"Kaikki on kaikkialla ja kerralla" tieteen kannalta: mikä voisi olla multiversumi?

Multiversen teema nauttii näkymättömästäsuosio. Mitä siellä on, hän on kirjaimellisesti kaikkialla - elokuvasarjakuvia, animaatiosarjoja, tietokonepelejä ja jopa Oscar-palkittuja kuvia. Siten Studio A24:n elokuva "Everything Everywhere and At Once" sai peräti seitsemän patsasta, mukaan lukien ehdokkuudet "Paras elokuva", "Paras leikkaus" ja "Pukusuunnittelu". Elokuvassa Michelle Yeohin hahmo Evelyn Wang muodostaa yhteyden rinnakkaisuniversumiversioihin itsestään estääkseen multiversumien tuhoutumisen. Tämä jännittävä tarina on varmasti fiktio, mutta idea ei ole uusi - italialainen filosofi Giordano Bruno ehdotti jo 1500-luvulla näkymättömien maailmojen olemassaoloa, joissa tapahtumat kehittyvät eri tavalla, mutta fyysikot kääntyivät vakavasti tähän ajatukseen 400 vuotta myöhemmin. Nykyään virallinen tiede suhtautuu skeptisesti multiversumiteoriaan, mutta sen monimaailman tulkinta herättää yhä enemmän huomiota.

Jos rinnakkaisia ​​maailmankaikkeuksia todella on olemassa, saammeko koskaan tietää siitä?

Fysiikka on yksi perustieteistä ja yksi niistäihmisen perustavanlaatuisia pyrkimyksiä. Katsomme ympärillemme maailmassa ja näemme, että se on täynnä ainetta. Mutta mikä tämä asia on ja mitkä ovat sen ominaisuudet? - David Deutsch, Todellisuuden rakenne. Rinnakkaisten universumien tiede"

Sisältö

• 1 Todellisuuden luonne
• 2 Maailma superpositiossa
• 3 rinnakkaista maailmaa
• 4 Hawking ja Penrose Multiverse
• 5 varjofotonia David Deutsch

Todellisuuden luonne

Vuonna 1801 tutkiessaan valon luonnetta fyysikko jatähtitieteilijä Thomas Young osoitti, että valo ja aine voivat käyttäytyä samanaikaisesti sekä hiukkasena että aaltona. 127 vuotta myöhemmin fyysikot Germer ja Davisson osoittivat, että elektroneilla ja, kuten myöhemmin kävi ilmi, atomeilla ja molekyyleillä on samat ominaisuudet.

Alkukokeessa valonlähde suunnattiin levylle, jossa oli kaksi yhdensuuntaista rakoa, joiden takana oli näyttö. Siinä Jung näki kirkkaita ja tummia raitoja - valoaaltojen häiriö - vahvistus valon ja ... todellisuuden kaksoisluonteesta.

Einsteinin GR kuvaa painovoimaa, mustia aukkoja, maailmankaikkeuden laajenemista ja jopa aikamatkailua.

Youngin kokemus muodosti kvanttimekaniikan perustan -tieteenala, jota edes tiedemiehet eivät voi täysin ymmärtää. Toisin kuin yleinen suhteellisuusteoria (GR), joka kuvaa fysikaalisten prosessien universaaleja tila-aika-ominaisuuksia, kvanttimekaniikka selittää maailmankaikkeuden rakenteen atomien tasolla - maailmankaikkeuden pienten rakennuspalikoiden tasolla. Tämä ihmissilmälle näkymätön maailma on vakiomallin taustalla, mutta se on ristiriidassa yleisen suhteellisuusteorian postulaattien kanssa ja osoittaa todellisuuden todennäköisyyden ja kaksoisluonteen.

Kvanttiteoria ennustaa todellisuutta, mutta ei kerro mitään kuinka tarkalleen hän on päättänyt.

Yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan välinen ristiriita on silmiinpistävää,koska jokainen niistä toimii hyvin erikseen. Fyysikot eivät ole kyenneet ratkaisemaan tätä ongelmaa vuosikymmeniin, minkä vuoksi ymmärryksemme universumin rakenteesta on edelleen epätäydellinen ja äärimmäisen ristiriitainen.

Maailma superpositiossa

Joten kvanttimekaniikan periaatteiden mukaanvalo, atomit ja molekyylit voivat käyttäytyä samanaikaisesti sekä hiukkasena että aaltona. Mutta mitä tämä kertoo maailmankaikkeuden rakenteesta? Yrittäessään vastata tähän kysymykseen itävaltalainen teoreettinen fyysikko Erwin Schrödinger teki vuonna 1935 epätavallisen kokeen, jossa hän kuvitteli kissan laatikossa.

Superpositiotilassa kissa ei ole elossa eikä kuollut samanaikaisesti.

Ota laatikko ja laita se mekanismin sisäänradioaktiivinen atomiydin ja säiliö, jossa on myrkyllistä kaasua. Laita sitten kissa siihen ja sulje kansi. Kokeen parametrit valitaan siten, että ytimen hajoamisen todennäköisyys on 50%, mikä tarkoittaa, että tunnissa eläin joko kuolee tai ei. Emme kuitenkaan tiedä vastausta ennen kuin avaamme laatikon, mikä tarkoittaa, että kissa on superpositiossa tunnin ajan - eli se on samanaikaisesti sekä elossa että kuolleena.

