Теорія ймовірності в космології і астрофізиці

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Якщо ви не знайомі з теорією ймовірності, то познайомитися з нею не представляє ніяких труднощів. Намажте шматок хліба маслом і киньте його на землю. Він впаде обов’язково маслом вниз. Підніміть його і киньте ще раз. І так далі, до тих пір, поки ви не забудете, з якого боку було масло. Інтуїтивно ясно, що кількість падінь бутерброда маслом вниз буде приблизно рівна кількості падінь бутерброда маслом вгору. Саме цей факт мається на увазі, коли йдеться про те, що ймовірність випадання бутерброда маслом вниз = ймовірності випадання бутерброда маслом вгору = 1/2. Легко можна, за умови, що ми тимчасово не враховуємо дію «закону бутерброда», підрахувати ймовірність випадання бутерброда два рази поспіль маслом вниз.

Якщо ви 8 раз упустили якийсь бутерброд зі столу, то ймовірність того, що його ще можна буде з’їсти, дорівнює 1/2⁸ = 1/2.1/2…1/2 = 1/256. Тобто таке може трапитися 1 раз приблизно за 256 вечерь.

Тепер уявіть собі, що таке все-таки сталося. Якщо у вас в цей час виявляться гості, то вони будуть приголомшені. (Адже вони не підозрюють, що до цього ви цілий рік за обідом кидали бутерброди.) Висновок: що для гостей диво, для вас – закономірність.

Підемо далі. Підрахуємо, наскільки ймовірним є те, що перед тобою, читачу, за той час, поки ти читаєш цю статтю, виникне, ну, наприклад, пляшка пива, випадково утворена відповідними молекулами що злетілися в повітрі. Ну, нехай ця ймовірність буде = 10^{-1000000000000}

Це означає, що варто прочитати статтю 1^{1000000000000} раз – і ось вона, ось вона! Однак нам не вистачить часу, щоб стільки раз прочитати статтю. Тому в нашому світі нічого схожого не спостерігається. Наш куточок Всесвіту занадто молодий, і пляшка ще не встигла утворитися. Але якщо припустити, що є досить давні ділянки Всесвіту і в них діють закони теорії ймовірності, то ці ділянки просто забиті пляшками з пивом. Та й не тільки з пивом, та й не тільки пляшками…

Але якщо в настільки віддалених ділянках космосу наші закони теорії ймовірності не діють? Невже ця струнка картина світу руйнується? Ні !! Якщо там не діє теорія ймовірності, то, значить, там немає поняття ймовірного і неймовірного. Тобто поява знову ж пляшки пива з повітря нікого не здивує. Там це в порядку речей. Отже, одне з двох: або десь далеко в космічному просторі існують старі області, забиті пивом, смаженими гусьми з яблуками, воблою, махровими рушниками і багатьом, багатьом іншим, або існують світи, де все, абсолютно все є можливим і неможливим водночас.

Автор: А. Горюнов.