Могла ли наша Вселенная быть создана в «лаборатории»

Есть модели, в которых может возникнуть новая область пространства-времени, способная развиваться как отдельная Вселенная. Речь идет о спекулятивном сценарии на стыке космологии, квантовой теории поля и гравитации. Подробнее читайте в статье а.

Новые области пространства-времени, которые при определенных условиях могут отделиться от исходной и начать развиваться самостоятельно, физики называют дочерними Вселенными. Идеи об их искусственном создании в «лаборатории» обсуждаются в теоретической космологии десятилетиями и обычно связаны с моделями инфляции, ложного вакуума, червоточин и сильной гравитации. Важно подчеркнуть, что лаборатория в данном контексте означает не помещение для научных экспериментов, а условия для искусственного запуска новых космологических условий.

Одними из самых известных работ на эту тему были статьи Эдварда Фархи и Алана Гута. В 1987 году они опубликовали статью «Препятствие на пути создания Вселенной в лаборатории». В ней авторы показали, что идея создания инфляционной Вселенной в лаборатории сталкивается с серьёзной проблемой: в классической постановке такая система требует изначальной сингулярности.

Позже, в 1990 году, Фархи, Гут и Джемаль Гювен рассмотрели более сложный вариант — возможность рождения новой Вселенной посредством квантового туннелирования. В этой статье они есть. подчеркнул, что такая проблема формально может рассматриваться в рамках общей теории относительности и квантовых моделей.

Почему ложный вакуум так важен?

Одним из ключевых терминов здесь является ложный вакуум. В квантовой теории поля вакуум – это не просто пустота, а состояние поля с определенной энергией. Ложный вакуум — это состояние, которое кажется стабильным, но на самом деле не является самым энергоэффективным состоянием. Если система станет более стабильной, может появиться пузырь нового вакуума и начать расширяться.

"Вселенная-25": чем закончился ужасный эксперимент

Это важно для космологии, поскольку ранняя инфляция и фазовые переходы молодой Вселенной описываются схожими механизмами. Спекулятивные сценарии «лабораторной вселенной» предполагают, что если бы можно было создать очень маленькую область ложного вакуума с правильными параметрами, она могла бы начать инфляционное расширение. Но это пока математическая возможность в рамках каких-то моделей, а не технология, которую можно реализовать на практике.

А как насчет черных дыр?

Во многих моделях дочерняя Вселенная связана с черной дырой или с геометрией пространства-времени, напоминающей червоточину. Это связано с тем, что сильная гравитация — один из немногих режимов, где пространство-время может радикально изменить свою структуру.

В некоторых работах новая расширяющаяся область появляется «за горизонтом» и снаружи выглядит как компактный объект. Другие рассматривают возможность отделения новой области пространства-времени с помощью такой конструкции, как черная дыра. Это не означает, что любая черная дыра обязательно порождает новую Вселенную. Речь идет только о специальных теоретических моделях, сообщает «Популярная механика».

Вселенная возникла из ничего?

В популярных текстах часто встречается утверждение, что Вселенная могла возникнуть «из ничего», поскольку ее полная энергия близка к нулю. Обычно это относится к идее о том, что положительная энергия материи и излучения может быть компенсирована отрицательной гравитационной энергией. Но в физике это не означает буквального отсутствия всего.

Здесь «ничто» не означает повседневную пустоту. Речь идет о состоянии, которое до сих пор описывается законами физики, полями, метриками пространства-времени и квантовыми переходами. Поэтому даже такие модели не превращают рождение Вселенной в простой и понятный процесс.

Есть ли у этой гипотезы доказательства?

На сегодня - нет. Это главный факт, который важно не потерять. Идея лабораторного происхождения нашей Вселенной не имеет прямых наблюдательных подтверждений. Нет сигнала, который бы однозначно свидетельствовал о том, что наше пространство создано внешней цивилизацией. Более того, пока не было показано, что такая гипотеза вообще дает уникальные проверяемые предсказания, которые можно было бы отличить от других моделей ранней Вселенной.

Поэтому такой сценарий не считается полноценной научной теорией происхождения мира. В космологии теория ценится не только за ее интересную математику, но и за ее способность объяснять наблюдения. А вот в гипотезе «искусственно созданной Вселенной» этого пока нет.

Почему ее не считают альтернативой стандартной космологии?

Современная космология основана на стандартной модели ΛCDM. Оно объясняет наблюдаемые свойства Вселенной: космическое микроволновое фоновое излучение, крупномасштабную структуру, распределение галактик, содержание обычной материи, темной материи и темной энергии. Сценарий лабораторной вселенной не дает более точного описания этих данных и не предлагает собственного набора надежно проверяемых наблюдательных выводов. Поэтому в науке она не считается конкурентом стандартной космологии.

Зачем тогда вообще публиковать такие произведения?

Потому что они помогают проверить границы теории. Вопрос о том, может ли возникнуть новая область пространства-времени, заставляет исследователей пересмотреть, как работают ложный вакуум, квантовое туннелирование, инфляция, сильная гравитация и топология пространства-времени. Даже если такие сценарии никогда не получат наблюдательного подтверждения, они остаются полезными в качестве теоретических моделей, с помощью которых можно проверить непротиворечивость современной физики.

Таким образом, научно правильная формулировка сегодня выглядит так: в теоретической космологии существуют модели, в которых при определенных условиях могут возникнуть новые расширяющиеся области пространства-времени - так называемые дочерние вселенные. Некоторые физики обсуждали, могут ли такие процессы в принципе быть связаны с искусственной инфляцией или квантовым туннелированием. Но это умозрительные сценарии без прямых наблюдательных подтверждений и без статуса принятой теории происхождения нашей Вселенной. Поэтому утверждение «инопланетяне создали наш мир в лаборатории» наукой не подтверждено.

Ранее мы писали, может ли Вселенная быть симуляцией.