических идеях, которые трудно изложить в форме понятных всем высказываний. Так что аргументов пока очень мало, но уверенности в сложности мира очень много...

zhvictorm пишет:

Предлагаемые суждения не являются аргументами, а являются гипотезами, т.е предположениями, которые не имеют пока какой-либо надежной экспериментальной проверки.

Согласен, это - типичные примеры «математической фантастки». Поэтому, я старательно изменял слова «теория» из на слово «гипотеза». Но осталась устойчивое уже в современной научной лексике понятие «М-теория», которую, конечно, правильнее назвать «М-гипотеза»? А «инфляционная теория» - это теория или гипотеза? А теория/гипотеза Большого взрыва? Последние, конечно, имеют больше экспериментальных аргументов в свою пользу, чем первые. Вопрос в том - где проводить границу между гипотезой и теорией? Может быть, лучше пользоваться более нейтральным (в отношении экспериментальных аргументов) терминов «модель»? Инфляционная модель, модель Большого взрыва, суперструнная модель и т.п.

zhvictorm пишет:

Четвертая гипотеза совсем невнятная.

Я её тоже плохо понял. И пятую - тоже. Но решил оставить их в статье, чтобы, может быть, вместе разобраться.

zhvictorm пишет:

И, наконец, существуют более продвинутые гипотезы, которые как раз могут расчитывать на аргументированность в отличие от представленных. Например, теория Калуцы-Клейна о пятимерном пространстве.

А разве модель Калуцы-Клейна предполагает множество миров? Насколько я помню, в ней вводится 5-е измерение, которое затем компактифицируется до малых масштабов (в более поздних вариантах модели - до планковских размеров). Но, Мир (Вселенная) в этой модели единичны.

Да, и самое главное - насколько модель Калуцы-Клейна подтверждена экспериментом? Или, может быть, есть какие-то другие критерии (кроме непосредственной экспериментальной подтверждённости), которые позволяют рассматривать некую модель, как серьёзную, заслуживающую внимания и являющуюся, в свою очередь, аргументом для чего-либо? Какие это могут быть критерии? Ну, например, красота теории , о чём писал Эйнштейн.

А «инфляционная теория» - это теория или гипотеза? А теория/гипотеза Большого взрыва?

На эти вопросы можно отвечать по разному в зависимости от того, к какой точке зрения Вы сами склоняетесь. Но все же есть определенные основания утверждать, что теория Большого взрыва или ее современная составляющая - модель инфляции, могут рассматриваться как теории. Теорию от гипотезы, как правило, отличает глубокая проработанность следствий сразу для многих различных наблюдаемых явлений. Если проверки достоверности выводов затруднены на данный момент времени, то теория может рассматриваться как гипотетическая. ОТО до сих пор можно рассматривать как гипотетическую теорию, поскольку не все в ней проверено. Например, гравитационные волны не обнаружены пока. Теория инфляции объясняет целый букет наблюдаемых явлений из различных разделов физики и астрофизики. Например, отсутствие монополей и отсутствие на небе точки начала Большого взрыва. Но проверить ее прямыми экспериментами не представляется возможным, но она содержит рецепты для построения математических выводов косвенных фактов, которые проверить можно или будет возможно.

...насколько модель Калуцы-Клейна подтверждена экспериментом?

Теория Калуцы-Клейна объясняет электромагнетизм наличием дополнительных измерений. Для начала достаточно одного. При этом она устроена так, что согласуется с ОТО. Поэтому ее обоснованность во многом связана с обоснованностью этих теорий. Но, естественно, содержит такие утверждения, которые пока не проверены. В частности, это касается существования дополнительных измерений. Однако именно органичность объединения ОТО и теории электромагнетизма в ней можно рассматривать как аргумент, хотя у нее в этом плане тоже есть проблемы. Что касается множественности миров, то любая теория, содержащая дополнительные измерения допускает неизбежно наличие многих Вселенных. М-теории с математической точки зрения хорошо развиты и с этой точки зрения могут рассматриваться как гипотетические теории или математические теории. Тем более, что они опираются на ОТО или ее обобщения, а иногда используют и теории типа Калуцы-Клейна. В обсуждаемой статье без особого основания выделены пять гипотез, которые между собой не очень связаны, и тем более не выделены на фоне других всяких гипотез и гипотетических теорий. Даже трудно понять какими предпочтениями пользовался собравший их, видимо, журналист.

zhvictorm пишет:

Теория Большого взрыва или ее современная составляющая - модель инфляции, могут рассматриваться как теории. ... ОТО до сих пор можно рассматривать как гипотетическую теорию, поскольку не все в ней проверено.

