Історія повторюється

Розгляньмо ситуацію уважніше. Вона виникла як наслідок теорії інфляції, згідно з якою острівні всесвіти нескінченні всередині й кожен із них містить нескінченну множину O-регіонів. Вона також спирається на квантову механіку, яка стверджує, що існує лише скінченна кількість історій, які можуть реалізуватися в будь-якому O-регіоні. Перед прочитанням бажано ознайомитися з

• Обмежений набір можливостей.

Поєднуючи ці два твердження, ми неминуче приходимо до висновку, що кожна конкретна історія має повторюватися нескінченну кількість разів. Згідно з квантовою механікою, усе, що суворо не заборонено законами збереження, має ненульову ймовірність реалізації, а отже, напевно сталося в нескінченній кількості O-регіонів!

Серед цих нескінченно повторюваних сценаріїв мають бути вельми дивні історії. Наприклад, планета, схожа на нашу Землю, може раптом сколапсувати в чорну діру. Або вона може випромінити колосальний імпульс випромінювання та перейти на іншу орбіту, значно ближчу до центральної зорі. Такі події надзвичайно малоймовірні, але це лише означає, що доведеться перебрати дуже багато O-регіонів, перш ніж знайдеться такий, у якому це сталося.

Дивовижним наслідком цієї нової картини світу є існування нескінченної кількості світів, ідентичних нашому. Так, дорогий читачу, десятки ваших двійників тримають зараз у руках цю книжку. Вони живуть на планетах, точнісінько таких самих, як наша Земля з усіма її горами, містами, деревами та метеликами. Ці землі обертаються навколо точних копій Сонця, і кожне сонце належить величезній спіральній галактиці — точній копії нашого Чумацького Шляху.

Як далеко розташовані всі ці землі, населені нашими двійниками? Ми знаємо, що матерія, яка міститься в нашому O-регіоні, може перебувати в 10 у степені $10^{90}$ різних станах. Об’єм, що містить, скажімо, гуголплекс (10 у степені $10^{100}$) O-регіонів, має вичерпати всі можливості. Такий об’єм матиме поперечник порядку гуголплекса світлових років. На більших відстанях O-регіони, включно з нашим, повторюватимуться.

Мають також існувати регіони, де історії трохи відрізняються від нашої, з усіма можливими варіаціями. Коли Юлій Цезар зі своїми легіонами стояв на березі річки Рубікон, він знав, що має ухвалити надзвичайно важливе рішення. Перехід річки стане державною зрадою, і шляху назад уже не буде. Зі словами "Jacta alea est!" — "Жереб кинуто!" — він наказав військам іти вперед. І жереб справді було кинуто: на деяких землях Цезар став римським диктатором, а на інших він зазнав поразки, був підданий тортурам і страчений як ворог держави. Звісно, на більшості земель ніколи не було людини на ім’я Цезар, а в більшості місць Всесвіту немає нічого схожого на нашу Землю, оскільки існує набагато більше інших можливих варіантів розвитку, крім простого повторення.

Вельми символічно, що ця сюрреалістична картина світу з’явилася в містечку, просякнутому духом Сальвадора Далі. Подібно до живопису Далі, вона змішує дивні, жахливі деталі зі звичною реальністю. І все ж це прямий наслідок інфляційної космології. Ми з Хауме Гаррігою написали статтю про нову картину світу та подали її до провідного фізичного журналу The Physical Review. Ми побоювалися, що статтю відхилять як "надто філософську", але її прийняли без заперечень. У дискусійній частині ближче до кінця ми писали: "Існування O-регіонів з усіма можливими історіями, серед яких є ідентичні або майже ідентичні нашій, має низку тривожних наслідків. Якщо у вас з’явилася думка про можливість якогось страшного нещастя, можете бути впевнені, що воно вже сталося в якомусь із O-регіонів. Якщо ви насилу уникли аварії, отже, у деяких регіонах із точнісінько такою самою попередньою історією вам не пощастило. З іншого боку, деякі читачі будуть раді дізнатися, що існує нескінченна кількість O-регіонів, де Ел Гор став президентом (Ми писали статтю в 2001 році, відразу після вельми спірних виборів у США, на яких Джордж Буш обійшов Ела Гора з дуже невеликим відривом) і — так! — Елвіс живий".

Преса відреагувала негайно — як і передбачав Хауме. Наступного місяця в британському журналі New Scientist вийшов огляд нашої статті під заголовком "Хай живе король!"

Що ще нового?

Пізніше ми з’ясували, що картина множини наших клонів, розкиданих по Всесвіту, має передісторію. Знаменитий російський фізик Андрій Сахаров висловив подібну ідею у своїй Нобелівській лекції в 1975 році. Він говорив: "У нескінченному просторі мають існувати численні цивілізації, зокрема розумніші, "вдаліші", ніж наша. Я обстоюю також космологічну гіпотезу, згідно з якою еволюція Всесвіту повторюється в основних своїх рисах нескінченну кількість разів".

