Generelt. Forskning. Teknologi

Hvorfor tror fysikere, at vi lever i en multiverse?

På trods af videnskabelige fremskridt og nyeremenneskers resultater, vores viden om universet er ekstremt lille. Årsagen til dels er, at vi næppe kan forestille os koncepter (eller koncepter) såsom uendelighed eller Big Bang, såvel som hvad der kom før det. På søgning efter svar på kritiske spørgsmål overvejer forskere selv de mest kontroversielle og kontroversielle teorier. En af disse er teorien om multivers. Nogle af grundlæggerne af inflationsteorien, inklusive Stanford University-fysiker Andrei Linde, har fremført tanken om, at kvantumsvingninger under inflation ikke kun har skabt galakser, men hele universer. I denne artikel lærer du, hvorfor teorien om Multiverse er værd at være opmærksom på.

Hvis multiverse-teorien er korrekt, hvad betyder det så for hver af os?

I henhold til den kosmologiske model, varmUniverset, universets udvikling begynder med tilstanden af ​​et tæt varmt plasma, der består af elementære partikler og fortsætter med den yderligere ekspansion af universet.

Indholdet

  • 1 Populær teori
  • 2 Geek Picnic Online 2020
  • 3 Inflationær model af universet
  • 4 Universet fra intet
  • 5 Hvad er multiversen?
  • 6 Virkelighed eller fantasi?

Populær teori

Inden jeg dykker ind i de forviklinger i den fascinerende teori om Multivers, skal jeg minde Dem om det inflationsmodel for universet Er en hypotese om fysisk tilstand og lovudvidelse af det unge univers (kort efter Big Bang), som modsiger den kosmologiske model for et varmt univers. Faktum er, at denne almindeligt accepterede model ikke er uden ulemper, hvoraf mange blev løst i 1980'erne som et resultat af opbygningen af ​​en inflationsmodel af universet.

Det er bemærkelsesværdigt, at uanset hvor fjern videnskabenUniverset syntes ikke en uerfaren læser, populærkultur sammen med forskere gjorde et virkelig fantastisk stykke arbejde. Så i de sidste år af sit liv arbejdede den fremragende teoretiske fysiker Stephen Hawking med emner, som de fleste forskere - efter deres egen optagelse - "har hovedpine": Hawking, i samarbejde med fysiker Thomas Hertog fra det katolske universitet i Leuven i Belgien, arbejdede på den allerede berømte artikel dedikeret til Multiverses problem.

Som ofte sker i æraen med falske nyhederog forkert information, på grund af det faktum, at Hawking og Hertogs arbejde blev vært på Airxiv-fortryksserveren (på denne server udveksler forskere udkast til artikler, før de offentliggøres i peer-reviewede videnskabelige tidsskrifter), har dette genereret mange grundløse rapporter om, at Stephen Hawking forudsagde verdens ende og foreslog samtidig en måde at opdage alternative universer på.

Du spekulerer måske på: Hvem er Stephen Hawking? Første del: fremkomsten af ​​en legende

Faktisk er selve undersøgelsen,offentliggjort senere i Journal of High Energy Physics, ikke næsten så sensationelt. Papiret beskæftiger sig med et paradoks: hvis Big Bang brød ud uendelige universer med et utømmeligt antal variationer i fysikens love, så hvordan kan videnskabsmænd håbe at besvare de grundlæggende spørgsmål om, hvorfor vores univers ser ud som det ser ud?

På billedet er den britiske teoretiske fysiker, kosmolog og astrofysiker, forfatter Stephen Hawking

Da universet opstod, hvilket skete for ca. 13,8 milliarder år siden, gennemgik det en inflationsk-eksponentiel ekspansion i en meget kort periode. I denne proces er små kvanteudsving i rummet blevet forstørret til kosmiske proportioner, hvilket skaber frøene af strukturer, der bliver galakser og lyser universet. Men dette er endnu mere overraskende, fysiker AndreyLinde antager, at inflationen stadig sker. For et par år siden sammenlignede han i et interview med The Washington Post plads til et stadigt voksende stykke schweizisk ost.