Интересно получается: теории Большого взрыва и инфляции, которые основаны на гипотетической ОТО. Как может быть надёжно установленное основываться на ненадёжно установленном?

zhvictorm пишет:

Первое . Опять имеет место ситуация: «теория Калуцы-Клейна, основанная на гипотетической ОТО».

Второе . Здесь проявляется интересный принцип: стремление сохранить (пусть и применить в новом ракурсе, но всё-же, сохранить) некую идею , однажды удачно применённую и далее - успешно выдержавшую испытание временем и экспериментом. В данном случае речь идёт об идее геометризации материи и её взаимодействий , которая впервые была удачно введена в физику Эйнштейном в его ОТО (хотя, конечно, она ранее высказывалась Клиффордом). Про идеи , эйдосы (по Платону), мемы (по Докинзу) мы .

zhvictorm пишет:

Что касается множественности миров, то любая теория, содержащая дополнительные измерения допускает неизбежно наличие многих Вселенных.

В отношении модели Калуцы-Клейна мне это не совсем понятно. 3+1-мерное пространство-время + компактифицированное 5-е измерение составляют одну вселенную (нашу). А где здесь вторая вселенная (и другие)?

zhvictorm пишет:

Именно органичность объединения ОТО и теории электромагнетизма в ней можно рассматривать как аргумент...

Вот это то, что примерно соответствует принципу красоты теории Эйнштейна : когда возникает новая идея-эйдос-мем, из которого на уровне теорий всё старое вдруг органично и просто («красиво») объединяется и объясняется. Это, действительно, является мощным аргументом, но - чисто умозрительным, не имеющим прямого отношения к эксперименту . Так, например, и Коперник руководствовался желанием упростить систему Мира Птолемея, уже обросшую эпициклами, дифферентами и эквантами, но, вместе с тем - дававшую очень хорошее совпадение с опытом. Поразительное сходство ситуации с современной Стандартной моделью, дающей отличное совпадение с экспериментом! И идеи-эйдосы в системе Птолемея были выдержаны: 1) геоцентричность, т.е. расположение Богом созданной Земли в центре Мира и 2) идеальность кругового равномерного движения божественных небесных тел - планет . Все «навороты» в системе Птолемея были подчинены желанию сохранить эти «надёжные и веками проверенные» эйдосы. Прямо, как в Стандартной модели - есть идея симметрии и её последующего нарушения и усилия большинства физиков-теоретиков второй половины 20 века и начала 21 века, изучающих частицы, направлены на то, чтобы сохранить (пусть и применить в новом ракурсе , но всё-же, сохранить) идей-эйдосы, родившиеся в ходе революции в физике первой трети 20 века. Идея симметрии - одна из них (но не единственная, конечно!). В результате и возникли те «навороты», которые вылились в Стандартную модель (симметрии частиц, калибровочные поля, механизм Хиггса и т.п.) и далее - в модель суперсимметрии (симметрии уже между фермионами и бозонами). И во время Коперника, как и сейчас, всё, вроде, хорошо... Сторонники роли науки, как служанки практики были довольны - по эфемеридам светил, вычисленным по Птолемею, можно было спокойно вести корабли с товарами во все концы Мира. Только вот, одна закавыка... Пытливому уму Коперника (ох, уж эти «умники»!) было непонятно - в чём физический (или, правильнее сказать для той эпохи - божественный) смысл того, что планеты движутся не по геоцентричным окружностям, а по эпициклам, да ещё сдвинутым на экванты? Также и сейчас становится всё более непонятно - в чём физический смысл суперсимметрий или, например, процедуры перенормировки, или почему существует всего 3 поколения лептонов и кварков и т.д., и т.д. Не говоря уже о вопросе о физическом смысле комплексности и вероятностности пси-функции... Коперник в качестве выхода из сложившейся ситуации предложил новую идею-эйдос - гелиоцентричность и всё органично и просто объяснилось . Правда вот с «соответствием опыту» у него было не всё хорошо: система Птолемея давала гораздо большую точность эфемерид. А всё потому, что Коперник «недотянул» до эйдоса эллиптичности орбит , который открыл только Кеплер, а объяснил Ньютон. Так что, модель Коперника была, в лучшем случае, гипотезой, но главным в ней был новый эйдос (строго говоря, не совсем новым: и идеи Птолемея и идеи Коперника и идеи Кеплера - родом из античности, но они были применены этими исследователями на более высоком уровне конкретности и развёрнутости).

