Час не має початку, а наш світ має свідомість. 10 приголомшливих теорій про Всесвіт

Якщо спростити, то її головною ідеєю є те, що в основі взаємодій усіх об'єктів лежать не молекули, не атоми, не нейтрони з протонами і навіть не кварки, а ультрамікроскопічні струни, що обплутують увесь Всесвіт.

З першими чотирма вимірами ми знайомі не з чуток — це довжина, висота, глибина та час. Вони визначають реальність, до якої ми звикли і яку ми знаємо; ту, де працюють відомі нам закони фізики.

У таких вимірах з’являється поняття можливих інших світів. І якщо п’ятий вимір показав би нам світ, який мінімально відрізняється від нашого, адже він має той же «стартовий набір» із фізичних законів та умов існування, то, наприклад, дев’ятий вимір дозволив би нам порівняти всі можливі світи, які могли зародитися в абсолютно різних умовах.

У десятому вимірі ми отримуємо буквально все, що може уявити наша фантазія. Подорож у будь-яку точку будь-якого світу за будь-яку кількість часу — ми буквально не можемо уявити, що ще можна отримати від Всесвіту, що робить це природним обмеженням і доказом відсутності більшої кількості вимірювань.

Шанувальники теорії суперструн упевнені — проблема людей лише в тому, що ми не маємо достатніх можливостей, щоб сприймати ці виміри.

Чорні діри — це перехід між різними Всесвітами

Розвиваючи ідею теорії суперструн, команда фізиків, що складається з Роберта Бранденберґера (Університет Макґілла), Лавінії Гайзенберґ та Якоба Робника (Швейцарська вища технічна школа Цюриха) припустили, що чорні діри — найекстремальніші об'єкти у Всесвіті, які ми не можемо вивчити «зсередини» — це «двері» в паралельні Всесвіти.

У своїй роботі вчені висувають гіпотезу, що вся енергія, яку втягують у себе чорні діри, не може просто зникати — вона обов’язково має знаходити свій вихід. І, якщо вона не виходить у наш світ, то, можливо, чорна діра є чимось подібним до порталу в інші Всесвіти.

Портали крізь Всесвіт

Говорячи про подорожі не між світами, а всередині нашого світу, вчені припускають існування кротових нір — щось на кшталт тунелів, які можуть з'єднувати різні частини простору-часу Всесвіту. Входом у цей тунель може бути чорна діра — астрофізичний об'єкт, з якого неможливо вибратися через сильну гравітацію; виходом може стати біла діра — гіпотетичний об'єкт, який відрізняється від свого колеги тим, що в неї нічого не може зайти.

Проблема в тому, що червоточина, створена з пари чорна-біла діра, була б практично марною через свою нестабільність. Навіть кинутий у кротову нору фотон привніс би у систему таку кількість енергії, що тунель розірвало б на частини.

Вчені вигадали, як у теорії можна підтримувати кротову нору. Допомогти їм у цьому має екзотична матерія, що має негативну масу. Завдяки цьому вона могла б чинити опір величезній гравітаційній силі, що змінює прохід. Проблема — людство поки що не має подібної потужної матерії.

Ще одним варіантом може бути варп-двигун. Ми писали про недавню роботу вчених, які довели потенційну можливість його створення навіть на основі фізичних принципів, відомих людству нині, а також про те, як американські вчені «випадково» створили варп-бульбашку, що відкриває гіпотетичну можливість використання кротової нори.

Всесвіт — це Матриця

Припущення про те, що людство живе у симуляції, вже давно циркулює серед учених. Першим таку гіпотезу висунув Ганс Моравек, викладач інституту робототехніки в університеті Карнегі-Меллон. Пізніше цю ідею розвинув шведський філософ Оксфордського університету Нік Бостром.

Він вивів три основні тези щодо цивілізації постлюдства і нашого можливого життя в комп’ютерній симуляції:

• люди, ймовірно, вимруть, перш ніж перейдуть до стадії постлюдства. Ця стадія означає розвиток практично всіх технологій, обмежених фізичними можливостями Всесвіту — зокрема й технології, яка зможе запустити симуляцію реальності;
• люди досягнуть постлюдського періоду, але «дуже навряд» захочуть відтворювати розвиток своєї історії через занадто велику кількість варіантів подібних симуляцій;
• ми вже «майже напевно» живемо в комп’ютерному моделюванні однієї з постлюдських цивілізацій.

У припущення про те, що ми живемо в симуляції, є відразу кілька відомих шанувальників: глава SpaceX і Tesla Ілон Маск, колишній президент стартап-акселератора Y Combinator і нинішній гендиректор OpenAI Сем Альтман, а також один із найвідоміших популяризаторів науки астрофізик Ніл Деграсс Тайсон.

Проте довести (або спростувати) цю теорію практично неможливо. Експерт із обчислювальної математики Каліфорнійського технологічного інституту Хуман Оухаді вважає, що допомогти у цьому питанні може квантова механіка. Гіпотетично, дослідження різних квантових парадоксів на кшталт кота Шредінгера допоможуть нам дізнатися, чи є наш вибір вирішеним наперед, і отримати нові знання про систему, в якій ми живемо.

