Что такое мир иной и немного о Мультивселенной. А также о кошках, электронах и альтернативной истории. Что такое "мир иной", и какими они бывают, иные миры? И сколько их, иных миров, может быть?
В принципе, возможно, существует определенная иерархия иных миров совершенно разного рода.
Первый тип иных миров существует бесспорно. Это то, что можно назвать причинно несвязанными с нами областями нашей собственной Вселенной. Это - участки Вселенной, удаленные от нас на расстояние, большее, чем то, от которого свет мог бы добраться до нас за время ее существования, то есть, те области нашей Вселенной, расстояние до которых (по времени распространения света) в световых годах больше возраста Вселенной (удаленные по времени распространения более, чем примерно на 13,8 миллиардов световых лет). Они удаляются от нас со скоростью, большей скорости света, и мы никогда и никак не сможем их наблюдать. Для нас не существуют они, для них не существуем мы - но на самом деле они есть...
Сколько их - непонятно, но много. Возможно, миллиарды, возможно - куда больше, в принципе, в некоторых вариантах теории их бесконечное множество.
Второй тип иных миров является гипотетическим. Это - альтернативные Вселенные в контексте многомировой интерпретации Эверетта.
Что это такое? Вспомним загадки квантовой теории.
В нашем мире ни одна элементарная частица не имеет сама по себе определенного состояния, которое можно однозначно определить и исчерпывающим образом описать. Квантовая механика вполне определенно указывает, что реальные частицы находятся в неопределенном состоянии, пока не начинают подвергаться наблюдению.
Классический пример - дифракция электронов. Если направить пучок электронов на стенку, в которой есть две щели, а за стенкой установить экран, мы увидим на экране множество полосок, показывающих, что электроны проходят через щели не как частицы, а как интерферирующие волны, интенсивность которых в разных точках пространства складывается и вычитается. Даже если электроны выпускать поодиночке, каждый пролетевший ранее через щель электрон каким-то образом управляет траекторией любого последующего.
А это означает, что электрон «не знает», через какую именно щель он пролетит и более того, даже попав в экран, не знает точно, через какую щель пролетел.
А если мы закроем одну из щелей, картина мгновенно изменится - теперь электроны знают, через какую щель летели. Мы задали им состояние.
С любым другим состоянием элементарной частицы - то же самое. Она узнает, в каком состоянии находится, только когда ее начинают наблюдать - когда мы ее наблюдаем, мы тем самым заставляем частицу приобрести ("выбрать") определенное состояние.
И вот тут возникает интересный вопрос: когда же частица узнает, что ей положено выбрать определенное состояние - в момент наблюдения или когда-то еще, до него?
Вопрос интересен и весьма, но на первый взгляд выглядит очень уж абстрактным - что нам частицы, и что мы частицам? Они не такие, как мы, мы не такие, как они, мы можем существовать только в определенных состояниях, они - наоборот, и что, казалось бы, в этом для нас таится, кроме возможности развивать мышление и воображение?
Увы, в эксперименте, по крайней мере, мысленном, можно показать, что из странных выводов квантовой механики следуют необычные и весьма парадоксальные выводы, касающиеся нас лично.
Давным-давно, лет восемьдесят назад, было предложено обдумать такую ситуацию. Представим себе, что мы поймали кошку, вполне нормальную и живую кошку вида felis domesticus, ничего не ведающую ни о какой квантовой механике, и посадили ее в закрытый ящик. Это - вполне возможно и физически реализуемо, что каждый может при желании проверить. Если жалко кошку - поймайте и посадите в ящик мышку. Все равно с этого момента животное, помещенное в ящик, вне независимости от видовой и половой принадлежности будет именоваться общепринятым термином "кот Шредингера".
Рядом с кошкой в ящик помещают радиоактивный атом с вероятностью распада за час, скажем, 0,5. Это - чуть сложнее, но тоже вовсе не столь уж проблематично.
