Уявіть собі фізика, який сидить в клітці з рушницею, спрямованим прямо на його голову. Кожні кілька секунд вимірюється напрямок спина випадкової частки в кімнаті. Якщо спін спрямований в одну сторону, то рушниця стріляє і фізик вмирає. Якщо ж в іншу, то лунає тільки звук клацання і фізик виживає. Виходить, шанси на виживання фізика - 50 на 50, вірно?
Все може бути не так просто, якщо ми живемо в мультивселенной - тобто крім нашого всесвіту, яку ми звемо рідний, існує велика кількість інших.
З сценарію з фізиком і рушницею починається знаменитий уявний експеримент під назвою «квантовий суїцид», і це один із способів спробувати зрозуміти, чи живемо ми тільки в одній з багатьох (і потенційно нескінченних) всесвітів.
Цей уявний експеримент спирається на квантову механіку і ідею того, що єдиної об'єктивної реальності не існує. Все, що ми бачимо навколо, це лише одна з можливих конфігурацій всіх ймовірностей того, що станеться ту чи іншу подію. Одна з інтерпретацій квантової механіки полягає в тому, що всі інші набори ймовірностей можуть існувати в своїх власних окремих всесвітів. Так що якщо ви простежите за уявним експериментом, з огляду на цю інтерпретацію, то коли ви виміряти другу частку, всесвіт розділиться на дві, в кожній з яких буде свій можливий варіант звершення подій: в якому фізик живий і в якому фізик помер.
Його виживання тепер пов'язано з квантової ймовірністю, так що він як би і живий і помер одночасно - просто в різних всесвітів. Якщо нова всесвіт розщеплюється кожен раз, коли вимірюється частка, а рушницю або стріляє, або ні, то в одній з таких всесвітів в кінцевому підсумку фізик виживе, скажімо, в ході 50 вимірювань частинок. Порівняти це можна з кинутої 50 раз поспіль монеткою. Імовірність того, що 50 раз поспіль випаде решка, надзвичайно мала, але вона є - шанс прагне до нуля.
І якщо це станеться, фізик зрозуміє, що Мультивсесвіт реальна, і в конкретному випадку - в описаному експерименті - фізик воістину безсмертний, так як рушниця ніколи не вистрілить. Але він також стане єдиною людиною, яка знає, що ці паралельні всесвіти існують. Та й скільки фізиків доведеться «витратити», щоб з'ясувати це напевно.
Втім, існують і інші, більш розумні версії множинних всесвітів, які підкріплені математикою і потенційно перевірятися.
«Для деяких людей паралельні всесвіти - це як стрибок через портал в інший світ або щось на зразок цього, - каже Метью Джонсон, фізик з Інституту Периметра. - Але це зовсім інше ».
Фактичні спостерігаються свідоцтва існування множинних всесвітів буде складно відшукати, але можливо. І ось як фізики планують це зробити.
Насправді теорій множинної всесвіту існує досить багато, і Мультивсесвіт з уявного експерименту з «квантовим самогубством», де кожна можливість стає реальністю, одна з найбільш радикальних.
Фізик Массачусетського технологічного інституту Макс Тегмарк пропонує розбити теорії множинних всесвітів на чотири різних типи, щоб зручно було думати.
Ми зосередимося на першому рівні мультивселенной - ці версії простіше інших зрозуміти. На першому рівні у нас також досить непогані шанси знайти докази, які доведуть, що Мультивсесвіт реальна.
Множинні всесвіти випливають з математичних прогнозів вже існуючих теорій, і Мультивсесвіт першого рівня передбачається дуже шанованою і вагомою ідеєю в фізиці: інфляцією.
Що ми маємо на увазі під «всесвіту»?
Щоб зрозуміти ідею множинних всесвітів, спочатку потрібно визначити, що ми маємо на увазі, коли говоримо «всесвіт». Наше визначення «всесвіту» не раз змінювалося, наприклад, коли ми винайшли перший телескоп, виглянули в космос і дізналися, що зірки не кріпляться до неба на цвяхи, а Земля не одна така в космосі.
Але Всесвіт набагато більше, ніж ми можемо побачити в телескоп, каже Джонсон. Наша всесвіт являє лише сферу світла, якому вистачило часу, щоб дістатися до нас. Якщо ми почекаємо ще мільярд років, то побачимо ще більше і наше поняття всесвіту знову перевернеться, каже Тегмарк.
