ПРЕДИСЛОВИЕ.

О времени и пространстве.

Пространство воспринимается как реальный физический объект, допускающий визуальное наблюдение и измерение, то время как физический объект невидимо, понятие о нем требует уточнений.

Исторически устоявшийся и наиболее общепринятый метод введения времени состоит в договоренности между людьми, или конвенции: время представляется как физическая величина, которую можно «наблюдать» косвенным образом – как определенное изменение пространственных объектов. При этом стоит подчеркнуть, что каким бы ни был хронометр – атомным,кварцевым, пружинным, солнечным, песочным или водяным – во всех случаях в итоге визуально наблюдается и измеряется опять-таки пространственная длина. Этим «надежным» способом время измерялось в течение тысячелетий – и для бытовых нужд, и в научных опытах. «Договорное», или «условное» время можно назвать также статистическим, во-первых, потому, что в определении этой величины непременно должны участвовать многочисленные группы ее потребителей, так что результирующее представление зависит от распределения мнений. И на бытовом уровне, и в строгой экспериментальной науке присутствует общее представление о невозвратности мгновений. Правда, в классической физике оговаривается возможность обратимости «стрелы» времени, следовательно, обратимости того или иного физического процесса. Однако все знают, что подобного рода допущение есть идеализация реальности, и на самом деле движение тела по ньютоновской траектории абсолютно неповторимо. Изменяется и наблюдаемое тело, и наблюдатель, могут измениться свойства пространства, наконец, нет гарантий, что ход самого времени не претерпевает изменений. В казалось бы примитивный процесс движения тела вмешивается бесчисленное множество физических факторов, действие которых также подчиняется некой статистике. Наконец, опыт с «отрицательно направленным» временем поставить вряд ли получится, ибо человеку до сих пор не удавалось произвольно менять ход истории. В результате проще всего оказывается считать, что время направлено «только вперед», и что оно «течет равномерно», что с неизбежностью привело к выделению более или менее стабильных циклических процессов в качестве базы для определения временных единиц. Это представление о времени доминировало в сознании людей многие столетия, и в основном продолжает доминировать.

Однако сравнительно недавно, в новейшей истории физики, появилось существенно иное представление о времени. Его становление началось с определения Вильгельмом Вебером новой физической величины – электродинамической постоянной; эта константа оказалась ни чем иным как скоростью света в вакууме. Постулат Альберта Эйнштейна о ее универсальности – в смысле не зависимости от системы отсчета – позволил задавать время в виде отрезков длины, то есть пути, проходимого светом за одну секунду. Эту идею тут же реализовал Герман Минковский, добавив к декартовой системе пространственных координат еще одну ось – ось времени. И с этого момента возникла совершенно новая – геометрическая – интерпретация времени. Для определения геометрического временного интервала не нужно отсчитывать число каких-либо колебательных циклов, достаточно на оси времени измерить линейкой длину интересующего отрезка и разделить результат измерения на скорость света. Как видно из этого описания, никаких договоренностей о циклических единицах времени здесь не требуется, достаточно условиться только о единицах длины, что, с одной стороны, проще, а с другой – делать так или иначе приходится. Таким образом, благодаря Эйнштейну и Минковскому в начале XX века появилась новая физическая сущность «пространство-время», где время приобрело статус, равноправный со статусом направлений в пространстве.

Надо подчеркнуть существенное различие моделей статистического времени и времени геометрического.

Статистическое время – величина, «сильнее» зависящая от субъектов наблюдения, поскольку приходится не только согласовывать эталоны длины, но и договариваться о физических процессах, циклы которых будут приняты за единицу времени. И если наша цивилизация исчезнет, то следующее поколение мыслящих существ окажется перед проблемой создания своих собственных представлений о времени.

Геометрическое время в этом смысле «стабильнее», так как для его отсчета достаточно договориться только об эталоне длины. Последующее деление на скорость света, которую естественно считать равной единице, немедленно даст значение геометрического времени. Иначе говоря, интервал времени оказывается просто равным длине пространственного отрезка; именно так чаще всего и считают при решении задач, связанных с пространственно-временными отношениями, например, в общей теории относительности.

У статистического и геометрического времени (в четырехмерной вселенной) есть одна общая черта – необратимость. Хотя причины этого различны. О необратимости условного времени сказано выше, а проблему обратимости геометрического времени стоит обсудить особо. Образом геометрического времени является линия, и потому, казалось бы, нет препятствий для изменения временного направления на обратное: достаточно физически двигаться вдоль этой оси в противоположную сторону. Однако в четырехмерии эта процедура реально неосуществима, так как направление времени обычно считается ортогональным всем пространственным координатам, и наблюдателю в трехмерном пространстве «некуда пойти» так, чтобы знак времени изменился на противоположный.

