 |
Ограничение, связанное с мощностью современных телескопов
|
|
|
|
Существует предел того, как глубоко наши современные инструменты могут зондировать пространство. Очевидно, в этом ограничении нет ничего принципиального — оно связано с современной технологией. Несомненно, в ближайшие несколько десятилетий много новых галактик будет открыто с помощью более сильных телескопов, проектируемых в настоящее время. Нам не следует исключать эти галактики из сферы строго научного дискурса только потому, что мы их пока не видим. Когда древние мореплаватели рассуждали о том, что находилось за пределами известного им мира, или когда мы сегодня рассуждаем о том, что может скрываться под океанами спутников Юпитера, Европы и Ганимеда, мы рассуждаем о чем‑то «реальном» — мы задаемся научными вопросами. Таким же образом и гипотезы об отдаленных уголках вселенной, несомненно, относятся к науке, хотя для того, чтобы проверить их, мы вынуждены ждать появления лучших инструментов.
Ограничение, принципиальное в настоящее время
Даже если бы мощность телескопов не имела абсолютно никаких технических ограничений, наши наблюдения все равно были бы ограничены горизонтом, определяемым тем расстоянием, которое может пройти любой сигнал с момента Большого взрыва, двигаясь со скоростью света. Этот горизонт образует вокруг нас своего рода сферу, на поверхности которой красное смещение может быть бесконечным. В галактиках, находящихся на этой сфере, нет ничего особенного — не более, чем особенностей на той окружности, которая определяет ваш горизонт, когда вы находитесь посреди океана. В океане, чтобы увидеть больше, можно залезть на мачту. Но расширить наш космический горизонт невозможно, разве только вселенная изменится таким образом, что до нас начнет долетать свет из галактик, находящихся за горизонтом.
|
|
|
Если бы наша вселенная замедляла скорость, то горизонт наших отдаленных потомков включал бы в себя те галактики, которые сегодня в наш горизонт не включены. Разумеется, существует большая практическая разница между тем, чего нам придется ждать для проверки своих предположений о той или иной удаленной галактике, — космических изменений, требующих миллиардов лет, или достижений технического прогресса, занимающего (возможно) всего лишь несколько десятилетий. Но принципиальна ли эта разница? Очевидно, более длинное время ожидания — чисто количественное различие, не изменяющее эпистемологический статус этих далеких галактик.
Галактики, ненаблюдаемые из «нашего» большого взрыва
А что сказать о галактиках, которых мы не увидим никогда, сколько не жди? По всеобщему убеждению, мы живем в ускоряющейся вселенной. Она, как и замедляющаяся вселенная, содержит в себе столь удаленные галактики, что сигналы от них до нас пока не дошли. Но если расширение космоса ускоряется, то мы сейчас удаляемся от этих далеких галактик со все увеличивающейся скоростью; если их свет еще не достиг нас — значит, никогда и не достигнет. Такие галактики не просто в принципе ненаблюдаемы сейчас — они навсегда останутся за пределами нашего горизонта. Но, если сейчас галактика ненаблюдаема, вряд ли имеет значение, останется ли она ненаблюдаемой навеки или войдет в наше поле зрения, если мы подождем триллион лет. (Выше, в разделе 6.3.2, я показал, что последнюю категорию, несомненно, следует рассматривать как реальную.)
Галактики в разъединенных вселенных
Принципиально ненаблюдаемые галактики из раздела 6.3.3 возникли из того же Большого взрыва, что и мы сами. Но предположим, что вместо каузально не связанных регионов, возникших из единого Большого взрыва (в ходе эпизода инфляции), мы представим себе много отдельных «больших взрывов». Неужели пространства–времена, полностью отдельные от нашего, менее реальны, чем части того, что мы по традиции называем нашей вселенной, но которые никогда не войдут в пределы нашего горизонта? Очевидно, нет — значит, эти вселенные тоже могут считаться реальными частями нашего космоса.
|
|
|
Эта пошаговая аргументация (те, кому она не понравилась, могут назвать ее аргументацией «скользкого склона») наводит на мысль, что вопрос о существовании иных вселенных действительно научный вопрос. Как же мы можем на него ответить?
Сценарии мультивселенной
С первого взгляда ничто концептуально не выглядит более экстравагантным, более грубо нарушающим принцип бритвы Оккама, чем обращение к множеству вселенных. Однако это концепция вытекает сразу из нескольких различных теорий (хотя все они спекулятивны).
