Важно

  •  

Thursday, September 22, 2016

Как создавались империи. Александр Македонский

#RisingLifePress: FABRIC OF THE COSMOS - part 3/4 : Quantum Leap (Brian Greene) (English)



Корпускулярно-волновой дуализм: Как классический пример, свет можно трактовать как поток корпускул (фотонов), которые во многих физических эффектах проявляют свойства электромагнитных волн. Свет демонстрирует свойства волны в явлениях дифракции и интерференции при масштабах, сравнимых с длиной световой волны. Например, даже одиночные фотоны, проходящие через двойную щель, создают на экране интерференционную картину, определяемую уравнениями Максвелла. Современная интерпретация состоит в том, что свет описывается при помощи вероятности, где длина волны задаёт вероятность нахождения фотона в данном месте.


Квантовая запутанность, неравенства Белла: Принцип локальности/близкодействия утверждает, что на объект влияет только его непосредственное окружение. Квантовая механика предсказывает посредством неравенств Белла прямое нарушение этого принципа. Эксперименты Белла показали, что квантово запутанные частицы нарушают этот принцип. Было показано, что они влияют друг на друга, будучи физически удаленными друг от друга на значительные расстояния, тем самым подтверждая, что принцип локальности/близкодействия неверен.

Квантовая телепортация — передача квантового состояния на расстояние при помощи разъединённой в пространстве сцепленной (запутанной) пары и классического канала связи, при которой состояние разрушается в точке отправления при проведении измерения, после чего воссоздаётся в точке приёма. Квантовая телепортация не передаёт энергию или вещество на расстояние. Фантастическое понятие телепортации происходит из специфичной интерпретации эксперимента: «исходное состояние частицы A после всего произошедшего разрушается. То есть состояние было не скопировано, а перенесено из одного места в другое». Экспериментальная реализация квантовой телепортации поляризационного состояния фотона была осуществлена в 1997 году.

Коллапс волновой функции. Копенгагенская интерпретация - интерпретация (толкование) квантовой механики, которую сформулировали Нильс Бор и Вернер Гейзенберг во время совместной работы в Копенгагене около 1927 года. Бор и Гейзенберг усовершенствовали вероятностную интерпретацию волновой функции, данную М. Борном, и попытались ответить на ряд вопросов, возникающих вследствие свойственного квантовой механике корпускулярно-волнового дуализма, в частности на вопрос об измерении.

Многомировая интерпретация или интерпретация Эверетта — это интерпретация квантовой механики, которая предполагает существование, в некотором смысле, «параллельных вселенных», в каждой из которых действуют одни и те же законы природы и которым свойственны одни и те же мировые постоянные, но которые находятся в различных состояниях. Исходная формулировка принадлежит Хью Эверетту (1957 год).

Квантовый компьютер

Ниже есть продолжение.

Квантовый алгоритм — это алгоритм, предназначенный для выполнения на квантовом компьютере. Квантовый алгоритм представляет собой классический алгоритм, который задает последовательность унитарных операций (гейтов, или вентилей) с указанием, над какими именно кубитами их надо совершать. Квантовый алгоритм задается либо в виде словесного описания таких команд, либо с помощью их графической записи в виде системы вентилей (quantum gate array).

Результат работы квантового алгоритма носит вероятностный характер. За счёт небольшого увеличения количества операций в алгоритме можно сколь угодно приблизить вероятность получения правильного результата к единице.

Множества задач, допускающих решение на квантовом компьютере и на классическом, совпадают. Квантовый компьютер, таким образом, не увеличивает число алгоритмически разрешимых задач. Весь смысл применения квантового компьютера в том, что некоторые задачи он способен решить существенно быстрее, чем любой из классических. Для этого квантовый алгоритм должен по ходу вычисления генерировать и использовать запутанные квантовые состояния.

Любая задача, решаемая квантовым алгоритмом, может быть решена и классическим компьютером путём прямого вычисления унитарных матриц экспоненциальной размерности, получения явного вида квантовых состояний. В частности, проблемы, неразрешимые на классических компьютерах (например, проблема остановки), остаются неразрешимыми и на квантовых. Но такое прямое моделирование требует экспоненциального времени, и потому возникает возможность, используя квантовый параллелизм, ускорять на квантовом компьютере некоторые классические алгоритмы.

Ускорение на квантовом компьютере не связано с тактовой частотой процессора. Оно основано на квантовом параллелизме. Один шаг квантового вычисления совершает гораздо большую работу, чем один шаг классического. Однако было бы ошибкой приравнивать квантовое вычисление к распараллеленному классическому. Например, квантовый компьютер не может решить задачу перебора быстрее, чем за квадратный корень от времени работы детерминированного классического алгоритма перебора, в то время как недетерминированный классический алгоритм решает её за время логарифм от времени работы детерминированного классического алгоритма перебора. Но недетерминированный классический алгоритм требует экспоненциального ресурса памяти, то есть не является физически осуществимым, тогда как квантовый алгоритм не противоречит известным законам природы.

Квантовое вычисление является процессом особого рода. Оно использует особый физический ресурс: квантовые запутанные состояния, что позволяет в некоторых случаях достигнуть поразительного выигрыша во времени. Такие случаи называются квантовым ускорением классических вычислений.






Гордон - Диалоги: Квантовая космология ( 05.08.2003 г.)



...Основные достижения теоретической космологии:

1917 г. Эйнштейн предложил модель статической Вселенной с ненулевой космологической постоянной.

1917 г. Де Ситтер разработал несингулярную модель нестационарной пустой Вселенной с космологической постоянной, которая расширяется по экспоненциальному закону.

1922 г. Фридман предложил сингулярную модель нестационарной Вселенной без космологического члена, которая расширяется по степенному закону.

1931 г. Лемэтр высказал гипотезу о рождении расширяющейся Вселенной в результате взрыва первичного атома (Большой взрыв).

1946 г. Гамов предсказал существование реликтового изучения в рамках модели горячей Вселенной.

Ниже есть продолжение.

1965 г. Глинер предложил гипотезу о существовании на ранней стадии эволюции Вселенной вакуумо-подобной среды (эквивалентной космологической постоянной), приводящей к космологической модели де Ситтера, которая в силу неустойчивости затем переходит в модель Фридмана. Это вакуумо-подобное состояние Глинер считал также и конечным состоянием гравитационного коллапса.

1967 г. ДеВитт вывел основное уравнение квантовой геометродинамики (которое описывает квантование гравитации как геометрии и называется уравнением Уилера — ДеВитта) и рассмотрел первую квантово-космологическую модель.

1970 г. Гриб, Мамаев, Мостепаненко, Зельдович, Старобинский и Паркер разработали теорию рождения частиц во фридмановской Вселенной.

1973 г. Фомин и Трайен предложили модель рождения Вселенной в результате квантовой флуктуации.

1981 г. Гут, исходя из гипотезы о наличии первичного скалярного поля, предложил модель инфляционной Вселенной (с начальной деситтеровской стадией), которая устранила некоторые трудности фридмановской модели.

1982 г. Виленкин на основе уравнения Уилера — ДеВитта предложил квантово-космологическую модель для деситтеровской Вселенной и свел рассмотрение ее рождения из деситтеровского вакуума как квантовой флуктуации к туннельному эффекту, аналогичному альфа-распаду радиоактивного атома.

1983 г. Хартл и Хокинг ввели в рассмотрение волновую функцию Вселенной.

1986 г. Линде предложил рассматривать мир в целом в виде бесконечного фрактала, состоящего из раздувающихся Вселенных.

1987 г. Фархи и Гут рассмотрели рождение Вселенной в лаборатории в результате искусственного сжатия вещества до гравитационного радиуса и его перехода в другую Вселенную.

1998 г. Хокинг и Турок показали возможность рождения открытых и плоских Вселенных.

1999 г. Гаррига, Муханов, Олум и Виленкин рассмотрели возможность связи сверхцивилизаций через черные дыры...

...Основные этапы развития наблюдательной космологии:

1925 г. Слайфер измерил красные смещения 41 галактики.

1929 г. Хаббл на основе анализа красных смещений галактик и их интерпретации с помощью эффекта Доплера установил закон расширения Вселенной v = HR, где v — скорость удаления галактики, R — расстояние до нее, H — постоянная Хаббла (современное значение Н = 65 км/с/Мпс).

1958 г. Оорт обнаружил скрытую (несветящуюся) массу в скоплениях галактик.

1963 г. Шмидт открыл квазары (квазизвездные объекты со светимостью превышающей светимости галактик).

1965 г. Пензиас и Уилсон обнаружили реликтовое (т. е. пришедшее из ранней Вселенной) электромагнитное излучение с температурой Т = 3 К.

1979 г. Уолш впервые наблюдал гравитационную линзу (объект, искривляющий лучи света за счет тяготения).

1992 г. Смут и др. измерили анизотропию реликтового излучения и получили разброс температур ΔТ / Т = 10−5.

1998 г. Филиппенко и др. по наблюдениям сверхновых в далеких галактиках обнаружили ускоренное расширение Вселенной. Отсюда следовало, что основной вклад в плотность энергии Вселенной дает несветящаяся материя, т. н. квинтэссенция (темная энергия, т. е. среда с отрицательным давлением).

2002 г. Ковач и др. обнаружили поляризацию реликтового излучения...

...Существует что-либо вне нашей Вселенной?

Рассмотрение инфляционных моделей, а также возможных механизмов образования деситтеровского вакуума в результате гравитационного коллапса привели к мысли о том, что мир в целом бесконечен и состоит из множества Вселенных, образующих фрактальную структуру. Каждая Вселенная, как и наша, расширяется сначала экспоненциально, а затем по степенному закону.

Необходимость рассмотрения квантовых явлений в ранней Вселенной.

Из факта расширения Вселенной следует, что в прошлом она имела микроскопические размеры. Как известно, в микромире действуют законы квантовой теории. По мере удаления в прошлое картину сначала можно считать полностью классической, затем необходимо с помощью квантовой теории поля рассматривать рождение частиц (и другие квантово-полевые эффекты) в искривленном пространстве-времени. Наконец, на временах меньших 10−35 сек (отсчитываемых от состояния с бесконечной плотностью, т. е. сингулярности, которая в классической области не достигается, а заменяется деситтеровской стадией) следует квантовать геометрию пространства-времени. Такое квантование получило название квантовой геометродинамики, основным уравнением которого является уравнение Уилера — ДеВитта. В простых случаях квантовая геометродинамика (применительно к космологии называемая квантовой космологией) формально сводится к квантовой механике, хотя возникают трудности с ее интерпретацией. Альтернативный подход состоит в трактовке гравитации как тензорного поля, которое квантуется на фоне плоского пространства-времени. Кванты этого тензорного поля (называемые гравитонами) — безмассовые и имеют спин равный 2. В рамках теории возмущений эта теория приводит к неустранимым расходимостям (т. е. она неперенормируема), поэтому этот подход мы рассматривать не будем. Устранение указанных расходимостей возможно в рамках многомерных теорий супергравитации и суперструн, но этот вопрос требует отдельного детального анализа и не входит в рамки нашей темы.
http://gordon0030.narod.ru/archive/14635/index.html

Стенограмма эфира:

Андрей Гриб: Сегодня мы будем говорить о квантовой космологии. Собственно, сама эта наука, квантовая космология, она пытается ответить на очень важный вопрос, который человечество волнует уже с давних пор. А именно, что такое начало Вселенной, если оно было, и что можно сказать об этом начале. Но сначала я, может быть, расскажу об истории этого вопроса современной науки, имея в виду науку 20-го века. Первым человеком, который стал говорить о том, что у Вселенной, по-видимому, было начало, был создатель теории расширяющей Вселенной Александр Александрович Фридман. В 1922-м году он, работая тогда в Петрограде, опубликовал работу, в которой описал расширение пространства. Это расширение пространства связано с некоторым особым решением уравнения Эйнштейна. И вот он нашёл это решение. И тогда же в этой работе в 1922 году он сказал, что если это правильно, то у Вселенной было начало. И он думает, что это начало было где-то, примерно, порядка десяти миллиардов лет тому назад. Удивительным образом, сегодня мы считаем, что возраст Вселенной равен 13,7 миллиардов лет. Но во время Фридмана никаких данных об этом не было. И, собственно, само по себе это утверждение было некоей странной и удивительной догадкой.

Дальше история развивалась таким образом. Отношение к самой идее начала, с самого начала всей этой науки было разным и очень неоднозначным. Альберт Эйнштейн написал на работу Фридмана отрицательный отзыв. В этом отзыве он написал, что он считает, что этого решения не существует, и что у уравнения Эйнштейна есть только статические решения. После этого Фридман написал письмо Эйнштейну, где подробно объяснил свои выкладки но, однако, Эйнштейн это письмо не прочитал, и потом в Берлине друг Фридмана Крутков показал, наконец-то, Эйнштейну это письмо, и они вместе, Крутков и Эйнштейн, разобрали выкладки Фридмана и поняли, что всё это правильно. Будучи честным человеком, Эйнштейн после этого опубликовал небольшую заметку в том же журнале – «Zeitschrift fur Physik» – это был главный международный физический журнал того времени, где он написал о том, что действительно такое решение, которое нашёл Фридман, существует. И высказывание о том, что эта работа ошибочна, было неправильным. Надо сказать, что работающий сейчас исследователь науки Стейчвэл написал о том, что первоначально в письме Эйнштейна было ещё добавлено. Но я думаю, что это не имеет физического смысла. Это о второй его заметке, где он исправил свою ошибку.

