Теория инфляционного расширения Вселенной и её множественности
Оригинал взят у ye_rektor в Теория инфляционного расширения Вселенной и её множественности
Дочитываю вот эту статейку из октябрьского выпуска журнала "Вокруг света", очень заинтересовался...
ВОКРУГ СВЕТА / ЖУРНАЛ
«Я увидел картину раскрашенной Вселенной, и это было потрясающе»
...
Читать статью полностью
Интервью даёт профессор Андрей Линде - первый лауреат (их оказалось всего девять в этом году) только учрежденной научной премии Fundamental Physics Prize (Премия в области фундаментальной физики).
***
Давайте я немного расскажу о том, что я делаю, за что мне, собственно, дали эту премию. Примерно тридцать лет назад возникла новая наука об образовании Вселенной - инфляционная космология. Эта наука смогла объяснить, почему наша Вселенная такая, какой мы ее сейчас видим, и слева, и справа от нас примерно выглядит одинаково. И многие другие вещи о нашем мире, например о параллельных линиях.
В основе теории лежит идея, что в очень ранний момент существования Вселенной, когда она только-только родилась, был период чрезвычайно быстрого расширения в очень специальном неустойчивом энергичном вакуумоподобном состоянии. После того как это расширение произошло, Вселенная стала огромной, очень сильно растянулась.
Представьте себе глобус. Если на его поверхности я проведу линии, перпендикулярные экватору, то рядом с экватором они будут выглядеть как параллельные друг другу. Но на северном и южном полюсах они встретятся, пересекутся. Всегда возникал вопрос: почему параллельные линии не пересекаются в нашей Вселенной? Оказывается, ответ состоит в том, что Вселенная - снова представьте себе глобус, где-то на поверхности которого мы живем, - неимоверно экспоненциально быстро расширилась в самом начале существования. И после этого расстояния от нас до южного и северного полюса стали такими большими, что никто этих полюсов никогда не увидит. А мы живем рядом с экватором, и, да, нам кажется, что параллельные линии рядом с нами параллельны. Так же можно объяснить и то, почему Вселенная однородна, - просто потому, что все неоднородности этим расширением растянуло и вынесло за пределы той части, которую мы можем видеть.
Словом, за счет инфляционной теории было решено много проблем, которые не решались в других космологических теориях. Кроме того, было сделано большое количество предсказаний и многие из них за последние годы были подтверждены наблюдениями.
Впервые модель такого типа предложил Алексей Старобинский в 1979-м, затем Вячеслав Муханов сделал те самые предсказания, которые позже были подтверждены экспериментально. В России эта теория сразу стала очень популярной, но была она довольно сложной, и на Западе ее знали меньше. В 1980-м в США Алан Гут придумал гораздо более простую теорию - он как раз и предложил термин «инфляция». По разным причинам его теория не работала, и он сам это знал, но сумел всем объяснить, почему инфляция была бы очень полезна. Затем я придумал, как ее исправить. Исправлять пришлось очень много, так что в конце теория не очень походила на ее первый вариант. Потом я увидел, что в самом простом варианте моей теории инфляция продолжает идти бесконечно в некоторых частях Вселенной, и Вселенная сама себя воссоздает во всех ее возможных вариантах. Вот за все это мне и дали сейчас премию.
Что это значит - разные варианты Вселенной?
Когда я говорю о разных вариантах, я имею в виду, что во Вселенной возможны различные вакуумные состояния, разные реализации одной и той же теории. Это трудно вообразить, но можно представить себе воду, которая может быть жидкой, может быть твердой, как лед, может быть газообразной, как пар. И все это химически одна и та же вода. Примерно так же может быть одна и та же физическая теория, которая предсказывает разные состояния. Смотрите, может существовать мир, в котором есть те же самые взаимодействия, которые есть в нашей Вселенной, то есть, правильнее сказать, в нашей части Вселенной. Это электромагнитное взаимодействие - то, что мы видим, когда зажигаем электрическую лампочку; слабое взаимодействие, то есть то, как с нами взаимодействуют нейтрино; сильное взаимодействие - то, как взаимодействуют протоны и нейтроны друг с другом. А вот в другой части Вселенной может не быть ни того, ни другого, ни третьего, но будет что-то четвертое. И это вытекает из той же самой фундаментальной теории, просто это другая ее реализация, как жидкая вода и твердая вода - реализация одной и той же химии.
