Մուլտիվերսի 5 դեմքը. Ասում են՝ մեր տիեզերքը կարող է միակը չլինել, բայց ի՞նչ նկատի ունեն

Նախորդ նյութերից մեկում մենք մանրամասն պատմել էինք Մաքս Տեգմարկի կառուցած մուլտիվերսերի քառահարկ հիերարխայի մասին: Մինչև ստորև ներկայացված հոդվածը կարդալը, խորհուրդ ենք տալիս ծանոթանալ դրան: Ըստ Տեգմարկի՝ ամբողջ իրականությունը դա միմյանց մեջ ներդրված մուլտիվերսերի համակարգ է: Սակայն Տեգմարկի հայացքն ավելի շատ բացառություն է, քան օրենք, որովհետև կոնսերվատիվ գիտությունը (կամ էլ փիլիսոփայությունը) չեն ձգտում Մուլտիվերսի տարբեր հասկացությունները միավորել մեկի մեջ: Դրանք բազմաթիվ են, որոշները կարող են տեղավորվել միասնական ստրուկտուրայում, մյուսները միմյանց հակասում են:

Այս նյութում PAN-ը կպատմի Մուլտիվերսի հինգ տարբեր դեմքերի մասին՝ հիմնվելով հայտնի պոպուլյարիզատոր Իթան Սիգելի նկարագրության վրա:

Մուլտիվերս բառն օգտագործում են շատերը, բայց ոչ բոլորը նկատի ունեն նույն բանը։ «Մուլտիվերս» բառի տակ մարդիկ կարող են նկատի ունենալ բազմաթիվ տարբեր բաներ, այդ իսկ պատճառով եկեք քննարկենք դրանք` սկսելով պակաս սպեկուլյատիվներից (քիչ քանակի նոր ենթադրություններից բաղկացած) մինչև առավել սպեկուլյատիվներ։

1. Դիտարկելի հատվածից այն կողմ ընկած Տիեզերքը

Երբ խոսում ենք «Տիեզերքի» մասին, հաճախ նկատի ունենք այն Տիեզերքը, որը կարող ենք դիտարկել։ Քանի որ Տիեզերքը, որը մենք գիտենք ու ճանաչում ենք, սկսվել է իրադարձությունից, որը մենք անվանում ենք տաք մեծ պայթյուն, երբ առաջացել է տաք, խիտ, նյութով ու ճառագայթմամբ լցված Տիեզերքը, որը սկսել է ընդլայնվել, սառչել ու կուտակումներ առաջացնել սեփական գրավիտացիայի ազդեցությամբ, մեր տեսողությունը ֆունդամենտալ առումով սահմանափակված է այդ պահից անցած 13.8 մլրդ տարիներով։ Ազդանշանները կարող էին առաջանալ հենց այդ ժամանակ ու 13.8 մլրդ տարի լույսի արագությամբ անխոչընդոտ տարածվել անընդհատ ընդլայնվող Տիեզերքով, հետևաբար` գոյություն ունի վերջավոր հեռավորություն, որը լույսը այդ ընթացքում կարող էր հաղթահարել։ Մեր Տիեզերքում, որտեղ կա սովորական նյութ, մութ նյութ, մութ էներգիա, նեյտրինոներ, ճառագայթում ու այն ամենն, ինչ մենք գիտենք, դա համապատասխանում է 46.1 մլրդ լուսատարի հեռավորությանը, որի կենտրոնում մենք ենք։

Սակայն ոչ մի հիմք չկա կարծելու, որ այդ 46.1 մլրդ լուսատարի հեռավորությունից այն կողմ Տիեզերքը գոյություն չունի։ Ուղղակի ժամանակը չի բավարարել, որպեսզի այն հատվածներից, որոնք մենք անվանում ենք ոչ դիտարկելի Տիեզերք, լույսը հասցնի հասնել մեզ։ Ժամանակի ընթացքում մեր առջև ու մեր տեսանկյունից կբացվի ավելի ու ավելի շատ Տիեզերք` անգամ հաշվի առնելով մութ էներգիան։

Այդուհանդերձ, որքա՞ն տիեզերք կա դիտարկելիից այն կողմ։

Հիմնվելով տարածության դիտարկվող կորության վրա` այն ամենն, ինչ գոյություն ունի, նվազագույնը 250 անգամ ավելի մեծ է բոլոր ուղղություններով այն ամենից, ինչ մենք դիտարկում ենք, ինչը նշանակում է, որ ամբողջ մեծ Տիեզերքը ունի նվազագույնը 250^3 կամ 15 մլն անգամ մեծ ծավալ, քան դիտարկելի մասը։ Հնարավոր է անգամ, որ այն անվերջ մեծ է, չնայած մենք ճշգրիտ չգիտենք։ Սա Մուլտիվերսի ամենակոնսերվատիվ տարբերակն է, երբ կա այն ամենից, ինչ մենք տեսնում ենք, բայց ավելի շատ։

