К идее мультивселенной, гласящей, что наша Вселенная – лишь одна такая из бесконечного множества, существует небольшое доверие, по крайней мере, в наиболее причудливых уголках теоретической физики. Но есть убедительные причины относиться к этой идее скептически, и я собираюсь рассказать вам их все.

Но прежде, чем мы начнём это делать, давайте чётко определимся, о чём именно мы говорим, поскольку мультивселенных тоже бывает много. Чаще всего обсуждаются идеи:

а) многомировой интерпретации квантовой механики,
Многомирова́я интерпрета́ция (англ. many-worlds interpretation) или интерпретация Эверетта — это интерпретация квантовой механики, которая предполагает существование, в некотором смысле, «параллельных вселенных», в каждой из которых действуют одни и те же законы природы и которым свойственны одни и те же мировые постоянные, но которые находятся в различных состояниях. Исходная формулировка принадлежит Хью Эверетту (1957 год).

Многомировая интерпретация (далее ММИ) отказывается от недетерминированного коллапса волновой функции, который в копенгагенской интерпретации сопутствует любому измерению. Многомировая интерпретация обходится в своих объяснениях только явлением квантовой сцепленности и совершенно обратимой эволюцией состояний.

ММИ является одной из многих многомировых гипотез в физике и философии. На сегодняшний день она является одной из ведущих интерпретаций, наряду с копенгагенской интерпретацией и интерпретацией согласованных хронологий.

б) бесконечной инфляции,
Хаотическая теория инфляции — сценарий развития Вселенной для инфляционной модели Вселенной. Теория предлагает простой способ описания инфляции Вселенной с помощью осциллирующего скалярного поля. При некоторых предположениях появляется возможность существования во Вселенной областей с различными элементарными частицами и законами их взаимодействия.

в) ландшафта теории струн.

Ландша́фт тео́рии струн (антропный ландшафт, проблема ландшафта) — существование в теории струн огромного числа (10^100—10^500 ) ложных вакуумов. Такое количество ложных вакуумов объясняется свободой выбора пространств Калаби — Яу, отвечающих за компактификацию дополнительных измерений в теории струн.

Идея ландшафта теории струн была предложена Леонардом Сасскиндом для описания конкретной реализации антропного принципа, состоящего в том, что фундаментальные физические константы имеют определённые значения не по каким-то физическим причинам, а потому, что эти значения необходимы для существования жизни на Земле, в том числе разумных наблюдателей, измеряющих эти значения.

По мнению критиков теории струн, например, Ли Смолина и Дэвида Гросса, проблема ландшафта выводит теорию струн из рамок научности, так как она становится нефальсифицируемой: каждому ложному вакууму соответствует своя низкоэнергетическая — наблюдаемая — физика, а выбор среди них варианта, совпадающего с известной Стандартной моделью и с наблюдаемым значением космологической постоянной, оказывается, вероятно, NP-полной задачей, то есть не может быть проведён более эффективно, чем полным перебором всех имеющихся возможностей, что сейчас представляется невозможным.

Многомировая интерпретация представляет собой, как ни странно, интерпретацию. На сегодня она не делает никаких предсказаний, отличающихся от других интерпретаций квантовой механики. Поэтому вы сами можете выбирать, верить в неё или нет. И это всё, что я могу сказать по этому поводу.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Пять экспериментов, которые могли уничтожить нашу планету

Бесконечная инфляция – экстраполяция инфляции, которая, в свою очередь, является экстраполяцией модели лямбда-CDM, которая, в свою очередь, является экстраполяцией наблюдаемой сегодня Вселенной назад во времени. Бесконечная инфляция, как и инфляция, работает на основе нового поля («инфлятонное поле») которого никто никогда не видел, поскольку нам говорят, что оно давно исчезло. Бесконечная инфляция – это история о квантовых флуктуациях исчезнувшего поля и о том, как эти флуктуации повлияли на гравитацию, что, на самом деле, никто точно не знает.

Свидетельств инфляции существует довольно мало, а свидетельств бесконечной инфляции нет вообще. Но моделей их обеих существует целый вагон, поскольку доступные данные не особенно их ограничивают. Соответственно, теоретики отрываются по полной. И чем больше работ они пишут по этой теме, тем более правдоподобной она кажется.

А ещё есть ландшафт теории струн, кладбище разочарований. Именно так вы и закончите, если откажетесь принять тот факт, что теория струн не предсказывает, какие частицы мы наблюдаем.

Специалисты по теории струн сначала надеялись, что их теория объяснит всё. Когда стало ясно, что это не сработало, некоторые теоретики объявили, что раз у них это не получилось, значит это невозможно, а, следовательно, всё, что предсказывает теория струн, должно существовать – вот вам и мультивселенная. Но с любой другой теорией можно было бы сделать то же самое, если у вас не хватает данных наблюдений для определения конкретной модели. Поэтому ландшафт служит не предсказанием теории струн, а последствием настойчивых утверждений теоретиков о том, что их теория – это теория всего.

Почему же кто-то воспринимает теорию мультивселенной всерьёз? Сторонники мультивселенной обычно предлагают следующие четыре аргумента в её пользу:

1. Она опровергаема!

В определённых случаях некоторые версии мультивселенной дают наблюдаемые предсказания. Самый часто используемый пример – то, что наша Вселенная могла столкнуться с другой вселенной в прошлом, что могло оставить след в реликтовом излучении. Свидетельств этому нет, но это, конечно, не исключает мультивселенную. Это просто значит, что мы вряд ли живём в этом варианте мультивселенной.