Считается что пространство и время существуют объективно и не зависят от сознания одного человека, группы людей и всего человечества в целом. Тогда их истинной сущности адекватна некая абсолютная информация о пространстве и времени. Сегодня человечество, безусловно, такой информацией не обладает и имеет в своем сознании лишь приближенные отображения этих понятий.

Уже в XX веке стало понятно, что эмпирический поход к познанию оснований мироустройства постепенно сменяется теоретическими методиками. Причин к тому оказалось несколько. Наиболее очевидные причины связаны с требованиями высокой технологичности, следовательно, стоимости современных экспериментов. Кроме того, возможно, – на интуитивном уровне – вмешалось и ощущение безнадежности приложения усилий, возникшее как следствие формулировки квантовомеханического принципа неопределенности: точность определения координаты частицы и ее скорости, времени существования системы и ее энергии «завязалась» на малую, но конечную константу Планка. Наконец, все более становятся очевидными несовершенство и ограниченность возможностей самого человека. И не только органы чувств, фиксирующие данные наблюдений, оказываются слишком «грубо настроенными» и дающими не точное представление об объекте или явлении. Не исключено, что и вся система человеческого мышления изначально неважно приспособлена для формулировки адекватных истине выводов, подводящих итог аналитическому осмыслению фактов. До сих пор в школьном курсе физики законы механики Ньютона изучаются как непреложная истина, хотя давно известно, что они неточны и область их применения весьма ограничена.

В связи с этим вполне допустима идея, что все расширяющееся и углубляющееся проникновение чисто математических методов в сферу познания есть лишь одно из проявлений всеобщей закономерности – первоосновы мирового порядка (Другое (не обсуждаемое здесь) свидетельство этой гипотезы состоит в «тотальной оцифровке» современной цивилизации).

ТЕОРИИ.

В 1954 году молодой кандидат наук из Университета Пристон, Хью Эверетт III, выдвинул совершенно изумительное предположение о том, что существуют параллельные миры, идентичные нашей вселенной. Согласно его точке зрения, все эти вселенные связаны с нашей вселенной, но в то же время, все они отклоняются от нашей вселенной, а наша вселенная в свою очередь отклоняется от всех других. Вероятно, в других вселенных тоже происходили свои войны, которые, возможно, носили несколько иной характер, чем те, которые происходили на нашей планете. Некоторые виды живых организмов, погибших в нашей вселенной, могли эволюционировать и приспособиться к другим условиям в другой вселенной. Возможно, что в других галактиках совсем нет людей, ведь в тех условиях люди могли просто не выжить.

Выдвинув теорию о существование нескольких миров, Эверетт пытался дать ответ на давно волнующий всех вопрос, относящийся к квантовой физике: Почему количество вещества ведет себя непостоянно и беспорядочно? Дело в том, квантовая наука на данный момент только развивается и на данном этапе существует больше вопросов, чем ответов. Изучение квантовой физики началось в 1900 году, когда физик Макс Планк предложил выделить еще один раздел в области физики и назвать его квантовой физикой. Во время одного из своих опытов Планк обнаружил странное поведение излучения, что полностью противоречило классическим законам физики. Эти результаты показали, что во вселенной действуют и другие, пока не ведомые нам законы, так почему же не могут существовать разные вселенные?

Физики, изучающие квантовый уровень, заметили некоторые специфические особенности этого крошечного мира. Во-первых, частицы, которые существуют на этом уровне, могут произвольно менять различные формы. Например, ученые наблюдали за фотонами - крошечные пучки света. Даже один единственный фотон проявляет свою способность принимать разные формы. Это можно представить в виде того, как если бы Вы были обычным цельным человеком и вдруг могли принять газообразную форму.

Такое явление стали называть принципом неопределённости Гейзенберга. Физик Вернер Гейзенберг утверждал, что просто наблюдая за квантовым веществом, мы уже можем повлиять на поведение этого вещества. Поэтому мы никогда не будем знать наверняка истинную природу квантового объекта или его свойства, такие как и скорость и местоположение.

Эту точку зрения поддержали ученые из Копенгагенского института квантовой механики. Согласно определению датского физика Нилса Бора, «все квантовые частицы не могут существовать в одном или другом состоянии, они существуют во всех возможных состояниях сразу. Общее количество возможных состояний квантового объекта называется его волновой функцией. Состояние объекта одновременно во всех его возможных состояниях называется суперпозицией (наложением)».

Согласно Бору, когда мы наблюдаем за квантовым объектом, мы как бы влияем на его поведение. Наблюдение нарушает суперпозицию объекта и обычно вынуждает объект принять одно из своих состояний в волновой функции. Эта теория объясняет, почему у физиков получились разные данные одного и того же квантового объекта: каждый раз объект "выбирал" различные состояния.

