Не одиноки во тьме: что будет, если наша Вселенная столкнется с другой

Теория мультивселенной, браны и Большой взрыв как результат космической катастрофы. Самое грандиозное событие, которое только можно представить.

Согласно теории вечной инфляции, наша Вселенная — лишь один из бесчисленных «пузырей» в бескрайнем океане Мультивселенной, каждый со своей уникальной реальностью.

Мы привыкли думать, что Вселенная - это всё. Всё, что было, есть и будет. Но современная физика всё чаще рассматривает шокирующую возможность: наша реальность - всего лишь одинокий остров в бескрайнем архипелаге мироздания. Гипотеза Мультивселенной предполагает существование бесчисленного множества других вселенных, возможно, с совершенно иными законами физики. И самый поразительный вопрос: что произойдёт, если эти острова-вселенные однажды встретятся? Это не сюжет для научной фантастики - это одна из самых смелых и устрашающих теорий современной космологии, способная перевернуть наше понимание реальности.

Чтобы понять, как вселенные могут сталкиваться, необходимо погрузиться в один из самых сложных и элегантных разделов современной физики - теорию струн и её развитие в М-теорию. Согласно этим концепциям, фундаментальными кирпичиками мироздания являются не точечные частицы, а бесконечно малые вибрирующие струны. Их различные колебательные моды определяют свойства всех известных частиц — от электронов до кварков. Однако на этом безумие не заканчивается: дальнейшее развитие теории привело к ещё более радикальной идее. Сами вселенные могут представлять собой не классические "пузыри", а гигантские многомерные мембраны, или "браны" (сокращение от "мембраны").

Наша Вселенная в этой модели - это не просто трёхмерный расширяющийся шар. Это трёхмерная брана, "плавающая" в пространстве высшей размерности, называемом "объемлющее пространство" или "бульк" (от англ. "bulk"). Это пространство может иметь 10, 11 или даже 26 измерений, большинство из которых компактифицированы (свёрнуты) до Планковских длин. В этом "бульке" могут существовать другие браны-вселенные - параллельные, пересекающиеся или движущиеся относительно друг друга. Они могут быть разделены не расстоянием в нашем понимании, а дополнительными измерениями, что делает их невидимыми и неосязаемыми для нас... до тех пор, пока не произойдёт неизбежное. Эта концепция кардинально меняет представление о Большом взрыве и структуре реальности. Если браны могут двигаться в "бульке", они неизбежно должны периодически сталкиваться. И именно такие космические катастрофы могут быть ответственный за рождение новых вселенных.

Самая известная и проработанная гипотеза о столкновении вселенных — «Экпиротическая модель» (от греч. «ekpyrosis» — «пожар мира», или «выхождение из огня»). Её предложили в начале 2000-х годов физики-теоретики Пол Стейнхардт и Нил Турок. Их модель предлагает радикально иное объяснение происхождения нашей Вселенной, альтернативное стандартной теории космической инфляции.

Их революционная идея: Наш Большой взрыв не был точкой сингулярности и спонтанным рождением из ничего. Он был результатом катастрофического столкновения нашей трехмерной браны с другой трехмерной браной в многомерном пространстве «булька»!

Чудовищная кинетическая энергия этого лобового столкновения преобразовалась в огромное количество частиц, излучения и наделило пространство чудовищной температурой и плотностью. Это и есть то самое состояние, которое мы называем «горячей точкой» Большого взрыва. Таким образом, наша Вселенная, со всеми её галактиками, звездами и нами самими, могла родиться из космического ДТП невообразимого масштаба.

Ключевое преимущество этой модели в том, что она потенциально решает несколько фундаментальных проблем стандартной космологии, таких как проблема горизонта (почему Вселенная однородна) и проблема плоскостности (почему её геометрия почти евклидова). В экпиротическом сценарии однородность обеспечивается тем, что браны были однородными и плоскими до столкновения, а энергия столкновения высвободилась одновременно и повсеместно вдоль всей поверхности контакта.

