Това ли е краят на Мултивселената?

Радикално нов поглед върху квантовата механика премахва вечния „мехур“ на мултивселените и показва как на интерпретацията за множествени светове може да ѝ дойде краят.

Мултивселената е мъртва, да живее Мултивселената!

Популярното виждане за Мултивселена говори, че нашата Вселена е само едно от множество постоянно надуващи се мехурчета вселени. Тези мехурчета вечно пораждат множество вселени, дори ако отделни вселени стареят и умират.

Но нов поглед върху квантовите ефекти – погледът на Шон Карол от Калифорнийския технологичен институт – хвърля предизвикателство на тази картина. Той ще бъде полезен и за квантовите теоретици, тъй като може да разреши някои остри въпроси, включително и парадокса, известен като Болцманов мозък.

Карол разглежда по нов начин случайните движения, известни като квантови флуктуации.

Квантовите системи вземат акъла и на най-добрите умове на човечеството. Съвременните модели говорят, че при частици като електрона няма определени позиции – най-доброто, което може да се направи, е да се опише вероятното положение на електрона в определено място, тоест уравнението на вълновата функция.

Когато се опитвате да направите измерване, вълновата функция „колапсира“ и избира една стойност, но до този момент позицията на електрона флуктуира. Такава неопределеност на пръв поглед поражда квантови флуктуации в празно пространство.

Независимо от странните им свойства, ние дължим своето съществуване на квантовите флуктуации. Изследвания на първата светлина, излъчвана от Вселената само 380 000 години след Големия взрив, позволяват да се предположи, че квантовите флуктуации в ранната Вселена са направили някои нейни региони по-плътни от останалите, в резултат на което е възникнала космическа паяжина от галактики, звезди, планети и разбира се, на нас в крайна сметка.

За части от секундата след Големия взрив Вселената, както се смята, е преживяла експлозивен растеж, известен като инфлация, причинена от квантови частици – инфлатони. Всеки инфлатон на случаен принцип се е преплел с допълнителна енергия, пораждайки отделен мехур вселена.

Този мехур на свой ред е преминал през стадий на инфлация и е породил още повече мехури, което е довело до създаването на мехура на Мултивселената. Според тази теория, веднъж започнала, инфлацията никога няма да свърши, нови вселени се раждат постоянно – затова Мегавселената, или Мултивселената е безкрайна.

Такъв е популярният извод. Карол и колегите му решили по друг начин да погледнат тази теория, тъй като тя води до някои нерешени въпроси. В такава безкрайна вселена всичко, което има дори малък шанс, практически със сигурност ще се случи – просто трябва да се почака достатъчно.

Някои теоретици отбелязват, че ако доведем това предположение до логичен завършек, в крайна сметка може да се появят дори самоосъзнаващи се безтелесни мозъци. Тази логика говори за това, че безкрайно количество маймуни, хаотично натискащи клавишите, накрая ще напишат пълни събрани съчинения на Шекспир.

Това може да е истина, но Болцмановите мозъци създават сериозни проблеми за теоретиците – за цялата история на Вселената подобни мозъци трябва да надминат дори нашето съзнание. Това е голям проблем, тъй като отправна точка за нашето разбиране на Вселената и нейното поведение е това, че хората, а не безтелесни мозъци, представляват наблюдателите. Освен това Болцмановите мозъци са изобщо някаква непонятност за повечето хора.

Карол решил да напише работа, показваща, че Болцмановите мозъци представляват сериозна заплаха, но в процеса на писане той открил начин да ги победи. Отправна точка на идеята му била това, че квантовите флуктуации зависят от взаимодействието с външната система или частиците, тоест с „наблюдателите“ – доста разпространено понятие в квантовата механика.

Но когато той разглеждал под този ъгъл инфлацията, всичко се променило. Инфлатонът трябва да се е появил по-рано от всички други частици в самото начало на Вселената. Това означава, че инфлатонът е бил единственият тип частици, които са съществували така, сякаш не е имало нищо „външно“, с което можело да си взаимодействат, казва Карол. В този случай инфлатонът не може да мине през квантови флуктуации.

Това „тихо“ състояние е продължило дотогава, докато инфлатоните не се разпаднали на няколко типа обикновени частици, които биха могли да взаимодействат помежду си.

„И тогава накрая се родили квантовите флуктуации“, казва Карол, намеквайки, че космическа паяжина все пак се е зародила, но не и безкрайно количество вселени.

И все пак идеята му не убива Мултивселената като цяло. Става дума за това, че математиката, която прави флуктуациите зависими от наблюдателя, се основава на теорията за много светове на квантовата механика. Според нея всеки път, когато се измерва квантовата система, Вселената се разделя на няколко различни версии, по една за всеки възможен изход.

За разлика от Мултивселената, в която всеки мехур вселена започва от нулата и се развива самостоятелно, множествената вселена се състои от преплитащи се клонки, които започват с еднакви начални условия. „Възможно е Хитлер да е спечелил Втората световна война в паралелна вселена, това е един от възможните резултати – казва Карол. – Но законите на физиката са останали същите.“

В теорията на Карол дори разклоняващата се Мултивселена трябва да дойде до края си. Вселената се разширява с все по-бързи и бързи темпове, затова космолозите смятат, че нейната смърт ще има много общо с нейното раждане, без разпознаваема материя и с единно квантово поле. В този случай отново няма да има никакви наблюдатели, които да породят квантови флуктуации.

Теорията на Карол предизвикала определено учудване сред сериозните физици. И одобрение. Но привържениците на вечната инфлация се придържат към своята гледна точка.

„Напълно съчувствам на желанието на Шон да се избави от мозъците на Болцман“, казва един от създателите на инфлационната теория.

Днес няма начин да се решат дебатите, но Дейвид Уолъс от Оксфордския университет смята, че теорията на Карол може да има практически последствия, например помагайки им да разберат по-добре как веществото се държи на квантово ниво.