Современная космология: философские горизонты - Коллектив авторов

На самом деле, многомировую интерпретацию квантовой теории вообще трудно назвать интерпретацией, так как она является прямым и неизбежным следствием попытки рассмотреть Вселенную как квантовый объект. Она является неотъемлемой частью уже существующей квантовой теории, если «идти до конца». Фактически, представление о Вселенной как о квантовом объекте уже сейчас имеет прикладное значение для вычисления углового спектра анизотропии температуры реликтового излучения и спектра неоднородностей распределения материи в больших масштабах и подтверждается наблюдениями.

В многомировой интерпретации квантовая Вселенная представляет собой квантовую суперпозицию многих макроскопически различных классических эволюционных траекторий развития Вселенной, в совокупности образующих структуру, напоминающую древовидную. Причем, поскольку эволюционные траектории могут «расходиться» на очень ранней стадии, разные траектории могут различаться и наборами фундаментальных констант или начальных условий. Это уже сейчас имеет наблюдаемые следствия. Так, например, наблюдаемая картина анизотропии реликтового излучения связана с первичными квантовыми флуктуациями пространства-времени (для обзора см[275].) и является результатом случайного выбора одной из многих возможных квантовых альтернатив. Однако и другие альтернативы актуально должны существовать в других ветвях квантовой вселенной. Другие ветви имеют другой случайный выбор распределения температуры реликтового излучения по небесам, и обитатели этих других ветвей навечно обречены созерцать его и только его, как и мы ничего уже не можем сделать с наблюдаемым рисунком анизотропии в нашей Вселенной. Однако анизотропия реликтового излучения является результатом хотя и довольно фундаментального, но относительно «позднего» выбора. Влияние этого выбора на жизнь в нашей Вселенной относительно невелико. Более ранние «ветвления» могут вести к гораздо более серьезным отличиям в устройстве вселенных. Пример анизотропии реликтового излучения важен тем, что здесь случайная фиксация космологических параметров «видна, как на ладони» в виде случайного рисунка на небесах.

Надо отметить, что каждый компонент этой вселенской квантовой суперпозиции обладает собственным внутренним временем, причем вполне мыслима такая ситуация, что некоторые компоненты могут не содержать времени вовсе (например, оно может быть компактифицировано в структуру очень малого размера) или содержать несколько временных размерностей. Поэтому (и по ряду других более сложных причин, на которых мы не останавливаемся) это ветвление эволюций ни в коем случае не является процессом, развернутым во времени, как это очень часто наивно представляется. Это нечто более сложное.

Каждая эволюционная траектория квантовой вселенной «изнутри» воспринимается как отдельная локальная классическая вселенная, и, по существу, таковой и является. Но все траектории-вселенные существуют «одновременно» и равноправно как разные компоненты одной квантовой суперпозиции. При этом с каждой отдельной вселенной связана еще амплитуда, характеризующая положение данной вселенной в суперпозиции, которая не допускает простой классической интерпретации. Хотя нетривиальные связи между вселенными — компонентами квантовой суперпозиции не исключаются[276], но с точки зрения современного состояния науки такие возможности выглядят достаточно неортодоксально. По крайней мере в буквальном смысле путешествовать из одной вселенной в другую невозможно.

Во-вторых, представление о Мультиверсе возникает в рамках представлений хаотической инфляционной космологии[277]. Первоначальной целью инфляционной космологии было описание некоторых особенностей рождения нашей собственной Вселенной (ее плоскостность и др.), но оказалось, что логически замкнутая теория описывает рождение не одной, а сразу бесконечного набора локальных вселенных, причем процесс этого рождения имеет в определенном смысле непрерывный характер. Это представление известно как хаотическая, или вечная инфляция. Здесь Мультиверс представляет собой набор слабо связанных или совсем независимых классических (не квантовых) объектов — локальных вселенных, одним из которых является и наша Вселенная.

