И.М. Капитонов

Что нам известно о космосе и Вселенной.
Существуют ли параллельные миры

(популярная лекция, прочитанная 21 мая 2016 г. для участников и слушателей музыкального фестиваля на открытом воздухе «Open-air Шокофест» в усадьбе «Отрада» под г. Серпухов, Калужская обл.)

Открылась бездна, звёзд полна.
Звездáм числа нет, бездне – дна.
Ломоносов

И страшным, страшным креном
к другим каким-нибудь неведомым Вселенным
повёрнут Млечный Путь.
Б. Пастернак
(из стрихотворения «Лётчик»)

Только две вещи потрясают меня на этом свете:
звёздное небо над нами 
и нравственный закон внутри нас.
 Кант 

Эволюцию мира можно сравнить с фейерверком,
который почти закончился:
несколько красных угольков, пепел и дым.
Стоя на остывшем пепле,
мы видим медленно угасающие солнца и пытаемся
воскресить исчезнувшее великолепие начала миров.
Леметр

         СОДЕРЖАНИЕ:

1. Земля и Солнце.
2. Ближайшая к Солнцу звезда.
3. Галактики.
4. Другие, помимо звёзд, объекты Вселенной.
5. Тёмная материя.
6. Средняя плотность материи-энергии Вселенной.
7. Количественный состав различных форм материи-энергии Вселенной.
   Космологический вакуум и антигравитация.
8. Природа Большого Взрыва.
9. Биография Вселенной.
10. Будущее Вселенной.
11. Параллельные миры.

1.    Мы живём на Земле. Она и мы состоим из атомов различных химических элементов. Земля вращается вокруг Солнца – звезды, загоревшейся 5 миллиардов лет назад и излучающей в пространство электромагнитную энергию за счёт термоядерного слияния внутри неё четырех ядер водорода в одно ядро гелия. Эта энергия – основа всего живого на Земле. Её хватит ещё примерно на 5 миллиардов лет, после чего Солнце начнёт угасать. Солнце находится от нас на расстоянии 150 миллионов км и свет от него доходит до нас за 8 минут. Доказательством термоядерных процессов внутри Солнца является мощный поток нейтрино, испускаемых из его глубин. Мы буквально купаемся в этом потоке: сотни триллионов солнечных нейтрино в секунду пронизывают наше тело.

2.    Ближайшая к нам звезда (не Солнце) это Проксима Центавра, находящаяся от нас на расстоянии 40 триллионов км. Если мы оседлаем луч света и полетим на нём к этой звезде, то достигнем её лишь через 4 года, минуя практически пустое немыслимо громадное и почти абсолютно холодное пространство (его температура ниже температуры замерзания воды на 170^о С (т.е. по Цельсию) и выше абсолютного нуля всего на 2,7 градусов). И Солнце и Проксима Центавра вместе с другими 300 миллиардами звезд образуют нашу галактику – Млечный Путь, плоскую спиральную галактику диаметром 100 000 световых лет, вращающуюся вокруг своего центра со скоростью 1 оборот за 300 миллионов лет. Солнце располагается на расстоянии 26 тысяч световых лет от центра Млечного Пути.

3. Наша галактика вместе с гравитационно связанными 40-50 другими галактиками образуют скопление галактик (туда входят Большое и Малое Магелланово Облако, галактика Андромеды и др.). Общий размер этого скопления 2 миллиона световых лет. В свою очередь это скопление галактик образует с ближайшими подобными скоплениями сверхскопления. Их размер – сотни миллионов световых лет. Мы входим в сверхскопление Девы размером около 100 миллионов световых лет. Средние расстояния между сверхскоплениями приближаются к миллиарду световых лет. В масштабе порядка 3 миллиардов световых лет Вселенная выглядит однородной, т.е. примерно с одинаковым распределением материи одной и той же природы.