Дехто навіть називав думку, що в нескінченному Всесвіті має статися абсолютно все, самоочевидною. Це твердження, однак, хибне. Розгляньмо, наприклад, послідовність непарних чисел 1, 3, 5, 7, ... . Вона нескінченна, але не можна сказати, що вона містить усі можливі числа. Адже в ній відсутні всі парні числа. Так само нескінченність простору сама по собі не гарантує, що всі можливості реалізуються десь у Всесвіті. Наприклад, в усьому просторі могла б нескінченно повторюватися одна й та сама галактика. На цю обставину вказали південноафриканські фізики Джордж Елліс (George Ellis) і Дж. Брандріт (G. Brundrit). Вони довели, виходячи з припущення про нескінченність Всесвіту, що в ньому має бути нескінченна кількість місць, дуже схожих на нашу Землю. (У своєму аналізі вони спиралися на класичну фізику й тому могли говорити лише про схожість, але не про ідентичність інших земель і нашої.) Вони також припустили, що початковий стан Всесвіту випадковим чином змінюється від одного О-регіону до іншого, тож у нескінченному об’ємі вичерпуються всі можливі його варіанти. Таким чином, існування наших клонів не є самоочевидним, а спирається на припущення про просторову нескінченність і "вичерпну випадковість" Всесвіту.

Натомість у разі нескінченної інфляції ці властивості не потрібно вводити як незалежні припущення. Із самої теорії випливає, що острівні всесвіти нескінченні і що початкові умови в момент Великого вибуху задаються випадковими квантовими процесами під час інфляції. Існування клонів, таким чином, є неминучим наслідком теорії.

Значення слова "бути"

Усе залежить від значення слова "є".
Білл Клінтон

Ідею множини світів, або "паралельних" всесвітів, обговорювали також і в зовсім іншому контексті. Можливо, ви чули про багатосвітову інтерпретацію квантової механіки, яка стверджує, що Всесвіт постійно розщеплюється на безліч копій самого себе так, що в різних копіях реалізуються всі можливі результати кожного квантового процесу. Попри позірну схожість із нескінченною інфляцією, це насправді зовсім різні теорії. Щоб не плутати їх, здійснімо короткий екскурс у світ множини світів.

Квантова механіка — феноменально успішна теорія. Вона пояснює будову атомів, електричні й теплові властивості твердих тіл, ядерні реакції та надпровідність. Фізики беззастережно довіряють їй, але водночас основи цієї теорії на диво неясні, і дебати щодо їхньої інтерпретації тривають досі.

Найбільш спірним є питання про природу квантово-механічних імовірностей. Так звана копенгагенська інтерпретація, розроблена Нільсом Бором і його послідовниками, стверджує, що квантовий світ принципово непередбачуваний. Згідно з Бором, безглуздо запитувати, де перебуває квантова частинка, доки ви не проведете вимірювання, щоб її виявити. Імовірності всіх можливих результатів вимірювання можна обчислити, використовуючи правила квантової механіки. Частинки начебто ніяк не можуть "наважитися" і стрибають у певне місце в останню мить, коли виконується вимірювання.

Альтернативну інтерпретацію запропонував Г’ю Еверетт III у своїй докторській дисертації, захищеній у 1950 році в Принстонському університеті. Він стверджував, що насправді реалізуються всі можливі результати кожної квантової події, але відбувається це в різних, "паралельних" всесвітах. При кожному вимірюванні положення частинки Всесвіт розгалужується на міріади копій, у яких частинку виявляють у всіх можливих місцях. Процес розгалуження цілком детермінований, але ми не знаємо, з якою з гілок буде пов’язаний наш досвід. У результаті результат нашого вимірювання, як і раніше, залишається ймовірнісним, причому Еверетт показав, що всі ймовірності виявляються точнісінько такими самими, як і в копенгагенській інтерпретації.

Оскільки вибір інтерпретації не впливає на жодні результати чи передбачення теорії, більшість практикуючих фізиків ставляться до дискусії про основи квантової механіки як агностики і не витрачають часу на подібні питання. За словами фізика Ісидора Рабі (Isidor Rabi), який займається елементарними частинками, "квантова механіка — це просто алгоритм. Використовуйте його. Він працює, не хвилюйтеся". Такий підхід "замовкни й обчислюй"(За висловом Девіда Мерміна (David Mermin), див. Physics Today, April1989, p. 9.) чудово працює скрізь, крім квантової космології, у якій квантова механіка застосовується до цілого Всесвіту. "Ортодоксальну" копенгагенську інтерпретацію, яка вимагає, щоб зовнішній спостерігач виконував над системою процедури вимірювання, у цьому випадку неможливо навіть сформулювати: немає жодного зовнішнього щодо Всесвіту спостерігача. Космологи, таким чином, схильні віддавати перевагу багатосвітовій картині.

