Мультивселенная: концепция в физике и философии¶

Мультивселенная — гипотетическое множество вселенных, включая нашу, каждая из которых обладает собственными физическими законами, начальными условиями и, возможно, иной топологией пространства-времени. Термин применяется в космологии, квантовой физике и философии, хотя экспериментального подтверждения существования других вселенных на начало 2020-х годов не получено. Концепция возникла как следствие развития квантовой механики, теории струн и космологических моделей инфляции.

¶История возникновения

Идеи множественности миров высказывались ещё в античности — у Демокрита и Левкиппа, а в философии Гераклита и позднее у Джордано Бруно предполагалось существование бесконечного числа обитаемых миров. Однако научная постановка вопроса относится к XX веку.

В 1927 году Хью Эверетт III предложил многомировую интерпретацию квантовой механики, согласно которой при каждом квантовом измерении вселенная «расщепляется» на ветви, соответствующие всем возможным результатам. Ветви не взаимодействуют друг с другом, и наблюдатель воспринимает только одну из них.

В 1980-е годы в космологии получила развитие гипотеза хаотической инфляции Андрея Линде, предполагающая, что космическая инфляция порождает «карманы» — пузыри-вселенные с разными физическими константами. Дэвид Дойч в 1983 году развил идею о множественных вселенных, связанных с квантовыми вычислениями.

¶Основные подходы

¶Многомировая интерпретация квантовой механики

Согласно этому подходу, волновая функция системы не коллапсирует, а эволюционирует по уравнению Шрёдингера. Каждый квантовый акт измерения порождает разветвление универсума на ортогональные ветви, каждая из которых содержит один из возможных результатов. Наблюдатель, будучи частью системы, также разделяется на копии в каждой ветви.

¶Мультивселенная в космологии

Модели хаотической и вечной инфляции предполагают, что инфляция не прекращается повсеместно одновременно: в одних регионах она завершается, образуя «обычные» вселенные, в других продолжается. Такие пузыри-вселенные могут существенно отличаться по значениям фундаментальных констант — сильной связи, массе электрона, космологической постоянной. Это позволяет объяснить «тонкую настройку» наблюдаемой вселенной: в большинстве пузырей условия несовместимы с существованием сложной материи.

¶Теория струн и ландшафт

В теории струн допускается существование огромного числа метастабильных вакуумов — так называемый «ландшафт», оцениваемый в 10^500 вариантов. Каждый вакуум определяет набор физических законов и констант. Мультивселенная в этом контексте рассматривается как совокупность вселенных, соответствующих различным точкам ландшафта.

¶Другие подходы

Существуют модели, основанные на идеях симметрии, зеркальных вселенных в теории струн (T-дуальность), а также гипотезы о существовании параллельных вселенных, порождённых квантовыми флуктуациями вращения чёрных дыр.

¶Связь с проблемой тонкой настройки

Одним из аргументов в пользу мультивселенной считается объяснение тонкой настройки физических констант. Если фундаментальные параметры (например, космологическая постоянная, отношение масс протона и электрона) слегка изменены, атомы, звёзды и химические реакции невозможны. В мультивселенной каждая вселенная имеет свои константы, и наблюдатели существуют лишь в тех, где параметры допускают сложную структуру (антропный принцип).

¶Критика

Мультивселенная подвергается критике со стороны ряда физиков и философов науки. Основные возражения:

• Неверифицируемость. Другие вселенные, по определению, не наблюдаемы и не влияют на нашу, что ставит под вопрос научный статус гипотезы.
• Непредсказательность. Модель допускает произвольный набор констант, что снижает её прогностическую силу.
• Философские возражения. Критики (в частности, Питер Войт, Джордж Марков, Пол Стейнхардт) указывают, что мультивселенная переносит проблему тонкой настройки, но не решает её, а лишь множит число необъяснимых фактов.

Среди сторонников концепции — Стивен Хокинг, Леонард Сасскинд, Макс Тегмарк, Брайан Грин. Макс Тегмарк предложил четырёхуровневую классификацию мультивселенных (от квантовых ветвей до математических структур).

¶Мультивселенная в культуре

Идея множественных вселенных широко используется в научной фантастике, философии и поп-культуре. В российской традиции сходные мотивы встречались в философии Владимира Соловьёва («всеединство») и в произведениях Стругацких, хотя в прямом научном смысле мультивселенная как термин появилась позже.

¶См. также

• Многомировая интерпретация
• Космическая инфляция
• Теория струн
• Антропный принцип
• Проблема тонкой настройки

¶Источники

• Everett H. «Relative State» Formulation of Quantum Mechanics // Reviews of Modern Physics, 1957.
• Linde A. D. Chaotic Inflation // Physics Letters B, 1983.
• Tegmark M. Parallel Universes // Scientific American, 2003.
• Greene B. The Hidden Reality: Parallel Universes and the Deep Laws of the Cosmos, 2011.
• Смутин А. М. Квантовая механика. — М.: Наука, 2015.
• Космология: учебное пособие / под ред. В. Н. Лукича. — М.: МГУ, 2018.