Эта модель не отрицает многие успехи инфляционной теории, но предлагает иной, возможно, более «естественный» механизм для тех же наблюдаемых последствий, делая нашу космическую историю частью вечного, цикличного процесса взаимодействия гигантских многомерных структур.

Если столкновение бран действительно имело место, оно должно было оставить неизгладимые следы - «космические шрамы» на самом древнем свете во Вселенной. Основной надеждой для поиска таких доказательств является реликтовое излучение - микроволновое эхо Большого взрыва, которое равномерно заполняет всё пространство и несет в себе информацию о состоянии Вселенной в возрасте всего около 380 000 лет.

Стандартная космологическая модель предсказывает, что флуктуации в реликтовом излучении должны быть случайными и статистически однородными. Однако данные, полученные с космических обсерваторий WMAP и, позднее, «Планк», выявили ряд тревожных аномалий, которые не укладываются в рамки стандартной инфляционной модели:

Одна из смелых гипотез, предложенная для объяснения этих аномалий, гласит: эти странности - это не просто статистические погрешности, а «вмятины» или «отпечатки» от гравитационного взаимодействия с другой браной до или во время Большого взрыва. Например, «Холодное пятно» может быть следом гигантской области вакуума, образовавшейся в результате колоссального высвобождения энергии при столкновении.

Еще одним потенциальным источником доказательств являются первичные гравитационные волны — рябь на ткани пространства-времени, возникшая в первые мгновения после Большого взрыва. Инфляционная модель предсказывает один тип сигнала, в то время как экпиротическая модель - другой, с существенно меньшей амплитудой и иным спектром. Их обнаружение или, наоборот, уверенное отсутствие станет решающим аргументом в пользу одной из моделей.

Что, если такое столкновение произойдет не в прошлом, а в будущем? Теоретики, опираясь на уравнения М-теории и космологические модели, рассматривают несколько леденящих душу сценариев развития событий, каждый из которых по-своему переопределяет понятие «конца света».

Гипотеза о сталкивающихся вселенных - это не просто головоломка для физиков-теоретиков. Это концепция, способная фундаментально изменить наше философское, почти духовное восприятие реальности и нашего места в ней. Она затрагивает самые основы нашего мировоззрения.

1. Конец антропоцентризма и уникальности. Идея о том, что наш Большой Взрыв был результатом случайного «ДТП» в высших измерениях, наносит сокрушительный удар по остаткам антропоцентризма. Мы не только не находимся в центре Вселенной, но и сама наша Вселенная не является центром мироздания. Она - одна из многих, возможно, бесконечных, «сестёр». Наши законы физики, наши константы (скорость света, постоянная Планка), которые кажутся нам идеально «подогнанными» для жизни, - возможно, всего лишь локальные правила, результат одного конкретного столкновения. В других вселенных-бранах всё может быть иначе: гравитация может быть сильнее, время может течь вспять, а материя — состоять из совершенно иных частиц.

2. Вечность и цикличность. Экпиротическая модель предлагает альтернативу как креационистской идее о единственном акте творения, так и пессимистическому сценарию тепловой смерти. Она заменяет их концепцией вечного цикла рождений и смертей вселенных. Это придает космической истории грандиозное повествование, эпический масштаб, в котором наша жизнь - лишь миг в бесконечной череде перерождений. Это современная, научно обоснованная версия древних мифов о циклическом времени.

3. Пределы познания и новая метафизика. Самое пугающее и одновременно восхитительное последствие - это осознание принципиальных пределов нашего познания. Мы «заперты» внутри нашей браны и можем изучать только её внутренние законы. Проверить существование «булька» или других бран прямыми наблюдениями может быть невозможно в принципе. Это возвращает нас к кантовским идеям о вещах в себе: мы можем лишь строить математические модели о том, что лежит за гранью нашей воспринимаемой реальности, но никогда не сможем «потрогать» это непосредственно. Наука здесь смыкается с философской спекуляцией, рождая новую форму научной метафизики.