4.    Массы самых крупных звёзд могут примерно в 100 раз превышать массу Солнца (2·10³⁰ кг). Что представляют собой объекты Вселенной, помимо звёзд? Это компактные образования, масса которых недостаточна для гравитационного разогрева до температур необходимых для зажигания реакций термоядерного синтеза – около 10 миллионов градусов Кельвина (в дальнейшем все температуры указываются в этих единицах, т.е. отсчитываются от абсолютного нуля, равного минус 273^о С). Это объекты, масса которых не более 0,1 массы Солнца – большие, средние и малые планеты. Это остатки отгоревших, но невзорвавшихся звёзд (их исходная масса не превышает 10 масс Солнца) – белые и чёрные карлики. Это остатки взорвавшихся (так называемых, сверхновых) звёзд с исходной массой более 10 масс Солнца – нейтронные звёзды (для их образования исходная масса звезды не должна превышать 30-40 масс Солнца) и чёрные дыры (для их образования исходная масса звезды должна превышать 30-40 масс Солнца). Существуют также сверхмассивные чёрные дыры с массами от миллионов до десятков миллиардов солнечных масс, располагающиеся в центре галактик и звёздных скоплений. Кроме того имеются кометы и астероиды и межзвёздная пыль. Вся эта материя состоит в основном из известных нам нейтральных (т.е. неионизованных) атомов различных химических элементов, если не имеются в виду звёзды, или этих атомов в форме плазмы (ионизованных атомов и оторванных от них электронов), если речь идёт о звёздах. Всю эту материю специалисты называют «барионной». Она может поглощать и испускать электромагнитное излучение различных длин волн (видимый свет, инфракрасное, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, радиоизлучение, микроволны) и поэтому её присутствие сравнительно легко обнаружить. Барионная материя на 91% состоит из водорода и примерно на 9% из гелия. На долю более тяжёлых химических элементов приходится менее 0,2%. Барионная материя в сильно модифицированном и усложнённом большой плотностью виде входит в состав нейтронных звёзд и чёрных дыр. В горящих звёздах содержится не более 10% массы барионной материи. Средние и тяжёлые химические элементы (кремний, кальций, железо, никель и более тяжёлые), которые входят в состав человеческого организма, образуются при горении массивных звёзд и выбрасываются в космос при взрывах сверхновых (т.е. очень массивных) звёзд – редком, фантастически мощном и эффектном явлении, когда вспыхивающая звезда светит как целая галактика из миллиардов звёзд. В среднего размера галактике это происходит 1-2 раза в столетие. Таким образом, содержащиеся в человеческом организме средние и тяжёлые химические элементы, такие как железо или кальций в костях, – это остатки взрывов сверхновых звёзд, которые произошли ещё до образования Солнца.

5.    Поразительно то, что все перечисленные в предыдущем пункте объекты, входящие в понятие «барионная материя», и которые сравнительно легко наблюдать по поглощению или излучению электромагнитных волн различного частотного диапазона, составляют лишь 5% материи, населяющей нашу Вселенную. Природа остальной (и доминирующей во Вселенной) части материи, на долю которой приходится 95% её массы и энергии, нам неизвестна. Она не испускает электромагнитные волны и не реагирует на них и проявляет себя лишь в гравитации, в частности в форме привычного нам ньютоновского «всемирного тяготения». Поэтому эту загадочную материю называют «тёмной». Барионную материю при этом часто условно именуют «видимой».

6.    Мы уже знаем, что видимая (барионная) материя компактно концентрируется в звёздах, планетах и более мелких телах, собранных в галактики. Но между этими компактными материальными образованиями невообразимо гигантские пространства практически невидимой пустоты. Средняя концентрация материи во Вселенной ничтожна. Если мы равномерно размажем по Вселенной всю материю, то её плотность будет лишь около 10⁻²⁹ г/см³ (напомним, что плотность воды 1 г/см³). Столь ничтожную плотность трудно даже представить. Если взять 1/5 часть капли росы и равномерно размазать её по объёму Земного шара, то мы получим представление о средней плотности материи во Вселенной. Даже самый глубокий технический вакуум, который способен искусственно создать человек, неизмеримо плотнее, чем вышеупомянутая «пустота» Вселенной, отвечающая плотности 10^-29 г/см³.

