Анимация от G VNCT 
Алтернативни реалности, паралелни измерения и множество вселени. Както и да го наречете, представата за други версии на съществуването е един от най-популярните тропи в научната фантастика. В друга вселена вие не четете това изречение, а скачате с парашут. В друг, вие не сте нищо друго освен хлебарка. В друг не само животът е невъзможен, но атомите дори не съществуват.
През последните години обаче подобни на пръв поглед луди идеи се изместиха от фантазия и спекулации към истинска наука. Дори сред физиците мултивселената е станала мейнстрийм.
Теоретично, безкрайните вселени могат да се простират отвъд нашата, като безкрайни мехурчета в море от вряща вода. Всеки балон има свои собствени закони на физиката и въпреки че може никога да не посетим или дори да видим друг балон, някои физици казват, че нарастващите доказателства правят мултивселената все по-правдоподобна – и дори вероятна.
„Преди 15 години, когато говорехте за мултивселената, отношението на много физици беше просто подигравка“, казва Алекс Виленкин, физик от университета Тъфтс. „Но има голяма промяна в отношението.“
Все пак концепцията за мултивселената е противоречива и понякога спорна. Много учени разбираемо са скептични. Няколко дори отхвърлят идеята. Но за други като Виленкин аргументите за мултивселената са толкова убедителни, че те изискват науката да я приеме сериозно.
Учените са обмисляли различни форми на мултивселената от десетилетия. През 1957 г., например, физикът Хю Еверет предложи нов начин за тълкуване на странните парадокси на квантовата физика, като например как една частица може да бъде в две състояния едновременно или, в макроскопично разширение, как Котката на Шрьодингер може да бъде и мъртъв, и жив. Еверет предположи, че когато наблюдавате частицата или проверявате котката, две отделни реалности се разклоняват една от друга: котката е мъртва в едната и жива в другата. Физиците нарекоха тази картина многосветова интерпретация на квантовата механика.
Тези много светове са паралелни вселени, съжителстващи в различни региони на едно абстрактно, математическо пространство, завинаги затворени един от друг. Днес, въпреки че само малцинство се присъединява към тази перспектива, квантовите физици все още обсъждат въпроса.
Но в началото на 80-те години на миналия век физиците осъзнаха, че може да съществува и различен вид мултивселена - такава, в която други вселени се срещат не в някакво абстрактно паралелно пространство, а в отдалечени физически местоположения в рамките на същата тъкан от пространство и време като нашата вселена. Това беше изненадващо предложение, но тези така наречени балонни вселени изглежда бяха следствие от нова картина на космологията, която тъкмо се налагаше.
През 1980 г. Алън Гут, физик в Масачузетския технологичен институт, предположи, че в ранните моменти след Големия взрив Вселената се е балонирала особено бързо, преди да се върне към нормалното си разширение. Воден от един вид отблъскваща гравитация, този временен период на инфлация, както той го нарича, може да обясни защо космосът е гладък и плосък - характеристики, които озадачаваха космолозите.
„С най-простите предположения стигате до вечна инфлация и мултивселената. Да бъдеш консервативен на този фронт те привлича към това радикално нещо.
Днес повечето космолози приемат общата предпоставка за инфлация и са предложили редица възможни модели, за да обяснят как се е случило това бързо раздуване. „С течение на времето наблюдателният успех на прогнозирането на простите инфлационни модели става все по-добър и по-добър“, казва Гут.
Например, през последните няколко десетилетия сателити като WMAP и Planck направиха прецизни измервания на космическия микровълнов фон – последващото сияние на Големия взрив – и установиха, че неговите фини модели съвпадат с прогнозите на инфлацията. Космолозите могат също да използват това лъчение за измерване на плътността на масата на Вселената, която според Гут е в рамките на половин процент от това, което прогнозира инфлацията.
„Доказателствата са почти изключително силни“, казва Андрю Лидъл, космолог от Университета в Единбург. „По-голямата част от хората смятат инфлацията за достатъчно задоволителна и няма очаквания тя да бъде преобърната от нещо друго.“
[Вреден ли е MSG за вашето здраве?]
По време на ранните години на инфлационната теория Гут и други пионери на идеята скоро откриха изненадващо следствие от своите уравнения: инфлацията е вечна, спира само в определени подобни на мехур джобове на пространството. „Пространството между [мехурчетата], което все още се надува, прави място за образуване на повече мехурчета“, обяснява Виленкин. „Надуването на пространството се разширява толкова бързо, че нищо не може да достигне неговите граници, така че за всички практически цели те са изолирани, самостоятелни балонни вселени.“ Според тази картина нашата вселена е само една от безкрайната мултивселена от мехурчета.