Ostlignende lommeuniversdette er steder, hvor den lokale inflation er stoppet, så materie kondenseres og stjerner og galakser dannes. Vi kan godt leve i en af ​​disse lommer, skilt fra de uendelige alternative universer, der findes omkring os, og er salige uvidende.

Andrei Linde, professor ved Stanford University, grundlægger af teorien om inflationsudvidelse af universet, der sørger for eksistensen af ​​et multiple univers, eller Multiverse.

Og ja, hvis denne idé overrasker dig for meget,du er ikke alene. Nogle kosmologer er alvorligt opmærksomme på "evig inflation" - og multiversen, der kan komme ud af den. For det første, hvis de forskellige lommeunivers er afbrudt, hvordan kan vi endda verificere, at de findes? For det andet, den uendelige multivers modvirker matematisk analyse, hvilket gør det vanskeligt at bruge modellen til at forståhvordan alt fungerer og interagerer i rummet. Der er virkelig mange spørgsmål, så lad os prøve at forstå denne fascinerende og populære teori.

Geek Picnic Online 2020

Multiverse teorien i dag er sådanpopulær, der blev hovedemnet for en større europæisk populærvidenskabsfestival (traditionelt friluft), dedikeret til moderne teknologi, videnskab og kreativitet Geek Picnic Online 2020. Blandt de inviterede 122 talere var professor Linde - hans forelæsning på russisk kan ses her, såvel som irsk science fiction-forfatter Ian MacDonald. Ifølge arrangørerne af festivalen i den officielle offentlighed for begivenheden på Vkontakte, offentliggøres MacDonalds foredrag senere.

Screenshot af Andrey Lindes foredrag om Multiverse

Som Linde forklarer, ifølge Bolshoi-teorieneksplosion, efter dets fødsel var universet meget lille, men på et tidspunkt begyndte det at ekspandere. På samme tid var der meget mere energi i det tidlige univers end i dag. En del af denne energi blev derefter brugt på udvidelsen af ​​universet. Dog er det vigtigste spørgsmål, hvor al denne energi kom fra.

Forestil dig at om aftenen er dine lommer tomme og tændtder er en milliard dollars i dem om morgenen, siger Linde. Men i det virkelige liv sker der ikke noget lignende. Det er vigtigt at forstå, at alle de processer, som universet blev født til, begyndte spontant.

I dag ser vi kun en lille del af universet. Forskere kalder det observerbare univers "Observabelt univers".

Inflationær model af universet

Helt i starten, når universets størrelse ikke eroverskredet og en centimeter var der ca. 10 til 90 grader af områder, der ikke rørte hinanden på nogen måde. Men hvorfor og hvordan i dette tilfælde pludselig "indså" de, at det er på tide, at universet ekspanderer? Faktisk er dette et velkendt kosmologisk problem, der kaldes horisontproblem (horisontproblem). Det stammer fra vanskelighederne med at forklare den observerede homogenitet i årsagssammenhængende rumområder i mangel af en mekanisme, der sætter de samme oprindelige betingelser.

Så hvis du prøver med et teleskopkig ind i fortiden, vi vil se lyset fra Big Bang, der tog 13,8 milliarder år at nå os. Linde påpeger dog, at vi ser universet på en begrænset måde. Synsvinklen er lettest at forestille sig ved at strække begge arme til venstre og højre - pointen er, at vi er i midten og ikke ser, hvad der er uden for begge hænderes fingerspidser. Derudover har hverken højre eller venstre hånd "en anelse om, hvad den anden gør."

Det observerbare univers er let repræsenteret som en sfære, ud over hvilken der ikke er ukendt. Billedet viser det observerbare univers i en logaritmisk skala.