Линде [7], Гаррига и Виленкин [4] и другие разработали компьютерные модели, описывающие «вечную» фазу инфляции, в которой множество вселенных вырастает из отдельных «больших взрывов» в несоединенные друг с другом регионы пространства–времени. Гут [5] и Смолин [13] с разных точек зрения предположили, что новая вселенная может родиться внутри черной дыры, расширяясь затем в новую область пространства и времени, недоступную для нас. А Рэндалл и Сандрам [9] полагают, что другие вселенные могут существовать независимо от нашей в дополнительном пространственном измерении; эти разъединенные вселенные могут взаимодействовать гравитационно или же никак не влиять друг на друга. Если обратиться к избитой аналогии, в которой поверхность воздушного шарика представляет двухмерную вселенную, погруженную в наше трехмерное пространство, то эти другие вселенные будут представлены поверхностями других шариков; жучки, прикованные к поверхности шарика и не имеющие понятия о третьем измерении, не будут ничего знать о своих собратьях, ползающих по другим шарикам; другие вселенные будут отдельными доменами пространства и времени. В некоторых из этих сценариев оказывается бессмысленным даже вопрос о том, существовали ли другие вселенные прежде, будут существовать позже или существуют одновременно с нашей, поскольку эти понятия имеют смысл, только если мы можем ввести единое измерение времени, часы, одинаково тикающие во всех вселенных.
|
|
|
Фари и Гут [3], а также Харрисон [6] предположили даже, что вселенные можно создавать в лаборатории, взрывая сгусток материи таким образом, чтобы образовать маленькую черную дыру. Что, если вся наша вселенная — результат эксперимента, проведенного в другой вселенной? Тогда богословские аргументы относительно «замысла» могут воскреснуть в новом обличье. Смолин [13] предполагает, что дочерняя вселенная может управляться законами, несущими на себе отпечаток тех, что господствовали в родительской вселенной. Если эта новая вселенная будет похожа на нашу, значит, и в ней будут формироваться звезды, галактики и черные дыры; эти черные дыры, в свою очередь, породят новое поколение вселенных — и так далее, возможно, до бесконечности.
Кроме того, теория «множества миров», впервые выдвинутая Эвереттом и Уиллером в 1950–х годах, обращается к параллельным вселенным для разрешения некоторых парадоксов квантовой механики. Ранее эту концепцию описал Степлдон, как одно из наиболее изощренных творений своего Делателя Звезд [14]:
Всякий раз, когда существу представал выбор из нескольких возможных действий, оно совершало их все, создавая таким образом множество… различных историй космоса. Поскольку в каждой эволюционной последовательности этого космоса было много существ, каждое из них постоянно сталкивалось с множеством возможных путей, и комбинации всех этих путей были неисчислимы, то в каждый момент каждой временной последовательности возникало бесконечное множество отдельных вселенных.
Ни один из этих сценариев не был просто взят «с потолка»: за каждым стоит серьезная, хотя и спекулятивная теоретическая мотивация. Однако верным может быть, самое большее, один из них. А очень может быть, что неверен ни один — существуют альтернативные теории, которые приводят к представлениям только об одной вселенной.
|
|
|
Для подтверждения этих идей необходима теория, непротиворечиво описывающая экстремальную физику сверхвысоких плотностей, конфигурацию структур в дополнительных измерениях, и так далее. Но одной непротиворечивости недостаточно: нужны основания для уверенности в том, что эта теория — не просто математический конструкт, что она приложима к внешней реальности. Такая уверенность возникнет, если теория объясняет такие явления, которые мы можем наблюдать, но не можем объяснить другим способом.
На сегодняшний день у нас есть прекрасная физическая конструкция, называемая стандартной моделью, которая объясняет почти все наблюдаемые субатомные феномены. Но формулы «стандартной модели» включают в себя числа, которые невозможно вывести из теории — их приходится получать экспериментально. Возможно, в двадцать первом веке физики создадут теорию, объясняющую, например, почему существуют три вида нейтрино, или природу ядерной и электрической сил. Возможно к тому же, что данная теория окажется правдоподобной. Если эта теория, приложенная к началу нашей вселенной, будет предсказывать существование множества «больших взрывов», у нас будут такие же основания верить во множество отдельных вселенных, как сейчас — верить выводам из физики элементарных частиц о существовании кварков внутри атомов или выводам теории относительности о ненаблюдаемом содержимом черных дыр.
|
|
|