Фридман в 1925 году умер в возрасте 37 лет. В возрасте, типичном для русских гениев. И после этого только скромная могила с православным крестом на Смоленском кладбище (в Петербурге) долгое время была единственным свидетельством о том, что он вообще существовал. Потому что в Советском Союзе вся эта теория расширяющейся Вселенной была объявлена идеалистической, и практически долгие годы ею никто не занимался. Но всё происходило в других местах. В 1927 году аббат Лемэтр, который был, с одной стороны, католическим аббатом, а с другой стороны – физиком, написал работу, в которой переоткрыл решение Фридмана уравнения Эйнштейна, описывающего расширяющееся пространство. Эту работу он опубликовал в бельгийском журнале, и потом он очень хотел показать её Эйнштейну. Но, надо сказать, что встретиться с Эйнштейном было очень трудно. Но так как ему симпатизировала бельгийская королева, а королева интересовалась наукой, то королева знала Эйнштейна. И вот она способствовала тому, что произошла такая встреча между Лемэтром и Эйнштейном, она произошла в 1927 году в Брюсселе в такси. Эйнштейн ехал в такси, об этом рассказал человек, который знал секретаря Эйнштейна. И вот в этом такси произошла беседа.

Лемэтр спрашивал у Эйнштейна каково отношение Эйнштейна к этой работе. Эйнштейн сказал кратко: математика – правильно, но физика – какой ужас. Потом дальше развивалось всё это так. В 1929 году Хаббл увидел действительно красное смещение далёких галактик, которое следовало из теории расширения Вселенной. Эйнштейн, будучи физиком, признал, что такие нестационарные решения действительно имеют физический смысл. Однако тот же Лемэтр в 1930 году впервые опубликовал работу, где он стал говорить о начале Вселенной. В 1927-ом Лемэтр не говорил, а Фридман в 22-м году уже говорил об этом. Так вот, когда Лемэтр краткую работу опубликовал в Англии, поинтересовался мнением Эйнштейна, и Эйнштейн сказал, что «разговор о начале Вселенной связан с Вашей христианской догмой. Я в это не верю».

Дальше, в это время, именно в тридцатые годы, была короткая заметка, но только через три года Лемэтр опубликовал свою главную работу о первоатоме, где он изложил идею о том, что рождение Вселенной было квантовым. Дело всё в том, что Лемэтр очень интересовался уже тогда квантовой физикой, и у него была такая идея, что первоначально было нечто, что он назвал первоатомом. Этот первоатом взорвался или распался на множество мелких частиц, и за счёт этого уже квантового процесса во Вселенной появилась не нулевая энтропия, которую он связывал, правда, с космическими лучами, тогда ещё не было открыто реликтовое излучение. И вот, так сказать, появилась стрела времени. То есть, направление от прошлого к будущему. Эта идея Лемэтра была высказана им и опубликована, собственно говоря, только в 33-ем году. Далее события развивались так.

Первоначально отношение к теории расширяющейся Вселенной, а значит и к проблеме начала времени, было, вообще говоря, не положительным ещё и потому, что Хаббл неправильно определил постоянную Хаббла тогда. Наблюдения были не очень точны, и расстояния до далёких галактик определялись неправильно. Он её определил, как 500 километров в секунду на мегапарсек, и тогда оказалось, что возраст Вселенной меньше возраста Земли. Любой нормальный человек спрашивал: о какой же теории Вы говорите. И эта ситуация продолжалась практически до 60-х годов, когда научились гораздо точнее мерить расстояние. Выяснилось, что постоянная Хаббла совсем не 500 километров в секунду на мегапарсек, а меньшая величина. Порядка 65, как сейчас считают.

Но окончательным решением проблемы можно считать 1965 год, когда Пенроузом и Хокингом в Англии была доказана теорема, что если Вселенная расширяется и если в этой Вселенной материи удовлетворяют обычным условиям, так называемым уравнениям состояния, то у Вселенной обязательно в прошлом было начало. Эта теорема называется теоремой о сингулярности. И вот этот момент, можно сказать, – это момент, когда было установлено, что действительно Вселенная – совсем не то, что о ней думали. Что идея вечной во времени Вселенной, которую мы сейчас видим, эта идея, по всей видимости, должна быть оставлена. Надо заметить, что у нас в стране ещё в 80-х годах все студенты в университетах, институтах изучали диалектический материализм, в котором чёрным по белому было написано, что Вселенная вечна и бесконечна. И никаких разговоров о том, что когда-то было начало, не велось. Но это история вопроса, может быть, Михаил Леонидович сейчас добавит исторических фактов.

Михаил Фильченков: Я хотел начать с того, что ещё до Фридмана, в 17-м году, после того как Эйнштейн создал общую теорию относительности, он предложил модель стационарной Вселенной. И, собственно, поэтому он и возражал Фридману. Но буквально в это же время де Ситтер – это голландский астроном – предложил тоже нестационарную модель, но без сингулярности. Под сингулярностью подразумевается некое такое состояние с бесконечной плотностью, где и кривизна обращается в бесконечность. Это решение описывало как бы пустой мир, но с постоянной кривизной. И вот этот пустой мир, с постоянной кривизной, получил название Вселенной с космологической постоянной. Как космологическая постоянная она выражается через эту постоянную кривизну. Расширение – то, о котором говорил Андрей Анатольевич, но не упомянул – какой закон расширения, получил Хаббл, в смысле, Хаббл зарегистрировал только факт расширения. А вот что получил конкретно Фридман: все масштабы растут с течением времени по степенному закону. То есть, Хаббл наблюдал зависимость скорости удаления галактик от расстояния. Она оказалась линейной. А вот сами масштабы в зависимости от времени растут по степенному закону. Если у вас, допустим, есть какое-то излучение, скажем, электромагнитное, то закон – корень квадратный из времени. А если другая какая-то материя, то другой закон. Но закон степенной. То есть, расширение достаточно медленное. А в модели де Ситтера, т.е. с космологическим членом, расширение по экспоненте, т.е. гораздо более быстрое. Поскольку это была модель пустой Вселенной, то есть галактики там были как некие пробные частицы, которые просто движутся, но не определяют динамику этого расширения (динамику определял так называемый космологический член в уравнениях Эйнштейна), то после того как было получено решение Фридмана, которое описывало динамику, определяемую материей, наполняющей Вселенную (галактики, излучения и так далее), то, конечно, от модели де Ситтера быстро отказались, потому что она ничего реального не описывала. Это продолжалось некоторое время.

А вот приблизительно начиная с 60-х годов, стали обращать внимание на эту модель. И она попала в учебники, скажем, есть знаменитые книги по гравитации, допустим, Томан. Там уже это решение упомянуто. Но, в общем, вторую жизнь этому решению дал ленинградский учёный Эраст Борисович Глинер. Он в 65-м году предложил такую модель, в которой Вселенная расширяется сначала быстро, то есть по экспоненте. То есть, как бы пустая Вселенная, потом переходит на стадию расширения вещества. Вот то, что описывал в своей модели Фридман. Но, правда, причина этого перехода была не ясна. И поэтому работы Глинера сначала, в общем, не очень были встречены положительно научной общественностью. Он ещё в 70-м году опубликовал работу. Где-то в конце 70-х годов – в начале 80-х, были ещё работы Старобинского, Мостепаненко, потом дальше Гута. Через некоторое время выяснилось, что это, по-видимому, какое-то скалярное поле, которое и описывается этим космологическим членом. В результате определённых процессов, которые происходят во Вселенной, когда скалярное поле сильно осциллирует, начинает рождаться материя – эти самые частицы, излучение, которые потом определяют динамику Вселенной в модели Фридмана. И заслуга Глинера заключалась в том, что он предложил этот сценарий. Потому что, собственно, он использовал решение де Ситтера. Ну и, кроме того, он считал, что и конечная стадия гравитационного коллапса приводит к этому решению де Ситтера, то есть внутри чёрной дыры не сингулярность, а этот вакуум, описываемый космологическим членом. Кроме того, когда было предложено решение де Ситтера, то сразу из него следовало, что теоремы о неизбежности сингулярности не работают в силу того, что так называемое сильное энергетическое условие (то есть, что давление должно быть больше, чем некая величина отрицательная), для космологического члена не выполняется. И поэтому теоремы Хокинга-Пенроуза о неизбежности сингулярности в таком сценарии не работают.

А.Г. Хорошо, я теперь скажу о том, какой же картина в космологии сегодня представляется нам после этих открытий. Дело в том, что иногда открытие Фридмана сравнивают с открытием Коперника. Я бы сказал, что оно неким образом является антикоперниковским. Во-первых, потому что Коперник, в действительности, просто возродил точку зрения Аристарха Самосского в Греции, который уже говорил о том, что Земля вращается вокруг Солнца. Кроме того, мы знаем, что кроме Коперника был Джордано Бруно, после которого возникла некоторая определённая модель Вселенной, которая весьма популярна была в 19-м веке и в начале 20-го. Что это за точка зрения? Эту точку зрения Лемэтр, один из создателей космологии, назвал кошмаром бесконечности.

Суть этого кошмара состоит в следующем. Если человек 19-го века смотрел на звёздное небо, то он смотрел на некую непонятную для него бесконечность. Это пространственная бесконечность. Если человек задавал себе вопрос – кто я, откуда я, то он не мог на это ответить, потому что если сзади бесконечное время, этот вопрос бессмысленный. Вы ничего не можете объяснить, если время существования Вселенной бесконечное, если сзади вас бесконечное прошлое. И вот именно это назвал Лемэтр кошмаром бесконечности. Человек, который начинает понимать, что он конечное существо, окружён, с одной стороны, бесконечностью пространственной и бесконечностью временной, чувствует полную беспомощность, что бы то ни было объяснить. Вселенная нам представляется чем-то похожим на бесконечный супермаркет, в котором разложено множество каких-то вещей. Одна из этих вещей – земной шар с человечеством на нём. А есть какие-то другие вещи, но всё это бесконечно и всё в этом смысле является нерациональным и, как Лемэтр говорил, просто кошмарным.

Какой же образ возникает, если мы на самом деле считаем, что у Вселенной было начало и, кроме этого, что наблюдаемая Вселенная занимает конечный объём, как это утверждает космология. Конечно, за наблюдаемой Вселенной может быть какой-то процесс, но всё равно мы его наблюдать не можем. Вот эта Вселенная выступает сегодня как удивительным образом организованное целое. Можно задать такой вопрос: о чём могли бы рассказать атомы нашего тела? Допустим, я смотрю на свой палец. И если бы эти атомы могли говорить, что бы они мне рассказали о моей рождении? Во-первых, надо начать с того, что каждый из нас имеет в действительности возраст ни двадцать, ни тридцать, ни шестьдесят даже лет, ни семьдесят лет, а 13,7 миллиардов лет. Потому что если мы спросим, а как родился я, если под этим «я» понимать эту структуру из элементарных частиц атомов и атомных ядер, то нам расскажут следующую историю.

Сначала некоторым образом возникло пространство и время. Что это такое, об этом будет рассуждать квантовая космология. Однако это пространство было пустым. Впрочем, оно не совсем было пустым, а именно: если мы считаем, что была эра инфляции или де Ситтера, о которой сейчас только говорил Михаил Леонидович, это было пространство, наполненное особой пустой материей. И что любопытно, мы имеем некий комментарий книги Бытия в Библии. Если вы помните, там было сказано: в начале сотворил Господь небо и землю, земля же была безвидна и пуста. Так вот эта пустая материя безвидна, потому что света ещё нет. Она пустая, потому что это вакуумное вещество. Это удивительно точное популярное выражение того, о чём мы сейчас говорим. Итак, ранняя Вселенная – это Вселенная пустая в смысле обычной материи и в ней нет света. Затем возникает свет. Это тоже удивительный комментарий, потому что мы знаем, что после Земли безвидной, пустой было сказано «и да будет свет». До создания звёзд. То, на чём споткнулся Смердяков в «Братьях Карамазовых», если мы вспомним. Когда он читал Библию, он прочитал, что сначала был создан свет, а потом звёзды. Он сказал, как это может быть? Как может быть свет без звёзд? После чего сказал, что не в правду всё написано. Вот современные Смердяковы должны быть очень осторожны с книгой Бытия.