Еверетт і деякі його послідовники наполягають, що всі паралельні світи однаково реальні, однак інші вважають, що це лише можливі світи і серед них тільки один реальний.( Ця точка зору близька до копенгагенської інтерпретації, за тим винятком, що не наполягає на присутності зовнішнього спостерігача.) Ця дискусія може виявитися простою суперечкою про терміни: коли кажуть, що є інший паралельний всесвіт, незалежний від нашого, що саме означає це твердження? Як сказав президент Клінтон з іншого приводу, "усе залежить від значення слова "є" (Із показань президента Клінтона перед великим журі 17 серпня 1998 року.). Паралельні всесвіти подібні до паралельних прямих: у них немає спільних точок. Кожен із них розвивається самостійно в окремому просторі й часі, які ніде не можуть проникнути в наш Всесвіт. Але як тоді ми можемо сказати, існують вони насправді чи тільки як можливості? (Насправді є серйозні підстави вірити в існування всесвітів, зовсім не пов’язаних між собою.)

Я повинен наголосити, що все це ніяк не впливає на картину вічної інфляції, описану на початку цього розділу. Якщо прийняти багатосвітову інтерпретацію, то існує ансамбль "паралельних" всесвітів, що вічно інфлюють, кожен із нескінченною кількістю О-регіонів. Нова картина світу застосовна до кожного зі всесвітів цього ансамблю.
Ба більше, на відміну від ідеї паралельних світів, інші О-регіони безумовно реальні. Усі вони належать до спільного простору-часу, і, якби ми мали в запасі достатньо часу, то навіть змогли б дістатися до них і порівняти їхні історії з нашою.

Обхідні шляхи

Без сумніву, багато читачів здивуються: невже нам справді треба вірити в усю цю нісенітницю з нашими клонами? Невже немає способу уникнути таких химерних висновків? Якщо ви зовсім не здатні змиритися з думкою, що ваш двійник у далекій галактиці є республіканцем (або, навпаки, демократом), і якщо ви готові вхопитися за будь-яку соломинку, щоб цього уникнути, дозвольте підкинути вам кілька соломинок.

Насамперед є ймовірність, що теорія інфляції хибна. Ідея інфляції дуже переконлива й підтверджується спостереженнями, але, звісно, далеко не такою мірою, як, наприклад, теорія відносності Ейнштейна.

Навіть якщо наш Всесвіт є продуктом інфляції, можна припустити, що інфляція не вічна. Щоправда, це потребуватиме досить серйозних натяжок у теорії. Щоб уникнути вічної інфляції, енергетичний ландшафт скалярного поля має бути спеціальним чином підігнаний під наші вимоги.

Жодна з цих можливостей не виглядає привабливою. Теорія інфляції — це найкраще з наявних у нас пояснень Великого вибуху. Якщо ми приймемо цю теорію і не станемо її калічити, додаючи зовсім необов’язкові й довільні властивості, у нас не буде іншого вибору, крім як визнати інфляцію нескінченною, з усіма наслідками, що з цього випливають, подобаються вони нам чи ні.

Приклад енергетичного ландшафту, призначеного для того, щоб уникнути вічної інфляції, показано на наступному рисунку. Пласку вершину пагорба, відповідальну за вічну інфляцію, замінено крутим піком. Водночас пологий схил має бути збережений, оскільки без нього інфляції не буде зовсім. Такі ландшафти навряд чи можуть з’явитися у фізиці елементарних частинок. Практично в усіх запропонованих на сьогодні моделях інфляція вічна. Деякі етичні наслідки нової картини світу обговорюються у статті " Philosophical implications of inflationary cosmology" ("Філософські наслідки інфляційної космології"), написаній мною у співавторстві з філософом Джошуа Ноубом (Joshua Knobe) і моїм колегою з Тафтса Кеном Оламом (Ken Olum), яку опубліковано в березні 2006 року в The British Journal of the Philosophy of Science

.

Прощання з унікальністю

В уявленнях давніх людей ми, люди, були центром Всесвіту. Небо розташовувалося не надто далеко, і долі людей та царств можна було прочитати за зорями й планетами на його оксамитовому склепінні. Наш відхід з авансцени почався з праць Коперника і тривав аж до кінця минулого століття. Мало того, що Земля не є центром Сонячної системи, так і саме Сонце — лише рядова зоря на околиці досить типової галактики. І все ж нас гріла думка, що на Землі є щось цілком особливе — що це єдина планета з цим конкретним набором форм життя і що людська цивілізація з її мистецтвом, культурою та історією унікальна в усьому Всесвіті. Можна було думати, що ця єдиність — достатня підстава, щоб охороняти нашу маленьку планету, як дорогоцінний витвір мистецтва.

Тепер ми втратили і цю останню претензію на унікальність. У картині світу, що постає з теорії вічної інфляції, Землю і нашу цивілізацію аж ніяк не можна вважати унікальними. Нескінченними просторами космосу розкидано незліченну множину ідентичних цивілізацій. Із цим пониженням статусу людства до абсолютної космічної нікчемності наш шлях геть від центру світової сцени можна вважати завершеним.

Уривок із книги А. Віленкіна "Many Worlds in One: The Search for Other Universes"

Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.