Что-нибудь светлое… Компиляция (СИ) - Амнуэль Павел (Песах) Рафаэлович - Страница 1

Любая человеческая цивилизация в процессе развития переходит от простых умозаключений к сложным, от простого счета чисел на пальцах до осознания того, что могут существовать не три обезьяны, мешающие спать по ночам, а тысяча, причем всех их можно сосчитать и даже дать каждой имена, если, конечно, хватит терпения.

Миллион — слишком много для относительно примитивных человеческих обществ, но со временем математики вводят в обиход не только единицу с шестью нулями (если счет происходит в десятичной системе счисления — впрочем, свой миллион есть и в двоичной системе, и в тридцатиричной, и в любой другой), но и единицу с сотней нулей или даже миллионом, хотя в природе еще не обнаружены реальные объекты, число которых измерялось бы единицей с миллионом нулей.

А дальше — бесконечность, и о ней сегодня мы попробуем порассуждать с нашей ограниченной точки зрения.

Несколько десятилетий назад в советской научной литературе принято было утверждать, что Вселенная бесконечна в пространстве и времени. Студенты философских факультетов принимали это утверждение на веру точно так же, как студенты-богословы на веру принимали противоположное утверждение о том, что мир ограничен и был создан Богом в не таком уж от нас отдаленном прошлом. Бесконечность Вселенной представлялась многим (в том числе и космологам) неисчислимым скоплением галактик, звезд, планет, туманностей, электромагнитного и других видов излучений, а также разного другого космического мусора.

После того, как российский математик Александр Фридман, а затем бельгийский богослов и физик Франсуа Леметр создали концепцию расширяющейся Вселенной и концепция эта стала частью научного мировоззрения, проблема бесконечности мироздания перешла на иной — не философский, а физический — уровень изучения. Определяющим критерием стала плотность материи (вещества и всех видов полей) в возникшей миллиарды лет назад Вселенной — если плотность эта достаточно велика (конкретное число не имеет значения, важна постановка вопроса в принципе), то силы гравитации во Вселенной таковы, что способны не только замедлить продолжающееся расширение, не только затем остановить его, но и впоследствии сжать Вселенную, собрать материю вновь в ту самую точку-сингулярность, где она пребывала в странном неизученном состоянии миллиарды лет назад. А потом…

Потом, вероятно, вновь произошел бы такой же бу-у-м — Большой взрыв — и Вселенная повторила бы с какими-то вариациями многомиллиардолетний путь своего развития. Каждый цикл во времени конечен, но число таких циклов должно быть бесконечным в материальной картине мира, причем все бесконечно рождающиеся и умирающие Вселенные отличаются друг от друга лишь в том случае, если в момент Большого взрыва формируются различные по характеру законы природы и мировые постоянные. В одной Вселенной скорость света может оказаться равной миллиону километров в секунду, в следующей — пяти километрам в час и так далее; понятно, что условия существования и развития материи в таких Вселенных будут принципиально отличаться друг от друга, что никак, однако, не скажется на нашем главном допущении — все последовательные Вселенные, конечные в пространстве-времени, являются звеньями единой бесконечной во времени цепи мирозданий.

Бесконечное число циклов развития материи уже миновало и бесконечное число циклов еще предстоит в так называемой «закрытой» модели Вселенной. Антропный принцип утверждает, что законы природы в момент Большого взрыва сформировались таким образом, чтобы в нашей Вселенной было возможно зарождение человеческого разума. Ведь достаточно малейшего отклонения физических постоянных (постоянной Планка, например, или постоянной тонкой структуры) от известных ныне значений, и в такой Вселенной невозможным становится появление не только человека, но вообще чего бы то ни было, состоящего из органических веществ.

В закрытой модели Вселенной антропный принцип, вообще говоря, парадоксом не является — да, наше мироздание именно таково, но это не значит, что нам просто дико повезло и Вселенная оказалась такой, какая нам нужна: ведь в бесконечной череде предшествовавших миров человечество не появлялось и развитие происходило без наблюдателей (или с наблюдателями, похожими на нас не больше, чем соломенная шляпка на нейтронную звезду).

Получается, что мироздание может быть бесконечным либо в пространстве, либо во времени — но не во всех четырех координатах сразу. Действительно, если плотность материи (включая, естественно, невидимую, «темную») недостаточна и Вселенной предстоит бесконечно расширяться в пространстве, то во времени она имела начало — момент Большого взрыва, единственный и неповторимый. Ось времени в таком случае ограничена с одного конца и, значит, не бесконечна.

Если Вселенная ограничена в пространстве, то она испытывает бесконечное число циклов расширений-сжатий, и, следовательно, не имеет ни начала, ни конца на оси времени.

Вроде бы в наших рассуждениях о типах бесконечности во Вселенной нет формальных изъянов, но, тем не менее, эти рассуждения неверны в принципе, и истинными физическими бесконечностями в них даже не пахнет.

Почему? Все очень просто. Задам встречное «почему»: почему, собственно, рассуждая о Вселенной, мы предполагаем, что это явление природы присутствует в единственном числе? Почему, рассуждая о Большом взрыве, мы предполагаем, что результатом этого физического процесса стало рождение одной-единственной Вселенной, а не бесконечно большого их количества? Почему, рассуждая об эволюции Вселенной, мы молчаливо предполагаем, что развитие происходит в одном-единственном направлении, а не в бесконечно большом количестве независимых друг от друга направлений, порождающих, соответственно, бесконечно большое число мирозданий?

В космологии популярна нынче инфляционная теория Большого взрыва. Идею предложил независимо друг от друга Старобинский и Муханов, и, согласно этой идее, в первые микросекунды после Большого взрыва мироздание было похоже на стремительно раздувающийся мыльный пузырь, но не один, а, как это часто бывает с мыльными пузырями, состоящий из множества (в принципе — бесконечного числа!) мелких пузырей, причем каждый пузырек расширялся по-своему, поскольку в каждом были чуть (или не чуть) иные плотности, температуры, давления. И физические законы тоже чуть (или не чуть) отличались. В результате возникла и та Вселенная, в которой мы живем — одна из множества (в принцине — бесконечного числа!) вселенных, образовавшихся тогда.

Все эти вселенные отделены друг от друга «линиями горизонта», а потому и не наблюдаемы, но, в принципе, возможно перекрытие пузырей и проникновение материальных носителей из одной вселенной в другую, и соответственно, возможны природные катастрофы, связанные с тем, что в одной вселенной начинают действовать физические законы, возникшие в другой вселенной.

Мироздание, состоящее из бесконечного числа вселенных, долгое время оставалось вне рассмотрения физической науки — даже фантасты, которые любят «создавать» и описывать миры, о бесконечном числе вселенных не писали: бесконечность любого рода остается вне пределов литературной фантазии, как долгое время оставалась вне пределов физики.

В результате развития инфляционной космологической модели Вселенная, в которой мы живем, начала представляться ничем не выделенной единицей в бесконечном числе вселенных, возникших в результате Большого взрыва. По-английски Вселенная — Universe, и потому логично было назвать мироздание, состоящее из бесконечного числа вселенных, словом Multiverse. В научный обиход этот термин ввел два десятка лет назад американский физик Дэвид Дойч, специалист по квантовой физике, один из создателей идеи квантовых компьютеров. Будем и мы, за неимением пока русского эквивалента, называть бесконечное по числу входящих в него вселенных мироздание Мультиверсом — или Мультиверсумом, на латинский манер.