7.    Вернёмся к количественному соотношению различных форм материи-энергии во Вселенной. Цифры таковы:
    1) Барионная материя (нейтральные и ионизованные атомы) – 5%,
    2) Тёмная материя – 95%. Эта материя в свою очередь делится на
        а. Холодную тёмную материю – 26-27%  и
        b. Тёмную энергию (космологический вакуум) – 68-69%.

    Природа холодной тёмной материи не ясна. По-видимому, это какие-то электрически нейтральные массивные элементарные частицы (во много раз тяжелее атомов водорода). Поиски этого вида тёмной материи интенсивно ведутся в лабораториях, в том числе и на Большом Адронном Коллайдере. Холодная тёмная материя наделена обычной притягивающей (ньютоновской) гравитацией. Поэтому она, как и барионная материя, собирается в сгустки (кластеры). Фактически места скоплений обычной (галактики) и холодной тёмной материи в основном совпадают.
    Что касается тёмной энергии, то она не способна к кластеризации. Этот вид материи исполняет роль неустранимой субстанции, равномерно разлитой по всему пространству. Мы её не чувствуем. Она не препятствует любому движению сквозь неё. Фактически это космологический вакуум. Отметим, что вакуум это не абсолютная пустота, которая в природе невозможна, а минимальное энергетическое состояние физических полей, заполняющих пространство. Космологический вакуум одинаков везде. И совершенно удивительным его свойством является антигравитация. Если два обычных тела погрузить в этот вакуум, то помимо притягивающей (ньютоновской) гравитации они будут испытывать расталкивающую антигравитацию этого вакуума. На малых расстояниях побеждает ньютоновское притяжение, сила которого обратна пропорциональна квадрату расстояния R между телами (~1/R²). На больших расстояниях (масштаба расстояний между далекими галактиками или их скоплениями), где ньютоновское притяжение перестаёт ощущаться, побеждает космологическое отталкивание вакуума, сила которого пропорциональна R. Следствием этого (и доминирующего вклада космологического вакуума в общий «бюджет» материи-энергии Вселенной) является ускоренное удаление далёких галактик друг от друга, экспериментально обнаруженное в самом конце прошлого столетия (1998-1999 гг.) и отмеченное Нобелевской премией. За счёт этого, всё более ускоряющегося разбегания галактик, наш мир будет становиться всё более разреженным и холодным, и его в далёком будущем ждёт судьба абсолютно тёмной и холодной вселенской пустыни.

8.    Ну, а что можно сказать об истории Вселенной? Мы видим, что Вселенная расширяется (сейчас и в последние несколько миллиардов лет – ускоренно). Если проследить историю Вселенной в обратном по времени направлении (как прокручивают фильм в обратном направлении), то неизбежен вывод о всё большем сжатии Вселенной при приближении её к всё более ранним временам существования. В процессе такого возврата к прошлому плотность и температура Вселенной будут неуклонно возрастать и, в конце концов, она превратится в бесконечно плотную и горячую точку. Этот момент считают моментом рождения нашей Вселенной, и сам этот процесс рождения называют Большим Взрывом. Довольно легко установить, что это произошло почти 14 миллиардов лет назад. Это и есть возраст нашей Вселенной. Что было до момента Большого Взрыва, мы не знаем и человечество, может не узнать это никогда. Но гипотезы имеют право на существование.
    Итак, пусть 14 миллиардов лет назад Вселенная представляла собой крохотный гигантски сжатый горячий сгусток материи. Откуда взялся этот сгусток, и что заставило его взорваться и разлетаться с огромной скоростью? Т.е., что явилось причиной или спусковым механизмом Большого Взрыва? В последние 3 десятилетия, как думается, найден ответ на этот вопрос. Если мы оставим пока в стороне вопрос о возникновении самогò затравочного сгустка материи, то ответ выглядит примерно так. Мы уже говорили о том, что почти 70% материи-энергии современной Вселенной сосредоточено в субстанции, называемой тёмной энергией (или космологическим вакуумом), наделённой отрицательной (отталкивающей) гравитацией. Плотность её сейчас ничтожна (около 10^-29 г/см³), но и она расталкивает Вселенную, заставляя её ускоренно расширяться (за счёт этого размер Вселенной удвоится примерно через 20 миллиардов лет). Если сжать всю видимую Вселенную до размеров кубика объёмом 1 см³, то плотность тёмной энергии (космологического вакуума) возрастёт на 85 порядков и достигнет величины 10⁵⁶ г/см³. А сила гравитационного отталкивания прямо пропорциональна этой плотности, т.е. возрастёт на столько же порядков, что вызовет колоссальный по масштабам эффект взрывного разлёта затравочного сгустка материи Вселенной – её Большой Взрыв.