2. Տիեզերքի տարբեր «գրպանները», որոնցում ավարտվել է ինֆլյացիան

Մեծ պայթյունը կարող էր սկիզբ լինել այն ամենի համար, ինչ մենք գիտենք որպես «մեր» Տիեզերք, սակայն հնարավոր չէ այդ տաք ու խիտ վիճակը անվերջ էքստրապոլյացիա անել դեպի անցյալ։ Դրա փոխարեն, տիեզերական միկրոալիքային ճառագայթման ուսումնասիրությունից մենք գիտենք, որ մեծ պայթյունի ժամանակ Տիեզերքի առավելագույն ջերմաստիճանը չէր կարող գերազանցել 10^30 Կելվինը։ Դա ահռելի մեծ թիվ է, սակայն այն բավարար չէ Պլանկի մասշտաբներին, սինգուլյարությանը հասնելու կամ մեր իմացած ֆիզիկայի օրենքները խախտելու համար։ Այս ջերմաստիճանը հուշում է, որ մինչև մեծ պայթյունը եղել է ևս մեկ փուլ, որը մենք անվանում ենք տիեզերագիտական ինֆլյացիա։

Ինֆլյացիոն սրընթաց ընդլայնման արդյունքում Տիեզերքը դարձել է լոկալ առումով հարթ, ազատվել է մինչև ինֆլյացիայի ավարտը գոյություն ունեցած ռելիկտային մասնիկներից, ամենուր սահմանվել է նույն ջերմաստիճանն ու էներգիայի խտությունը, սկսել է պարունակել տատանումների միատարր սպեկտր։

Ինֆլյացիան նման է գնդակի, որը գլորվում է բլրի գագաթից, սակայն դա քվանտային գնդակ է, այդ իսկ պատճառով տարածության ցանկացած կետում կա հավանականություն, որ այն կգլորվի, կամ չի գլորվի բլրի գագաթից։

Այն հատվածներում, որտեղ ինֆլյացիոն դաշտը մնացել է բլրի գագաթին, այլ ոչ թե գլորվել հարթավայր, ինֆլյացիան շարունակվում է` ավելի ու ավելի ընդլայնելով տարածությունը։ Այնտեղ, որտեղ դաշտը գլորվում է ներքև, ինֆլյացիան ավարտվում է` սկիզբ դնելով տաք մեծ պայթյունի։ Չնայած Տիեզերքի մեր հատվածում ինֆլյացիան ավարտվել է 13.8 մլրդ տարի առաջ, ակնհայտ չէ, որ այն ավարտվել է ամենուր։ Դրա փոխարեն, Տիեզերքի որոշ հատվածներ հավերժ շարունակելու են ընդլայվել։ Քանի դեռ արագությունը, որով ընդլայնվում է տարածությունը, գերազանցում է այն արագությունը, որով ավարտվում են ինֆլյացիայի օջախները (ինչը կա բոլոր մոդելներում), տեղի են ունենում անվերջ քանակի մեծ պայթյուններ, որոնք կապված չեն մեկը մյուսի հետ, իսկ ինֆլյացիան կշարունակվի հավերժ այլ տարածքներում։

Վերևի նկարում կարմիր X-երը նշում են հատվածները (ինչպիսին մերն է), որոնցում ինֆլյացիան ավարտվել է, սակայն կան անվերջ քանակի հատվածներ, որտեղ այն շարունակվում է։ Սա շատ ավելի մեծ Մուլտիվերս է, քան առաջին կետում նկարագրվածը։

3. Մեր տարբեր կոպիաները` Մուլտիվերսի տարբեր հատվածներում

Մեր դիտարկելի Տիեզերքում կա միջինը մոտ 10^90 մասնիկ (ներառյալ` ֆոտոններն ու նեյտրինոները), ու դրանք բոլորը փոխազդել են շատ այլ մասնիկների հետ։ Դեկոհերենցիայի արդյունքում դրանք ունեն միջինացված կոորդինատներ ու արագություններ, ունեն իրենց ունիկալ «պատմությունը», ու դրանցից մոտ 10^28-ը հենց հիմա միավորված է` մեզանից յուրաքանչյուրին ձևավորելու համար։ Եթե մենք վերցնենք ինֆլյացիայի ժամանակ տարածության ընդլայնման սպասվող արագությունը ու ենթադրենք, որ տարածության մեծ մասը ընդլայնվել է այդ արագությամբ մեր դիտարկելի Տիեզերքի ամբողջ պատմության ընթացքում (13.8 մլրդ տարի), ապա կարող ենք հաշվել, թե քանի հնարավոր Տիեզերք կա, որ նման է մեր դիտարկելի Տիեզերքին։

Արդյունքում կստանանք ահռելի մեծ թիվ։ Իրականում, խոսքը նվազագույնը 10^10^50 տիեզերքների մասին է, որոնց սկզբնական պայմանները շատ նման էին մեր դիտարկելի Տիեզերքի սկզբնական պայմաններին։ Դա 10^10000000000000000000000000000000000000000000000000000 տիեզերքներ են, ու սա կարող է լինել ամենամեծ թվերից մեկը, որ դուք երբևիցե պատկերացրել եք։