Det næste lige så vigtige spørgsmål ergrunden til, at vores univers ikke roterer. Lad mig minde dig om, at alle massive rumobjekter fra planeter til solen roterer, endda supermassive sorte huller i galakernes kerner. På samme tid, uanset hvilken retning observatøren fra Jorden ser - op, ned, til venstre eller højre - vil han se lige store afstande. Forskere kalder det isotropi - de samme fysiske egenskaber i alle retninger samt symmetri med hensyn til valg af retning.

Det viser sig, at vores univers virkelig er så mærkeligt Det er umuligt at besvare et stort antal spørgsmål ved hjælp af Big Bang-teorien alene. Hvordan kan man faktisk forklare, at universet i et vakuum fortsætter med at ekspandere med acceleration? I et vakuum er der trods alt ingen partikler!

Vakuum - plads uden stof. I anvendt fysik forstås et vakuum som et medium, der består af gas ved et tryk væsentligt under atmosfæren.

Svaret ligger i partikelfysik. For eksempel skrev Lawrence Krauss, en teoretisk fysiker og præsident for Origins Project Foundation, en bog, der er dedikeret til dette emne, og det kaldes ”Alt fra intet. Hvordan universet opstod, ”anbefaler vi at læse. Det mener Andrei Linde på sin side nogle partikler i et vakuum har en energiladning og kan vises som et resultat af vakuumets forfald.

Universet fra intet

Så lad os forestille os en kubikmeter indi form af en kasse fyldt med slik, under forudsætning af at 1000 slik er placeret i en kubikmeter. Men hvad sker der, hvis denne kubikmeter bliver 10 gange større? Svaret ser ud til at være enkelt - der vil stadig være 1000 slik inde. Men på grund af det faktum, at volumen er vokset tusind gange, vil der kun være et slik pr. Kubikmeter. Det virker logisk, men virkeligheden har sine egne regler: En kubikmeter indeholder et konstant ekspanderende vakuum.

På et tidspunkt bliver dens volumen tusindgange mere end originalen, hvorefter vakuumet nedbrydes. Som et resultat er energitætheden inde i en imaginær kasse den samme som før ekspansionen - vakuumet har ikke ændret sig, selvom vores kasse er steget 10 gange. Lyder som en slags magi, ikke sandt? Som Linde selv forklarer, når universet udvides i et konstant vakuum, stiger materiens energi eksponentielt, i modsætning til tyngdekraften. Som et resultat sønderdeles vakuumet og frigiver “1000 slik” - protoner, elektroner og andre partikler, og deres antal bliver proportional med volumen på universet.

Så hvis eksponentiel vækstfortsætter, antallet af partikler stiger også. Konstant ekspansion fortæller os ikke et ord om universets form. Selvom du og jeg virkelig ikke er ligeglad med hvilken form det er, fordi set fra en observatørs perspektiv forekommer universet fladt. Præcis det - i en mere eller mindre forenklet præsentationligner teorien om et inflatorisk univers, først fremsat af Alan Guth, en amerikansk fysiker og kosmolog i 1981. Det er bemærkelsesværdigt, at i slutningen af ​​sit videnskabelige arbejde skriver Guth noget lignende:

Der er et lille problemer, at forfaldet af et vakuum - den proces, der er nødvendigt for udseendet af stof - ligner meget et vat med kogende vand. Hvordan ser kogende vand ud? Det er rigtigt - en boble her, en boble der, og så videre.

Guth hævder også, at disse boblerkolliderer i et kogende univers og gør alle processer, der forekommer i det, kaotiske og ... ubrugelige. Men hvordan kan det være? Guths forsøg på at finde et svar på dette spørgsmål tiltrakk sig andre forskeres opmærksomhed. Som et resultat blev der udgivet to værker på én gang - det første, skrevet af Alan Guth i samforfatterskab med Eric Weinberg i 1981, og det andet er selve værket af Stephen Hawking i samforfatterskab med Thomas Hertog.

Det er bemærkelsesværdigt, at begge artikler kom til det samme ogtil samme konklusion - teorien om et inflatorisk univers er ikke konsistent. Dog kontaktede Guth Andrei Linde, som et resultat af hvilket en professor ved Stanford University skabte en ny model af et inflationsunivers, som han fik tildelt George Gamow-prisen. Men hvad har multiverset at gøre med det?

