Теории, которые не знают, что такое Вселенная . Часть I
Автор: Федор Капитанов- 
Меня очень раздражает утверждение, что «Вселенная расширяется». Оно звучит из каждого утюга, причём повторяют его с умным видом даже известные представители науки.
Но давайте по порядку. Ребята, а что такое Вселенная? Кто-нибудь из вас знает точно? Если открыть этимологию, то слово Universe (лат. ūniversum) означает «всё, сведённое в одно» (uni - одно, versum - повёрнутое/обращённое). Вдумайтесь: это не контейнер. Это акт сведения. Это протокол. Но это совсем не похоже на то, что представляет себе большинство людей: чёрный космос, который бороздят космические корабли, галактики, туманности...
Ну ок, давайте представим, что так оно и есть. И что всё началось с Большого взрыва.
***
Точка
Итак, что нам надо? Определиться, как приблизительно всё было. Ну, по крайней мере, я думаю, взрыв всегда начинается с точки. Сингулярность, начало координат. Но что же мы видим в этой точке? В ней должно быть ВСЁ. В этом месте с нулевым объёмом должна быть упакована вся масса, вся энергия и вся информация нашего мира. И тут начинаются неудобные вопросы. Если вы запихнули всё в точку с нулевым объёмом — вы получаете бесконечную плотность. А значит — бесконечную гравитацию. Из такой гравитационной ямы, по законам той же самой физики, не может вырваться даже свет. Это абсолютная чёрная дыра. Физик скажет: «Нет-нет, это другое. Чёрная дыра определена в асимптотически плоском пространстве-времени, с внешней областью и горизонтом событий. А у ранней Вселенной нет "снаружи", поэтому аналогия неправомерна». Прекрасно. Вы защитились от аналогии с чёрной дырой. Но обратите внимание, чем вы защитились: граничными условиями**. То есть набором правил, которые определяют, какие конфигурации допустимы, а какие нет. Набором правил — это протокол. Вы уже говорите на языке ORT. Просто не используете это слово. И при этом на вопрос «что же было при бесконечной плотности?» ответ тот же: мы не знаем. Нужна новая физика. А кроме того — куда оно расширяется? У вас до взрыва нет ничего. Нет пустой комнаты, заполненной вакуумом. Нет пространства. Нет времени. Нет даже «до», потому что «до» — это временно́е понятие, а времени нет. Само пространство заперто внутри этой точки.
***
Проблема «до»
Ладно, допустим, чудо случилось. Кто-то щёлкнул тумблером, сингулярность лопнула, и всё содержимое этой точки весело полетело во все стороны. Но стоп.
Во все стороны - это куда? Пространства-то не было. Времени не было . Законов физики не было - потому что каждый физический закон предполагает пространство и время как данность.
- Уравнения Фридмана описывают эволюцию метрики - но эволюция требует времени.
- ОТО описывает геометрию пространства-времени - но если пространства-времени нет, уравнениям не на чем работать.
- Квантовая механика работает с состояниями в математическом пространстве - но ему нужна структура, которую нечем задать.
- Даже «флуктуация вакуума» предполагает вакуум - а вакуум это состояние квантового поля в пространстве-времени. Вы не можете применить физический закон дотого, как существует арена, на которой он действует.
Физик ответит: «Мы и не утверждаем, что знаем.
Есть несколько серьёзных предложений: безграничное предложение Хартла-Хокинга, космологии отскока, вечная инфляция, петлевая квантовая гравитация. Ни одно не установлено, но мы работаем».
Хорошо. Четыре модели. Ни одна не подтверждена. И они взаимно несовместимы:
- Хартл–Хокинг: «до» не существует (гладкая граница)
- Отскок: «до» было сжатие
- Вечная инфляция: «до» было другое раздувание
- Петлевая: «до» был отскок от минимального объёма
Четыре разных ответа. Ноль доказательств. Это не решение, это признание.
***
Дискретно или непрерывно?
Теперь встаёт вопрос номер два, от которого у классической физики начинает дёргаться глаз.
