Безкрайното разширяване на Вселената предсказва, че Времето ще свърши
Научни разработки относно разширяването на Вселената достигат до извода за предстоящо “геометрично прекратяване” на Времето (“cut-off”), тоест “свършване” на Времето. В настоящия материал тук се посочва, че някои системи от материя достигат до прекратяване на безкрайността на Времето. Това предполага една не-нулева вероятност за непознат вид катастрофално събитие. Според най-успешните досега измервания, нашата Галактика вероятно ще достигне до прекратяването на Времето през следващите 5 милиарда години. Настоящият материал не третира темата във философски, а в научен аспект.
ВРЕМЕТО ЩЕ СВЪРШИ
Достатъчно голяма област от пространството с положителна вакуумна енергия ще се разшири при експоненциална скорост. Ако вакуумът е
стабилен — това разширяване на Вселената ще бъде вечно. Ако е метастабилен — тогава вакуумът може да се разпадне чрез не-пертурбативно образуване на “балони” с по-ниска вакуумна енергия. Вакуумното разпадане е експоненциално потиснато, така че за голям диапазон от параметрите мета-стабилният вакуум набира обем поради разширяване по-бързо, отколкото губи обем до разпад. Това е най-опростеният нетривиален пример за безкрайно разширяване. Ако това действително се случва в Природата, непрестанното разширяване на Вселената има дълбоки последици. Всеки вид събитие, което има вероятност за случване различна от нула, ще се случи в безброй много пъти – обикновено в широко раздалечени региони, които остават завинаги извън причинно-следствен контакт. Това подкопава базисната основа за вероятностни прогнози на локални експерименти. Ако безкрайно много наблюдатели във Вселената спечелят от лотарията, например, на какво основание някой все още може да твърди, че спечелването на лотарията е малко вероятно? Със сигурност има и безкрайно много наблюдатели, които не печелят, но в какъв смисъл те са повече? В локални експерименти като участието в игра на лотарията, имаме ясни правила за правене на прогнози и тестване на теории. Но ако Вселената се разширява безкрайно, ние вече не знаем ЗАЩО работят тези правила.
За да видим, че това не е просто някаква философска гледна точка, бихме могли да разгледаме космологични експерименти, където правилата са по-малко ясни. Например, човек би могъл да иска да предскаже или обясни характеристиките на Космическата микровълнова радиация (КМР) или в теория с повече от един вакуум може да искаме да предвидим очакваните свойства на вакуума, в който се намираме, като например Хигс-масата. Това изисква изчисляване на относителния брой наблюдения на различни стойности за масата на Хигс, или на небесната КМР. Ще има в безкрайно много случаи на всяко възможно наблюдение, така че какви биха били вероятностите? Това е известно като “Проблем с измерването" на безкрайното разширяване.
За да се получат добре дефинирани вероятности, безкрайното разширяване изисква някакъв вид регулатор. Тук ще се съсредоточим върху геометричните “прекратявания”, при които отпада всичко друго, освен една ограничена част от безкрайното разширяване на пространство-времето. Относителната вероятност за два вида събития – 1 и 2 – тогава се определя от съотношението между очаквания брой на случвания за първото събитие вътре в оцеляващия регион на пространство-времето (N1) спрямо очаквания брой на случвания за второто събитие (N2). Тук, събитие 1 и събитие 2 могат да бъдат спечелване или неспечелване на лотарията, или пък да бъдат червения и синия спектър в КМР. Обобщаването до по-големи или непрекъснати набори от взаимно изключващи се резултати е тривиално.
Има различни предложения за това какъв пространствено-времеви регион трябва да бъде запазен. Основното наблюдение в настоящия материал се отнася за всички геометрични “прекратявания”, които са ни известни, и то наистина изглеждат като неизбежна последица от всяко просто геометрично прекратяване: за някои наблюдатели животът им ще бъде прекъснат от това “прекратяване” (вж. прикаченото изображение по-долу).