С точки зрения квантовой механики, пока ящик закрыт и не производится никаких наблюдений, атом не находится ни в каком определенном состоянии. Как электрон, пролетающий через щели в стенке. Довести его до распавшегося состояния (или нераспавшегося) мы сможем, только когда ящик откроется, и мы проведем наблюдение. А пока ящик не открыли, атом пребывает в смеси двух состояний - распавшегося и нераспавшегося - и ничего особенно страшного в этом вроде бы, нет.
Далее, в ящик с кошкой и атомом мы помещаем баллон с ипритом или хлором
(подчеркиваю - пока только мысленно помещаем! Не обвиняйте меня в жестокости! И вообще, кошку придумал не я, а Эрвин Шредингер!) и устройство, открывающее вентиль баллона, если в него попали осколки распавшегося ядра атома. Это тоже вполне физически реализуемо, может быть, даже с меньшими хлопотами, чем отлов и водворение в закрытый ящик кошки...
А вот теперь начинается самое интересное. С точки зрения физики, атом в ящике находится в смешанном состоянии, образованном из двух состояний - распавшегося и нераспавшегося. Ладно, к этому мы привыкли и соглашаемся. Но при этом... При этом распавшееся состояние атома соответствует открытому состоянию баллона и, стало быть, мертвой кошке, а нераспавшееся - закрытому баллону и живой кошке. А тут уж просто так согласиться трудно: кошка же не может находиться в смешанном состоянии - живой и мертвой одновременно!
И если мы через час откроем ящик и увидим, что кошка умерла, непременно возникнет ключевой вопрос: В КАКОЙ МОМЕНТ УМЕРЛА КОШКА?
А если кошка осталась жива, для нас окажется важным ответ на другой вопрос - а была ли она живой в ящике?
Самый классический ответ на первый вопрос - кошка умерла в тот момент, когда мы открыли ящик, и умерла именно потому, что ящик открыли. В этот момент мы провели наблюдение, зафиксировали из двух состояний атома одно, а именно, распавшееся, откуда и последовали все следствия, в том числе, открытие вентиля, попадание в ящик ядовитого газа и смерть невинного животного.
Откровенно говоря, в этой идее чувствуется нечто логически неудовлетворительное. Атом, терпеливо ожидающий, пока не откроют ящик, выглядит весьма неубедительно...
И вот тут появляется второй, альтернативный вариант ответа, вполне допустимый с точки зрения физики и находящий все больше сторонников. И звучит он так: Как только частица «выбирает» определенное состояние, наша Вселенная разделяется на две (или несколько), в каждой из которых эта частица выбрала себе разные состояния. Если мы пропускаем электрон через щели, мы рождаем два новых мира, в одном из которых электрон пролетает через правую щель, и мы это регистрируем, а во втором он пролетает через левую щель, и это регистрируют наши двойники. С этого момента мы с ними (двойниками) уже никогда не встретимся. А следовательно, ежеминутно и ежесекундно наш мир делится на безумное количество новых миров, отличающихся состоянием одной-единственной элементарной частицы. То есть, когда мы открыли ящик и обрадовались тому, что кошка в нем жива, здорова, только чем-то недовольна, возможно, в этот же момент в параллельной Вселенной, рожденной этим экспериментом, наши двойники печально смотрят на мертвую кошку...
А если в силу квантовых флуктуаций из подковы выпал гвоздь, пусть нас утешит мысль о том, что в параллельной Вселенной конница не была разбита, и армия победила.
И если это действительно так, в любой момент времени создается альтернативная история Вселенной, которую мы даже не можем предугадать.
Соответственно, при таком варианте ответа о механизме "выбора" квантового состояния ("коллапса волновой функции"), при любом событии квантового выбора наш мир делится на два или более - ежеминутно и ежесекундно рождается безумное количество новых миров, каждый из которых отличается от нашего состоянием одной-единственной элементарной частицы.
Несмотря на внешнюю экстравагантность, этот вариант вполне допустим с точки зрения физики и находит все больше сторонников. Именно он и называется многомировой интерпретацией Эверетта.