Потому что мы вдруг обнаруживаем, что на самом деле сначала был свет, а звёзды возникли потом. Итак, ранняя Вселенная, что она собой представляла? Это был свет, и в ранней Вселенной возникли первые элементарные частицы. Этим занимались мы – я и моя группа, начиная с середины 60-х годов. Тогда мы занимались вопросом о рождении частиц в ранней Вселенной. Гравитационное поле ранней Вселенной было очень сильно. А физике известно, что сильное поле может рождать в основном пары – частицы и античастицы. И наши вычисления показали, что эти пары, если брать тяжёлые частицы с особой массой, так называемое действительное объединение, действительно могут дать то самое число частиц, которое мы сегодня видим и наблюдаем в космологии. Это число называется числом Эддингтона-Дирака. То есть в ранней Вселенной не было этих частиц. Поэтому не было вблизи того, что называют началом Вселенной, не было бесконечной плотности вещества, потому что его просто не было. Оно возникло потом, это вещество. Оно возникло в виде элементарных частиц.

Что было далее. Далее были первые три минуты Вселенной, как объясняет Стивен Вайнберг в своей книге «Первые три минуты». Именно в это время произошли, возникли первые атомные ядра. Это были, конечно, лёгкие атомные ядра. Это был дейтерий, это был тритий, это был литий. Потом, дальше был большой период – 300 тысяч световых лет – и после этого началось возникновение первых атомов, а далее возникли звёзды, звёзды и галактики. И, наконец, внутри особых звёзд, сверхновых, возникли тяжёлые элементы, в частности углерод, из которого составлено наше тело.

Мы когда-то в прошлом были внутри звёзд. И поэтому, когда мы смотрим на ночное небо, мы можем задуматься. К сожалению, мы не видим сверхновых, которые вспыхивают, в основном, в других галактиках. Но если мы придём в хорошую обсерваторию, например, лаборатория САО на Кавказе, то нам их покажут, там почти каждый день регистрируют вспышки сверхновых в других галактиках. Так вот, мы были внутри сверхновых, мы оттуда были выброшены. Мы дети этих звёзд. И поэтому, глядя на это небо, мы не должны думать, что оно чужое. Мы там на самом деле когда-то были. Конечно, не мы, как здесь сидящие, но наши атомы, эти ядра, они там были, они оттуда, и они это помнят.

И потом, наконец, когда это было выброшено в пространство, на планете Земля началась биологическая эволюция, и возникло самое сложное образование во Вселенной, которое сегодня известно, это человеческий мозг. Поэтому Вселенная представляет сегодня удивительным образом рационально организованную целостность, когда от самого простого мы идём к наиболее сложному. И эту историю нам сегодня рассказывают.

Но теперь возникает главный вопрос: ну, а что такое, всё-таки, самое начало? Что значит начало Вселенной, начало времени? Что об этом можно сказать? Первым этот вопрос, как мы знаем, задал блаженный Августин в пятом веке новой эры. Он в «Исповеди» обсуждает проблему того, что такое начало Вселенной. При этом он отвечает на такой вопрос, его спрашивали: а что делал Бог до сотворения Вселенной? На что блаженный Августин сказал: он создавал ад для тех, кто задаёт глупые вопросы.

Нужно сказать, именно это повторил Хокинг, кстати, не ссылаясь почему-то на блаженного Августина, хотя я это говорил Хокингу и Полу Дэвису в своё время, когда они сюда приезжали. Кстати, Пол Дэвис потом стал об этом говорить. Хокинг в своей книжке «Краткая история времени» говорит так, что, когда мы спрашиваем, а что было до начало Вселенной, то это тоже самое, что спрашивать, а что южнее Южного полюса? Просто понятие «до» теряет свой смысл до этой точки начала Вселенной. Есть только «после». Так же, как на Южном полюсе, если вы спросите, «а что южнее?» вам скажут: простите, но это вопрос глупый. Всё севернее. Блаженный Августин тоже так же на это отвечал. Если вдуматься в то, что он сказал.

Итак, начало Вселенной, как начало времени. Что это такое? Что мы можем об этом сказать? Если говорить о классической общей теории относительности, то мы тут обсуждали теорию Хокинга, а также идею Глинера и Гута, и дальше Линде о так называемой инфляционной космологии, где говорится о том, что Вселенная до стадии Фридмана расширялась более ускоренно – по закону экспоненты. Но всё равно, и там возникает на самом деле этот вопрос. Вселенная расширялась. Но она расширялась от очень маленького объёма, который соответствует планковским размерам. Для того чтобы говорить о том, что происходило на этих размерах, и знать, что такое точка начала, необходимо привлекать квантовую физику. Причём квантовую физику не только для того, что находится внутри Вселенной, но и для описания её геометрии. Это квантовая гравитация.

Всё, чем занимались мы, допустим, начиная с 69-го года, относилось на самом деле к квантовым процессам внутри Вселенной. Пространство-время, которое классическое, описывается классически в теории относительности. Здесь же этого недостаточно, если мы хотим пытаться ответить на вопрос: а что же такое само возникновение времени? А что мы вообще тут можем говорить, что значит возникновение времени, что за слово «возникновение», если мы говорим о чём-то, что есть возникновение времени, в котором всякое возникновение существует? Как ставить здесь вопрос? Об этом нужно рассуждать не только физикам и математикам, человек, задающий этот вопрос, должен быть ещё и философом, чтобы понять, что же всё-таки он спрашивает.

И вот квантовая космология, которая возникла где-то в середине 80-х годов, пытается ответить на этот вопрос, а именно, пытается описать раннюю Вселенную в рамках квантовой физики. И произошло введение понятия так называемой «волновой функции Вселенной». Михаил Леонидович довольно много занимается этой темой. Я думаю, он прокомментирует лучше эту ситуацию.

М.Ф. Но здесь я хочу вернуться назад. У Вас была передача «Квантовая гравитация», и я хочу немножко добавить, что же такое квантовая гравитация, а потом объяснить, что такое квантовая космология. Проблема квантования в гравитации, в общем-то, довольно сложна, и нельзя сказать, что существует какая-то теория. Существуют просто различные подходы. То есть если рассматривать, скажем, какие-то слабые гравитационные поля на фоне почти плоского пространства Минковского, то тогда удобно провести такое квантование, которое обычно проводится в электродинамике. Есть такая наука – квантовая электродинамика.

Квантование электромагнитного поля даёт фотоны. И соответственно такая же процедура, проделанная над слабым гравитационным полем, даёт кванты гравитационного поля, которые называются гравитонами. В отличие от фотонов, они имеют спин 2. Сейчас просто невозможно в этой передаче это объяснить – это потребует много времени и может даже быть непонятно. Нужно только сказать следующее: эти гравитоны могут быть описаны в виде некоего тензорного поля. Общая теория относительности вообще построена на тензорах, то есть уравнения Эйнштейна – тензорные уравнения. И для этого тензорного поля, если развивать такой формализм, как в квантовой электродинамике, оказывается, что возникают неустранимые расходимости. Как физики говорят, это теория неперенормируема, и, в общем, до конца её построить не удаётся. Хотя, в принципе, какие-то простые задачи решать можно. Скажем, у вас есть атом водорода, и есть какие-то переходы, и излучается, скажем, электромагнитное излучение, дипольное. Есть также квадрупольные переходы. И излучается электромагнитное излучение квадрупольное, и излучается гравитационное излучение. Вы можете вычислить с помощью этого формализма, какое будет гравитационное излучение – как некий поток гравитонов. Такие простые задачки можно решить. Но до конца теория эта не строится.

И когда пытались её как-то улучшить, то оказалось, что есть следующие пути. Что нужно, во-первых, рассматривать уже пространство более высокого числа измерений, то есть, скажем, 11-мерное пространство, и там строится такая наука, которая называется супергравитацией. И эта наука, она и дальше развивалась, и сейчас есть такой совершенно новый подход – это теория суперструн. В низкоэнергетическом приближении в рамках этих теорий удаётся устранить эти расходимости, правда, может быть, не полностью, но, во всяком случае, эта задача, в общем, как-то решается. Но эти теории выходят за рамки нашей передачи. Я о них говорить не буду. А я хочу сказать ещё об одном подходе, который оказался довольно плодотворным.

Это когда вы рассматриваете гравитацию не как некое физическое поле, скажем, электромагнитное поле или какое-нибудь поле сильных взаимодействий, или слабых, а когда вы рассматриваете её с точки зрения общей теории относительности. То есть гравитацию рассматриваете как некую геометрию. И будет квантование не поля, а квантование геометрии в целом. И тогда окажется, что это квантование проще. По крайней мере, идейно проще, чем квантование полей. То есть оно напоминает то квантование, которое мы имеем в нерелятивистской квантовой механике. И это направление, в котором такой подход реализуется, получило название квантовой геометродинамики. Она была разработана в 60-х годах, в основном, Уилером и ДеВиттом. Основное уравнение в этом подходе – это так называемое уравнение Уилера-ДеВитта. И оказалось, что это уравнение Уилера-ДеВитта очень похоже на уравнение Шрёдингера – то уравнение, которое известно из квантовой механики. Только с одним исключением, что в этом уравнении энергия равна нулю. Потому что в этой теории не используется время.

То есть вся теория строится только в трехмерном пространстве. Вы берёте четырехмерный мир и делаете в каждый момент времени какие-то фотографии. И потом эти фотографии как-то комбинируете, а время не учитываете. Из этих фотографий, которые как бы отражают только геометрию мира, вы пытаетесь создать, как-то извлечь некую динамику. И эта динамика извлекается. То есть вы получаете уравнение типа уравнения Шрёдингера, решаете его и возвращаетесь по сути дела, как бы в лоно обычной квантовой механики. И там можно, в общем-то, очень много решить проблем, в частности, например, проблему рождения Вселенной. Но есть ещё важный момент – это то, что в 73-м году Фомин и Трайен предложили идею рождения Вселенной в результате некоей квантовой флуктуации. И оказывается, что это можно описать с помощью этого уравнения – типа уравнения Шрёдингера.

Это было сделано сначала Виленкиным, а потом уже многими другими. В частности, волновая функция Вселенной, о которой упоминал Андрей Анатольевич, была предложена Хартлом и Хокингом. И в рамках такой модели решается задача о рождении Вселенной, как некотором процессе, аналогичном альфа-распаду. То есть у вас есть частица, она при распаде испускается в результате некоего туннелирования – классически запрещённого процесса, когда частица проходит под барьером. То есть это означает, что её энергия меньше высоты барьера. Тем не менее, за счёт квантовых эффектов она оказывается по другую сторону барьера. Так вот Вселенная рождается точно так же, как это было установлено в данном подходе.

И вероятность рождения Вселенной очень маленькая. По крайней мере, она, видимо, не больше, чем е в степени минус 10 в девятой степени (е – около 2,72). Что можно ещё сказать? Ещё можно упомянуть следующую вещь, что весь этот аппарат, когда он применён к квантовой космологии, просто следует уравнению типа Шрёдингера. Я привёл пример, как рождается Вселенная. Есть интересный ещё такой момент, что на примере модели Фридмана, математический аппарат сводится к следующему. У нас есть уравнения Эйнштейна. Пространство у нас однородное и изотропное, и вы сводите эти уравнения Эйнштейна, их, в общем-то, довольно много (десять), только к двум уравнениям. Одно из этих уравнений, выражает просто закон сохранения энергии: кинетическая энергия плюс потенциальная равняется полной энергии.

И вот что получается из этого уравнения, переходя к обычной процедуре квантования, как мы это обычно делаем. Здесь было много передач по квантовой механике: специфика квантования сводится к тому, что вы заменяете некие физические величины на операторы, то есть у вас есть, допустим, импульс, и вы заменяете его на оператор. Но что это означает? Это очень простая вещь. У вас есть корпускулярно-волновой дуализм, т.е. если у вас есть формула для энергии и есть формула для волны, и если вы отождествляете эти формулы, то оказывается, что импульсу соответствует некая операция дифференцирования по координате, умноженная на мнимую единицу.

И если проделать с уравнением Фридмана, которое выражает закон сохранения энергии, такую операцию, то есть заменить импульс в этом уравнении на оператор импульса, то вы получаете уравнение типа уравнения Шрёдингера. То есть оказывается следующая вещь, что вы исходите из уравнений Эйнштейна, а получаете уравнение квантовой механики. То есть это совершенно удивительная вещь. В этом, собственно, в квантовой космологии и заключается синтез общей теории относительности и квантовой механики, то есть вы «перевариваете» общую теорию относительности, превращая её в квантовую механику. Причём, интересно следующее: можно пойти и дальше. Лемэтр, которого некоторые называют отцом квантовой космологии, предложил первоатом, а после этого у Уилера, ДеВитта и Хокинга были такие высказаны идеи, что решение этого уравнения, типа уравнения Шрёдингера, может дать что-то типа атома водорода. Потому что у уравнения Шрёдингера одно из точных решений – это атом водорода. Так вот оказалось, что из этого уравнения Уилера-ДеВитта, применённого к квантовой космологии, можно получить решение, которое совпадает с решением для атома водорода, то есть то, что предлагал ДеВитт, уже реализовано математически.