Також можна згадати і про можливий розвиток квантових комп’ютерів — надпотужних систем, які, теоретично, можуть і самі симулювати цілі Всесвіти. У такому разі згодом ми зуміємо перевірити, чи живемо ми в симуляції, створивши подібну симуляцію розвитку людства і досягнувши катарсису.

Всесвіт створили у лабораторії

Гіпотезу, схожу на попередню теорію, висунув колишній декан факультету астрономії в Гарварді Аві Леб. Це досить скандальний учений, який неодноразово вступав у суперечки з науковою спільнотою, зокрема через свій постійний пошук слідів інопланетян. Нещодавно він навіть презентував штучний інтелект, який допоможе йому в цих пошуках.

А поки що нічого не заважає Лебу генерувати різні припущення, і одне з них стосується саме нашого Всесвіту. Нещодавно він припустив, що наш світ був створений якоюсь надрозвиненою інопланетною цивілізацією.

Вчений запропонував спосіб оцінювання рівня розвитку цивілізації, який залежав би від її здатності «відтворювати астрофізичні умови, що привели до її існування».

Людство отримало б оцінку C, оскільки зараз ми змогли б вижити після загибелі Сонця. Гірше того, ми є явними претендентами на зниження в класі до рівня D, адже зараз ми руйнуємо своє природне довкілля. Цивілізація рівня B зуміла б адаптуватися і стати незалежною від своєї зірки, а цивілізація, яка досягла рівня A, зможе відтворити космічні умови, що привели до її існування, тобто зуміє створити «Всесвіт у лабораторії».

Проте подібна структура всесвітів керуватиметься лише однією цивілізацією класу A. Для людства це означає одне — шансів досягти такого рівня розвитку ми практично не маємо. Тому нам варто зосередитись на пошуку «розумніших дітей» у нашому космічному блоці, щоб «не закінчити як динозаври, які домінували на Землі, поки їхню ілюзію не зруйнував космічний об'єкт, що впав на планету».

Наш Всесвіт — це комп’ютер

Фізики-теоретики зі США та Канади нещодавно розвинули гіпотезу симуляції, припустивши, що наш Всесвіт — це комп’ютер, який навчає сам себе заради продовження існування. Тут необов’язкове існування якоїсь надрозвиненої цивілізації — її замінює сам Всесвіт, який постійно навчається.

Вчені пояснюють, що всі зміни нашого світу не випадкові, а наслідком виправлення якоїсь помилки. Неможливість поєднати головні фізичні теорії пояснюється тим, що раніше Всесвіт міг «працювати» за правилами, які згодом були змінені для виживання всієї системи. Повернути якийсь із минулих станів нашого світу ми теж не зможемо, адже у нас немає жодних резервних копій Всесвіту.

Отже, спроби багатьох вчених уніфікувати науку та привести її до якогось спільного знаменника (наприклад, сформулювати і довести теорію всього, що об'єднає загальну теорію відносності та квантову механіку) приречені на провал — такий результат просто суперечить існуванню системи.

Чи правилам безпеки лабораторії надрозвиненої цивілізації, яка створила цю систему?..

Час не має початку

Зародження Всесвіту — одна з найбільших загадок людства. Загальноприйнятим припущенням вважається теорія Великого вибуху: спочатку була сингулярність — грубо кажучи, точка, в якій було зосереджено весь коктейль, який зараз розливається по космосу і називається Всесвітом. Потім почалося одномоментне та синхронне розширення простору на всі боки, яке триває досі.

Однак, що було до цього? Тут відповідь ще коротша — ніхто не знає. Поки що вчені обмежуються лише гіпотезами, жодна з яких не вважається загальноприйнятою на рівні теорії Великого вибуху.

Все більше вчених звертаються до ідеї космологічної інфляції — раннього періоду експоненційного розширення, що передував Великому вибуху, коли весь світ був суцільною енергією, через що він розширювався з неймовірною швидкістю. Ця модель не відкидає існування Великого вибуху, а, радше, коригує його роль: замість зародження Всесвіту він міг стати «точкою відліку» для нашого Всесвіту, а ось те, що йому передувало, існувало й раніше. І існувало вічно.

Усвідомити це досить складно, адже наш мозок влаштований так, що все має початок і кінець. Проте час — це лише конструкт. І те, що його використовуємо ми, не означає, що йому підпорядковується Всесвіт.

Насправді ми навіть не знаємо природи часу — з чого він почалося, чи має він кінцеву точку, чи це зациклене коло, яке повторюється раз у раз? Поки що вчені не мають достатньої кількості інструментів та інформації для того, щоб повністю зрозуміти як ідею часу, так і те, коли і де зародилася космічна інфляція. А тому дізнатися, що сталося в першу мить виникнення Всесвіту, якою саме вона була і що було до неї, ми поки що не можемо.