През 1983 г. Виленкин открива, че най-разпространените модели на инфлация предсказват мултивселената. Моделите, които го избягват, обикновено са измислени и нереалистични. „С най-простите предположения стигате до вечната инфлация и мултивселената“, казва физикът Андреас Албрехт от Калифорнийския университет в Дейвис. „Това, че си консервативен на този фронт, те привлича към това радикално нещо.“
Може би най-завладяващата подкрепата за мултивселената включва мистериозната сила, известна като тъмна енергия. През 1998 г. астрономите откриха, че Вселената се разширява все по-бързо и по-бързо - ускорение, което по-късно се приписва на тъмната енергия. Скоростта на ускорение зависи от число, известно като космологична константа. Това, което обърква физиците е, че въз основа на тяхното разбиране за силите и частиците в природата те очакват константата да бъде приблизително 10122пъти по-голям от това, което го измерват. Те нямат представа защо измерената стойност е толкова малка, но обяснението може да се крие в мултивселената.
През 80-те години на миналия век Нобеловият лауреат Стивън Уайнбърг от Тексаския университет, Остин, изследва стойността на космологичната константа и предполага, че в мултивселената , тази стойност може да варира. В нашата вселена, установи той, константата е малка, защото само малка константа може да позволи образуването на галактики и развитието на живот. Голям брой, от друга страна, води до вселена, която се разпада, преди атомите дори да могат да се слеят. Само малка част от вселените може да имат малки константи, подходящи за живот. Просто имаме късмета да живеем в такъв.
Можете да направите подобни така наречени антропни аргументи, за да обясните други фундаментални константи на природата, като масата на неутрона. Ако стойността на тези константи се отклонява дори малко, животът не би могъл да съществува и никой няма да е наоколо, за да ги измери. Освен ако физиците не намерят по-задоволително обяснение, основано на първите принципи, мултивселената поне предлага някаква причина защо константите в нашата вселена са толкова фино настроени за живот.
Анализът на Вайнбърг се оказа пророчески. Когато астрономите откриха, че Вселената се ускорява - вероятно поради тъмната енергия - те измериха космологичната константа да бъде в рамките на коефициент 10 спрямо това, което Уайнбърг предложи, казва Гут. Оттогава физиците са усъвършенствали предложението на Вайнберг и са изчислили стойност, дори по-близка до измерената. Това не е най-точното съвпадение, но най-доброто досега. „Доколкото ми е известно, все още няма по-добро обяснение за наблюдаваната величина на тъмната енергия“, казва Лидъл.
[Научете как да напишете името си в двоичен код.]
Междувременно теорията на струните - най-добрият кандидат досега за теория на всичко - може да осигури теоретичната рамка, която поддържа мултивселената. Теорията на струните изисква допълнителни пространствени измерения извън нашите обичайни три (нагоре/надолу, наляво/надясно, напред/назад). Тези измерения - които са твърде малки, за да ги възприемем - са навити по безброй начини, всеки от които съответства на балонна вселена с различни закони на физиката. Големият недостатък на теорията на струните обаче е, че липсват доказателства от наблюдения.
Доказателствата от наблюдения за самата мултивселена не са много по-обещаващи. Но изследователите имат някои перспективи. Например, ако съседна балонна вселена се сблъска с нашата собствена, това ще остави отпечатък в космическия микровълнов фон. Астрономите са гледали, но са все още да намеря нещо .
В края на 2015 г. Виленкин и колегите му предложи друг начин за да се определи дали съществува мултивселената: черни дупки. Ако нашата вселена е само една от безкрайно множество, тогава след като инфлацията спре в нашата, джобовете в нея, които са се надували, след това ще се сринат в черни дупки. Колкото по-дълго е надут всеки джоб, толкова по-масивна е черната дупка. По този начин инфлацията ще остави след себе си популация от черни дупки с издайническа гама от маси. По принцип, чрез измерване на вълните в пространството и времето, произведени при сблъсъци на черни дупки - като гравитационни вълни, открити от LIGO миналата година – астрономите могат да направят преброяване на масите на черните дупки и да видят дали те са създадени от инфлация, което би означавало мултивселената.
Тази работа със сигурност е предварителна и спекулативна. И като цяло подкрепата за мултивселената безспорно е косвена. В крайна сметка, може би най-доброто, на което поддръжниците могат да се надяват, е косвено доказателство, под формата на по-прецизни модели и недвусмислено потвърждение на инфлацията. Ако все по-прецизните измервания на космическия микровълнов фон допълнително стеснят теориите за инфлацията, учените в крайна сметка може да останат с един специфичен модел, който води направо към мултивселената.
Но това е липсата на преки доказателства - и вероятността, че е невъзможно да се тества мултивселената - което кара някои да се присмиват на идеята.