Что ещё можно сказать? Да, здесь ещё есть вот некая проблема, о которой сейчас Андрей Анатольевич скажет. Я только сделаю анонс, что в такой постановке задачи, когда у вас энергия равна нулю, из уравнения Шрёдингера следует, что у нас нет времени, потому что, как я сказал, мы рассматриваем только трехмерные конструкции, и из них выводим какую-то динамику. А то, что у нас нет времени, это очень плохо, потому что это означает то, что, раз нет времени, значит, нет наблюдателя. А основная интерпретация квантовой механики, в общем-то, требует наличия наблюдателя. По крайней мере, в такой трактовке, которая дана, можно сказать, в «библии квантовой механики» – книге фон Неймана «Математические основы квантовой механики». Без этого построение теории невозможно, хотя не все разделяют эту точку зрения, но, по-видимому, всё равно есть трудности. Как выйти из этого положения?

Предлагаются другие интерпретации. Скажем, в этой передаче обсуждалась так называемая многомировая интерпретация. Это, значит, что вы каждому измеренному значению какой-то величины ставите в соответствие какой-то определённый мир. То есть ты измерил одно значение, это было в одном мире. Измерил другое – в другом. Это следствие того, что в квантовой механике называется редукцией волнового пакета. Это то, что у вас есть, с одной стороны, волновая функция – это и есть некая суперпозиция разных состояний, но при измерении вы не измеряете всё в суперпозиции, измеряете только одно состояние. То есть те величины, которые вы измеряете, являются собственными значениями, которые соответствуют этим собственным функциям. Только одна собственная функция и одно собственное значение. А куда остальные исчезают – неизвестно. И это называется процедурой редукции волнового пакета.

И для того, чтобы этого не было, вы, благодаря многомировой интерпретации, предлагаете, что каждое измерение происходит в каком-то другом мире. Это так называемый мультиверс, об этом Андрей Анатольевич скажет. Я ещё только хотел добавить, что, на самом деле, не всё так плохо. Когда вы рассматриваете квантовую космологию, например, рождение Вселенной, то оказывается, что после того как происходит туннелирование, которое соответствует рождению Вселенной (с очень малой вероятностью), волновая функция оказывается такой, что из неё можно вывести, какая будет зависимость масштаба расширения от времени, то есть возникает время. Оно запрограммировано в самой квантовой механике. То есть до того, как Вселенная родилась, не было времени. Но если вы знаете эту волновую функцию и берёте её на предельно больших, масштабных факторах, то из этой зависимости, точнее, из её фазы, вы можете найти однозначно, как будет вести себя этот масштабный фактор в зависимости от времени. То есть у вас возникает время. Возникает, правда, некая трудность с наблюдателем. Об этом Андрей Анатольевич, конечно, подробно расскажет.

Александр Гордон: Прежде можно ещё один вопрос я задам. Вы говорите о маленькой вероятности флуктуации, в результате которой возникает Вселенная. А какое время при этом имеется в виду? Вероятность – за какое время?

М.Ф. А всё дело в том, что туннельный эффект происходит за нулевое время, потому что он происходит под барьером и...

А.Гордон. То есть вероятность события за нулевое время.

М.Ф. Да. За нулевое, при туннельном эффекте никакого времени нет, оно возникает после.

А.Гордон. Да, спасибо, я получил информацию. Не понял, но получил информацию.

А.Г. За короткое время, которое осталось, я хочу о двух вещах сказать. Во-первых, можно ли получить какие-то наблюдательные следствия из квантовой космологии? Можно ли что-либо из этого увидеть? Грубо говоря, это такой вопрос: а можно ли увидеть само начало Вселенной? Кое-что на эту тему можно сказать.

Во-первых, из-за того, что скорость света конечна, мы понимаем, что когда мы видим далёкие галактики, мы видим их в прошлом, потому что свет идёт оттуда миллионы световых лет, значит, мы видим их такими, какими они были миллионы лет тому назад. Чем дальше в космос мы смотрим, тем дальше в прошлое мы смотрим. Но так как время существования Вселенной – это 13,7 миллиарда лет, то когда мы будем смотреть уже туда, на время, на расстояние этого типа, то есть 13, 7 миллиарда лет, то уже будем приближаться к самому началу. Вот что сегодня имеется. Сегодня мы уже видим области с помощью реликтового излучения, где не было звёзд и не было галактик. Мы уже видим ту область, где реликтовое излучение, которое сегодня для нас невидимо, оно только в радиодиапазоне, было в видимом диапазоне. Вселенная в это время не была похожа на ту, которая сейчас.

Уже небо было не чёрным, оно было блистающим, как Солнце. Вся Вселенная была одним большим Солнцем. Но на самом деле не совсем Солнцем, потому что световое давление, как говорится, в этой ранней Вселенной было очень большим, намного больше, чем от Солнца. Спрашивается, а можно ли пробиться через толщу этого огненного шара, как его называют, и посмотреть на самое начало? Ответ таков, что, вообще говоря, можно. Но это связано с гравитационными волнами. Гравитационные волны проходят через всё. Если мы научимся принимать гравитационные волны, мы сможем взглянуть в самое начало, когда возникало все то, что сейчас мы видим.

И вот тут есть проблема, о которой сказал Михаил Леонидович. Если таки-есть волновая функция Вселенной, то есть ли из этого какие-то общие следствия? Конечно, экспериментально наблюдаемых следствий оттуда пока особенно не видно, но очень важный момент – это то, как эта теория объясняет появление времени. Эта теория с волновой функцией Вселенной приводит к очень необычному взгляду, взгляду, который соответственно мы называем блок Вселенной. Блок Вселенной – это значит, что события в пространстве и времени некоторым образом существуют, существуют, как таковые, события. И опять же можно вспомнить блаженного Августина и его «Исповедь». Он говорил: я думаю, что есть три настоящих – настоящее прошлых предметов, настоящее настоящих предметов и настоящее будущих предметов. Именно это утверждает блок Вселенной, теория блока Вселенной. Она говорит о том, что если есть волновая функция Вселенной, то на самом деле, некоторым образом, времени в смысле Ньютона нет. Он считал, что время существует как абсолютное время, даже когда нет никаких событий. Здесь же утверждение обратное: есть событие, а время – это что-то, что упорядочит эти события. Но тогда это означает, что будущее существует так же, как настоящее. И так же, как прошлое.

Эта точка зрения, вообще говоря, конечно, противоречит нашей идее становления. О том, что всё-таки что-то становится в будущем, и что будущее – это множество возможностей. И квантовая механика вообще говорит о том, что, да, это так, по всей видимости. И тут...

А.Гордон. Блок Вселенной и детерминизм тогда просто неизбежен?

А.Г. Не обязательно детерминизм. Потому что в блоке Вселенной возможна такая вещь, что события существуют, но между ними не всегда есть такая связь, что вы можете из одного события предсказать будущее. В этом смысле это не означает детерминизма. Но квантовая механика утверждает большее. Она даже утверждает, что свойства квантовых объектов вообще не описывается как событие в обычном пространстве. Это связано с проблемой, которую немножко затронул Михаил Леонидович, который сказал, что проблема, возникающая в квантовой космологии, это проблема наблюдателя.

Обязательно должен был наблюдатель, чтобы было хоть что-то определённое, потому что вне наблюдателя определённого ничего нет. И в этом смысле, конечно, проблема наблюдателя в квантовой космологии сегодня не только не решена, но ещё по-настоящему не поставлена. Хотя ясно, конечно, что если мы будем применять обычную копенгагенскую интерпретацию, то для того, чтобы даже Вселенная родилась, обязательно нужно, чтобы кто-то тогда уже её наблюдал. То есть мы опять приходим к ещё одному комментарию книги Бытия, где сказано: вначале Земля была безвидна и пуста, и дух Божий носился над водою. Водой обычно называют, согласно библейской терминологии, материю. То есть должен быть какой-то наблюдатель, какое-то сознание. Если нет, то вы не имеете превращение квантового мира в классический.

И, наконец, интерпретация, где предлагается построить много параллельных вселенных, а наблюдателей нет. К сожалению, там очень много трудностей. Почему? Я, например, лично эту интерпретацию не разделяю. Потому что здесь трудности чисто математические. Там есть две нерешённых проблемы. Одна называется, так сказать, сугубо на нашем языке – проблема предпочтительного базиса, которая там не решена, а вторая – это то, что в квантовой физике нельзя ввести для квантовых свойств так называемую логическую функцию истинности. То есть эти объекты квантовые существуют как потенциальные возможности, как говорил мой учитель Фок, а не как наше видение Вселенной. Поэтому параллельная Вселенная – это не то же самое, что наша.

А.Гордон. Пять минут нам добавили, продолжайте, пожалуйста.

А.Г. Параллельные Вселенные, о которых сейчас говорят и в масс-медиа, нельзя представлять себе так же, как нашу Вселенную. Они отличаются от нашей, если следовать квантовой механике. Потому что они не в том же смысле «есть», как наша Вселенная «есть». Слово «есть» к ним нельзя употреблять. И в этом отношении проблема наблюдателя в квантовой космологии является достаточно открытой.

А.Гордон. Поправьте меня, если я ошибаюсь, но там, по-моему, ещё была теория фрактального…

А.Г. Об этом можно сказать. Фрактальная теория обычно связана с теорией многих миров, но не обязательно…

М.Ф. Дайте, я скажу. Осталось мало времени, но я всё-таки хотел бы немного затронуть этот вопрос. Где-то в районе 86-го года Линде предложил модель, в которой инфляция (когда у вас какие-то вселенные раздуваются) на самом деле происходит не только в нашем мире. Мир – это мегагалактика, т.е. наблюдаемая часть Вселенной. А большой мир состоит из многих вселенных. И наша – только одна из них.

А.Гордон. Частный случай.

М.Ф. Частный случай, да. И при этом очень много строили таких моделей, что эти пузыри раздуваются, они как-то пересекаются или не пересекаются. Из одного пузыря можно попасть в другой. В частности, была такая гипотеза, как гипотеза Ли Смолина: скажем, есть какие-то чёрные дыры, возникающие в результате гравитационного коллапса. Поскольку внутри них образуется опять тот же самый вакуум, он опять расширяется в какую-то уже другую вселенную, и в этой вселенной образуются опять чёрные дыры, они опять коллапсируют, и этот бесконечный процесс представляет собой некую фрактальную структуру. Это, конечно, некая полуфантастика, но вот интересно…

А.Гордон. Это решает вопрос с наблюдателем.

М.Ф. Но это нас возвращает к кошмару бесконечности. То есть опять бесконечный мир. Мы от этого ушли, но у нас может быть постановка задачи и другая. А существуют ли какие-то способы попасть из одного мира в другой? И в 87-м году Гут и Фархи (Гут – это тот, кто предложил по сути дела инфляционную модель) предложили такую, в общем-то, сумасшедшую идею о создании вселенной в лаборатории. То есть, требуется всего-навсего только 10 килограмм вещества, которое нужно сжать достаточно сильно, чтобы образовался этот самый вакуум…

А.Гордон. До каких размеров надо сжать?

М.Ф. Сжать нужно до очень маленьких размеров – десять в минус 24-й сантиметра. При этом оказывается, что та энергия, которую нужно при этом затратить, она никакая не космическая, она сейчас имеется на Земле. То есть энергии вполне достаточно. Другое дело, как сжать. Но энергии даже в современной технологии достаточно, чтобы сжать. Другое дело, что мы не знаем, как сжать. Но энергия уже такая есть. То есть, если какая-то сверхцивилизация найдёт такой способ, то она может, в принципе, создать новую вселенную. Тогда оказывается, что рождается новая Вселенная, причём это всё происходит под гравитационным радиусом, поэтому наш наблюдатель как располагал 10 килограммами вещества, так он и будет их видеть. А расширение произойдёт в новую вселенную – возникнет новая вселенная. Причём эти десять килограмм соответствуют почти копии нашей Вселенной, то есть с такими же галактиками, и прочее. То есть, в таком вот небольшом объёме. Правда, неизвестно, может, в нашей лаборатории что-то измениться с нашим вакуумом. Были такие гипотезы, что это может как-то плохо отразиться на нашем мире.

А.Гордон. А кроме того, как мы узнаем, что эта вселенная родилась?…

М.Ф. Как мы узнаем? Мы никак не узнаем. Но здесь есть другой вопрос, секундочку. Ещё есть другой подход – это как послать какое-то сообщение в другую вселенную?…

А.Гордон. Простите, я забуду вопрос. А мы в этом случае можем являться наблюдателем по отношению к той вселенной, которая создалась? Или всё-таки нет?

М.Ф. Нет, но если кто-то к нам пошлёт сообщение, то мы сможем его принять. Поэтому мы можем послать сообщение и можем принять.

А.Гордон. Было бы кому.