Այդուհանդերձ, կան շատ ավելի մեծ թվեր, որոնք նկարագրում են, թե քանի հնարավոր արդյունք կարող են ունենալ մասնիկների փոխազդեցությունները։ Հիշեք, եթե դուք ուզում եք ստանալ ձեր ճշգրիտ կոպիան, ձեզ պետք է, որպեսզի Տիեզերքի ամբողջ պատմությունը զարգանա ճշգրիտ նույն կերպ, ինչպես մեր դիտարկելի Տիեզերքինը մինչև այն պահը, քանի դեռ դուք չեք որոշել ընդունել/չընդունել այս աշխատանքի հրավերը, գնել/չգնել այս տունը, համբուրել/չհամբուրել տվյալ մարդուն և այլն։

Մեր Տիեզերքում կա մոտ 10^90 մասնիկ։ Ամեն անգամ, երբ երկու մասնիկ փոխազդում է, հնարավոր է ոչ թե մեկ արդյունք, այլ արդյունքների մի ամբողջ քվանտային սպեկտր։ Որքան էլ տխուր հնչի, դրանց թիվը գերազանցում է (10^90)!-ը դիտարկելի Տիեզերքի մասնիկների համար։ Այդ թիվը (10^10^91) շատ ու շատ անգամ ավելի մեծ է, քան 10^10^50-ի նման չնչին փոքր թիվը։ Այլ կերպ ասած, ցանկացած դիտարկելի Տիեզերքում մասնիկների փոխազդեցության հնարավոր արդյունքների թիվն շատ ավելի արագ է ձգտում անվերջության, քան ինֆլյացիայի պատճառով տիեզերքների թիվը։ Որպեսզի ճշգրիտ կոպիաներն իրական լինեն, ինֆլյացիան պետք է տևի ոչ թե 13.8 մլրդ տարի, այլ անվերջ ժամանակ, ինչը խախտում է Բորդ-Գուտ-Վիլենկինի թեորեմը, որը ցույց է տալիս, որ հավերժական ինֆլյացիան չէր կարող հավերժական լինել անցյալում։ Այլ կերպ ասած, հավերժական ինֆլյացիայի կոնտեքստում կոպիաների գոյությունը քիչ հավանական է։'

4. Ձեր խճճված տարբերակները տարբեր «գրպանային» տիեզերքներում

Ենթադրենք, երրորդ կետը ճիշտ է ու Մուլտիվերսի այլ «գրպաններում» ապրում են ձեր կոպիաները. արդյո՞ք նրանք խճճված են։

Քվանտային մեխանիկան բաց է ինտերպրետացիաների համար, ինչը նշանակում է, որ կան տեսության փիլիսոփայական հիմքերի քննարկման բազմաթիվ տարբեր մոտեցումներ, որոնք տալիս են նույն քանակական կանխատեսումները։ Հյու Էվերեթի ինտերպրետացիան (կամ Բազմաթիվ տարբեր ինտերպրետացիան, MWI) պնդում է, որ գոյություն ունեն անվերջ քանակի զուգահեռ տիեզերքներ, ու ամեն անգամ որոշում կայացնելիս մենք հայտնվում ենք ճյուղերից (զուգահեռ տիեզերքներից) մեկում։ Այսպիսով, կան տիեզերքներ, որոնցում դուք ընդունել եք (չեք ընդունել) տվյալ աշխատանքի առաջարկը, գնել եք (չեք գնել) տվյալ տունը, համբուրել եք (չեք համբուրել) տվյալ անձին։ Սակայն անգամ եթե գոյություն ունեն անվերջ քանակի տիեզերքներ, չկա նրանց միջև որևիցե ակնհայտ խճճվածություն առաջացնելու որևիցե միջոց։

5. Ֆիզիկայի տարբեր օրենքներով տիեզերքներ

Սա առավել սպեկուլյատիվ տարբերակն է, հիմնված ենթադրության վրա, համաձայն որի երբ ինֆլյացիան ավարտվում է, այն ունի ավարտվելու բազմաթիվ տարբերակներ, որոնցից յուրաքանչյուրը հանգեցնում է ֆիզիկայի տարբեր օրենքների ու ֆունդամենտալ կոնստանտների։ Դա կլիներ Տիեզերք, որի որոշ հատվածներ սեղմվում են, իսկ մյուսներն ընդլայնվում են այնքան արագ, որ չեն առաջանում ոչ աստղեր, ոչ էլ գալակտիկաներ; որոշ հատվածներում չկա մութ նյութ, իսկ որոշները բաղկացած են միայն մութ նյութից; որոշներ ունեն ավելի մեծ, ավելի փոքր ու անգամ` բացասական տիեզերագիտական հաստատուններ։ Կարող են լինել անգամ տիեզերքներ, որոնցում կան մասնիկներ ու փոխազդեցություններ, որոնք լրիվ տարբերվում են մեր դիտարկելի Տիեզերքում եղածներից։ Չկա դա ստուգելու որևիցե հնարավորություն։

Մուլտիվերս գրեթե հաստատ իրական է, սակայն թե դրա որ տարբերակն է իրական, դա լրիվ այլ հարց է։