Нека приемем, че събитията “1” и “2” са наблюдението на “1 часа̀” (да речем — следобед, 13:00 ч.) и “2 часа̀” (също следобед, 14:00 ч.) на ръчния часовник на даден наблюдател. С цел опростяване, ще предположим, че локалната физика може да бъде приравнена като детерминистична, и да пренебрегнем вероятността наблюдателят да умре между 1 и 2 часа̀, или че часовникът ще се счупи, батерията ще му свърши, или друг подобен инцидент. Всеки наблюдател е роден точно преди неговия часовник да покаже 1 часа̀ и умира точно след като часовникът покаже 2 часа̀, така че никой наблюдател да не може да види повече от едно събитие от двата типа.
Условно бихме могли да кажем, че всеки наблюдател вижда и 1 часа̀, и след това – и 2 часа̀. Но изображението показва, че за някои наблюдатели 2 часа̀ няма да е под “прекратяването” (cut-off), дори ако 1 часа̀ е. Числеността от наблюдатели, обозначена с цифрата “1” (N2 / N1) не оцеляват до 2 часа̀. Въпросното катастрофално събитие очевидно е самото “прекратяване” (cut-off): наблюдателят може да попадне в край на Времето.
Човек може да си представи една ситуация, при която относителният брой наблюдения на 1 часа̀ и на 2 часа̀ се отнася до прогнозирането на резултатите от един експеримент. Да предположим, че наблюдателите заспиват веднага след като видят 1 часа̀ на циферблата на часовниците си. Те се събуждат малко преди 2 часа̀ с пълна загуба на паметта: нямат никаква представа дали преди това са гледали циферблатите на часовниците си. В този случай те може да пожелаят да направят прогноза относно това кое време ще видят на часовниците си.
Тъй като тук N2 < N1, според зависимостта, която изведохме по-горе (съотношението N1 / N2) наблюдението на 2 часа̀ е по-малко вероятно от това на 1 часà. Това е възможно само ако някои наблюдатели не оцелеят до 2 часа̀.
Заключението, че Времето може да свърши, се получава независимо дали наблюдателите имат памет или не. Да си представим наблюдателка, която запазва паметта си. Тя е наясно, че ще си погледне часовника за първи или за втори път, така че резултатът няма да е изненада и при двата случая. Но това не противоречи на възможността някакво катастрофално събитие да се случи между 1 и 2 часа̀.
Приложеното изображение ясно показва, че това събитие действително се случва на не-нулева общност от наблюдателите. Единственото нещо, което се променя, когато разглеждаме наблюдатели, които не са си загубили паметта и си спомнят, е типът въпрос, който вероятно ще зададем. Вместо да питаме за две алтернативни събития (1 или 2), може да намерим за по-естествено да попитаме за относителната вероятност на двете различни възможни истории, които наблюдателите може да имат. Една история (“1 –“) се състои от това наблюдателите да видят 1 часа и да се натъкнат на “прекратяване” на Времето (cut-off). Алтернативата (“12") се състои в това да видят 1 часа̀ и след това 2 часа̀. От изображението също виждаме, че N12 = N2 и N1 = N1 – N2. Тъй като N1 > N2, имаме вероятност p1– > 0: тоест, има не-нулева вероятност за историята (за възможността), в която наблюдателят е засегнат от края на Времето.
Схематично изложение чрез често задавани въпроси:
Вероятността за край на Времето е различна от нула за всички геометрични “прекратявания” (cut-offs). Стойността й обаче зависи от “прекратяването”.
Редица възражения могат да бъдат повдигнати срещу заключението, че Времето може да свърши.
Въпрос 1: Не мога ли да поставя условие краят на Времето да не се случва?
Отговор 1: Разбира се. Това е все едно да питате какво ще е метеорологичното време утре, ако предположим, че няма да вали. Това е смислен въпрос с добре дефиниран отговор: Слънце ще грее с вероятност x и ще вали сняг с вероятност 1 – x. Но това не означава, че не може да вали. Ако краят на Времето е реална възможност, тогава той не може да бъде предотвратен само чрез отказа да се пита за това.
Въпрос 2: В някои измервания, “прекратяването” се отнася до все по-късни времена. В този лимит, вероятността да срещнете края на Времето със сигурност не се ли доближава до 0?