Представьте, что в начале инфляционного расширения, вы находились в кусочке Вселенной, где законы науки были реализованы каким-то конкретным способом. За счет расширения и так называемых квантовых флуктуаций эти законы могут локально измениться. После этого маленькая часть, где они изменились, например, та, в которой вы находитесь, растягивается, становится огромной. Те части, где возникли другие законы, точно так же растянулись, как цветные пятна на надуваемом воздушном шарике. Вселенная начинает походить на шахматную доску, только с большим количеством разных цветов, каждый цвет - какой-то из типов физических законов. В одной из частей один тип законов, в другой - другой тип законов, в третьей - третий тип законов. И разных типов законов, согласно самой популярной теории элементарных частиц, основанной на теории струн, может быть неимоверно огромное количество, оно оценивается как десять в пятисотой степени.
Итак, ваша Вселенная надувается и становится неимоверно пестрой, и каждое из цветовых пятен само по себе огромно. Это и называется множественной Вселенной. Она состоит из кусков настолько гигантских, что если вы в одном из них находитесь, то другие уже не видите. И поэтому вам кажется, что вся Вселенная одного и того же типа. Но это иллюзия, вы просто не видите других частей. Это представление о строении мира намного более общее, чем то, что было у людей раньше, когда считалось, что вся Вселенная покрашена краской одного цвета.
***
Какое место в предложенной теорией множественной Вселенной картине мира могут занимать религиозные представления?
Я могу предложить такую аналогию. Когда Колумб открывал Америку, он приплыл к ее берегам на корабле. То, на что была способна его экспедиция, - это сделать карту побережья. Для того чтобы узнать, что там внутри, нужно было слезть с кораблей и пойти вглубь материка и там уже работать другими методами. Так же и наука: она старается сначала исчерпать все те методы, которые есть под рукой, а уже после этого думает, нужно ли нам искать какие-то другие, чтобы пойти дальше. Пока практика такова, что мы можем понять мир все глубже и глубже, не привлекая идей более абстрактного типа, к которым я отношу идею о Боге, а также тот вопрос о сознании, о котором я сказал немного раньше. Прогресс идет настолько быстро, что для решения большинства вопросов, которые люди задают, достаточно инструментария, который у нас есть. Но если будет такой момент, когда мы уткнемся в стенку, чего пока что не произошло, то люди начнут думать - какие еще гипотезы нужно привлечь. Я полагаю, первое, что начнут делать, это объединять физику с теорией сознания. Может быть, потом и это придется расширить, но как, я пока не знаю.
Дочитываю вот эту статейку из октябрьского выпуска журнала "Вокруг света", очень заинтересовался...
ВОКРУГ СВЕТА / ЖУРНАЛ
«Я увидел картину раскрашенной Вселенной, и это было потрясающе»
...
Читать статью полностью
Интервью даёт профессор Андрей Линде - первый лауреат (их оказалось всего девять в этом году) только учрежденной научной премии Fundamental Physics Prize (Премия в области фундаментальной физики).
***
Давайте я немного расскажу о том, что я делаю, за что мне, собственно, дали эту премию. Примерно тридцать лет назад возникла новая наука об образовании Вселенной - инфляционная космология. Эта наука смогла объяснить, почему наша Вселенная такая, какой мы ее сейчас видим, и слева, и справа от нас примерно выглядит одинаково. И многие другие вещи о нашем мире, например о параллельных линиях.
В основе теории лежит идея, что в очень ранний момент существования Вселенной, когда она только-только родилась, был период чрезвычайно быстрого расширения в очень специальном неустойчивом энергичном вакуумоподобном состоянии. После того как это расширение произошло, Вселенная стала огромной, очень сильно растянулась.
Представьте себе глобус. Если на его поверхности я проведу линии, перпендикулярные экватору, то рядом с экватором они будут выглядеть как параллельные друг другу. Но на северном и южном полюсах они встретятся, пересекутся. Всегда возникал вопрос: почему параллельные линии не пересекаются в нашей Вселенной? Оказывается, ответ состоит в том, что Вселенная - снова представьте себе глобус, где-то на поверхности которого мы живем, - неимоверно экспоненциально быстро расширилась в самом начале существования. И после этого расстояния от нас до южного и северного полюса стали такими большими, что никто этих полюсов никогда не увидит. А мы живем рядом с экватором, и, да, нам кажется, что параллельные линии рядом с нами параллельны. Так же можно объяснить и то, почему Вселенная однородна, - просто потому, что все неоднородности этим расширением растянуло и вынесло за пределы той части, которую мы можем видеть.
Словом, за счет инфляционной теории было решено много проблем, которые не решались в других космологических теориях. Кроме того, было сделано большое количество предсказаний и многие из них за последние годы были подтверждены наблюдениями.