М.Ф. Да, да. Так вот, ситуация следующая – есть такая фантастическая модель, что цивилизации существуют какое-то конечное время, и они должны как-то передать свою информацию каким-то другим цивилизациям в нашей Вселенной и в других вселенных. Мы не знаем, сколько цивилизаций существует. Но мы знаем, что есть наша, по крайней мере. И как они могут передать информацию из одной вселенной в другую? Они могут передать либо через чёрные дыры, которые…

А.Гордон. Каков объём информации?

М.Ф. Да, объём информации. Объём информации очень интересный. Оказалось, что вероятность передачи очень маленькая, а информации, которую мы можем передать, приблизительно столько же, сколько содержится в геноме человека. То есть, мы можем передать через этот туннель…

А.Гордон. Вы и с этим тоже не согласны?

М.Ф. Подождите, я сейчас закончу.

А.Г. Геном передан сюда из другой цивилизации?…

М.Ф. То есть понимаете, оказывается так, что чем больше информации, тем меньше вероятность её передать. Если передать легко что-то, то информации очень мало. Для того чтобы передать, скажем, геном человека, нужно е в степени минус 10 в десятой степени.

А.Гордон. А чтобы передать Книгу Бытия, сколько нужно?

М.Ф. А для того, чтобы передать просто какую-то маленькую книгу, нужна вероятность е в степени минус 10 где-то в восьмой степени. То есть в принципе кто-то может эти сообщения к нам прислать. И возможно даже, что и сама жизнь явилась результатом того, что кто-то передал этот геном…

А.Гордон. Чем это лучше, чем Господь Бог?

М.Ф. А это неизвестно.

А.Г. Может быть, я закончу. Здесь, мне кажется, мы имеем возврат к некоторому эллинскому богословию. Потому что чем эллинское богословие отличалось от христианского? У них боги находились где-то на Олимпе. Здесь предлагается где-то другое место, другая вселенная, откуда Боги посылают эту информацию. Но так как теория весьма спекулятивна, потому что её проверить нельзя, то я лично…

А.Гордон. К тому же, она всё равно не даёт ответа на вопросы, которые мы ставим…

А.Г. К сожалению, да. Но я лично предпочитаю христианское богословие, как более развитое, чем эллинское, которое здесь сейчас предлагается.

М.Ф. Нет, это только гипотеза…

А.Гордон. С вашей точки зрения наблюдатель был и…

А.Г. Если брать просто стандартную копенгагенскую интерпретацию, то мы должны как-то анализировать этот вопрос о наблюдателе. Либо это сегодняшние наблюдатели, которые судят о прошлом, либо мы должны говорить о сознании в каком-то более широком смысле.

А.Гордон. То есть вполне возможно, что наш взгляд туда за горизонт этого события, вернее, на горизонт событий, с помощью тех самых гравитационных волн – это и будет тот самый взгляд наблюдателя, который, возможно, создал нашу Вселенную.

А.Г. Да, это уилеровская точка зрения – участвующая Вселенная, – то, что вы сейчас излагаете.


А.Гордон. Потрясающе. Но время уже кончилось...
http://gordon0030.narod.ru/transcripts/2003-08.html#TOC_id262606




Гордон - Диалоги: Антропный принцип (05.11.2003)

Форматирование не сохранено.



Появление человека — уникальный эксперимент или нелепая случайность? Почему Вселенная такова, какой мы ее наблюдаем? В чем отличие антропоморфизма от древнегреческого космического принципа? О человеке-микрокосме в составе макрокосмоса — философы Вадим Казютинский и Андрей Павленко...

Ниже есть продолжение.

В различных формулировках антропного принципа в космологии речь идет, по сути, о единстве космоса и человека и той роли, которую выполняет последний в этом единстве. Здесь особое внимание привлекают два факта. Во-первых, сама возможность человеческого существования содержится в характере космологических законов и находится в определенной взаимосвязи со значением физических констант. Малейшие вариации значения последних несовместимы с реальностью человеческой жизни. Во-вторых, в научном отношении человеку доступно лишь то, что он способен познать. Иначе говоря, как существо, способное к пониманию, человек занимает во Вселенной центральное положение, которое не способно поколебать никакая коперникианская революция. Таким образом, в соответствии с приведенными выше фактами и состоянием современной науки, по крайней мере три суждения не вызывают особых сомнений: 1) человек — существо космическое; 2) человек познает Вселенную доступным ему образом; 3) в качестве познающего существа человек не имеет в космосе альтернативы. Вокруг этих суждений, а именно они и составляют приемлемое содержание антропного принципа, ведутся острейшие дискуссии.

О чем спор? О тех возможных мировоззренческих выводах, которые совместимы с суждениями 1, 2, 3 и которые, по определению, позволяют установить наиболее фундаментальные положения космологии, в теоретическом отношении более первичные, чем сами упомянутые суждения. Именно в этой связи появились формулировки так называемого антропного принципа (АПК).

Слабый АПК: то, что человек может наблюдать, ограниченно условиями его существования.

Сильный АПК: доступная нам Вселенная должна быть такой, чтобы в ней, на некотором этапе эволюции допускалось существование наблюдателей.

Довольно часто АПК рассматривается совместно с теистическим космологическим принципом (ТКП): Вселенная эволюционирует согласно рациональному проекту, что свидетельствует о космическом Творце.

Антропный принцип выдвинули физики, но на данный момент в дискуссию включились ученые из самых разных областей науки и связано это с тем, что в АПК заложено множество мировоззренческих вопросов — от онтологических до социальных. От физиков и космологов исходит призыв к осторожности в оценке антропного принципа и настаивают на дальнейшей экспериментальной проверке некоторых предположений. Сильный антропный принцип настаивает на том, что изучаемый космос должен соответствовать природе наблюдателей. Здесь появляется рискованное выражение «должен», вместе с которым в космологию вносится контекст проектирования. Долженствование — это этический феномен, актуальный там, где имеется возможность выбора или специального проекта. Существенно, что для космологии, в отличие от этики, характерен не критерий долженствования, а критерий подтверждаемости. Космология дает картину того, что есть, а не того что должно быть. Поэтому, по мнению большинства физиков, сильный антропный принцип в космологии не является научным положением, он — результат неправомерной подмены характерного для астрономического знания критерия подтверждаемости чуждым этому знанию критерием долженствования. По этой же причине не выдерживает критики со стороны многих ученых и теистический космологический принцип.

http://gordon0030.narod.ru/archive/19317/index.html


Участники:
Вадим Васильевич Казютинский – доктор философских наук
Андрей Николаевич Павленко– доктор философских наук

