Параллельные миры. Об устройстве мироздания, высших измерениях и будущем космоса

Одно бесспорное исключение из этого правила{60} – тот факт, что Вселенная состоит по большей части из вещества, а не из антивещества. Поскольку вещество и антивещество противоположны (при этом антивещество имеет в точности противоположный веществу заряд), мы могли бы предположить, что при Большом взрыве возникло равное количество вещества и антивещества. Однако проблема в том, что при контакте вещество и антивещество уничтожат друг друга во взрыве гамма-лучей. Таким образом, мы вообще не должны были бы существовать. Вселенная была бы беспорядочным скоплением гамма-лучей, а не изобиловала бы обычным веществом. Если Большой взрыв был полностью симметричен (или произошел из ничего), то нам следовало бы ожидать образования одинакового количества вещества и антивещества. Так почему же мы все-таки существуем? Решение, предложенное русским физиком Андреем Сахаровым, состоит в том, что Большой взрыв не был абсолютно симметричным. Симметрия между веществом и антивеществом было чуть-чуть нарушена в момент создания, а потому вещество стало доминировать над антивеществом и это сделало возможным существование Вселенной, которую мы видим вокруг себя. (Симметрия, нарушенная в момент Большого взрыва, называется СР-симметрией – это симметрия которая меняет заряды и четность частиц и античастиц[17].) Если Вселенная произошла из ничего, то, возможно, это «ничто» не было совсем пустым, чем вызвало небольшое нарушение симметрии, что объясняет небольшое преобладание вещества над антивеществом в наши дни. Источник этого нарушения симметрии до сих пор неизвестен.

Как могли бы выглядеть другие вселенные?

Идея Мультивселенной весьма привлекательна, потому что все, что нам нужно сделать, – это предположить, что спонтанные нарушения происходят беспорядочно. Не нужно делать никаких других предположений. Каждый раз, как какая-либо вселенная выбрасывает «бутон» другой вселенной, физические постоянные уходят от первоначальных, создавая новые законы физики. Если это действительно так, то в каждой новой вселенной может сложиться совершенно новая реальность. Но тут возникает потрясающий вопрос: как выглядят эти другие вселенные? Ключом к пониманию физики параллельных вселенных является знание того, как эти вселенные созданы, то есть точное понимание того, как происходит спонтанное нарушение.

Когда происходит спонтанное нарушение и возникает вселенная, это также нарушает симметрию первоначальной теории. Для физика красота – это симметрия и простота. Если теория совершенна, то это означает, что в ней заложена абсолютная симметрия, которая может объяснить множество данных наиболее сжатым и экономичным путем. Точнее, уравнение считается совершенным, если оно остается неизменным, когда мы меняем его компоненты между собой. Залогом обнаружения скрытой в природе симметрии оказывается то, что явления, кажущиеся различными, по сути своей есть проявления одного и того же, связаны между собой симметрией. Например, мы можем показать, что электричество и магнетизм в действительности разные аспекты одного и того же явления, поскольку существует симметрия, которая может сделать их взаимозаменяемыми в рамках уравнений Максвелла. Подобным образом Эйнштейн доказал, что теория относительности может превращать пространство во время и наоборот, поскольку они являются частью целого, материи пространства-времени.

Представьте снежинку, в которой мы видим совершенную шестикратную симметрию – источник бесконечного восхищения. Суть ее красоты в том, что она не изменяется при повороте снежинки на 60°. Это также означает, что любое уравнение, которое мы составим для описания снежинки, должно отражать тот факт, что она остается неизменной при повороте на количество градусов, кратное 60. Математически мы говорим, что снежинка обладает симметрией С6.

В симметрии закодирована красота природы. Но в действительности сегодня симметрии нарушены. Четыре фундаментальных взаимодействия Вселенной совсем не похожи друг на друга. По сути, Вселенная полна неравномерностей и дефектов; нас окружают обломки и осколки первоначальной фундаментальной симметрии, вдребезги расколотые Большим взрывом. Таким образом, ключом к пониманию возможных параллельных вселенных служит понимание «нарушения симметрии», то есть того, как симметрия могла нарушиться после Большого взрыва. Как сказал Дейвид Гросс: «Секрет природы – симметрия, но значительная часть мировой структуры является следствием нарушения симметрии»{61}.

Представьте, что красивое зеркало разбивается на тысячи осколков. Первоначальное зеркало обладало совершенной симметрией. Но, когда оно разбилось, первоначальная симметрия оказалась утрачена. Определив, как именно нарушилась симметрия, можно понять, как разбилось зеркало.

Нарушение симметрии