Пока теория мультивселенной и сталкивающихся бран остается в области смелых математических гипотез. Однако ученые уже сегодня ведут настоящую «охоту» за возможными доказательствами, используя самые передовые и чувствительные инструменты, которые когда-либо создавало человечество. Эта работа ведется по нескольким ключевым направлениям.

1. Уточнение данных реликтового излучения. Космические миссии следующего поколения, которые придут на смену «Планку», будут иметь на порядок более высокое разрешение и чувствительность. Их цель - детально изучить загадочные аномалии, такие как «Ось Зла» и «Холодное пятно». Если эти особенности подтвердятся и окажутся статистически значимыми, а не случайными шумами, это станет мощным аргументом в пользу нестандартной космологии, включая экпиротический сценарий.

2. Поиск первичных гравитационных волн. Это - «Святой Грааль» в данном направлении исследований. Космическая антенна LISA (Laser Interferometer Space Antenna), запланированная к запуску в 2030-х годах, будет способна детектировать низкочастотные гравитационные волны от событий, происходивших в самую раннюю эпоху жизни Вселенной. Спектр и характер этих волн будут совершенно разными в инфляционной и экпиротической моделях. Их обнаружение станет решающим аргументом.

3. Эксперименты на ускорителях. Хотя напрямую создать брану мы не можем, физики на БАК и будущих коллайдерах исследуют свойства материи при экстремальных энергиях, ищут следы суперсимметрии и дополнительные компактифицированные измерения. Обнаружение любых отклонений от Стандартной модели может предоставить косвенные улики в пользу теорий, предсказывающих многомерность пространства (теория струн, М-теория), что является необходимым фундаментом для концепции бран.

4. Создание единой теории. Главная теоретическая задача - устранение противоречий между квантовой механикой и общей теорией относительности. Работа над теорией квантовой гравитации (например, с помощью теории струн или петлевой квантовой гравитации) может либо открыть путь к непротиворечивому описанию мультивселенной, либо показать его невозможность. Математическая непротиворечивость — ключевой критерий истинности.

С одной стороны, мы оказываемся бесконечно малыми и мимолетными. Наша планета - пылинка в одной из галактик. Наша галактика - одна из сотен миллиардов в нашей Вселенной. А наша Вселенная - возможно, лишь одна из бесчисленного множества в безбрежном океане Мультивселенной, рожденная в случайной космической катастрофе и обреченная на вечное повторение или уничтожение. В этом масштабе наши индивидуальные жизни, наши цивилизации и даже вся наша история кажутся исчезающе малой рябью на поверхности бесконечного и равнодушного океана.

Но с другой стороны, эта теория возносит нас на невероятную высоту. Именно наш разум способен постигать эти ужасающие своей сложностью и масштабом концепции. Именно мы, существа из плоти и крови, состоящие из звездной пыли, способны строить математические модели многомерных пространств, посылать зонды к границам Солнечной системы и вслушиваться в эхо самого рождения мироздания. В этом заключается величайший парадокс и величайшее чудо нашего существования: ничтожный по размерам наблюдатель, пытающийся объять своим сознанием всю полноту реальности.

Остается ли эта теория чистой спекуляцией? Пока - да. Приведет ли она к революции или канет в лету, как многие другие смелые, но ошибочные идеи? Покажет время и эксперименты. Но уже сейчас она выполняет свою самую важную функцию: заставляет нас выйти за рамки привычного мышления, изменить самые основы нашего понимания и смотреть в лицо величайшим тайнам бытия со смелостью и любопытством.

Возможно, мы никогда не сможем «увидеть» другую брану или «почувствовать» объемлющее пространство. Но сама попытка понять, что мы можем быть частью чего-то бесконечно большего, чем нам кажется, - это уже триумф человеческого духа. Мы рисуем карту, которая может оказаться картой всего сущего. И в этом процессе мы заново открываем не только Вселенную, но и самих себя.