Могла ли наша Вселенная быть создана в «лаборатории»

Существуют модели, в которых может возникать новая область пространства-времени, способная развиваться как отдельная Вселенная. Речь идет о спекулятивном сценарии на стыке космологии, квантовой теории поля и гравитации. Подробнее — в материале «‎Рамблера».

Когда ученые впервые задались этим вопросом?

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 не первый десяток лет и обычно связаны с моделями инфляции, ложного вакуума, кротовых нор и сильной гравитации. При этом важно подчеркнуть, что под лабораторией в этом контексте подразумевается не помещение для научных опытов, а условия искусственного запуска новых космологических условий.

Одними из самых известных работ по этой теме стали статьи Эдварда Фархи и Алана Гута. В 1987 году они опубликовали работу «‎Препятствие на пути к созданию Вселенной в лаборатории». В ней авторы показали, что идея создания инфляционной Вселенной в лаборатории упирается в серьезную проблему: в классической постановке такая система требует начальной сингулярности.

Позже, в 1990 году, Фархи, Гут и Джемал Гювен рассмотрели более сложный вариант — возможность рождения новой вселенной через квантовое туннелирование. В этой статье они. сделали упор на то, что такую задачу можно формально рассматривать в рамках общей теории относительности и квантовых моделей.

Почему так важен ложный вакуум?

Один из ключевых терминов здесь — ложный вакуум. В квантовой теории поля вакуум — это не просто пустота, а состояние поля с определенной энергией. Ложным вакуумом называют состояние, которое выглядит устойчивым, но на самом деле не является самым выгодным с точки зрения энергии. Если система переходит в более устойчивое состояние, может возникнуть пузырь нового вакуума, который начнет расширяться.

«Вселенная-25»: чем закончился жуткий эксперимент

Для космологии это важно потому, что через похожие механизмы описывают раннюю инфляцию и фазовые переходы молодой Вселенной. В спекулятивных сценариях «лабораторной Вселенной» предполагается, что если бы удалось создать очень маленькую область ложного вакуума с нужными параметрами, она могла бы начать инфляционное расширение. Но это пока математическая возможность в рамках некоторых моделей, а не технология, которую можно реализовать на практике.

Причем ту черные дыры?

Во многих моделях дочерняя Вселенная оказывается связана с черной дырой или с геометрией пространства-времени, похожей на кротовую нору. Это связано с тем, что сильная гравитация — один из немногих режимов, где пространство-время может радикально менять свою структуру.

В одних работах новая расширяющаяся область оказывается «за горизонтом» и снаружи выглядит как компактный объект. В других рассматривается отделение новой области пространства-времени через конструкцию вроде черной дыры. Это не значит, что любая черная дыра обязательно рождает новую Вселенную. Речь идет только о специальных теоретических моделях, говорится в Popular Mechanics.

Возникла ли Вселенная из ничего?

В популярных текстах часто встречается утверждение, что Вселенная могла появиться «из ничего», потому что ее суммарная энергия близка к нулю. Обычно имеется в виду идея, что положительная энергия вещества и излучения может компенсироваться отрицательной гравитационной энергией. Но в физике это не означает буквальное отсутствие всего.

Здесь под «ничем» не понимают бытовую пустоту. Речь идет о состоянии, которое все равно описывается законами физики, полями, метрикой 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. У идеи лабораторного происхождения нашей Вселенной нет прямых наблюдательных подтверждений. Не существует сигнала, который бы однозначно указывал, что наш космос был создан внешней цивилизацией. Более того, пока не показано, что такая гипотеза вообще дает уникальные проверяемые предсказания, которые можно было бы отличить от других моделей ранней Вселенной.

Именно поэтому такой сценарий не считается полноценной научной теорией происхождения мира. В космологии теория ценится не только за интересную математику, но и за способность объяснять наблюдения. А у гипотезы «искусственно созданной Вселенной» этого пока нет.

Почему она не считается альтернативой стандартной космологии?

Современная космология опирается на стандартную модель ΛCDM. Она объясняет наблюдаемые свойства Вселенной: реликтовое излучение, крупномасштабную структуру, распределение галактик, содержание обычного вещества, темной материи и темной энергии. Сценарий лабораторной Вселенной не дает более точного описания этих данных и не предлагает собственного набора надежно проверяемых наблюдательных следствий. Поэтому в науке он не считается конкурентом стандартной космологии.

Зачем тогда вообще публикуют такие работы?

Потому что они помогают проверить границы теории. Вопрос о том, может ли возникнуть новая область пространства-времени, заставляет исследователей заново разбирать, 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 как теоретические модели, на которых можно проверять непротиворечивость современной физики.

аким образом, научно корректная формулировка сегодня выглядит так: в теоретической космологии существуют модели, в которых при определенных условиях могут возникать новые расширяющиеся области пространства-времени — так называемые дочерние вселенные. Некоторые физики обсуждали, можно ли в принципе связать такие процессы с искусственным запуском инфляции или квантовым туннелированием. Но это спекулятивные 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.