Количество параллельных миров Эверетта не поддается разумному учету. В мире (только в наблюдаемой нами области Вселенной) более 10
70 частиц, каждая из которых могла за миллиарды лет наплодить совершенно непредставимое количество альтернативных миров. Осторожно можно сказать, что их - не менее, чем порядка 10
100. А ненаблюдаемых нами областей Вселенной полно - см. выше - и в многомировой интерпретации частицы каждой тоже постоянно плодят новые Вселенные.
А еще следует заметить, что миры (Вселенные) Эверетта принципиально не взаимодействуют - а если и представить себе гипотетическое взаимодействие, оно явится актом рождения очередной Вселенной и не более.
Третий тип иных миров я упоминал - теоретически возможно рождение Вселенной в черной дыре после любого коллапса звезды. Горизонт событий черной дыры играет при этом роль "непроходимой пуповины", соединяющей две Вселенных, родительскую и дочернюю. А свойства дочерней Вселенной могут немного отличаться от свойств родительской.
Количество рожденных таким образом Вселенных подсчитать нетрудно.
И, наконец, четвертый тип иных миров, тоже гипотетический. Он определяется теорией, причем имеющей весьма солидные подтверждения, согласно которой наш мир является многомерным (как правило, принимается одиннадцать измерений), причем мы наблюдаем только четыре, потому что остальные измерения свернуты в фигуру очень маленьких размеров (как трехмерная нитка, у которой одно измерение большое, а два - маленьких, свернутых в крошечный круг). В математике форма, в которую свернуты семь дополнительных измерений нашего мира, называется многообразием (или пространством) Калаби-Яу.
Только не спрашивайте, пожалуйста, что это такое. Если я отвечу, что это - компактное комплексное многообразие с кэлеровой метрикой и тензором Риччи, равным нулю (Риччи-плоское), легче от этого никому из нас не станет.
Теория утверждает, что свойства нашего мира, сравнительные величины фундаментальных взаимодействий и массы элементарных частиц определены именно конкретными характеристиками многообразия Калаби-Яу, в которое свернуты дополнительные измерения нашего мира.
Беда в том что способов свернуть измерения в многообразие Калаби-Яу много. Очень много. Возможно, 10
100... Возможно, 10
500... Возможно, больше... И каждому варианту соответствует своя Вселенная со своей физикой, своими характеристиками, своим набором элементарных частиц и своими характеристиками взаимодействий. Причем, похоже, что из всего этого чудовищного многообразия хотя бы, теоретически, пригодны для существования материи, звезд, галактик, вещества и жизни - считанные единицы.
В принципе, тут есть и еще одно обстоятельство. Программа извлечения всех свойств мира из формы конкретного многообразия Калаби-Яу оказалась слишком амбициозной.
В теории множество возможных конкретных реализаций многообразий Калаби-Яу именуется ландшафтом. Математическая проблема ландшафта - в том
что расчет количества возможных реализаций запредельно сложен, даже не совсем ясно, является ли это количество конечным. А физическая - в том, что как стало выясняться в последнее время, есть множество конкретных и важных физических величин, более или менее независимых от конкретной формы этой реализации, скажем, величина космологической постоянной (на научном языке - они "принадлежат не к ландшафту, а к болоту". Болото (swampland) - это и есть область параметров, на которые форма конкретной реализации многообразия Калаби-Яу не влияет полностью или частично).
И есть очень обоснованное подозрение, что все возможные типы Вселенных или, по крайней мере, огромное их количество физически реализованы. Условно говоря, "существуют в параллельных пространствах", или, вернее, "образуют параллельные пространства". А это значит, что наборов "иных миров"этого типа может быть 10
100. А может, и 10
500. А может, и бесконечное количество.
И, более того, в принципе, существует возможность доменов, в которых размерность пространства является иной - скажем, компактифицировано в них не одиннадцать измерений, а, к примеру, двенадцать. А в других - тринадцать. И так далее. И для каждой такой возможности - свой набор доменов (Вселенных).
А вместе все это называется Мультивселенной (на английском языке термин звучит куда осмысленнее - Multiverse).