Теперь, откуда взялся исходный (затравочный) сгусток материи Вселенной? Ответ неизвестен, но один из возможных механизмов его возникновения даёт нам квантовая механика – теория микромира. Основополагающим её принципом, доказанным экспериментом, является соотношение неопределённости Гейзенберга, утверждающее, что произведение неопределённости в энергии ΔЕ на неопределённость во времени Δt не может быть меньше, чем постоянная Планка h, фундаментальная константа природы, т.е. ΔЕ·Δt > h. Таким образом, в абсолютной пустоте в течение временнòго интервала Δt < h/ΔЕ возможно появление материи с массой Δm, определяемой соотношением Эйнштейна ΔЕ = Δm×с². Чем короче этот временнòй интервал, тем бòльшая масса-энергия может возникнуть в пустоте. За интервал ~10⁻¹⁰⁰ сек может возникнуть и масса-энергия, содержащаяся в видимой части нашей Вселенной в форме космологической субстанции с отрицательной гравитаций. Далее расталкивающая гравитация разбросает её Большим Взрывом. При этом сравнительно небольшая часть этой субстанции (5%) превратится в барионную материю с помощью механизма, который за недостатком времени мы здесь обсуждать не будем. Так, возможно, и родилась наша Вселенная. А как быть с законом сохранения энергии, ведь получается, что из ничего родилось огромное количество вещества? Ответ кроется в особенностях гравитационной энергии. Она отрицательна и в точности равна положительной энергии материи mc², связанной с её массой. Поэтому полная энергия Вселенной (с учётом гравитационной) остается нулевой. Поразительно, но из пустоты может родиться огромная Вселенная. И это не противоречит законам физики!