Но только из того, что теория делает опровергаемые предсказания, не следует, что она научная. У научной теории должна быть вероятность оказаться верной. Если существует бесконечное множество способов подправить теорию так, чтобы какие-то предсказания перестали выполняться, это не научная теория. Такая гибкость уже существует в случае инфляции, а экстраполяция этого до бесконечной инфляции делает всё ещё хуже. Если пришлёпнуть сверху ещё ландшафт теории струн или многомировую интерпретацию, лучше не становится.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  В центре Млечного Пути нашли множество черных дыр

Поэтому не поддавайтесь на этот аргумент, он неверен.

2. Ладно, она не опровергаема, но она звучит логично!

Второй шаг – утверждение, что мультивселенная является логическим следствием твёрдо обоснованных теорий. Но наука – это не математика. И даже если верить математике, выводы хороши лишь настолько, насколько хороши предположения, с которых они начались, и ни теория струн, ни теория инфляции не являются твёрдо обоснованными. Если вы считаете иначе, вы читали не те блоги.

Я бы согласилась с тем, что инфляция – хорошая и эффективная модель, но точно такой же эффективной моделью будет аппроксимация человеческого тела мешком с водой, и давайте посмотрим, как далеко вы уедете на такой аппроксимации.

Но проблема с заявлением о том, что для определения реальности чего-либо достаточно одной логики, лежит глубже, чем личные привязанности к красивым идеям. Гораздо большая проблема кроется в том, что учёные путаются в вопросе предназначения науки. Это хорошо видно по фразе в недавней работе Шона Кэрролла. В защиту идеи мультивселенной он пишет: «Наука разбирается с тем, что есть истина». Но это лне так. Наука разбирается с описанием наших наблюдений. Наука разбирается с тем, что полезно. А с тем, что есть истина, разбирается математика.

На самом деле, мультивселенная экстраполирует известную физику по меньшей мере на 13 порядков (по энергии) за пределы того, что мы проверяли, а затем добавляет непроверенные предположения, такие, как струны и инфляция. Это не наука, а математические фантазии.

Поэтому, не покупайтесь на это. Только из того, что что-то можно посчитать, не следует, что это есть описание природы.

3. Ладно, значит, она ни опровергаема, ни логична, но наука продолжает работать.

Суть этого аргумента, также представленного в недавней работе Шона Кэрролла, заключается в том, что мы можем оценивать гипотезу мультивселенной так же, как и любую другую, при помощи байесовского вывода.

Байесовский вывод – это способ оценки вероятности, в котором вы обновляете имеющуюся у вас информацию так, чтобы в результате прийти к наиболее вероятной гипотезе. Допустим, вы хотите узнать, у какого количества людей на планете кудрявые волосы. Для начала вы сделаете допущение, что это число, вероятно, меньше, чем общая численность населения. Затем вы можете назначить равную вероятность всем возможным процентам, чтобы оценить отсутствие у вас знаний по этому вопросу. Это называется априорной вероятностью.

Затем вы начнёте вспоминать знакомых вам людей и назначите меньшую вероятность очень большим и очень малым процентам. После этого можно посмотреть на фотографии людей из разных стран, посчитать долю кудрявых, умножить на население, обновить ваши оценки. В итоге вы получите достаточно точную оценку.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Матрица, бессмертие и перенос сознания: каким будет наше ближайшее будущее

Если заменить слова уравнениями, то вы получите то, как работает байесовский вывод.

То же самое можно проделать с космологической константой. Сделать несколько априорных догадок, принять во внимание ограничения наблюдений, и получить некоторую оценку вероятного значения. Именно этим вычислением и прославился Стивен Вайнберг, и он получил не слишком плохой результат. Потрясающе.

Но только из того, что можно сделать байесовский вывод, не следует, что для каждого процента кудрявых людей должна существовать своя планета Земля. Эти дополнительные земли не нужны, поскольку в байесовском выводе вероятность описывает состояние ваших знаний, а не распределение реальных множеств. Точно так же не нужна и мультивселенная для того, чтобы обновлять вероятность параметров, получаемую с учётом наблюдений.

Поэтому, если наука продолжает работать, то мультивселенная ей не нужна.

4. Ну и что, мы всё равно будем этим заниматься.

Четвёртый, и, обычно, последний аргумент – давайте просто предположим, что мультивселенная существует, и, возможно, что-нибудь узнаем и породим какие-нибудь новые идеи. Это старое доброе Евангелие от непрогнозируемых идей.

На практике это означает, что сторонники мультивселенной настаивают на интерпретации вероятностей параметров через наличие множества вселенных, то есть, мультивселенной. И тогда у них появляется проблема того, где взять распределение вероятности – неприятная трудность, поскольку это множество бесконечно большое. Это называется «проблемой измерений» мультивселенной.

Для решения проблемы им приходится конструировать распределение вероятностей, из чего следует необходимость изобретения метатеории ландшафта. Это, конечно, ещё один уровень в бесконечной регрессии, и это не поможет найти теорию всего. Что ещё хуже, поскольку таких распределений бесконечно много, остаётся надеяться, что они найдут такую, которой не потребуется больше предположений, чем уже есть у Стандартной модели, поскольку в противном случае мультивселенную можно будет просто отбросить при помощи бритвы Оккама.

Но допустим наилучший исход – они найдут измерение мультивселенной, согласно которому параметры Стандартной модели окажутся вероятными, и этому измерению потребуется меньше предположений, чем простое постулирование величин параметров Стандартной модели. Это будет очень круто, и я буду соответствующим образом впечатлена. Но даже в этом случае мультивселенная нам не понадобится! Нам нужно будет лишь уравнение для подсчёта предполагаемого максимума распределения вероятности. И затем бритва Оккама должна будет опять удалить мультивселенную.

В таком случае, конечно, вы можете настаивать на том, что мультивселенная будет одной из возможных интерпретаций, поэтому вам позволительно в неё верить. И я не против. Верьте, во что хотите, но не путайте это с наукой.