Физики объяснили существование нескольких вселенных одновременно

В одной из серий популярного научно-фантастического мультсериала Рик и Морти главные герои уменьшаются до микроскопических размеров и отправляются внутрь аккумулятора, где расположена целая Вселенная с существами, которые добывают электричество для машины. В этой мини-Вселенной была еще одна мини-Вселенная, которая добывала для нее энергию, а у той — еще одна, и так до бесконечности.

Казалось бы, ничего особенного, очередные фантазии и домыслы сценаристов с необычным мышлением и начальной стадией шизофрении.

Но, недавно ученые смоделировали ситуацию из мультсериала на нашу Вселенную и предположили, что мы и все пространство вокруг нас можем быть лишь частью квантовой системы или квантового компьютера.

На роль новой теории всего претендует разработка сотрудников кафедры теоретической физики Балтийского университета им. Иммануила Канта, которая основана на идее о существовании параллельных Вселенных, идентичных нашей.

Исследование российских физиков подкреплено математическими расчетами, переплетается с теориями о мультивселенной и вообще предполагает, что мы живем в квантовом мире, с чем бы точно не согласился Альберт Эйнштейн.

До чего додумались физики?

Идея, на самом то деле, не нова, и ее сотрудники БФУ им. Канта в Калининграде почерпнули у своего коллеги из Испании в относительно далеком 2007-м. Нет, российские физики не украли чью-то гипотезу, а просто дополнили ее математическими расчетами и представили в несколько иной форме.

Итак, одной из главных задач современной физики является объединение общей теории относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна с законами квантовой механики. На данном этапе люди руководствуются правилами, которые установил Эйнштейн (к примеру, скорость света является постоянной и максимальной для нашей Вселенной).

Такие правила действуют лишь в привычном нам мире больших объектов или макромире. На субатомном уровне (в масштабе элементарных частиц вроде электронов) все совершенно по-другому: там частицы неподвластны эйнштейновской гравитации, ведут себя абсолютно хаотично и могут проявлять фантастические для нас свойства, как, например, нахождение в двух местах одновременно.

Казалось бы, в чем проблема, ведь макромир в любом случае состоит из микромира, то есть все, включая нас с вами, тоже состоит из частиц вроде электронов. Выходит, что и мы должны проявлять «фантастические» квантовые свойства?

В этом и заключается главная загадка: при взаимодействии квантовой системы с окружающей средой (на практике — появление наблюдателя в известном эксперименте с двумя щелями) происходит так называемая декогеренция, — нарушение целостности квантовой системы и появление классических для нас законов физики. Именно из-за декогеренции мы до сих пор не можем создать стабильный квантовый компьютер.

Физики из БФУ им. Канта Артем и Валериан Юровы предположили радикально новое объяснение взаимодействия ОТО с квантовой механикой: а что если декогеренции и вовсе не существует, и все мы живем в одной из квантовых Вселенных, которая взаимодействует с другими квантовыми Вселенными? Такую идею ученые изложили в своем исследовании «День взаимодействия Вселенных: квантовая космология без волновой функции», которое опубликовали в журнале The European Physical Journal в конце сентября 2019-го.

12 лет назад коллега исследователей Юровых профессор Педро Гонсалес Диаз предположил, что квантовые свойства могут проявлять не только элементарные частицы, но и вся Вселенная. Спустя годы российские ученые усовершенствовали теорию ныне покойного профессора Диаза и представили ее в новом свете.

«В те дни я скептически относился к этой идее. Известно, что чем больше объект, тем быстрее он разрушается. Даже бактерия очень быстро разрушается, а здесь речь идет о Вселенной. Но Педро спросил меня: „С чем взаимодействует Вселенная?“, и я ничего не ответил. Нет ничего, кроме Вселенной, и нет ничего, с чем она может взаимодействовать, что теоретически позволяет думать о ней как о квантовом объекте», — говорит Артем Юров.

Поскольку в мысленном эксперименте Юровых Вселенная — это квантовый объект, она также может обладать квантовыми свойствами и в буквальном смысле находиться в двух местах одновременно. Основываясь на этом, исследователи из Калининграда предположили, что никакой декогеренции не существует, и коллапс квантовой системы, который является необъяснимым для нас, — это что-то вроде небольшого искривления пространства-времени, связанного с взаимодействием нашей квантовой Вселенной с другими квантовыми Вселенными.

«Мы не можем это осознать или как-то зарегистрировать, поскольку таких устройств просто не существует. И они не могут быть созданы», — говорят авторы исследования. Действительно, нам пока не представляется возможным проверить, есть ли вне нашей Вселенной другие Вселенные.

Но существование и взаимодействие нескольких миров одновременно оказались не просто очередной необоснованной идеей двух сумасшедших физиков: математические расчеты и другие научные установки работают, если мы предполагаем, что Вселенная имеет квантовые свойства.