9.    Итак, будем считать, что природа Большого Взрыва и старта нашей Вселенной понята. Как дальше менялась наша Вселенная? Дадим краткую хронологию её преобразований. В  самом начале, отстоящем от момента старта Большого Взрыва всего примерно на 10⁻³⁶ − 10⁻³⁵ сек, Вселенная подверглась колоссальному (за счёт невообразимо масштабной антигравитации) расширению минимум в 10³⁰ раз (а не в сотню раз как в стандартной космологической модели). Скорость этого расширения пространства превышала скорость света. За этот ничтожный отрезок времени размер Вселенной увеличился больше, чем за все последующие 14 миллиардов лет. Температура Вселенной в этот момент достигала 10²⁸ градусов К, т.е. в 10²¹ раз превышала температуру в недрах Солнца. В её составе в этот период были и элементарные частицы, в частности фотоны, нейтрино, электроны и кварки. Из электронов и кварков в дальнейшем сформировались атомы, составляющие основу  барионной материи Вселенной. С течением времени Вселенная расширялась и охлаждалась, и в ходе этого процесса в однородной и горячей первичной космической плазме стали возникать вихри и скопления. Через 10^-5 сек после Большого Взрыва Вселенная достаточно охладилась (примерно до 10¹³ градусов К, что в миллион раз больше температуры внутри Солнца) для того, чтобы из групп трёх кварков стало возможным образование протонов и нейтронов. Примерно через сотую долю секунды условия стали такими, что в охлаждающейся плазме элементарных частиц протоны и нейтроны уже могли объединиться в ядра будущих атомов некоторых лёгких элементов периодической таблицы. В течение следующих трёх минут, пока кипящая Вселенная охлаждалась примерно до 10⁹ градусов К, основная доля образовавшихся ядер приходилась на ядра водорода и гелия и включала небольшую добавку дейтерия («тяжёлого» водорода) и лития. Этот период времени получил название периода первичного нуклеосинтеза.
    Затем в течение нескольких сотен тысяч лет было мало событий, кроме дальнейшего расширения и охлаждения. Но в конце этого этапа (примерно к 400 000 году), когда температура упала примерно до 3000 К, летавшие до этого с бешенной скоростью электроны, замедлились до скорости, позволяющей атомным ядрам (в основном водорода и гелия) захватить их, образуя электрически нейтральные атомы. Это явилось поворотным моментом: начиная с него Вселенная, в общем и целом становится прозрачной. До эры захвата электронов она была заполнена плотной плазмой электрически заряженных частиц, одни из которых (например, ядра) несли положительный заряд, а другие (например, электроны) – отрицательный. Фотоны, взаимодействующие лишь с заряженными частицами, испытывали постоянные удары со стороны кишащих заряженных частиц и не могли пролететь достаточно далеко, не будучи отклонёнными или поглощёнными этими частицами. Из-за таких препятствий свободному движению фотонов, Вселенная предстала бы перед наблюдателем совершенно непрозрачной, подобной густому утреннему туману или снежной буре. Но когда отрицательно заряженные электроны были рассажены по орбитам вокруг положительно заряженных ядер и образовались электрически нейтральные атомы, препятствия исчезли и густой туман рассеялся. С этого момента фотоны от Большого Взрыва стали свободно путешествовать по Вселенной, и постепенно она полностью стала доступной взору. Эти фотоны, являющиеся по существу отблеском Большого Взрыва (эхом сотворения мира), практически беспрепятственно дошли и до наших дней, охладившись в расширяющейся Вселенной примерно в 1000 раз (от температуры 3000 К в момент их «освобождения» до температуры около 3 К в настоящую эпоху). Во столько же раз упала их энергия и возросла длина волны. Теперь она исчисляется миллиметрами, и такие фотоны относятся к электромагнитному излучению микроволнового радиодиапазона. Их много – примерно 400 в одном см³ – и они практически однородно заполняют всю Вселенную. Если бы наши глаза были чувствительны к микроволнам, мы увидели бы рассеянное свечение вокруг нас. Часть «снега» на экране телевизора, когда Вы переключаетесь на канал, на котором закончилось вещание, объясняется именно этим свечением Большого Взрыва. Рассматривая это свечение, называемое реликтовым космическим излучением, не испытавшим никаких существенных изменений с момента своего освобождения (кроме увеличения длины волны), мы узнаём, как выглядела Вселенная почти 14 миллиардов лет назад (всего лишь через 400 тысяч лет после Большого Взрыва), Только осознайте это поразительное обстоятельство! Реликтовое излучение даёт нам фотографию ранней Вселенной, когда ещё не сформировались звёзды и галактики!
    Примерно миллиард лет спустя, когда Вселенная достаточно успокоилась после неистового начала, из сжатых ньютоновской гравитацией комков первичных лёгких химических элементов (главным образом – водорода и гелия) сформировались первые галактики, звёзды, а затем и планеты. Ядерные реакции в звёздах привели к генерации всех остальных химических элементов вплоть до самых тяжёлых (уран). Наше Солнце загорелось примерно через 9 миллиардов лет после Большого Взрыва. И сегодня, через 14 миллиардов лет после Большого Взрыва, мы можем восхищаться как величием космоса, так и нашей способностью построить разумную и экспериментально проверяемую теорию происхождения Вселенной. Нужно особо подчеркнуть, что понять биографию Вселенной, особенно момент рождения и самые ранние её периоды невозможно без знания физики микромира – физики элементарных частиц и атомного ядра. Таким образом, на примере самого грандиозного явления природы – окружающей нас Вселенной – мы видим фундаментальное единство физических законов, проявляющееся в единстве микромира и макрокосмоса.
    Отметим ещё два обстоятельства. За счёт стремительного ( со сверхсветовой скоростью) и гигантского (минимум в 10³⁰ раз) взрывного расширения Вселенной в самый ранний период её существования (10^-36-10⁻³⁵ сек), вызванного мощной антигравитацией вакуумоподобной субстанции экстремально высокой плотности, размер Вселенной намного превысил размер видимого горизонта, определяемого расстоянием, которое свет прошёл за время жизни Вселенной. Бòльшую часть Вселенной поэтому мы не видим, хотя с каждой секундой горизонт нашей видимости расширяется со световой скоростью.
    На сакраментальный вопрос «Сколько звёзд на небе?» современная космология может дать ответ с точностью до фактора 10. Ограничиваясь видимой частью Вселенной, он выглядит так: мы наблюдаем примерно 100 миллиардов галактик, а в средней галактике содержится примерно 100 миллиардов звёзд. Поэтому число звёзд −в наблюдаемой Вселенной можно оценить как