Александр Гордон: …проблема, перед которой мы стоим и которой до конца не понимаем. Гости употребляли словосочетание «антропный принцип», и даже прозвучало суждение здесь как-то, что только основываясь на положениях антропного принципа можно когда-нибудь объединить все знание, накопленное человечеством – естественнонаучное, гуманитарное, мистическое, даже религиозное – с тем, чтобы наконец истина нам открылась. Но никто, будучи связан темой программы, рассуждая о своем сокровенном, так и не объяснил ни мне, ни нашей аудитории, что же это, собственно, такое – антропный принцип. И у меня, несмотря на то, что я читал материалы к этой передаче, до сих пор остается целый ряд даже не вопросов, а некоего, знаете, такого, что ли, недоверия к основным положениям, которые я успел прочесть. Я, может быть, после ваших объяснений попробую в 2-3 словах объяснить, почему у меня возникает такое недоверие. Давайте начнем с главного – что же это такое все-таки?
Вадим Казютинский: Главное – это вопрос о том, зачем нужен антропный принцип. Он должен ответить на вопрос, почему вселенная такова, какой мы ее наблюдаем. Это очень необычный вопрос. Раньше такие вопросы в науке не ставились. Раньше в науке ставились другие вопросы: как устроена вселенная, как она эволюционирует, а вот почему она такова – этот вопрос возник только на очень поздней стадии развития науки. Почему?
Известно, что наша вселенная расширяется. И расширение вселенной описывается фридмановской теорией, теорией расширяющейся вселенной. Но, вообще говоря, мы в науке привыкли, что теория дает одну модель для одного объекта, а фридмановская теория дает бесчисленное множество, континуум моделей для нашей расширяющейся вселенной, метагалактики – это уже неувязка. Много раз пытались объяснить эту неувязку – почему этих моделей много? Как выбрать начальное условие для расширяющейся вселенной? Ответ был таков. Нужно выбрать начальные условия таким образом, чтобы они были совместимы с фактом существования человека. Такова первоначальная постановка проблемы, в наше время.
Когда лет 30-40 назад, в 60-е годы прошлого века, этот вопрос был поставлен, он вызвал невероятный бум. Невероятный бум. Например, английский космолог Дэвис сказал: «У меня есть ощущение, что происходит нечто невероятное в науке. Совершенно новые проблемы, новые объяснения. Антропный принцип – это не физический принцип. Это принцип какой-то надфизический», – сказал он.
Антропный принцип призван ответить на вопрос, почему вселенная такова, какой мы ее наблюдаем. Есть два подхода к решению этого вопроса. Первый звучит так: если бы вселенная была бы другой, если бы ее свойства были немного иными, чем мы их наблюдаем, мы просто не существовали бы. И некому было бы судить о вселенной. Это первый подход. Его придерживаются очень многие космологи и астрофизики. Другой подход: вселенная такова, какой мы ее наблюдаем, потому что существует человек. Этот ответ немножко двусмысленный, немножко загадочный.
Английский космолог и математик Брендон Картер, обсуждая эти проблемы, выдвинул антропный принцип, который он сформулировал в виде двух принципов – слабого и сильного. Антропный принцип звучит так: то, что мы ожидаем наблюдать во вселенной, должно быть совместимо с условиями нашего существования как наблюдателей. Вы скажете: это тривиально. Да, конечно. Но сильный принцип звучит уже не тривиально: Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе ее эволюции было возможным появление человека. Вот из-за этого сильного антропного принципа и развернулись те дискуссии, которые продолжались многие десятилетия, и только сейчас начинают стихать.
Фактически, выяснилось, что эти проблемы отнюдь не новы, они уже в древней философии развивались, они обсуждались и великим английским естествоиспытателем Уоллесом, в конце 19 века. Уоллес пришел к выводу, что вся эта вселенная, со всеми ее величественными закономерностями, была необходима для того, чтобы на Земле возникла жизнь. То есть проблема вот в чем: человек есть неотъемлемая часть вселенной, мы неотделимы от нее. Древняя идея, что человек – это микрокосм в составе макрокосма, эта идея находит сейчас выражение точным языком космологии. Такова проблема.
Уоллес выдвинул два типа объяснений. Почему вся вселенная, которую мы наблюдаем, необходима для того, чтобы мы с вами могли бы существовать. Он сказал, что и материалист, и человек верующий, каждый по-своему легко справится с этой проблемой. Материалист будет говорить, что все есть дело случая. Человек верующий, к каковым Уоллес относил самого себя, будет считать, что человек это есть цель, предзаложенная высшим трансцендентным существом, цель, ради которой и развивается вселенная, потому в ней все так хорошо и подогнано.
Но в наше время, в 50-60-70 годы эта проблема перешла в некий новый план, в план проблемы фундаментальных физических констант. Был установлен такой физический принцип (это не антропный еще принцип, это физический принцип), согласно которому ряд фундаментальных констант, которые установлены современной наукой, так тонко подогнаны друг к другу, что малейшее изменение хотя бы одной из них привело бы к другой вселенной. Вселенная оказалась бы совершенно иной, чем мы ее наблюдаем. Получалось некое возвращение к пифагорейской идее о том, что в основе мира лежит число.
Но всегда возникает вопрос, какие же это константы? Здесь на экране они выписаны. Иногда добавляют к ним некоторые другие константы. Но фактически речь идет о массах трех элементарных частиц, образующих нашу вселенную. Масса электрона, масса нейтрона и масса протона, важна их разница, затем идут 4 константы фундаментальных физических взаимодействий. Константа электромагнитного взаимодействия, константа сильного взаимодействия, константа слабого взаимодействия; сильное – слабое – это ядерное взаимодействие. Константа гравитационного взаимодействия. И, наконец, размерность пространства, она, как известно, равна 3.
Что выяснили физики путем тщательного анализа? Мы не физики с Андреем Николаевичем, мы в физическую сторону вдаваться не будем, скажем только следующее. Если бы масса электрона была бы больше, чем она есть всего лишь в 2,5-3 раза, то во вселенной проходили бы совершенно другие типы ядерных реакций, чем они есть, не было бы, возможно, образования сложных структур. Таким образом, если бы константы были чуть-чуть иными (для электрона это чуть-чуть – 2,5-3 раза, для разницы масс нейтрона и протона – в 1,6 раза), то, опять-таки, сложные структуры не могли бы образоваться. То же касается различных взаимодействий. А что касается размерности пространства, то если бы пространство было, представим себе, двумерным, мы не могли бы с вами в нем существовать. А если бы оно было не трехмерным, а четырехмерным и более, то не могли бы существовать устойчивые орбиты. Планеты падали бы на звезды или улетали бы в бесконечность.
Короче, если бы этот набор констант, к которому, повторяю, добавляют иногда и некоторые другие, скажем, скорость расширения нашей метагалактики, ее среднюю плотность (а некоторые авторы выбирают свой набор констант в дополнение к этому), то вселенная была бы совсем иной. В ней бы не было ни атомов, ни ядер атомов, ни звезд, ни галактик. Существует, таким образом, тончайшая подгонка этих фундаментальных констант друг к другу. Их изменение привело бы к другой вселенной, в которой человеку бы не было места. Это лезвие бритвы, по которой прошла наша вселенная, оно просто поразительно. Никто никогда не думал, что эта игра констант может быть столь тонкой. И космологи, физики, астрономы задумались над этой проблемой. Таким образом я ответил бы на ваш вопрос. Ощущается ли проблема в такой постановке?
А.Г. Разумеется, ощущается.
В.К. А далее два объяснения, которые были названы. Одно объяснение такое. Мы можем наблюдать не всякую по своим свойствам вселенную, потому что только в такой вселенной мы можем существовать. Второе объяснение – вселенная такова, какую мы наблюдаем, потому что существует человек – как некая цель или по некоторым другим причинам. Есть принцип соучастия, который телеологию, цель не вводит. Но все равно без человека, в отсутствие человека вселенная была бы другой.
Я думаю, что главным является именно сильный антропный принцип – вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе ее развития допускалось существование наблюдателей. Эта формулировка Брендона Картера. И она-то своей неожиданностью, экстравагантностью вызвала огромные споры. Прежде всего, модальность долженствования не свойственна научному принципу. Это некое требование к природе, и это очень странно. Вокруг этой формулировки и развернулись всевозможные споры.
Андрей Павленко: Я со своей стороны, хотел бы несколько снизить градус восхищения антропной аргументацией или, говоря более мягко, как-то ограничить сферу его универсальности. И в этой связи дополнить сказанное уже Владимиром Васильевичем.
Здесь, с моей точки зрения, следовало бы различить фактическую сторону дела и ту, которую мы называем философской интерпретацией этого принципа. Фактическая сторона очень конкретна, то есть она связана с конкретными людьми, конкретным временем, а в самой физике она связана с решением каких-то конкретных физических проблем. Дело в то, что в космологии начала 20 века, вслед за подтверждением Э. Хабблом нестационарной модели Фридмана в 1928 году, появляется очень большое количество интерпретаций этого открытия. Некоторые исследователи оценивали его позитивно, как реальное событие, другие исследователи говорили, что открытие Хаббла не подтверждает нестационарную модель Фридмана, и приводили ряд физических аргументов. В результате этой неоднозначности в оценке открытия Хаббла, 30-40 годы прошлого столетия характеризуются некоторым откатом от нестационарных моделей. И в космологию приходят так называемые статичные модели, то есть модели, которые описывают не эволюционирующий мир, как это было у Фридмана. Это модели Хойла, Дикке, Бонди и других исследователей.
В.К. Стационарная вселенная.
А.П. Да, модели стационарной вселенной.
В такой ситуации, а также в связи с тем, что не было точной оценки возраста вселенной после открытия Хаббла, было не совсем понятно для самих космологов, как определить или с той или иной степенью точностьи датировать возраст нашей наблюдаемой вселенной. Возрасты предполагались самые невероятные – от возраста, который совпадал с возрастом Земли, что было бы совершенно нелепостью, до каких-то совершенно невероятных значений.
В.К. И даже меньше, 2 миллиарда лет было первоначально.
А.П. По радиоактивному методу возраст определялся равным приблизительно 4,5 миллиардам лет.
И тогда физику Дикке приходит в голову совершенно фантастическая идея. Он поставил перед собой задачу: на каком основании из всего множества этих моделей выбрать наиболее реалистическую, то есть ту, которая описывает наблюдаемую вселенную, с одной стороны, а с другой – дает адекватную оценку её возраста. Ему приходит в голову поразительная идея. В самом деле, вселенная, если мы признаем, что она эволюционировала, должна была бы пройти такие стадии эволюции, о которых упоминал Владимир Васильевич, которые бы позволили на некотором этапе ее эволюции возникнуть наблюдателю. Дикке в своей статье, посвященной антропной аргументации в 1961 году в журнале «Nature» так и говорит: «Вселенная должна была бы эволюционировать так, чтобы возникли физики, которые могли бы это осознать».
Поэтому, исторически, выдвижение антропной аргументации было сделано самим физиком, это есть некоторый апофеоз физического знания. То есть вселенная проэволюционировала вплоть до физиков и, конкретно, до Дикке, который смог это осознать. И это, конечно, было очень серьезным достижением. В то время была дискуссия в связи с этим. Дикке полемизировал с другими физиками, например, с Полем Дираком и так далее.
В этой связи, я бы хотел обратить внимание еще и вот на какой любопытный факт: независимо от Дикке в 1957 наш советский, а теперь уже российский ученый Григорий Моисеевич Идлис, живя в Казахстане, опубликовал в местном академическом журнале статью с аналогичными идеями. И поэтому, если мы откроем такую известную книгу, как «Атропный космологический принцип», опубликованную Типлером и Барроу в 1986 году, то Идлис там упоминается в качестве одного из родоначальников этой идеи.
Это означает, что идея, в каком-то смысле, витала уже в воздухе. И люди живя и работая в совершенно разных местах – ведь Советский Союз был все-таки отрезан информационно – приходили к схожим выводам. Но уже в 73 году, то есть приблизительно через 14-15 лет после того, как Дикке эту идею высказал, Брендон Картер предложил уже в явной форме две формулировки принципа на Краковском конгрессе, которые стали классическим определением слабого и сильного антропного принципа.
Но Картер ведь тоже не на пустом месте предлагал эти принципы. В докладе он говорит следующим образом: до науки 20 века в физике и в космологии господствовал принцип Коперника. В соответствии с этим принципом наблюдатель не занимает никакого привилегированного места. Почему? Потому что Копернику этот принцип был жизненно необходим, ибо если бы он не опирался на этот принцип, было бы чрезвычайно трудно убедить своих оппонентов в том, что верна гелиоцентрическая модель. Он не мог апеллировать к чувственно воспринимаемым результатам. Почему? Потому что на протяжении, практически, 2-х с небольшим тысяч лет, человечество, уже зная модель Аристарха Самосского о том, что Солнце находится в центре мира, тем не менее, эту модель не принимала. Почему? Потому что она никак не согласовывалась с чувственными наблюдениями. То есть нужно было отказаться от привилегированности земного наблюдателя.
И вот поэтому Коперник утверждает этот принцип в своей работе «Об обращениях небесных сфер» и в некоторых других – в «Малом комментарии» и так далее. Поэтому Брендон Картер говорит (это четко у него зафиксировано в слабом принципе), что все-таки в каком-то смысле наблюдатель занимает привилегированное положение. В каком смысле? В том смысле, что его существование совпадает с существованием вселенной, и таким образом здесь нет того, на что указывал Владимир Васильевич, нет жесткого долженствования. Есть такое совпадение.
А сильный принцип действительно говорит о том, что вселенная должна на некотором этапе эволюции допускать существование наблюдателя. Если первый принцип просто констатирует некоторые совпадения качеств наблюдателя и окружающего мира, что, в общем, само по себе является тривиальным, то сильный принцип уже как бы выходит за рамки науки, и в строгом смысле очень многие ученые – физики и космологи – конечно, к нему относились осторожно.
В.К. Крайне отрицательно! Считали его ненаучным.
А.П. Но не все. Все-таки были такие крупные физики, как Стивен Хокинг, которые пытались его каким-то образом все-таки применить. Но в чем была прелесть слабого принципа? В том, что качества вселенной совместимы с существованием наблюдателя. Это сразу развязывало руки физикам и космологам в отбраковке нереалистических моделей. Почему? Раз ваша теория или модель (теория – это уже сформировавшаяся модель, получившая подтверждение) не допускает появления на таком-то этапе, скажем, во вселенной в возрасте около 14-15 миллиардов лет существования наблюдателя, подобного земному, значит, она нереалистична. И это вполне естественно. То есть принцип, безусловно, имел какое-то выбраковочное значение.
Но я бы хотел все-таки здесь обратить внимание на некоторые нетривиальные моменты, связанные с этим принципом, с моей точки зрения, на моменты, которые имеют сугубо философскую природу, а не физическую. Как уже сказал Владимир Васильевич, мы физику оставляем физикам. Заключаются они вот в чем, с моей точки зрения.
Первое. Владимир Васильевич здесь говорил о некоторых константах, которые известны современной науке. Некоторые он упомянул, а о некоторых только вскользь рассказал. Так вот, некоторые константы все-таки были известны, например, в 18 веке. Скажем, Ньютону уже была известна гравитационная константа. В 18 веке, даже в конце 17-го, уже измерили скорость света, то есть, знали, что скорость света имеет строго определенное значение. Возникает вопрос, а почему в 18 веке никому в голову такая идея не пришла? Такой чисто философский вопрос.
Другой момент, очень с моей точки зрения интересный, заключается в следующем. Постановка этой проблемы в связи с антропным принципом, естественно, стала возможной только после того, как в науку пришла так называемая эволюционная теория вселенной Фридмана, или теория эволюционирующей вселенной Фридмана. Которая, раз уж она имеет место быть, и раз она получила два очень известных подтверждения, то естественным образом возникает вопрос, что раз нечто имеет начало, то, стало быть, оно должно иметь и конец. И таким образом здесь своеобразная роль наблюдателя, который оказывается зависимым от свойств вселенной. Без этой эволюционирующей теории, теории эволюционирующей вселенной, конечно, антропный принцип не имел бы такого значения, такого резонанса, который он получает.
И еще один очень важный момент, без чего, безусловно, мы до конца не поняли бы или не осветили в достаточной степени его значения. Он заключается в следующем. Дело в том, что сам принцип Коперника, на который ссылается Брендон Картер в своей краковской речи или краковском докладе, он сам являлся своеобразной антитезой, или противопоставлением, античному принципу, зафиксированному в явной форме у Платона в «Тимее».
Согласно этому принципу, который мы условно могли бы назвать космологическим принципом Платона, космос является образцом, образцом для уподобления. И таким образом человек, с точки зрения платонизма, ни в коей степени не мог бы считаться некоторой вершиной эволюции этого космоса. Это нонсенс, с точки зрения античного мировоззрения. Но в таком случае получается поразительная вещь: антропный принцип является, фактически, ничем иным, как перевернутым с ног на голову космологическим принципом Платона, когда не вселенная, не мир, окружающий человека, является целью, так сказать, к которой он стремится, а сам человек оказывается на вершине.
Перед тем как прийти сюда, к вам на передачу, я пересмотрел еще раз первые стихи книги «Бытия» в Библии. И действительно, там и в 1 главе, и в 9 главе книги Бытия сказано, что Бог дал вам Землю, плодитесь, размножайтесь, владейте, обладайте. И эта, совершенно ясно присутствующая в ветхозаветном писании мысль о том, что все дано для человека, в определенном смысле получает уже чисто физическое, как мы уже отметили, у Дикке, выражение, когда вселенная и ее качества эволюционируют так, что на некотором этапе появляются физики, которые способны это осознать. Вот это, безусловно, тоже не может быть не отмечено.
В.К. Я хочу, если можно, продолжить с того места, на котором я кончил. Сильный антропный принцип и слабый антропный принцип. Слабый антропный принцип, собственно, что говорит? Он говорит, что выделена эпоха, в которой существует человек. Человек может существовать не во всякую эпоху нашей вселенной. Для того чтобы он мог возникнуть, должны были пройти многие миллиарды лет, об этом говорил Андрей Николаевич. И должны были образоваться планеты, условия для них. В общем, выделена эпоха в эволюции вселенной, и в этом главный смысл слабого антропного принципа.
Смысл сильного антропного принципа в том, что выделена сама наша вселенная, она особенная. Возникает главный вопрос – а как возникло это сочетание констант? Как произошла эта тонкая подгонка констант, которая и позволила нам с вами возникнуть и беседовать здесь, в этой студии? И по этому поводу современные научные ответы на новом уровне повторяют как раз то, что в свое время говорил Уоллес.
Очень многие авторы считают, что наша вселенная возникла спонтанно, случайно возникла путем флуктуации вакуума. Об этом уже было в ваших передачах. И в ней совершенно случайно, спонтанно, возникло то сочетание констант, которое мы имеем. Но необходимо предположить, и Картер сделал такое предположение, что есть множество других вселенных, других метагалактик, других объектов, подобных нашей метагалктике, где законы те же, но константы другие. И там, в тех вселенных, жизни нет, потому что сочетания констант были такими, что они не допускают возникновение жизни. Вот почему наша вселенная оказывается выделенной среди других. Вот в чем антикоперниканский смысл сильного антропного принципа – что чисто случайно это все возникло.
Картер формулирует принцип самоотбора: наша вселенная возникла такой, какой она есть и какой мы ее наблюдаем в результате некоего космического самоотбора, который происходил по естественным причинам. Но очень многие теологи и космологи, например, Фред Хойл, развивают идею телеологии. Они говорят, что человек есть цель, к которой стремится все бытие, то есть они повторяют таким образом вторую из альтернатив, которую наметил Уоллес, они развивают очень детальную аргументацию, в подробности которой нам сейчас недосуг вдаваться, важна основная идея.
Например, Фред Хойл, известный астрофизик, говорит, что во вселенной оперировал некий сверхинтеллект, который устроил ее данным образом. И констатацией этого – проблема для теолога исчерпывается. Но я лично придерживаюсь другого, третьего, точнее, направления, которое может быть здесь высказано.
Сейчас возникла синергетика, о ней тоже была речь на ваших передачах, и мы знаем, что происходит некая самоорганизация природы. Причем в этих процессах самоорганизации мы наблюдаем некую квазителеологию, то есть будущее каким-то образом временит настоящее. Есть некие аттракторы, к которым стягиваются решения уравнений, которыми описывается современное состояние. Будущее каким-то образом определяет настоящее. И вполне возможно предположить, что само существование человека потенциально было заключено в той начальной флуктуации, которая породила нашу вселенную, но актуально эта идея, то есть этот процесс возникновения человека, реализовался не случайным образом и не телеологическим, а в виде некоторой квазителеономии, некоторой квазицели, поставленной самой природой, не каким-то сверхестественным интеллектом, а самой природой.
И здесь я бы хотел упомянуть еще одного человека, которого бесконечно уважаю и который очень много сделал для анализа антропного принципа. Это профессор Иосиф Леонидович Розенталь, сотрудник Института космических исследований нашей Академии. Он выдвинул такую идею, и вполне справедливую: объяснять наличием человека физические закономерности – это немножко легкомысленно. Физик должен мыслить как физик и должен искать физические объяснения этим закономерностям, значениям констант, тонкой подгонки, гармонии этих значений. Поэтому Розенталь выдвинул принцип целесообразности, согласно которому наблюдаемое сочетание констант необходимо и достаточно для существования того, что мы наблюдаем во вселенной. Причем, это касается не только человека, это касается и звезд, и всего остального. Он не апеллировал к человеку, и поэтому наряду с антропным принципом он выдвигает принцип целесообразности. Принцип некоторой квазицели, многократно подчеркивая, что он при этом не имеет в виду никакую сознательно поставленную цель.
Мне кажется, что философское значение этих рассуждений состоит вот в чем. Мы наблюдаем некие проявления целесообразности в живой природе. Это хорошо известная вещь, она объяснена, но мы теперь должны признать, что в самоорганизующейся вселенной есть некие проявления квазицелесообразности, на разных ее уровнях, начиная с ее спонтанного рождения. И это некий новый момент современной картины мира. Человек включается в этот контекст квазицелесообразности, квазителеологии. Таким образом, не какое-то трансцендентное существо, а сама природа заложила в начальный момент некую программу, которая и реализуется сейчас в виде человека и , возможно, других цивилизаций. В этом и состоит, мне кажется, огромное мировоззренческое значение антропного принципа.
Мне часто говорят, что я преувеличиваю значение этого принципа. Но, право же, это весьма нетривиально.
А.Г. Да, у меня вопрос возник в связи с этим. Если такая самоорганизация, квазицель, была поставлена самой природой самой себе, и так или иначе будущее определяло прошлое, то есть отбор шел в определенном направлении и организация шла в определенном направлении, значит ли это, что с возникновением человека и с появлением разума цель достигнута?
В.К. Никоим образом.
А.Г. Тогда что дальше?
В.К. Самоорганизация будет продолжаться, и какие формы она примет – мы не можем сейчас предсказать. Мы были бы фантастами, если бы мы предсказали, какие дальнейшие формы еще будут. Существующее положение может быть промежуточной целью. Вернадский говорил о том, что нынешний человек в его нынешнем состоянии – это некое промежуточное существо, что человек будет совершенствоваться. Вполне возможно. Мои философские рассуждения этого не отрицают. Андрей Николаевич?
А.П. Да, Владимир Васильевич. Вы очень интересно рассказываете. Действительно, эта идея целесообразности принадлежит Аристотелю, который ввел сам термин – энтелехия. И Аристотелю, в некотором смысле, просто ничего не оставалось, как ввести его, потому что он отрицал одушевленность мира, признаваемую его учителем Платоном. Ему нужен был механизм, который бы заменял душу, поскольку платоновский космос подчинялся душе, она была порядком, математически обустроенным, то есть имеющим и математическую сторону, и музыкальную, и так далее. Аристотель это все отрицал. Ему нужно было что-то создать взамен этого. И тогда он предлагает телеологию.
Но вы, Александр, совершенно правильно спросили Владимира Васильевича, может ли существовать форма жизни или форма наблюдателя, если мы уж возвращаемся к теме антропного принципа, которая отлична от человеческой и стоит выше или наоборот ниже в отношениях к самому человеку. Владимир Васильевич сказал, что это промежуточная цель, но тогда и антропный принцип оказывается абсолютно бессмысленным.
А.Г. Я поэтому и спросил, что я чувствую, что в этой системе другому наблюдателю, кроме человека, места нет.
А.П. Владимир Васильевич, конечно, несколько, может быть, заинтересованно не открывает все карты. Он говорит, что да, есть какие-то современные модели, описывающие спонтанное рождение. Действительно, физика и современная космология нам говорят о том, что – эта идея хаотически развивающейся вселенной была предложена нашим соотечественником, известным физиком Андреем Дмитриевичем Линде в 1983 году – существует целый ансамбль вселенных, огромное множество. Есть разные оценки, вплоть до 105 таких вселенных. И тогда получается, что мы своим антропным принципом просто фиксируем мир, в котором мы конкретно живем, как, например, ту квартиру, в которой мы живем – но есть еще очень много других квартир в этом многоэтажном многоквартирном доме.
В.К. Но не жилых.
А.П. А это не факт, никто этого не может ни отрицать, ни опровергать…
А.Г. Они могут быть заселены кошками и собаками…
А.П. Эта интерпретация вносит совершенно другое понимание. И мне кажется, что Линде предлагает очень интересную интерпретацию, которая перекликается с платоновским пониманием, он говорит, что речь идет не о том, что вселенная зависит от существования наблюдателя, это слишком сильное утверждение, и уж тем более не о том, что вселенная должна быть такой, что она должна допускать существование наблюдателя. А о том, что существует корреляция между свойствами наблюдателя и свойствами вселенной. А это уже совершенно другое. Это уже скорее напоминает платоновский космос, хорошо организованный, где микрокосмос соответствует макрокосмосу.
А.Г. То есть мы потому и существуем, что вселенная такова.
А.П. Да. Существует некоторая корреляция, то есть соответствие некоторых свойств, но нет причинной зависимости. И физики, честно говоря, побаиваются этой причинной зависимости, поэтому многие из них просто верят в то, что все эти константы, о которых говорил Владимир Васильевич, а, главное, совпадение этих констант, которые дают большие числа…
В.К. Подгонка.
А.П. Да, что они получат, в конце концов, чисто физическое объяснение. Это в значительной степени обусловило очень жесткую критику антропного принципа. Особенно после появления книги Типлера и Барроу в 1986-м году. Как только не называли этот принцип, доходили в своей оценке вплоть до того, что это абсолютно бессмысленный антропный принцип и так далее. Он, во-первых, ничего не предсказывает, то есть на основании этого принципа ничего не было предсказано. Во-вторых, этот принцип дает объяснения постфактум, то есть он прекрасно объясняет то, что и так уже известно без антропного принципа. И в этом смысле он оказывается абсолютно бесполезным для науки. Такого мнения придерживается американский научный публицист Гарднер, и некоторые другие. Поэтому здесь, конечно, ситуация очень спорная.
А.Г. Каковы все-таки сегодня основные аргументы противников антропного принципа, кроме того, что вы перечислили: непредсказательность, абсолютная бесполезность, некоторая заносчивость, я бы сказал.
В.К. Я думаю, что многие физики не обрадуются, глядя нашу передачу, и выслушав то, что сказал Андрей Николаевич.
А.П. Это Гарднер сказал, это не я.
В.К. Нет-нет, я понимаю. Дело в следующем: в современных работах, в целом ряде книг, в том числе в работах профессора Розенталя, о которых я говорил, например, в вышедшей в этом году вторым изданием его книге «Геометрия, динамика, вселенная», подчеркиваются аргументы в пользу и антропного принципа, и принципа целесообразности.
Насчет того, смог ли он предсказать какие-то конкретные физические особенности нашей вселенной. Картер хитрит, когда говорит, что он мог предсказал то, что уже и так было известно. Я как раз согласен с Андреем Николаевичем в том, что эвристическая роль этого принципа невелика.
А.П. С Гарднером.
В.К. С теми, кто считает, что эвристическая роль этого принципа невелика. Но есть довольно много людей, которые считают, что он позволяет нам понять, по какому лезвию бритвы прошла эволюция вселенной, пока она не создала человека.
В заключении еще один момент, о котором мы не говорили. Дело в том, что масса наблюдаемой вселенной составляет, как мы знаем, всего лишь 2 примерно процента от общей массы нашей вселенной. 98 процентов – это скрытая масса. Есть только предположения о том, что это такое – вакуумный конденсат, неизвестные типы элементарных частиц, скажем, слабо взаимодействующие сверхмассивные нейтрино и тому подобное.
А.Г. Мы говорили здесь уже о темной материи и темной энергии.
В.К. Антропный принцип касается не этой материи, а того магистрального ствола эволюции, который протянулся от кваркглюонной плазмы, о которой тоже шла речь в ваших передачах, и до человека. Получается так, что 98 процентов массы нашей вселенной осталось в каком-то субэлементарном состоянии. И какой-то магистральный ствол эволюции идет от начального состояния вселенной до человека и, возможно, дальше. Да-да, эта ниточка протягивается. Смысл антропного принципа, мне кажется, нужно рассматривать именно в том контексте, что он описывает этот магистральный ствол: мы возникли, а вокруг нас находятся огромные массы темной, неизвестной материи.
А.Г. Да, это хоть красиво. Хотя здесь же в программе я слышал выражение…
http://gordon0030.narod.ru/transcripts/2003-11.html#TOC_id256310