Идея о существовании параллельных Вселенных или «многомировая интерпретация квантовой механики» принадлежит американскому физику Хью Эверетту, а современники Ховард Вайсман, Майкл Холл и Дирк-Андре Декерт составили на ее основе одну из первых существенных математических моделей. Как раз ее усовершенствовали Юровы, объединив модель с предположениями профессора Педро Гонсалеса Диаза.

«Суть нашей работы состоит в том, что мы взяли уравнение, которое космологи используют для описания Вселенной Фридмана-Эйнштейна, добавили „квантовые силы“ и исследовали полученные решения. Мы получили удивительные результаты, в частности, возможно, что некоторые загадки космологии получат неожиданное решение, согласно этой теории. Но самое главное, что наша модель тестируема», — объясняют российские физики.

Авторы исследования также считают, что квантовые свойства могут проявляться только если Вселенных несколько. Когда они расположены достаточно близко друг к другу — квантовый потенциал сохраняется, а когда они отдаляются — частицы снова становятся классическими. Согласно подобным теориям, не только мы, но и вся наша Вселенная могут быть чем-то вроде кубита — минимальной единицы информации в квантовом компьютере — в огромной мультивселенной и посреди разных копий наших миров.

К сведению, ранее Артем Юров выступал с лекцией о том, что машины времени уже существуют в виде кротовых нор, но физика не позволит нам изменить прошлое, поскольку все во Вселенной должно быть связано и ничего не должно приводить к парадоксам.

Параллельные Вселенные

Идеей о существовании нескольких миров одновременно обеспокоены не только сценаристы научно-фантастических фильмов и сериалов. Пару лет назад физик из США Лия Бруссар запланировала эксперимент, который должен был подтвердить или опровергнуть существование зеркальных миров.

В качестве подопытного элемента Бруссар решила использовать гипотетическое зеркальное вещество — нейтрон, который в обычном нейтронном пучке начинает распадаться на протоны за 14 минут и 48 секунд, а в лабораторных условиях — на 10 секунд раньше.

Это явление противоречит законам физики, поскольку нейтроны не могут отличаться друг от друга и вести себя по-разному в зависимости от среды их изучения. Некоторые ученые посчитали, что нейтроны, которые распадаются и исчезают в течение другого промежутка времени, и являются веществом из параллельной Вселенной.

С помощью ядерного реактора мощностью в 85 мВт в лаборатории Ок-Ридж ученые планировали выстрелить пучком нейтронов через 15-метровый тоннель с магнитами о непроницаемый экран. Если некоторые из частиц, на которые распадаются нейтроны, преобразуются в зеркальные копии и пройдут сквозь экран — теория о мультивселенных получит больше аргументов в свою пользу.

О результатах эксперимента пока ничего неизвестно, но в августе 2019-го на сайте лаборатории Ок-Ридж появилась новость, согласно которой шесть ученых, включая Бруссар, получили $500 тыс. на зарплаты и исследование в следующем году.

Сообщалось, что Лия Бруссар будет разрабатывать набор симуляций для описания характеристик поведения нейтронов и продуктов их распада. «Ожидается, что эти инструменты будут способствовать проведению экспериментов следующего поколения для обнаружения новых частиц и их взаимодействий за пределами Стандартной модели физики элементарных частиц, а также прольют свет на загадку темной материи и помогут решить проблему антиматерии, которой почти нет во Вселенной», — указано в статье.

Ранее австралийский физик Ховард Уайсмен из университета Гриффита в Брисбене предложил теорию мультивселенной, которая основывается на трех постулатах:

 — Вселенная, в которой мы живем, является лишь одной из бесчисленного количества Вселенных. Некоторые из них почти идентичны нашей, но большинство сильно отличаются;

— Вселенные в одинаковой степени реальны и существуют в одном временном измерении, которое имеет общие для всех законы;

— все явления, лежащие в основе квантовой механики, являются следствием определенной фундаментальной силы, которая возникает между схожими параллельными мирами, и стремится «отдалить» их друг от друга.

Интересно, что как и в свежем исследовании Артема и Валериана Юровых, Уайсмен предположил, что все квантовые свойства, о которых мы знаем, — это результат взаимодействия нашей Вселенной с ее близнецом. «Привычная квантовая механика вообще не предлагает никаких доказательств и объяснений, в то время как наша теория описывает обычные (не квантовые) Вселенные, которые взаимодействуют между собой с помощью квантовой механики», — заявлял Ховард Уайсмен.

Но, к сожалению, необычного поведения нейтронов при их распаде и воздействии магнитного поля пока недостаточно для доказательства того, что существуют копии нашего мира.

Источник: Константин Ценцура