Интерпретация Бора получила широкое одобрение, и до сих пор является одним из главенствующих положений в квантовой физике. В последнее время также немаловажный интерес в области квантовой физики получила теория Эверетта о существовании нескольких миров. Далее мы рассмотрим несколько фактов, поддерживающих и опровергающих эту теорию, и рассмотрим, несколько точек зрения на этот вопрос.

Теория о множестве миров.

Юнг Хью Эверетт согласился с большинством утверждений, сделанных весьма уважаемым физиком Нилсом Бором о квантовом мире. Он полностью поддерживает теорию о суперпозиции и согласен с понятием волновой функции. Но Эверетт не согласен с Бором только в одном, но весьма важном вопросе. Эверетт считает, что принимать то или иное состояние квантового объекта заставляют не измерения. Наоборот, измерение взятого квантового объекта вызывает некий раскол во вселенной. Вселенная буквально дублирована, в результате измерения она раскалывается на вселенные для каждого возможного результата. Например, предположим, что волновая функция объекта является и частицей и волной. Когда физик измеряет частицу, существует два возможных исхода: данная частица может быть измерена как частица или как волна.

Когда физик исследует объект, он может заметить, как вселенная делится на две отличные вселенные, в результате чего и существует два разных исхода опыта. Поэтому получается, что ученый в одной вселенной исследовал объект в форме волны. Тогда как этот же самый ученый но в другой вселенной измерил объект в качестве частицы. Это также объясняет, как одна и та же частица может быть измерена в нескольких состояниях.

Как бы странно это не звучало, но интерпретация Эверетта теории о нескольких мирах выходит за рамки квантового уровня. Если действие имеет больше чем один возможный результат, и если теория Эверетта правильна, то получается, что вселенная раскалывается, когда предпринимается какое-то действие для ее раскола.

Это означает, что, если Вы когда-либо оказывались в смертельно опасной для вас ситуации, когда ваша жизнь висела буквальна на волоске, то по законам параллельной для нас вселенной, Вы мертвы. Это одна из причин, почему многие считают эту теорию неправдоподобной.

Еще одним тревожащим аспектом интерпретации теории о многих мирах является то, что она полностью меняет наше представление о времени как о линейном понятии. Представьте временную шкалу, показывающую историю Вьетнамской Войны. Вместо прямой линии, показывающей только наиболее примечательные события развития войны, временная шкала, основанная на интерпретации теории существования нескольких миров, показала бы каждый возможный результат каждого отдельного действия. Но человек не может знать о другом себе, или даже о смерти самого себя, существующего в параллельном мире. Тогда как нам проверить подлинность теории о существовании параллельных миров? Теоретическое подтверждение возможности данной теории появилось в конце 1990-х годов, когда ученые провели воображаемый эксперимент, названный «квантовым самоубийством».

Этот эксперимент вновь привлек внимание к теории Эверетта, которую много лет считали нелепостью. После того, как теория о нескольких мирах была признана возможной, физики и математики стремились как можно глубже проникнуть в ее смысл и развить ее. Поэтому теория о существовании нескольких миров - не единственная теория, пытающаяся объяснить вселенную. Другие ученые тоже заявляли о вероятности существования параллельных вселенных.

Параллельные миры

Теория «многих миров» и теория Борна - не единственные конкуренты, пытающиеся объяснить основы вселенной. На самом деле, квантовая механика – это даже не единственная область физики, занимающаяся этим вопросом. Многие ученые пытаются со своей точки зрения дать объяснение вселенной.

После создания своей известной теории относительности, Альберт Эйнштейн всю свою оставшуюся часть жизни пытался найти один универсальный ответ на все вопросы. Физики называют эту теорию фантома «теорией всего». Квантовые физики полагают, что они находятся как раз на пути такой конечной теории. Другие же физики считают это бессмысленной тратой времени, поскольку еще малоизвестная отрасль науки вряд ли может решить такую сложную задачу. Тогда они обратились к подквантовому уровню и назвали свою теорию «теорией струн». Но самое интересное, что все научные исследования подтверждали факт существования параллельных миров.

Теория струн была предложена японско-американским физиком Мичайо Каку. Его теория говорит о том, что все фундаментальные компоненты любого вещества, равно как и все силы, действующие во вселенной, например гравитация, существуют на подквантовом уровне. Эти компоненты напоминают крошечные резиновые ленты или струны, из которых состоят кварки (квантовые частицы), и в свою очередь электроны, атомы, клетки и т.д. То, какое вещество получается из этих струн и как ведет себя вещество, зависит от вибрации этих струн. Именно из таких вот небольших струн и вот таки образом создана вся наша вселенная. И согласно теории струн, такой состав свойственен 10 отдельным измерениям.