#RisingLifePress: FABRIC OF THE COSMOS - part 4/4 : Universe or Multiverse? (Brian Greene) (English)





Direct evidence for the multiverse might come from a collision between our expanding universe and its neighbors. (Mehau Kulyk / Photo Researchers, Inc.)


Brian Greene: Welcome to the Multiverse

The latest developments in cosmology point toward the possibility that our universe is merely one of billions.

“What really interests me is whether God had any choice in creating the world.”

That’s how Albert Einstein, in his characteristically poetic way, asked whether our universe is the only possible universe.



Ниже есть продолжение.

The reference to God is easily misread, as Einstein’s question wasn’t theological. Instead, Einstein wanted to know whether the laws of physics necessarily yield a unique universe—ours—filled with galaxies, stars, and planets. Or instead, like each year’s assortment of new cars on the dealer’s lot, could the laws allow for universes with a wide range of different features? And if so, is the majestic reality we’ve come to know—through powerful telescopes and mammoth particle colliders—the product of some random process, a cosmic roll of the dice that selected our features from a menu of possibilities? Or is there a deeper explanation for why things are the way they are?

In Einstein’s day, the possibility that our universe could have turned out differently was a mind-bender that physicists might have bandied about long after the day’s more serious research was done. But recently, the question has shifted from the outskirts of physics to the mainstream. And rather than merely imagining that our universe might have had different properties, proponents of three independent developments now suggest that there are other universes, separate from ours, most made from different kinds of particles and governed by different forces, populating an astoundingly vast cosmos.

The multiverse, as this vast cosmos is called, is one of the most polarizing concepts to have emerged from physics in decades, inspiring heated arguments between those who propose that it is the next phase in our understanding of reality, and those who claim that it is utter nonsense, a travesty born of theoreticians letting their imaginations run wild.

So which is it? And why should we care? Grasping the answer requires that we first come to grips with the big bang.

In Search of the Bang

In 1915, Einstein published the most important of all his works, the general theory of relativity, which was the culmination of a 10-year search to understand the force of gravity. The theory was a marvel of mathematical beauty, providing equations that could explain everything from the motion of planets to the trajectory of starlight with stupendous accuracy.

Within a few short years, additional mathematical analyses concluded that space itself is expanding, dragging each galaxy away from every other. Though Einstein at first strongly resisted this startling implication of his own theory, observations of deep space made by the great American astronomer Edwin Hubble in 1929 confirmed it. And before long, scientists reasoned that if space is now expanding, then at ever earlier times the universe must have been ever smaller. At some moment in the distant past, everything we now see—the ingredients responsible for every planet, every star, every galaxy, even space itself—must have been compressed to an infinitesimal speck that then swelled outward, evolving into the universe as we know it.