Отговор 2: Не. Във всички известни измервания от този тип се достига до режим на атрактор, където броят на всички видове събития нараства със същото експоненциално ниво, вкл. наблюдатели, които виждат 1 часа̀. Частта от тези наблюдатели, които също виждат 2 часа̀ преди “прекратяването” се доближава до константа по-малка от единица.
Въпрос 3: Но тъй като “прекратяването” е отнесено към по-късни времена, цялата история на даден наблюдател в крайна сметка е включена. Това не е ли противоречие?
Отговор 3: Не, защото ние не знаем кой наблюдател сме, така че не можем да се идентифицираме с никой конкретен наблюдател. (Ако можехме – тогава изобщо нямаше да има нужда от измерване). По-скоро, ние разглеждаме всички наблюдатели в определен “клас” и дефинираме вероятностите в смисъла на относителна честота на различни наблюдения, направени от тези наблюдатели.
Въпрос 4: Ако погледна какво се е случило на Земята досега (моето “прекратяване”), аз бих могъл да намеря не само отчети на предишни часовници, които са показали както 1 часа̀, така и 2 часа̀, но също и някои наскоро произведени часовници, които са показали 1 часа̀, но все още не са показали 2 часа̀. Бих могъл тогава да декларирам, че последните представляват нов “клас” часовници – а именно часовници, чието съществуване е прекратено поради моето “прекратяване” на Времето. Но аз знам, че този “клас” е фалшив: той не е съществувал, преди аз да наложа “прекратяването”. Със сигурност краят на Времето в безкрайното разширяване на Вселената също представлява артефакт, който трябва да бъде игнориран – това не е ли така?
Отговор 4: Само определен брой часовници някога ще бъдат произведени на Земята. Вероятностите са дадени не от гледна точка на извадката, избрана от вашето “прекратяване” на Времето, а от относителните честоти в целия набор. Ако всеки часовник, създаден някога (в миналото или в бъдещето) отчита както 1, така и 2 часа̀, тогава вероятността за произволно избран часовник да преминава през различна история просто изчезва, така че можем да кажем уверено, че “прекратяването” на Времето е предизвикал един артефакт. В безкрайното разширяване на Вселената, обаче “прекратяването” на Времето не може да бъде отстранено. В противен случай бихме се върнали към дивергентна мултивселена, в която относителните честоти не са добре дефинирани. “Прекратяването” на Времето
определя не някаква извадка от преди съществували набори; а определя целия набор.
Въпрос 5: Защо не промените “прекратяването” на Времето да включва 2 часа̀?
Отговор 5: Това е една възможност. Ако деформираме хиперповърхността на “прекратяването” на Времето така, че да премине през система, в която няма материя, тогава нищо няма да премине в края на Времето. Не е ясно дали този тип “прекратяване” може да се получи от всяко добре дефинирано предписание. Като минимум, такова предписание ще трябва да се отнася изрично до съдържанието на материя във Вселената, за да се избегне пресичането през всички обеми на системите с материя. В настоящия материал разглеждаме само “прекратявания” на Времето, дефинирани от чисто геометрично правило, което не отчита директно материята.
Край на Времето.
Пардон…
Край на Част Първа.
Автори-изследователи:
Raphael Bousso
Ben Freivogel
Stefan Leichenauer
Vladimir Rosenhaus
Center for Theoretical Physics and Department of Physics — Център по теоретична физика и Катедра по физика
University of California, Berkeley, CA 94720-7300, U.S.A. — Калифорнийски университет, Бъркли
Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720-8162, U.S.A. — Национална лаборатория Лорънс Бъркли
Institute for the Physics and Mathematics of the Universe — Институт по физика и математика на Вселената
University of Tokyo, 5-1-5 Kashiwa-no-Ha, Kashiwa City, Chiba 277-8568, Japan — Университет на Токио
Center for Theoretical Physics and Laboratory for Nuclear Science — Център по теоретична физика и Лаборатория за ядрени науки
Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, U.S.A. — Масачузетски технологичен институт, Кеймбридж
Източник: Живко Гиргинов, Интерполярен Координационен Център /Сингапур/