100 млрд×100  млрд = 10¹¹×10¹¹ =10²².

10.  Если всё будет развиваться так, как это мы наблюдали до сих пор, то дальнейшая судьба нашей Вселенной не выглядит оптимистично. Попытаемся проследить судьбу барионной материи, т.е. атомов, из которых состоим мы, планеты, звёзды, галактики (о судьбе неизученной тёмной материи говорить преждевременно). Сначала погаснут звёзды, так как запасы ядерной материи, из которой может возникнуть звезда, будут, в конце концов, исчерпаны. «Звёздный» этап Вселенной завершится через ≈10¹⁴ лет. Через  10¹⁸-10¹⁹ лет прекратят своё существование галактики. Около 90% звёздной (барионной) материи галактик будет рассеяно в межгалактическом пространстве, а около 10% будет затянуто в чёрные дыры. Последние будут сливаться и, в конце концов, на месте каждой галактики останется одна сверхмассивная чёрная дыра.
    Рассеянная барионная (главным образом, ядерная) материя исчезнет за счёт распада внутриядерных протонов и нейтронов. Этот медленный процесс, предсказываемый теорией, закончится через 10³³-10³⁵ лет. Продуктами этого распада являются электроны, позитроны, фотоны и нейтрино. 
    Из тяжёлых объектов во Вселенной останутся только сверхмассивные галактические чёрные дыры. Они будут объединяться в ещё более массивные супергалактические чёрные дыры. И, наконец, они сами будут испаряться. Этот процесс (его существование предсказал английский теоретик Хокинг) крайне медленный и завершится, возможно, через 10¹⁰⁰ лет. При этом во Вселенной останется, главным образом, сильно разреженный газ электронов, позитронов, фотонов и нейтрино – тёмная и предельно остывшая пустыня.

11.    Поразительный факт состоит в том, что многие из магистральных разработок в фундаментальной теоретической физике приводят к возможности той или иной разновидности параллельных вселенных. Уже обсуждают около десятка вариаций на тему мультивселенной. В каждой из них наша Вселенная предстает как часть неожиданно более масштабного целого, но сложность этого целого и природа составляющих его вселенных весьма отличаются друг от друга. В одних картинах параллельные вселенные разделены колоссальными расстояниями или промежутками времени; в других они ведут призрачное существование в считанных миллиметрах от нас; в третьих же сама попытка говорить об их местоположении наивна и лишена всякого смысла. Подобное многообразие возможностей обнаруживается и в тех законах, которые управляют этими параллельными вселенными. Где то эти законы – такие же, как в нашей Вселенной; в других вселенных они выглядят иначе, но имеют похожую родословную; в третьих они по форме и структуре не похожи ни на что, из того, с чем нам доводилось иметь дело прежде и жизнь в нашем понимании там невозможна. Попытки представить себе, насколько разнообразной и необъятной может быть реальность, заставляют чувствовать одновременно и восторг и покорность перед её величием. /Весь приведённый абзац – почти целиком заимствован из книги Брайана Грина «СКРЫТАЯ РЕАЛЬНОСТЬ. Параллельные миры и глубинные законы космоса», Москва, УРСС, 2013. Дальнейший материал этого пункта также основан на материале этой книги. Ниже мы коснёмся 4-х возможностей реализации параллельных вселенных, которым припишем буквы a, b, c, d:

а.    Если пространство, т.е. наша Вселенная, бесконечна (идея, которая находится в согласии со всеми наблюдениями и является частью той космологической модели, которую предпочитают многие физики и астрономы), то где-то там обязаны существовать области, где копия меня, и копии Вас, и копии всего вокруг нас наслаждаются альтернативной версией той реальности, с которой имеем дело мы. Где-то в отдалённом уголке бесконечного космоса есть галактика, которая выглядит в точности так как Млечный Путь, в которой есть солнечная система, как две капли воды похожая на нашу, с планетой, которая является вылитой копией Земли, на которой в точности такой же стране с таким же названием Россия происходит в точности таком же месте неотличимый от нашего первый open-air лета Шокофест, где кто-то, абсолютно похожий на меня, излагает абсолютно похожим на Вас субъектам такую же притчу о Вселенной. И такая копия не одна. В бесконечной Вселенной их бесконечно много. В каких-то мой двойник только что закончил эту фразу. В других он вообще прекратил выступление, так как пошёл проливной дождь. В третьих, он ещё не появился, запаздывает, так как решил подкрепиться. И Вы, и я никогда не встретимся со своими двойниками, так как наши копии обитают в настолько далёких друг от друга областях, что даже у луча света, начавшего своё путешествие в момент Большого Взрыва, не хватило бы времени пересечь разделяющее нас пространство. Но, даже не имея возможности наблюдать эти далёкие области, мы понимаем, что из ключевых физических принципов вытекает, что бесконечно большой космос является вместилищем для бесконечного числа параллельных миров – какие-то из них идентичны нашему, какие-то чем-то отличаются от нашего, какие-то вовсе на него не похожи.
    Почему это так? Всё это основано на том, что даже из очень большого, но конечного количества элементарных частиц (и атомов), составляющих видимый космос, можно составить лишь конечное (хотя и очень большое) число комбинаций. И в бесконечном космосе одни и те же комбинации будут неизбежно дублироваться и множиться. Вспоминается шутливый разговор двух физиков, увидевших красивую женщину. Один говорит другому: «Смотри, как удачно скомпонованы атомы». В видимой части нашей Вселенной огромное, но счётное количество вещества, примерно 10⁵⁶ г. Можно подсчитать, что число различных конфигураций частиц и атомов, которое можно сформировать из этого количества материи внутри космического горизонта, составляет примерно  (единица с 10¹²² нулями). Это огромное, но всё же конечное число. В бесконечно большой вселенной многократность повторений зашкаливает.

b.    Другую возможность параллельных миров предоставляет нам квантовая механика – теория атомов и элементарных частиц. Эта теория установила, что научные предсказания являются с неизбежностью вероятностными. Мы можем предсказать шансы одного исхода событий, мы можем предсказать шансы другого, но мы, вообще говоря, не можем точно предсказать, какой из них в действительности произойдёт. Любой исход, не противоречащий принципам квантовой механики, имеет право на существование – даже, казалось бы, такой немыслимый, как прохождение человека сквозь стену. Он возможен, но с исчезающе малой вероятностью. Квантовая механика подтверждена десятилетиями самых пристальных проверок, но никто не в состоянии объяснить, почему в каждой конкретной ситуации в действительности случается только один из многих возможных исходов. Возможно привычное представление о наличии одного и только одного исхода у любой ситуации – в корне неверно. Математика, лежащая в основе квантовой механики, допускает (по крайней мере, под некоторым углом зрения), что случаются все возможные исходы, но каждый из них обитает в собственной отдельной вселенной. Если квантовые расчёты предсказывают, что частица (или атом) может находиться тут, а может и там, то в одной вселенной она находится тут, а в другой – там. И в каждой такой вселенной есть копия Вас, которая наблюдает за тем или иным исходом, полагая (ошибочно), что окружающая её реальность единственная. Если Вы задумаетесь о том, что квантовая механика стоит за всеми физическими процессами, от слияния атомов на Солнце до электрических перестрелок между нейронами, что составляет основу мышления, Вам станет очевидно, как далеко могут завести нас следствия этой гипотезы. Она говорит нам, что нехоженых тропок не бывает. Но каждая такая тропинка – каждая реальность – спрятана от всех остальных.

