Последняя секунда Вселенной - Алиса Веспер

В книге не используется слово «мультивселенная», но по сути это она и есть.

Для начала разберемся, что это такое.

Мультивселе́нная (Метавселенная или Гипервселенная) – гипотетическое множество всех возможных реально существующих параллельных вселенных (включая ту, в которой мы находимся). Представления о структуре Мультивселенной, природе каждой вселенной, входящей в ее состав, и отношениях между этими вселенными зависят от выбранной гипотезы. Вселенные, входящие в Мультивселенную, называются альтернативными вселенными, альтернативными реальностями, параллельными вселенными или параллельными мирами.

Ряд ученых высказывает мнение, что гипотеза Мультивселенной скорее философская, поскольку она не фальсифицируема (ее нельзя опровергнуть с помощью научного эксперимента, а это является неотъемлемой частью научного метода), а следовательно, является ненаучной. Но разве это может помешать писателю-фантасту?

Космолог Макс Тегмарк предложил следующую классификацию миров:

Уровень 1: миры за пределами нашего космологического горизонта, т. е. те, которые находятся в нашей Вселенной, но которые мы не можем увидеть.

Уровень 2: миры с другими физическими константами (например, миры на других бранах в M-теории).

Уровень 3: миры, возникающие в рамках много-мировой интерпретации квантовой механики.

Уровень 4: конечный ансамбль (включает все вселенные, реализующие те или иные математические структуры).

В книге у нас Мультивселенная уровня 3. Есть и миры на других бранах, и миры, возникшие в рамках многомировой интерпретации Эверетта.

Про эту интерпретацию я уже говорила. Пришло время поговорить о том, что такое браны и М-теория.

Для начала вопрос: сколько измерений в нашей Вселенной?

Логика подсказывает, что три: длина, ширина и высота. Ученый-энциклопедист Жан Д’Аламбер в статье «Размерность» уже в 1754 году называл время четвертым измерением. А физики Теодор Калуца и Оскар Клейн в 1921 году предположили, что есть пятое, свернутое измерение.

А что, если измерений намного больше?

Для начала разберемся, что такое измерение. Мы живем в трехмерном пространстве, и это значит, что мы можем двигаться в трех направлениях. Количество измерений показывает, сколько у нас степеней свободы. На субатомном уровне у частиц больше степеней свободы, а значит, и измерений больше. В теории струн и ее наследнице М-теории 10 пространственных измерений и 1 временное.

Сама же теория струн основана на гипотезе, что реальность состоит из бесконечно малых вибрирующих струн – меньших, чем атомы, электроны или кварки.

Тем не менее ни теория струн, ни М-теория не стали теорией всего, потому что пока не найдены варианты их экспериментального подтверждения. Но в данный момент это лучшее, что у нас есть.

Согласно M-теории, основа Вселенной – не только одномерные струны. Существуют и двухмерные аналоги струн – мембраны или 2-браны. Помимо них существуют и трёхмерные (3-браны), и четырехмерные (4-браны). Эти конструкции были названы бранами (струна – 1-брана, мембрана – 2-брана, и так далее).

Похоже, что M-теория в определенных фазах способна создавать «много-браны», на поверхностях которых лежат целые миры. Подобные миры могут взаимодействовать друг с другом, дробясь и сливаясь. Динамика, в которой могут сосуществовать объекты разных размерностей, должна быть очень сложной, и мы пока не знаем лежащего в ее основе принципа.

В M-теории есть еще один уникальный вид бран. Такая брана представляет собой край пространства-времени – место, где пространство-время заканчивается. Обычно пространство-время в теории струн не может оборваться просто так, как и струна не может закончиться иначе как на D-бране, но в М-теории есть и браны, ограничивающие пространство-время.

Великий Аттрактор сам является такой браной.

Существование бран экспериментально не подтверждено – на данном этапе развития теории считается, что браны принципиально ненаблюдаемы. Но идея красивая, правда?

«Всё, что вокруг – только сказки пространства. Центром Вселенной становится край…»[44]

В конце первой части Аннабель ищет способ выбраться из мира Асхеля. Мир Асхеля очень сильно отдален от других миров, а значит, он соприкасается с остальными мирами Архипелага малой частью своей браны. Но поскольку он подвержен влиянию Великого аттрактора, то его поверхность постоянно деформируется.

Мы с моим научным консультантом по физике долго думали (вернее, я сказала, что мне нужен определенный способ перемещаться в пространстве, а он искал идеи) и сошлись на сфере Римана (рис. 2).

Сама сфера Римана – это просто абстрактное понятие, чтобы «отобразить» множество комплексных чисел, дополненных бесконечно удаленной точкой (на рисунке это точка, обозначенная ∞).

Комплексные числа обычно представляются так: z = a + ib, где z – комплексное число, a – «действительная часть», о которой мы обычно думаем, когда говорим о числах, а b – мнимая часть (умноженная на ее единицу i или воображаемая единица).

Рис. 2. Сфера Римана[45]

Для сферы Римана ее экватором является единичный круг – еще одна абстрактная форма, охватывающая круг на сложной плоскости, которая проходит через +1, -1 и эквивалентные воображаемые компоненты: +i, -i. Это можно увидеть в 2D как на рис. 3:

Рис. 3. Сфера Римана в 2D

Теперь любое число на действительной или мнимой оси или где-либо между ними можно спроецировать на уникальную точку на сфере Римана – все числа внутри единичного круга находятся в Южном полушарии, а все остальное за его пределами – в Северном полушарии.

Все комплексные числа (все комбинации a + ib, где и a, и b могут быть от минус бесконечности до бесконечности!!) «отображаются» или «проецируются» на сферу, и по мере того как мы движемся над экватором к Северному полюсу, номера становятся плотнее и плотнее упакованы вместе.

Рис. 4. Сфера Римана[46]

На изображении выше (рис. 4) показано, как точка за единичным кругом A отображается на сфере Римана в точке Альфа (α). Это может дать более четкое представление о том, насколько плотной становится упаковка чисел уже на небольшом расстоянии от единичного круга.

Переместите точку А еще дальше, и красная линия, соединяющая ее с Северным полюсом, сдвинется совсем чуть-чуть, то есть зеленая точка, которая «сопоставляет» точку А со сферой, тоже сдвинется… Но нам еще предстоит пройти бесконечность, которая со все меньшими интервалами отображается на эту сферу, пока где-то в бесконечности мы не достигнем точки P (∞) – точки в бесконечности.

Точка Бесконечность – это ключ к математической магии.

Если мы смотрим на сферу из Северного полушария, то точка ноль и точка Бесконечность совпадают. Это уменьшение размеров, поскольку мы рассматриваем сферу как круг – срез большего объекта. В геометрии пространства-времени есть предположение, что мы переживаем лишь часть реальности большего измерения.

Мы определяем меру так, что