Согласно этой теории, Вселенная родилась десятимерной, то есть обладала одним временным и девятью пространственными измерениями. Часть сторонников этой теории считают, что «лишние» шесть измерений схлопнулись и замкнулись сами на себя. Другие физики считают, что наша четырехмерная Вселенная является лишь частью многомерной мультивселенной (мультиверса), а остальные шесть измерений мы не можем увидеть и изучить.

Дзюн Нишимура (Jun Nishimura) из лаборатории KEK в городе Цукуба и его коллеги Асато Цутия (Asato Tsuchiya) из университета города Сидзуока и Сан-ву Ким (Sang-Woo Kim) из университета Осаки (Япония) — разработали компьютерную модель Большого Взрыва с учетом всех положений теории суперструн.  Они использовали несколько остроумных математических приемов, позволяющих проводить вычисления со сверхбольшими матрицами — огромными наборами чисел, выстроенных в виде двумерной или многомерной таблицы. Как отмечают исследователи, новый подход к вычислению матриц позволил им включить в свою модель время в качестве главной переменной, чего не могли позволить себе их коллеги, проводившие аналогичные исследования.

Для экспериментальной проверки модели ученые подготовили ее компьютерную реализацию и запустили ее на суперкомпьютере Hitachi SR16000. Этот вычислитель состоит из 3,5 тысяч процессоров архитектуры PowerPC и имеет производительность 90 терафлопс — триллионов операций в секунду.

Результаты работы модели подтвердили выводы теории суперструн — Вселенная родилась десятимерной, однако шесть «лишних» пространственных измерений так и не развились в процессе расширения после начала Большого Взрыва. В результате только остались три измерения и время, повторяющие структуру реальной Вселенной. Ученые полагают, что их модель и методы помогут понять механизм расширения Вселенной на самых ранних этапах ее развития и позволят объяснить то, почему она расширяется с ускорением.

Подобно теории «многих миров», теория струн также пытается доказать существование параллельных вселенных. Согласно этой теории, наша собственная вселенная представляет собой нечто вроде пузыря, который существует рядом с подобными параллельными вселенными. В отличие от теории «многих миров», теория струн предполагает, что эти вселенные могут входить в контакт друг с другом. Но согласно теории струн, между этими параллельными вселенными может существовать гравитационное поле. И поэтому, если вселенные вступят в контакт, то может произойти «Большой взрыв», подобно тому, который вероятно и создал нашу вселенную.

И хотя физикам удалось создать механизмы, которые могут обнаружить квантовое вещество, подквантовые струны еще требует должного рассмотрения, поэтому для начала необходимо подготовить хорошую теоретическую базу. Именно из-за теоретической необоснованности многие ученые дискредитируют эту теорию, хотя среди них есть и сторонники, считающую данную теорию вполне логичной и правильной.

Так существуют ли параллельные вселенные? Согласно теории «многих миров», мы не можем знать это наверняка, поскольку нет возможности это проверить. Теория струн пыталась доказать существование параллельных миров на практике, но они получили отрицательные результаты. Но, не смотря на все это, доктор Каку все еще верит, что параллельные измерения действительно существуют.

Эйнштейн, к сожалению, не дожил до нашего времени и не сможет увидеть, как развивается его «универсальная теория всего», разрабатываемая современными учеными. Однако, если теория «многих миров» правильна, то Эйнштеин все еще живет в параллельной вселенной. Возможно в той вселенной, физики уже создали «теорию всего».

Ученые Оксфордского университета доказали, что параллельные миры действительно существуют.

Сама теория таких миров появилась еще в 1950 в США (ее автор - Хью Эверетт) и объяснила тайны квантовой механики, вызывавшие споры ученых. 

В эвереттовской «многомирной» Вселенной каждое новое событие возможно и вызывает разделение Вселенной. Число возможных альтернативных исходов равно числу миров. 

К примеру, водитель машины видит выскочившего на дорогу пешехода. В одной реальности он, избегая наезда, гибнет сам, в другой попадает в больницу и остается живым, в третьей гибнет пешеход. Число альтернативных сценариев бесконечно. Теория была признана фантастической и забыта, передает MIGnews.com. 

Но неожиданно в Оксфорде в ходе математического исследования обнаружили, что Эверетт был на верном пути. Согласно квантовой механике, до эксперимента про то, что внутри атома, нельзя сказать, что оно реально существует. До замеров частицы занимают неясную «суперпозицию», в которой они могут иметь одновременно верхний и нижний спин, или появляться в разных местах в одно и то же время. 

Главный вывод из открытия состоит в том, что кустоподобные ветвящиеся структуры, возникающие при расщеплении Вселенной на параллельные версии ее самой, объясняют вероятностный характер результатов в квантовой механике. То есть, утверждают ученые, неизбежно мы живем лишь в одном из множества параллельных миров, а не в единственном.

http://www.vz.ru/news/2012/10/7/601438.html