Впервые модель такого типа предложил Алексей Старобинский в 1979-м, затем Вячеслав Муханов сделал те самые предсказания, которые позже были подтверждены экспериментально. В России эта теория сразу стала очень популярной, но была она довольно сложной, и на Западе ее знали меньше. В 1980-м в США Алан Гут придумал гораздо более простую теорию - он как раз и предложил термин «инфляция». По разным причинам его теория не работала, и он сам это знал, но сумел всем объяснить, почему инфляция была бы очень полезна. Затем я придумал, как ее исправить. Исправлять пришлось очень много, так что в конце теория не очень походила на ее первый вариант. Потом я увидел, что в самом простом варианте моей теории инфляция продолжает идти бесконечно в некоторых частях Вселенной, и Вселенная сама себя воссоздает во всех ее возможных вариантах. Вот за все это мне и дали сейчас премию.
Что это значит - разные варианты Вселенной?
Когда я говорю о разных вариантах, я имею в виду, что во Вселенной возможны различные вакуумные состояния, разные реализации одной и той же теории. Это трудно вообразить, но можно представить себе воду, которая может быть жидкой, может быть твердой, как лед, может быть газообразной, как пар. И все это химически одна и та же вода. Примерно так же может быть одна и та же физическая теория, которая предсказывает разные состояния. Смотрите, может существовать мир, в котором есть те же самые взаимодействия, которые есть в нашей Вселенной, то есть, правильнее сказать, в нашей части Вселенной. Это электромагнитное взаимодействие - то, что мы видим, когда зажигаем электрическую лампочку; слабое взаимодействие, то есть то, как с нами взаимодействуют нейтрино; сильное взаимодействие - то, как взаимодействуют протоны и нейтроны друг с другом. А вот в другой части Вселенной может не быть ни того, ни другого, ни третьего, но будет что-то четвертое. И это вытекает из той же самой фундаментальной теории, просто это другая ее реализация, как жидкая вода и твердая вода - реализация одной и той же химии.
Представьте, что в начале инфляционного расширения, вы находились в кусочке Вселенной, где законы науки были реализованы каким-то конкретным способом. За счет расширения и так называемых квантовых флуктуаций эти законы могут локально измениться. После этого маленькая часть, где они изменились, например, та, в которой вы находитесь, растягивается, становится огромной. Те части, где возникли другие законы, точно так же растянулись, как цветные пятна на надуваемом воздушном шарике. Вселенная начинает походить на шахматную доску, только с большим количеством разных цветов, каждый цвет - какой-то из типов физических законов. В одной из частей один тип законов, в другой - другой тип законов, в третьей - третий тип законов. И разных типов законов, согласно самой популярной теории элементарных частиц, основанной на теории струн, может быть неимоверно огромное количество, оно оценивается как десять в пятисотой степени.
Итак, ваша Вселенная надувается и становится неимоверно пестрой, и каждое из цветовых пятен само по себе огромно. Это и называется множественной Вселенной. Она состоит из кусков настолько гигантских, что если вы в одном из них находитесь, то другие уже не видите. И поэтому вам кажется, что вся Вселенная одного и того же типа. Но это иллюзия, вы просто не видите других частей. Это представление о строении мира намного более общее, чем то, что было у людей раньше, когда считалось, что вся Вселенная покрашена краской одного цвета.
***
Какое место в предложенной теорией множественной Вселенной картине мира могут занимать религиозные представления?
Я могу предложить такую аналогию. Когда Колумб открывал Америку, он приплыл к ее берегам на корабле. То, на что была способна его экспедиция, - это сделать карту побережья. Для того чтобы узнать, что там внутри, нужно было слезть с кораблей и пойти вглубь материка и там уже работать другими методами. Так же и наука: она старается сначала исчерпать все те методы, которые есть под рукой, а уже после этого думает, нужно ли нам искать какие-то другие, чтобы пойти дальше. Пока практика такова, что мы можем понять мир все глубже и глубже, не привлекая идей более абстрактного типа, к которым я отношу идею о Боге, а также тот вопрос о сознании, о котором я сказал немного раньше. Прогресс идет настолько быстро, что для решения большинства вопросов, которые люди задают, достаточно инструментария, который у нас есть. Но если будет такой момент, когда мы уткнемся в стенку, чего пока что не произошло, то люди начнут думать - какие еще гипотезы нужно привлечь. Я полагаю, первое, что начнут делать, это объединять физику с теорией сознания. Может быть, потом и это придется расширить, но как, я пока не знаю.