Так не нуждается ли современная физика частиц в новых идеях-эйдосах, а не в бесконечном «наворачивании» старых?

Илья! Вообще-то смысл моего комментария был исключительно о неясности выбора "аргументов"-гипотез относительно гипотезы множественности миров.

Теорию Калуцы-Клейна я привел в качестве примера, который в большей степени может рассчитывать на аргументированность своего существования, чем приведенные в статье. Что касается гипотетичности ОТО и связанных с ней теорий, то этот вопрос достаточно сложный и требует обсуждения проблем уже в форме некоторых математических построений. Тем более, я не говорил об абсолютной надежности таких теорий как теория Больщого взрыва (ТБО) и модель космологической инфляции (МКИ). Однако можно предполагать, что если даже ОТО будет существенно модифицирована, то основные элементы ТБО и МКИ могут остаться неизменными. Например, решения Фридмана имеют и классический аналог - взрыв в плоском пространстве сферического объекта. Поэтому все эти теории гипотетические в той или иной мере.

Что касается теории Калуцы-Клейна . Во-первых, компактификация не является обязательным атрибутом теории Калуцы-Клейна. Компактификацию ввели, чтобы объянить то, что мы не наблюдаем дополнительных измерений. Идея компактификации - лишь один из вариантов. Во-вторых, если наблюдаемое пространство трехмерно, а общее имеет размерность n+1, то в этом объемлющем прострастве могут уместиться сколько угодно трехмерных. Например, компактификация может быть многозначной. В любой многомерной теории есть место для множественности миров. В-третьих, органичность сочетания ОТО и электромагнетизма в теории Калуцы-Клейна дает лишь аргумент в пользу этой теории, но не делает ее истинной.

Теперь о том, какие идеи нужны современной физике . Во все времена любой науке нужны плодотворные идеи, которые могут объяснить наблюдаемые явления в максимальной степени. Называть эти идеи можно как угодно. Это не принципиально. Во времена Аристотеля плодотворной идеей была идея эпициклов, во времена Кеплера - теория эллиптических орбит. Чуть позже их место заняла небесная механика. Идеи симметрии всегда были полезны, если не возводить их в ранг абсолюта. Поэтому современной физике нужны новые идеи, как и в любые другие времена.

Однако, как говорил Ходжа Насреддин, сколько не произноси слово сахар, во рту слаще не станет. Эти идеи надо искать и проверять, искать и проверять... . Других рецептов, кроме великой идеи научного тыка, просто нет. Если что-то можно применить из старого багажа, то это просто счастье, а консерватизм в науке, если он не переходит определенной грани, полезен в том смысле, что это отсеивает необоснованные теории. К сожалению, это не всегда в науке выдерживается, и ряд теорий слишком долго ждали своего использования. Ну это уже определяется обстановкой в обществе и науке в целом.

zhvictorm пишет:

Современной физике нужны новые идеи, как и в любые другие времена.

Однако, как говорил Ходжа Насреддин, сколько не произноси слово сахар, во рту слаще не станет. Эти идеи надо искать и проверять, искать и проверять... . Других рецептов, кроме великой идеи научного тыка, просто нет.

Согласен насчёт сахара, только вот метод научного тыка (перебора) - это, мягко говоря, не самый эффективный способ поиска. Нужно изучать общие закономерности развития физического знания и следовать им более осознанно в поисках новых фундаментальных и эффективных идей. Впрочем, может быть, именно это и отражено в характеристике тыка, как научного ?

Хочу высказать своё мнение о том, что общество, а значит, и мы в какой-то степени, можем сделать для того, чтобы повысить вероятность появления новых фундаментальных физических идей и теорий. Что мы можем сделать (делать) здесь и сейчас , а не ждать пока они случайно появятся.

zhvictorm пишет:

Если что-то можно применить из старого багажа, то это просто счастье, а консерватизм в науке, если он не переходит определенной грани, полезен в том смысле, что это отсеивает необоснованные теории. К сожалению, это не всегда в науке выдерживается, и ряд теорий слишком долго ждали своего использования. Ну это уже определяется обстановкой в обществе и науке в целом.

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