Современная гравитационная физика в рамках общей теории относительности (ОТО) описывает эволюцию Вселенной как решение уравнений Эйнштейна при заданных начальных условиях и симметриях. Наиболее распространённая модель — ΛCDM — предполагает однородную, изотропную Вселенную, возникшую из горячего Большого взрыва, с последующим ускоренным расширением под действием космологической постоянной.
Однако ОТО как классическая теория не даёт ответа на вопросы: почему именно такие начальные условия? Почему постоянные природы принимают те значения, которые мы наблюдаем? Эти ограничения стимулируют обращение к идее мультивселенной, как потенциальному объяснению наблюдаемых параметров.
В современной теоретической физике различают несколько уровней мультивселенных, классифицированных по степени их физической и логической удалённости от нашей наблюдаемой Вселенной:
Уровень I: Бесконечная инфляционная Вселенная, в которой за пределами наблюдаемого горизонта находятся области с другими реализациями тех же физических законов, но с иными распределениями материи.
Уровень II: Результат вечной инфляции, при которой разные карманы Вселенной (инфляционные «пузыри») реализуют разные вакуумные состояния и, как следствие, разные законы физики, включая значения физических констант.
Уровень III: Интерпретация квантовой механики Эверетта, при которой каждый акт квантового измерения ветвится в новую реальность.
Уровень IV: Абстрактно-математическая гипотеза, постулирующая, что все математически консистентные структуры существуют как физические реальности.
Физическая гравитационная космология, в первую очередь, взаимодействует с мультивселенной второго уровня, как следствием инфляционной космологии и ландшафта струнной теории.
Инфляционная модель предсказывает, что экспоненциальное расширение пространства может быть вечным в некоторых областях. Локальные «выходы» из инфляции — это пузырьковые вселенные, в каждой из которых инфляция завершается по-своему, порождая разные физические свойства.
В теории струн вакуумная структура чрезвычайно богата. Оценки указывают на ~10^500 возможных вакуумов — так называемый ландшафт теории струн. Каждый такой вакуум может реализовывать уникальный набор физических констант, размеров компактифицированных измерений, структуры симметрий и типов частиц.
Таким образом, гравитационная космология встраивается в контекст, где пространство-время может быть лишь локальным проявлением гораздо более сложной и разнообразной мультивселенской структуры.
Антропный принцип утверждает, что наблюдаемые свойства Вселенной должны быть совместимы с существованием наблюдателей. В физике используются две формы:
В гравитационной космологии антропный принцип применяется в попытке объяснить «настройку» фундаментальных параметров. Например:
Таким образом, антропный аргумент становится статистической гипотезой: мы наблюдаем именно ту «пузырь-вселенную» из огромного множества, которая допускает наличие жизни.
Классическая вероятность теряет смысл в бесконечной мультивселенной. Это приводит к проблеме меры: как корректно посчитать долю вселенных с заданным свойством?
Разные подходы предлагают различные меры:
Применение меры позволяет делать предсказания: например, что космологическая постоянная не должна быть больше, чем 10 раз её наблюдаемое значение — иначе, по антропным соображениям, жизнь невозможна.
Основные возражения против антропного принципа в физике состоят в следующем:
Тем не менее, в отсутствие других теоретических механизмов, способных естественным образом объяснить наблюдаемые параметры, антропный подход используется как эвристическая гипотеза.
Гравитация играет ключевую роль на всех этапах мультивселенной:
Таким образом, мультивселенная неотделима от гравитационной динамики на фундаментальном уровне.
Работа в области мультивселенной и антропного принципа включает:
Современная гравитационная физика оказывается в положении, где антропные и мультивселенские гипотезы не являются произвольной философией, но естественным следствием развитых теоретических моделей. Эти идеи не заменяют динамических законов, но указывают на возможные пути их более глубокого понимания через статистику и геометрию пространства всех возможных миров.