Локальные вселенные напоминают отдельные пузыри, либо выдуваемые из некоторого общего предка всех локальных вселенных — «правселенной», либо отщепляющиеся от других раздувающихся вселенных на начальной, квантовой, стадии раздувания (когда квантовые флуктуации энергии очень велики). Рассматривается также возможность рождения вселенных в сингулярностях черных дыр[278]. Здесь по отношению друг к другу разные локальные вселенные оказываются как вне прошлого, так и вне будущего. Поэтому «одновременное» существование разных локальных вселенных надо понимать весьма условно. Нет никакого такого общего для всех времени, в котором все эти вселенные одновременно могли бы существовать.

Наконец, возможен синтез обоих подходов, когда хаотическая инфляция, включающая множество минивселенных, рассматривается как единый квантовый объект. Помимо этого, существует еще целый ряд других концепций Мультиверса[279], на которых не будем останавливаться.

Таким образом, возвращаясь к проблеме выбора устройства вселенной в антропном принципе, можно констатировать, что выбирать устройство вселенной, вполне возможно, есть из чего — это выбор из множества локальных вселенных Мультиверса. Однако, в последнем утверждении нуждается в уточнении слово «есть». Иначе говоря, в каком смысле «другие вселенные» можно признать существующими или реальными?

Известный космолог Макс Тегмарк в качестве подзаголовка для популярной статьи[280] о Мультиверсе, написал: «Параллельные вселенные — не выдумка писателей-фантастов, а естественный вывод из космологических наблюдений». Эти слова нуждаются в некоторых пояснениях.

Как уже упоминалось, инфляционная космология описывает рождение не одной, а сразу огромного (или даже бесконечного) числа вселенных. При этом сама инфляционная космология не является досужей выдумкой или «мифом», как нередко приходится слышать, так как она имеет прямую связь с наблюдениями. В статье А.Д. Линде[281] приведено семь проверяемых наблюдательных следствий инфляции, шесть из которых связаны с различными аспек-тами квантовых возмущений метрики пространства, имевшими место на ранних инфляционных стадиях расширения Вселенной. Хотя эти возмущения имели квантовый характер, но наблюдаемые в настоящее время следствия имеют вовсе не квантовый масштаб: они проявляются в крупномасштабной неоднородности наблюдаемой Вселенной (скопления и сверхскопления галактик, гигантские пустоты — «войды») и в анизотропии реликтового излучения. Тонкие особенности анизотропии реликтового излучения не только могут подтвердить или опровергнуть теорию инфляции как таковую, но и различить между различными инфляционными сценариями. Так как Мультиверс является неизбежным ингредиентом практически любого инфляционного сценария, то наблюдения действительно имеют к Мультиверсу самое непосредственное отношение, как и пишет о том Тегмарк[282].

Отметим, что наблюдения имеют отношение не только к Мультиверсу инфляционной космологии, но и к Мультиверсу многомировой эвереттовской интерпретации квантовой механики. Действительно, наблюдаемые следствия квантовых флуктуаций пространства, запечатленные в анизотропии реликтового излучения и крупномасштабных неоднородностях распределения материи, прямо говорят о том, что на самых ранних фазах развития вся Вселенная (или, по крайней мере, ее наблюдаемая часть) была существенно квантовым объектом. А квантовый объект должен описываться квантовой теорией, следовательно Вселенная должна была, или, по крайней мере могла, как и положено квантовому объекту, описываться суперпозицией квантовых состояний — суперпозицией многих вселенных. Нелепо предполагать, что потом эта суперпозиция куда-то исчезла: сама же квантовая теория предсказывает, что каждая ветка такой суперпозиции развивается совершенно независимо от всех остальных (продолжая непрерывно все более ветвиться).

Таким образом, те модели теоретической физики (или космологии), которые успешно описывают данные наблюдений, одним из своих компонентов содержат Мультиверс. Поскольку и в той степени, в какой предсказания этих моделей соответствуют реальности, реальны и их ингредиенты, включая Мультиверс и «параллельные вселенные». Без Мультиверса правильного и согласованного описания наблюдаемой реальности получить пока не удается. На это утверждение обычно можно услышать два сорта возражений.