То, что разлетается - оно дискретно или непрерывно? Если пространство непрерывно - как идеальная резина - то между любыми двумя точками можно поставить третью. И так до бесконечности. В каждом миллиметре зашит бесконечный объём информации.
Физик возразит: «Нет, это математическая абстракция. Физика содержит ограничения: конечная энергия, энтропийные пределы, границы Бекенштейна. Реальная информация в области пространства конечна». Отлично. Тогда может объясните зачем вам непрерывное пространство? Если реальная информация конечна, если все измеримые величины дискретны, если каждый эксперимент возвращает конечный результат - какое основание постулировать непрерывность?
Квантовая теория поля — это кусочная теория непрерывного.
Она берёт непрерывное многообразие, режет его на кусочки (квантует), получает бесконечности на стыках, заклеивает их ренормализацией, и называет это «контролируемой процедурой».
А если перевести на честный язык:
Мы начали с непрерывного. Непрерывное дало бесконечности. Мы нарезали его на конечные куски. Бесконечности остались на швах. Мы заклеили швы. Работает. Не спрашивайте почему.
Кусочная теория непрерывного.
Это как взять рулон ткани, нарезать на лоскуты, сшить обратно, и утверждать что у вас цельное полотно. А когда кто-то указывает на швы - говорить: «Это контролируемая процедура сшивания». Но задайте простой вопрос: зачем нужна процедура устранения бесконечностей, если не начинать с бесконечности? Ренормализация - это лечение болезни, которую вы сами себе устроили выбором непрерывного пространства. Если начать с дискретного носителя - бесконечностей нет. Лечить нечего.
***
Двойной стандарт
И тут мы подходим к главному лицемерию. Физика взяла чисто онтологическое понятие - «квант». Дискретная порция. Минимальная единица. Использует его направо и налево. Строит на нём карьеры и Нобелевские премии. Но что такое квант на самом деле? Почему мир дискретен? Что именно дискретно - пространство, энергия, информация? Квантовая механика не отвечает. Она говорит: «вот формализм, он работает, заткнись и считай».
Физик скажет: «Квант был принят не потому, что он онтологически красив, а потому что давал правильные проверяемые предсказания. Мы не запрещаем онтологию - мы требуем эмпирической различимости». Красиво. А теперь посмотрим, как это работает на практике.
Струнная теория. Пятьдесят лет. Ноль проверяемых предсказаний. Ноль экспериментальных подтверждений. Десятки тысяч публикаций. Кафедры в лучших университетах мира. Почему никто не кричит: «Где эксперименты?»
Многомировая интерпретация. Принципиально непроверяема. Бесконечное число ненаблюдаемых вселенных. Обсуждается в серьёзных журналах как законная позиция.
Тёмная материя. Пятьдесят лет прямого поиска. Десятки детекторов. Миллиарды долларов. Ни одной частицы. Но это мейнстрим, а MOND - маргинальность. Не из-за данных. Из-за социологии.
А когда приходит теория с конкретными формулами, числовыми предсказаниями и таблицей фальсификаторов - ей говорят: «Это философия, а не физика».
Стандарт не двойной. Он тройной. Одни правила для мейнстрима, другие для модных спекуляций, третьи для всех остальных.
Где это нас оставляет
Современная физика имеет две великие теории. Общая теория относительности - которая блестяще работает на космических масштабах, но ломается на пределах, порождая сингулярности, которые не может объяснить. И квантовая механика - которая блестяще работает на микроскопических масштабах, но не может сказать, что такое её собственный центральный концепт. Они не стыкуются друг с другом. Каждая попытка их объединить порождает либо математическую акробатику, либо непроверяемые спекуляции. И ни одна из них не может ответить на простейший вопрос: что такое Вселенная? Не «как она себя ведёт». Не «какие уравнения её описывают». Что она такое? Может быть, проблема не в том, что мы не нашли правильное уравнение. Может быть, проблема в том, что мы всё это время задавали неправильный вопрос.
В Части II «Вселенная как Протокол» я предложу ответ. Такой, которому не нужно пространство до Большого взрыва, не нужно время до первого тика, и который выводит фундаментальные константы из геометрии.
Продолжение следует.