c.    Ещё одна возможность параллельных вселенных связана с наиболее признанным в настоящее время сценарием Большого Взрыва, связанным с колоссальным и молниеносным расширением пространства, вызванным гигантской антигравитацией первоначально очень плотного сгустка материи. Это сценарий возникновения нашей Вселенной. Если он верен (а об этом пока свидетельствуют самые тщательные астрономические наблюдения), то взрыв, создавший нашу область пространства, мог быть не единственным. Подобные взрывы (и расширения) в отдалённых областях прямо сейчас могут порождать вселенную за вселенной и делать это вечно. Более того, каждая такая дочерняя вселенная сама бесконечно расширяется в пространстве и содержит бесконечное число параллельных миров.

d.    Последний вариант рассматриваемой нами возможности параллельных вселенных связан с теорией струн – физической теорией, которая в рамках единого подхода пытается объединить все законы природы. Такой единой теории пока не существует и теория струн (более точно, суперструн) – наиболее перспективный теоретический проект. Суперструны – это, пока гипотетические, объекты конечного и очень малого размера (~10^–33 см), которые могут испытывать гигантские натяжения и колебаться с различными (и гигантскими) частотами. В этой теории все известные элементарные частицы – электроны, фотоны, кварки (из которых состоят протоны и нейтроны), нейтрино и др. – это различные проявления резонансных колебаний этих струн. Электрон – это один способ резонансных колебаний струны, кварк – другой и так далее. Все свойства каждой элементарной частицы (её заряд, масса и др.) определяются особенностями соответствующего колебания суперструны. Струнная природа частиц должна проявляться при очень высоких, пока недостижимых человеком энергиях (соответственно, видна на очень малых, пока недостижимых расстояниях). Важно то, что размерность пространства-времени в теории суперструн равна 11, из них 10 – пространственных измерений и 1 – временнòе). Мы живём в трёхмерном пространстве. Где же ещё 7 пространственных измерений? Теория утверждает, что эти 7 невидимых (дополнительных) измерений свернуты или сжаты в очень маленькие жгуты (говорят, об их компактификации). Лишь три пространственных измерения протяжённы (развернуты), что позволяет достаточно крупным объектам нашего мира (и нам в том числе) существовать и перемещаться в них. В принципе существует колоссальное разнообразие форм и размеров дополнительных пространственных измерений. Это разнообразие и определяет разнообразие возможных параллельных миров. Стоит чуть-чуть изменить координату  какой-либо из дополнительных размерностей, как мы окажемся в другой вселенной, которая практически будет рядом с нами, но не будет нами видна и ощущаться. Это будет в полном смысле параллельная вселенная. Это трудно представить. Обратимся к простейшей аналогии. Пусть мы существуем в пространстве всего с двумя измерениями, из которых одно развёрнуто, а другое сильно сжато. Зафиксируем координату сжатого измерения. Развёрнутое измерение выглядит как тонкая нить, положение на которой определяет координату тела на этой нити. Само тело, если оно имеет достаточные размеры, не способно двигаться в сжатом измерении, а лишь в развёрнутом. Со стороны это будет выглядеть как движение очень тонкого нитеобразного объекта (этакого очень тонкого червячка) по этой нити. Изменим, теперь координату сжатого измерения. Мы окажемся уже в совершенно другом двумерном пространстве. Нить развернутого измерения сдвинулась вдоль сжатого измерения, и эта нить уже не совпадает с предыдущей нитью. Ползущий по этой сдвинутой нити предельно тонкий червячок не будет видеть (ощущать) ранее рассмотренную нить с двигающимся по нему червячком.

---