Надплинний простір-час

Як ви вже знаєте з першої теорії з нашого списку, простір складається з трьох вимірів — довжина, висота і глибина. Четвертим виміром вважається час, тому ми й вивчаємо космічний простір-час, а не просто простір.

Деякі теорії припускають, що це не просто фізична модель, а ціла субстанція на кшталт води. І якщо вода складається з молекул, то простір-час — з мікроскопічних частинок, які наші інструменти зараз не можуть уловити, вважають Стефано Лібераті з Міжнародної школи перспективних досліджень та Лукой Макчіоне з Університету Людвіга-Максимиліана.

Отже, вчені намагаються вирішити одну з найскладніших наукових загадок — об'єднати квантову механіку та загальну теорію відносності, розробивши свою модель квантової гравітації. У їхньому уявленні, простір-час — надплинна рідина з нульовою в’язкістю. Через це ми ніколи не зможемо «перемішати» цю рідину, змусивши її обертатися, як воду в чашці.

Натомість простір-час може розпадатися на вихори, з яких формуються галактики.

Ми живемо у тривимірному бублику

Більшість сучасних космологічних моделей уявляють наш Всесвіт як величезний простір, який розширюється на всі можливі сторони.

Проте астрофізик Томас Бугерт із Центру астрофізичних досліджень Ліонського університету у Франції разом зі своєю командою висунули гіпотезу, що простір космосу замкнений у собі у всіх трьох вимірах, формуючи таким чином 3D-бублик. І, якщо зараз більшість вчених розмірковує про нескінченність Всесвіту, то, на думку Бухерта, світ є кінцевим і «всього» втричі-вчетверо більший, ніж кінець видимого для нас Всесвіту, розташованого за сучасними оцінками приблизно на відстані 45−47 млрд світлових років від нас.

Форма Всесвіту — це не лише про геометрію, а й про топологію. Плоский аркуш паперу можна скрутити в циліндр — при цьому лінії, які були паралельними, такими ж і залишаться. Два кінці циліндра також можна скрутити — і отримати цей тривимірний «бублик» — наш Всесвіт.

Звичайно ж, таких висновків вчені не зробили, просто покрутивши в руках папір. Вони ретельно досліджували спотворення космічного мікрохвильового фону — його ще називають реліктовим випромінюванням чи найстарішим джерелом світла у Всесвіті. Також вони провели велику кількість комп’ютерних симуляцій, аби з’ясувати, який вигляд мав би космічний мікрохвильовий фон, якби наш Всесвіт дійсно був би «бубликом» — тобто з'єднаний і закритий у всіх трьох вимірах. Це і стало основним для припущення, що наш Всесвіт кінцевий і зав’язаний сам у собі.

Бугерт підкреслює, що результати дослідження є попередніми і з появою нових даних можуть змінитися. Однак нині він упевнений — їхній Всесвіт-бублик краще відповідає спостережуваним даним, ніж існуюча нескінченна модель нашого світу.

Всесвіт має свідомість

Все навколо нас має свідомість. Не тільки ваші сусіди, тварини та мікроби, а буквально кожна частка у Всесвіті є свідомою.

Як би все просто не звучало, це не так. На рівні мікрочастинок у гру вступає квантова фізика — деякі вчені стверджують, що наша свідомість складається з мікромасштабних подій квантової фізики та інших «жахливих дій на відстані». Усередині нашого мозку вони збираються в такий собі суп, який і породжує свідомі думки.

У співавторстві з анестезіологом і психологом Стюартом Гамероффом ця ідея переросла в гіпотезу Упорядкованого об'єктивного зниження, згідно з якою мозкова активність розглядається як квантовий, а не нейробіологічний процес. На основі цієї гіпотези Йоганнес Кляйнер, математик та фізик-теоретик з Мюнхенського центру математичної філософії, та Шон Талл, математик з Оксфордського університету, вивели власну Інтегровану інформаційну теорію (ІІТ).

Вони впевнені — якщо ми розберемося з квантовими ефектами в нашому мозку, ці дані можна буде використовувати, щоб зрозуміти, наскільки свідомий Всесвіт і навколишні об'єкти. Дослідник Тім Андерсен називає це метасвідомістю — тобто, усвідомленням того, що ми усвідомлюємо машину, що проїжджає повз, і смак з'їденої булочки. Камінь може бути в польоті, коли його кинеш, проте змінити це він не в змозі.

Як приклад можна навести комп’ютер, який, згідно з ІІТ, має свідомість, проте це ніяк не впливає на його роботу, адже він не усвідомлює сенс завдань, які йому ставлять. Так само, як і камінь, який кинули, може усвідомити, що він летів, але не може усвідомити сам факт того, що він це усвідомлює.

Вчені планують розробити універсальну математичну формулу, яка буквально зможе пояснити нам науковою мовою принцип того, як працює усвідомленість нашого Всесвіту. Вчені попереджають, що після цього може виникнути моральне питання, адже люди інакше дивляться на усвідомлені предмети, ніж на ненатхненні.

«Це може привести до наукової революції нарівні з революцією імені Галілео Галілея», — каже Кляйнер.