Det er muligt, at efter vores død går vores bevidsthed ind i et alternativt univers. Læs mere i materialet fra min kollega Ramis Ganiev

Linde mener, at vores univers ligneren ballerina, der, efter at have ophørt med at rotere, spredte armene i forskellige retninger og frøs på plads. Dette synes bestemt umuligt, da det er i strid med alle kendte fysiske love. Brugen af ​​en ny model for et inflatorisk univers giver os imidlertid mulighed for at lære meget om universet. Om, hvem og hvorfor først fremlægge teorien om Multivers, læse vores materiale.

Hvad er multivers?

Så vi kommer til det mest interessante - hvorforGeek Picnic 2020-taler Andrei Linde og med ham science fiction-forfatter Ian MacDonald, tror du, at vi lever i Multiverse? En professor i Stanford University mener, at multiverset er svaret på spørgsmålet om ... hvilken farve er vores univers. Hvis det er sort, skal det bevises,ligesom hvis vi troede, at dens farve er hvid eller gul. Kan du huske det boblende vat? Forestil dig, at hvis vores univers er hvidt, og professor Linde mener det, kan andre bobler være sort, rød, gul, blå, grøn osv. Så vi lever i multiverset.

Ifølge professoren er han i det hvide områdeplads (hvidt univers), vi ser ikke dets andre områder (rød, lilla, brun osv.). Til gengæld skal der i hvert univers være en observatør, der vil forsøge at forklare, hvorfor hans univers for eksempel er rødt. Således kan vi simpelthen ikke udelukke muligheden for eksistens af røde, gule, blå, blå og andre universer.

Og hvis alt ovenstående ikke synes dusvimmel nok, forestil dig, at Rusland er det eneste land, vi kender til. I et forsøg på at forstå, hvorfor Rusland er arrangeret som det er, vil forskere søge svar på spørgsmål om dens art og oprindelse. Forskere fra Kina, Storbritannien, Indien, USA og ethvert andet land vil gøre nøjagtigt det samme. Hovedbetingelsen i dette eksempel lyder sådan - beboere i forskellige lande ved ikke om hinandens eksistens. Det samme er multiverset - at være i det hvide univers, vi ved ikke, at der for eksempel er rød, sort og grøn.

Vi ved så lidt om universet, at vi ikke kan udelukke, at det kan være et hologram.

Vender tilbage til begyndelsen af ​​begyndelsen - Big Bang,Linde sammenligner fødslen af ​​universet fra intet (som et resultat af vakuumfald) med forskellige tilstande af et stof - H2O. Vand, som du ved, kan være i tre tilstande - flydende, luftformigt (damp, tåge) og fast stof (sne, is, hagl), hvilket betyder, at selve vakuumet, der gav anledning til universet, kan have forskellige tilstande. Fra dette, som du sandsynligvis allerede har forstået - og konklusionen følger om mangfoldigheden af ​​verdener.

Når vi taler om Multivers, er det vigtigt at forstå, at uanset hvor forbløffende, uforståelig, kaotisk og til tider sindssyg denne teori kan virke for os, fra fysikens synspunkt er multiversens eksistens mulig. Delvis af denne grund arbejder forskere ogsåover "teorien om alting" - en teori, der fuldt ud kunne besvare alle spørgsmål i moderne fysik, inklusive multiversens eksistens. Ifølge professor Linde er fysikere, der studerer strengteori, tættest. Men det er en helt anden historie.

Interessant: En kvadrillion måder at skabe vores univers opdaget i strengteori

Virkelighed eller fantasi?

Da menneskeheden er i begyndelsenstien til at kende os selv, og derefter universet, må vi teste selv de mest vanvittige teorier. Dette skyldes, at der i dag er mange flere spørgsmål end svar, og sandheden er ofte skjult, hvor vi er bange for at kigge efter. Dette er grunden til, at science fiction er et stort tankeeksperiment, der kan hjælpe os med bedre at forstå universet.