The big-bang theory was born. During the decades that followed, the theory would receive overwhelming observational support. Yet scientists were aware that the big-bang theory suffered from a significant shortcoming. Of all things, it leaves out the bang. Einstein’s equations do a wonderful job of describing how the universe evolved from a split second after the bang, but the equations break down (similar to the error message returned by a calculator when you try to divide 1 by 0?) when applied to the extreme environment of the universe’s earliest moment. The big bang thus provides no insight into what might have powered the bang itself.

Fuel for the Fire

In the 1980s, physicist Alan Guth offered an enhanced version of the big-bang theory, called inflationary cosmology, which promised to fill this critical gap. The centerpiece of the proposal is a hypothetical cosmic fuel that, if concentrated in a tiny region, would drive a brief but stupendous outward rush of space—a bang, and a big one at that. In fact, mathematical calculations showed that the burst would have been so intense that tiny jitters from the quantum realm would have been stretched enormously and smeared clear across space. Like overextended spandex showing the pattern of its weave, this would yield a precise pattern of miniscule temperature variations, slightly hotter spots and slightly colder spots dotting the night sky. In the early 1990s, NASA’s Cosmic Microwave Background Explorer satellite first detected these temperature variations, garnering Nobel Prizes for team leaders John Mather and George Smoot.

Remarkably, mathematical analysis also revealed—and here’s where the multiverse enters—that as space expands the cosmic fuel replenishes itself, and so efficiently that it is virtually impossible to use it all up. Which means that the big bang would likely not be a unique event. Instead, the fuel would not only power the bang giving rise to our expanding realm, but it would power countless other bangs, too, each yielding its own separate, expanding universe. Our universe would then be a single expanding bubble inhabiting a grand cosmic bubble bath of universes—a multiverse.

It’s a striking prospect. If correct, it would provide the capstone on a long series of cosmic reappraisals. We once thought our planet was the center of it all, only to realize that we’re one of many planets orbiting the sun, only then to learn that the sun, parked in a suburb of the Milky Way, is one of hundreds of billions of stars in our galaxy, only then to find that the Milky Way is one of hundreds of billions of galaxies inhabiting the universe. Now, inflationary cosmology was suggesting that our universe, filled with those billions of galaxies, stars, and planets, might merely be one of many occupying a vast multiverse.

Yet, when the multiverse was proposed back in the 1980s by pioneers Andrei Linde and Alexander Vilenkin, the community of physicists shrugged. The other universes, even if they existed, would stand outside what we can observe—we only have access to this universe. Apparently, then, they wouldn’t affect us and we wouldn’t affect them. So what role could other universes possibly play in science, a discipline devoted to explaining what we do see?

And that’s where things stood for about a decade, until an astounding astronomical observation suggested an answer.

The Mystery of Dark Energy

Although the discovery that space is expanding was revolutionary, there was one aspect of the expansion that most everyone took for granted. Just as the pull of earth’s gravity slows the ascent of a ball tossed upward, the gravitational pull of each galaxy on every other must be slowing the expansion of space.

In the 1990s, two teams of astronomers set out to measure the rate of this cosmic slowdown. Through years of painstaking observations of distant galaxies, the teams collected data on how the expansion rate of space has changed over time. And when they completed the analysis, they all nearly fell out of their chairs. Both teams found that, far from slowing down, the expansion of space went into overdrive about 7 billion years ago and has been speeding up ever since. That’s like gently tossing a ball upward, having it slow down initially, but then rocket upward ever more quickly.

The result sent scientists across the globe scurrying to explain the cosmic speedup. What force could be driving every galaxy to rush away from every other faster and faster? The most promising answer comes to us from an old idea of Einstein’s. We’re all used to gravity being a force that does only one thing: pull objects toward each other. But in Einstein’s general theory of relativity, gravity can also do something else: it can push things apart. How? Well, the gravity exerted by familiar objects like the moon, the earth, and the sun is surely attractive. But Einstein’s equations show that if space contains something else—not clumps of matter but an invisible energy, sort of like an invisible mist that’s uniformly spread through space—then the gravity exerted by the energy mist would be repulsive.

Which is just what we need to explain the observations. The repulsive gravity of an invisible energy mist filling space—we now call it dark energy—would push every galaxy away from every other, driving the expansion to speed up, not slow down.

But there’s a hitch. When the astronomers deduced how much dark energy would have to permeate every nook and cranny of space to account for the observed cosmic speedup, they found a number that no one has been able to explain. Not even close. Expressed in the relevant units, the dark-energy density is extraordinarily small:

.0000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000138.

At the same time, attempts by researchers to calculate the amount of dark energy from the laws of physics have yielded results that are typically a hundred orders of magnitude larger, perhaps the greatest mismatch between observation and theory in the history of science.

And that has led to some soul searching.

Physicists have long believed that with sufficient hard work, experimentation, and industrious calculation, no detail about the fundamental makeup of reality would lie beyond scientific explanation. Certainly, many details still lack an explanation, such as the masses of particles like electrons and quarks. Yet the expectation has been that in due course physicists will find explanations.

The spectacular failure of attempts to explain the amount of dark energy has raised questions about this confidence, driving some physicists to pursue a radically different explanatory approach, one that suggests (once again) the possible existence of a multiverse.

The Multiverse Solution

The new approach has scientific roots that stretch back to the early 1600s, when the great astronomer Johannes Kepler was obsessed with understanding a different number: the 93 million miles between the sun and the earth. Kepler struggled for years to explain this distance but never succeeded, and from our modern perch the reason is clear. We now know that there are a great many planets, orbiting their host stars at a great many different distances, demonstrating the fallacy in Kepler’s quest—the laws of physics do not single out any particular distances as special. Instead, what distinguishes the earth-sun distance is simply that it yields conditions hospitable to life: were we much closer or farther from the sun, the extreme temperatures would prevent our form of life from taking hold. So, although Kepler was on a wild goose chase in seeking a fundamental explanation for the earth-sun distance, there is an explanation for why we humans find ourselves at such a distance.

In seeking an explanation for the value of dark energy, maybe we’ve been making a mistake analogous to Kepler’s. Our best cosmological theory—the inflationary theory—naturally gives rise to other universes. Perhaps, then, just as there are many planets orbiting stars at many different distances, maybe there are many universes containing many different amounts of dark energy. If so, asking the laws of physics to explain one particular value of dark energy would be just as misguided as trying to explain one particular planetary distance. Instead, the right question to ask would be: why do we humans find ourselves in a universe with the particular amount of dark energy we’ve measured, instead of any of the other possibilities?

This is a question we can address. In universes with larger amounts of dark energy, whenever matter tries to clump into galaxies, the repulsive push of the dark energy is so strong that the clump gets blown apart, thwarting galactic formation. In universes whose dark-energy value is much smaller, the repulsive push changes to an attractive pull, causing those universes to collapse back on themselves so quickly that again galaxies wouldn’t form. And without galaxies, there are no stars, no planets, and so in those universes there’s no chance for our form of life to exist.

And so we find ourselves in this universe and not another for much the same reason we find ourselves on earth and not on Neptune—we find ourselves where conditions are ripe for our form of life. Even without being able to observe the other universes, their existence would thus play a scientific role: the multiverse offers a solution to the mystery of dark energy, rendering the quantity we observe understandable.

Or so that’s what multiverse proponents contend.

Many others find this explanation unsatisfying, silly, even offensive, asserting that science is meant to give definitive, precise, and quantitative explanations, not “just so” stories.

But the essential counterpoint is that if the feature you’re trying to explain can and does take on a wide variety of different mathematical values across the landscape of reality, then seeking a definitive explanation for one value is wrongheaded. Just as it makes no sense to ask for a definitive prediction of the distance at which planets orbit their host stars, since there are many possible distances, if we’re part of a multiverse it would make no sense to ask for a definitive prediction of the value of dark energy, since there would be many possible values.

The multiverse doesn’t change the scientific method or lower explanatory standards. But it does ask us to reevaluate whether we’ve mistakenly posed the wrong questions.

Hanging by Strings

Of course, for this approach to succeed, we must be sure that among the multiverse’s many different dark-energy values is the very one we’ve measured. And that’s where a third line of investigation, string theory, comes to the fore.

String theory is an attempt to realize Einstein’s dream of a “unified theory” capable of stitching all matter and forces into a single mathematical tapestry. Initially formulated in the late 1960s, the theory envisions that deep inside every fundamental particle is a tiny, vibrating, stringlike filament of energy. And much as the different vibrational patterns of a violin string yield different musical notes, so the different vibrational patterns of these tiny strings would yield different kinds of particles.

Pioneers of the subject anticipated that string theory’s rigid mathematical architecture would soon yield a single set of definitive, testable predictions. But as the years passed, detailed analysis of the theory’s equations revealed numerous solutions, each representing a different possible universe. And numerous means numerous. Today, the tally of possible universes stands at the almost incomprehensible 10500, a number so large it defies analogy.

For some string-theory advocates, this stupendous failure to yield a unique universe—ours—was a devastating blow. But to those advancing the multiverse, string theory’s enormous diversity of possible universes has proven vital.

Just as it takes a well-stocked shoe store to guarantee you’ll find your size, only a well-stocked multiverse can guarantee that our universe, with its peculiar amount of dark energy, will be represented. On its own, inflationary cosmology falls short of the mark. While its never-ending series of big bangs would yield an immense collection of universes, many would have similar features, like a shoe store with stacks and stacks of sizes 5 and 13, but nothing in the size you seek.

By combining inflationary cosmology and string theory, however, the stock room of universes overflows: in the hands of inflation, string theory’s enormously diverse collection of possible universes become actual universes, brought to life by one big bang after another. Our universe is then virtually guaranteed to be among them. And because of the special features necessary for our form of life, that’s the universe we inhabit.

High-Risk Science

Years ago, Carl Sagan emphasized that extraordinary claims require extraordinary evidence. So, can we gather evidence supporting a proposal that invokes other universes?

Because the other universes would lie beyond what we can observe, it might seem that the answer is no, placing the multiverse outside the bounds of science. But that’s too quick. Evidence for a proposal can be amassed even when some of its important features are inaccessible.

Take black holes. Scientists routinely use general relativity to speak with confidence about what happens inside a black hole, even though nothing, not even light, can escape a black hole’s interior, rendering such regions unobservable. The justification is that once a theory makes a slew of accurate predictions about things we can observe, as general relativity has, we justifiably gain confidence in the theory’s predictions about things we can’t observe.

Similarly, if a proposal that invokes the multiverse gains our confidence by making correct predictions about things we do have access to, things in our universe, then our confidence in its prediction of other universes, realms we don’t have access to, would rightly grow too.

As of today, we are far from crossing this threshold. Inflationary cosmology makes accurate predictions about microwave background radiation; dark energy accurately explains accelerated expansion. But string theory remains hypothetical, largely because its primary distinguishing features become manifest at scales billions of times smaller than we can probe even with today’s most powerful accelerators.

More direct evidence for the multiverse might come from potential collisions between our expanding universe and its neighbors. Such a cosmic fender bender would generate an additional pattern of temperature variations in the microwave background radiation that sophisticated telescopes might one day detect. Many consider this the most promising possibility for finding evidence in support of the multiverse.

That there are ways, long shots to be sure, to test the multiverse proposal reflects its origin in careful mathematical analysis. Nevertheless, because the proposal is unquestionably tentative, we must approach it with healthy skepticism and invoke its explanatory framework judiciously.

Imagine that when the apple fell on Newton’s head, he wasn’t inspired to develop the law of gravity, but instead reasoned that some apples fall down, others fall up, and we observe the downward variety simply because the upward ones have long since departed for outer space. The example is facetious but the point serious: used indiscriminately, the multiverse can be a cop-out that diverts scientists from seeking deeper explanations. On the other hand, failure to consider the multiverse can place scientists on a Keplerian treadmill in which they furiously chase answers to unanswerable questions.

Which is all just to say that the multiverse falls squarely in the domain of high-risk science. There are numerous developments that could weaken the motivation for considering it, from scientists finally calculating the correct dark-energy value, or confirming a version of inflationary cosmology that only yields a single universe, or discovering that string theory no longer supports a cornucopia of possible universes. And so on.

But as with all rational bets, high risk comes with the potential for high reward. During the past five centuries we’ve used the power of observation and mathematical calculation to shatter misconceptions. From a quaint, small, earth-centered universe to one filled with billions of galaxies, the journey has been both thrilling and humbling. We’ve been compelled to relinquish sacred belief in our own centrality, but with such cosmic demotion we’ve demonstrated the capacity of the human intellect to reach far beyond the confines of ordinary experience to reveal extraordinary truth. The multiverse proposal might be wrong. But it might also be the next step in this journey, unveiling a breathtaking panorama of universes populating a vast cosmic landscape. For some scientists, including me, that possibility makes the risk well worth taking.
http://www.thedailybeast.com/newsweek/2012/05/20/brian-greene-welcome-to-the-multiverse.html