Един от най-силните критици е физикът Пол Стайнхард от Принстънския университет. Заедно с физици като Албрехт, Гут и Андрей Линде от Станфорд, той помогна за пионера на инфлацията през 80-те години. Но когато осъзна, че инфлацията никога не спира, излюпвайки безкрайни балонни вселени в процеса, той видя проблем. Мултивселената не беше характеристика, а недостатък.
„Това е срив в теорията“, казва той. Сякаш някой дойде при вас с теория защо небето е синьо, която отначало изглежда правдоподобна, но след някои уточнения „произвежда не просто синьо небе, а лилаво небе, небе на точки – каквото и да е ,' той казва.
Една мултивселена, в която всичко може и ще се случи, изобщо не обяснява нищо, казва Щайнхард. Отличителна черта на научния процес е възможността да се тестват прогнози. Но, казва той, „какво означава да се предскаже нещо, ако то предсказва всичко?“ Такава теория не може да бъде тествана - или потенциално фалшифицирана - и следователно не е полезна научна теория. Мултивселената, казва той, е „мулти-бъркотия“.
[Ето защо не искате да бъдете ухапани от ястреб тарантула. ]
Други казват, че този възглед е твърде ограничаващ. „Идеята за фалшифициране в тесния смисъл на думата е твърде опростен възглед за начина, по който работи науката“, казва Гут. „Нито една теория в науката не е действително доказана. Една приемлива научна теория е просто най-добрата теория, която учените знаят за обяснение на набор от явления в природата.
Този проблем с възможността за фалшифициране може да е въпрос на философия. Но има и практически проблем просто да се опитваме да правим физика в мултивселена. В основата си физиката разчита на изчисляването на вероятността определени явления да се случат - като например вероятността една частица да се разпадне в друга. Но когато имате работа с безкрайни възможности, изчисляването на вероятностите вече няма математически смисъл.
„Ако нямате ясна представа какво имате предвид под вероятност, не можете наистина да имате пълна картина за това как работи физиката“, казва Гут. „Този проблем с дефинирането на вероятностите намирам за един от най-разочароващите проблеми, за които съм познавал в живота си.“
Опитите за решаване на това трудно положение с вероятността - това, което е известно като проблем с мярката - са имали ограничен успех. Преди няколко години, надграждайки работа от теоретичния физик Дон Пейдж, Албрехт предполага, че когато става въпрос за мултивселената, вероятностните инструменти, които физиците обикновено използват може да не се прилага . „Възможно е“, казва той, „че ако сте по-дисциплинирани в начина, по който използвате вероятностите, това всъщност може да разреши проблема с измерването.“ Тази възможност е смекчила възгледа му за мултивселената, казва Албрехт, въпреки че той все още е скептичен. Сега той поставя 10 процента шанс за вероятността да живеем в мултивселена. (Гут, от друга страна, казва, че шансовете са по-добри от четните.)
Анимация от G VNCT За Щайнхард обаче опитите за справяне с проблема с мярката са ad hoc модификации на погрешна идея. Проблемите с мултивселената са толкова сериозни, твърди той, че космолозите трябва напълно да се откажат от инфлацията. Една възможна алтернатива е клас от „подскачащи“ модели, в които Вселената не е започнала с Големия взрив. Вместо това, идеята гласи, че Вселената винаги е съществувала. То се е свивало, когато в някакъв момент — номинално Големия взрив — е „отскочило“, след което е започнало да се разширява. В някои модели Вселената претърпява безкрайни цикли на разширяване и свиване. Тези теории не изискват инфлация и по този начин избягват мултивселената, казва Щайнхард.
Само шепа физици работят върху този вид подскачаща космология. „Получава повече преса, отколкото всъщност имат подкрепа в общността на физиците“, казва Гут. Наистина, теориите не са толкова добре развити като инфлацията, но Щайнхард и други продължават да изследвайте и се застъпват за тях.
Междувременно някои физици проучват възможността за теория, която поддържа инфлацията, но избягва мултивселената. Това може да е възможно, казва Албрехт, но това ще изисква нова физика. Той е открил, че подобна теория може да работи - без да е твърде измислена - само ако направите определени крайни предположения относно законите, управляващи фундаменталните частици и сили. Това със сигурност би бил радикален подход.
Разбира се, същото важи и за придържането към идеята за инфлацията, водеща до мултивселена. „Не е на много твърда основа“, казва Албрехт. „Това не е ужасна обида. Ето как стоят нещата на върха на физиката.“
Ако физиците са съгласни за нещо, то е, че решението няма да дойде лесно. „Ако идеята за мултивселената е правилна“, казва Гут, „ще мине много време, преди човешката раса да бъде убедена“.