Taler ved Geek Picnic Online 2020 Science Fiction YenMacDonald, forfatter af sådanne værker som "Brasilla", "Wolf Moon", "Dervish House" og andre, talte om, hvorfor han mener, at vi lever i Multiverset. Ifølge forfatteren er selve ideen om Multiverse relevant for den verden, vi lever i dag. Ordet "Multiverse" indeholder mange begreber, og vi kan simpelthen ikke vælge alt på én gang. Alle vælger ifølge MacDonald noget specifikt for sig selv, såsom sport, science fiction eller mode. Og det er både godt og dårligt.

På billedet science fiction-forfatter Ian MacDonald

Det er lettere for os at forene og danne samfund,men samtidig er vores liv forseglet i disse private universer, og vi ved ikke, hvad der sker uden for dem. Sociale, kulturelle, politiske og økonomiske, vi lever i separate parallelle verdener, der nogle gange deler fælles rum (f.eks. Byer, gader, offentlige rum)

Ian McDonald, Geek Picnic Online 2020

Enig, at udvikle McDonalds troede, at vi er tidligeeller senere kommer vi til refleksioner fra teoretiske fysikere om universets struktur. Og naturligvis også om vores samfund, som MacDonald tillod sig at reflektere over i sine værker.

Tror du, at der er et multiversum, og hvorfor? Vi vil vente på et svar i kommentarerne til denne artikel såvel som i vores Telegram-chat

Hvad angår teoretisk fysik, iI Hawking og Hertogs ovennævnte arbejde stoler forskerne på en idé, der blev udviklet tilbage i 1980'erne, kendt som det "holografiske univers" to dimensioner (dette gøres for at lette beregningerne). Som et resultat formåede forskerne i det mindste at sætte rækkefølge på det store, uforståelige, og jeg vil ikke være bange for dette ord, den skøre teori om Multiverset.

De kogende bobler, som Linde talte om, kanrepræsenterer som lommeunivers (som diskuteret i begyndelsen af ​​artiklen) med den eneste forskel, at der er færre universer i denne model, og de har visse grundlæggende kvaliteter, hvilket i høj grad letter deres analyse. Det er vigtigt at forstå, at den fremragende britiske teoretiske fysikers arbejde (vi taler om Stephen Hawking) og hans kolleger ikke er begrænset til et enkelt unikt univers, men deres opdagelser involverer en betydelig reduktion af Multiverset til et meget mindre udvalg af mulige universer. Dette betyder, at i stedet for 1000 slik i en imaginær æske, overvejer fysikere 10.

Måske er der verdener, hvor du og jeg ikke eksisterer

Washington Post avisen i en artikel omHawking og Hertogs papir citerer University of North Carolina kosmolog Cathy Mack, at den foreslåede model endnu ikke er fuldt udviklet. "Det er mere en forenklet version af noget at bare se og prøve at finde ud af, hvad der foregår," siger Mack. Så det kommer ikke som nogen overraskelse, at Hawkings seneste arbejde afhænger af begreber, der endnu ikke har modtaget bred accept, og de nyeste matematiske værktøjer.

Interessant: Standardmodellen: En fantastisk teori om næsten alt

Det er også vigtigt at forstå, at dette arbejde ikke er løsningen på alle problemer i universet. Selvfølgelig fascinerer hun, fanger og får os til at tænke i usædvanlige kategorier. Multiverse-teorien er en potentiel vej, der kan følges, selvom forskere ikke har nogen idé om, hvor den vil føre dem, eller hvor den vil føre dem. ”Stephen Hawking var menneske,” siger Linde. "Han var ikke et geni, der hver dag siger ekstremt korrekte ting og kæmpede med de samme videnskabelige problemer, som alle fysikere kæmper med."

Nå, alt hvad du og jeg skal gøre er at prøve at forstå i det mindste lidt teorien om Multiverset og vente på nye, revolutionerende opdagelser inden for teoretisk fysik. Forhåbentlig vil dette ske meget snart. Og dig?