Хтось, що стоїть на планеті за трильйони світлових років від нас, буде мати зовсім іншу картину «всесвіту», засновану на тому, скільки світла впало на його планету.
Ми ніяк не зможемо досягти до цих інших бульбашок всесвітів за визначенням, тому що немає ніякого способу рухатися швидше за світло. Хоча ми їх не бачимо, фізики вважають, що сліди їхнього народження все ще можуть бути виявлені.
Ідея інфляції полягає в тому, що під час зародження наш Всесвіт пережила період швидкого розширення (відразу після Великого Вибуху), коли нанометр простору раптово вибухнув на 250 мільйонів світлових років менше ніж за одну трильйонну секунди.
Після початку інфляції вона ніколи повністю не зупинялася. У деяких областях простору-часу вона зупиняється, в них ділянки простору перетворюються в бульбашки на кшталт тієї всесвіту, яку ми бачимо навколо, але в інших місцях космос продовжує розширюватися. Якщо розширення нескінченно, а багато хто так і вважають, то нові бульбашки всесвітів утворюються постійно. Залишається такий бульбашковий слід. Ми дрейфуємо через простір-час в пінному джакузі всесвітів.
Знову ж таки, немає ніякого способу зв'язатися з іншими цими бульбашкового вселеними, тому що ми не можемо рухатися швидше за світло. Але теоретично можемо довести, що вони існують. І ось як.
Коли наша бульбашкова всесвіт утворилася вперше, цілком можливо, що вона зіткнулася з іншими бульбашкового вселеними, які утворюються навколо нашої. Навряд чи ми досі перебуваємо поряд з ними, оскільки триваюче розширення простору-часу забирає нас все далі і далі.
Проте вплив ранніх зіткнень могло пустити ряби на космічному мікрохвильовому фоні (тепло, що залишилося після Великого Вибуху). Теоретично ми могли б помітити цю брижі за допомогою телескопів. Вона була б знебарвленим диском - як синяк на тілі мікрохвильового фону.
Джонс займається пошуком таких «синців», але багато що залежить від того, як швидко з'явилися інші бульбашкові всесвіти і скільки їх взагалі може бути. Якщо бульбашок трохи, ми могли зовсім з ними не зіткнутися.
Космічний телескоп Планк в даний час прислухається до небес в пошуках свідоцтва таких зіткнень з іншими вселеними.
Мультивсесвіт всередині ВАК Різні фізики дотримуються різних теорій мультивселенной. Ця версія виникає з теорії струн, а також ідеї існування багатьох інших вимірів, до яких у нас просто немає доступу (як в ситуації, в якій потрапив герой Макконахі у фільмі «Інтерстеллар»). Деякі фізики думають, що паралельні всесвіти ховаються в цих додаткових вимірах.
Така ідея мультивселенной теж проверяема.
Фізики шукатимуть мікроскопічні чорні діри на Великому адронному колайдері, який заробив на днях. На ВАКу неможливо зробити чорну діру, яка буде небезпечна, але, згідно з цією теорією, цілком можна створити мікроскопічні чорні діри, які будуть миттєво випаровуватися. Наявність чорних дір буде означати, що гравітація нашого Всесвіту просочується в додаткові виміри.
«Оскільки гравітація може витікати з нашого Всесвіту в додаткові виміри, таку модель можна перевірити, виявивши мініатюрні чорні діри на ВАКу, - розповідав фізик Світ Файзаль. - Ми підрахували енергію, на якій можна виявити ці чорні діри в гравітаційної веселці. Якщо ми виявимо чорні діри на такий енергії, ми будемо знати, що як теорія гравітаційної веселки, так і теорія додаткових вимірів - обидві вірні ».
Це було б переконливим свідченням для теорії струн і паралельних всесвітів, а також допомогло б пояснити, чому гравітація набагато слабкіше інших фундаментальних сил.
Втім, ніяких серйозних підтверджень поки немає. Тільки сумніви.
«Я вірю тільки в те, що підтверджується конкретними, перевіреними експериментальними доказами, і концепція паралельних всесвітів цим точно похвалитися не може», - говорить Брайан Грін, фізик-теоретик з Колумбійського університету.
Проблема в тому, як каже Джонсон, що фізики віддаляються від філософських обговорень множинних всесвітів. Одні просто хочуть перевірити ідею. Інші дотримуються радикальних і непроверяемих теорій. Тегмарк каже, що спробує провести експеримент з квантовим самогубством, коли буде старий і немічний. Але будемо сподіватися, він просто жартує.