Tätä periaatetta kutsutaan kvantti superpositio ja edustaa hiukkasen tilaa ennen sitämitat. Tutkijat kutsuvat superpositiota aaltofunktioksi, joka kuvaa hiukkasen kaikkia mahdollisia tiloja. Yleisimmät aaltofunktion symbolit ovat kreikkalaiset pienet ja isot kirjaimet ψ ja Ψ.

Osoittautuu, että Schrödinger-kokeen kissa on sekä elossa ettäkuollut, aivan kuten Jungin kokemuksen fotoni, joka käyttäytyy samanaikaisesti sekä hiukkasena että aaltona. Kyllä, kvanttimekaniikka näyttää meille todellisuuden absurdiuden, mutta matematiikan näkökulmasta kaikki on oikein. Ja vaikka Schrödingerin koe suunniteltiin osoittamaan kvanttiteorian epäonnistuminen, tämä ei estänyt Werner Heisenbergiä ja Niels Bohria muotoilemasta sen tulkintaa vuonna 1927.

Ajatus valosta hiukkasvirtana voidaan selittää valosähköisellä efektillä ja säteilyteorialla.

Mukaan Kööpenhaminan tulkinta kvanttimekaniikka, aaltofunktio väistämättäromahtaa johonkin tiloista - eli kissa joko kuolee, kun avaamme laatikon, tai pysyy hengissä. Kuten fotoni, joka yhden raon läpi kulkiessaan näyttää havainnoijalle hiukkasena, ei aaltona (ja päinvastoin). Siten mittaamalla esimerkiksi elektronin tiloja saadaan kaksi mahdollista vastausta / elektronin tilaa (spin ylös tai alas).

Lisää aiheesta: Nobelin fysiikan palkinto 2022: kvanttikettuminen ja teleportaatio

Rinnakkaismaailmat

Ottaen huomioon kvantin monet omituisuudetteoriassa akateeminen yhteisö on ollut varovainen sen tulkinnassa. Esimerkiksi Einstein ei kyennyt ymmärtämään kvanttiketuilun ilmiötä - selittämätöntä yhteyttä kahden hiukkasen välillä, niiden välisen etäisyyden ulkopuolella. Ja vaikka fyysikot yrittivät päästä eroon teorian järjettömyydestä, Princetonin yliopiston jatko-opiskelija Hugh Everett keskittyi tarkoituksella siihen.

Vuonna 1954 Everett ehdotti vallankumouksellistatulkinta kvanttimekaniikasta, jota akateeminen yhteisö ei ole ottanut vakavasti. Kvanttiteorian perustajat pitivät jatko-opiskelijan työtä tarpeettomana ja paradoksaalisena, ja totesivat, ettei sillä ollut mitään tekemistä standardimallin kanssa. Ajan myötä itävaltalaisen fyysikon ideat herättivät kuitenkin maailmankaikkeuden kehitystä ja rakennetta tutkivien kosmologien huomion.

Kvanttimekaniikan monien maailmojen tulkinnan mukaan on monia maailmoja, jotka sijaitsevat rinnakkain samassa tilassa ja ajassa kuin talomme.

Vielä mielenkiintoisempia artikkeleita rinnakkaistauniversumit ja viimeisimmät löydöt fysiikan ja kvanttiteknologian alalla, lue kanavallamme Yandex.Zen - siellä julkaistaan ​​jatkuvasti artikkeleita, joita ei ole sivustolla!

Tämä kiinnostus on ymmärrettävää, koska universumissaon kaukaisia ​​ja havaitsemattomia alueita, jotka voivat noudattaa tuntemattomia fyysisiä lakeja. Tietenkään hypoteesilla useiden rinnakkaisten universumien ryhmästä ei ole todisteita, mutta se seuraa samalla kvanttimekaniikan periaatteista.

Ei väliä kuinka absurdilta teos meistä tuntuuItävaltalainen teoreettinen fyysikko, se luottaa kvanttiteorian perusperiaatteeseen - aalto-hiukkasten kaksinaisuuteen. Everett ehdotti, että mittaamalla elektronin spin superpositiossa voitaisiin saada enemmän kuin vain kaksi mahdollista vastausta, kuten Kööpenhaminan tulkinta sanoo. Tämä johtuu siitä, että kaikki kvanttiobjektit voidaan kuvata käyttämällä aaltofunktio, mikä tarkoittaa, että ne voivat olla monissa valtioissa ennen kuin aloimme mittaamaan niitä. Näin ollen mittaustulosta ei aina voida ennustaa.

1990-luvun televisiosarja Sliders kertoo pienestä ryhmästä nuoria, jotka eksyvät multiversumiin. Yksi genren parhaista sarjoista.

Yleisesti ottaen Everettin väitöskirja koskee aaltofunktion universaalia arvoa, kuvaamassa yhtä kvanttimaailmaa - ääretön joukko mahdollisia tiloja. Sieltä rinnakkaiset maailmat tulevat (huolimatta todisteiden puutteesta).

Everett ehdotti, että niitä on vain yksikvanttiontologian kohde on aaltofunktio, ja ainoa tapa aaltofunktion kehittymiseen on Schrödingerin yhtälön kautta. Romahduksia ei ole olemassa, järjestelmän ja tarkkailijan välillä ei ole perustavanlaatuista eroa, tarkkailijalla ei ole erityistä roolia, selittää teoreettinen fyysikko Sean Carroll.

Tämä ei kuitenkaan estä kosmologeja harkitsemastaEverettin tulkinta kiistanalaisten kosmologisten teorioiden, kuten merkkijonoteorian ja kosmologisen inflaation, yhteydessä. No, mielikuvituksen lento menee perinteisesti kirjailijoille ja käsikirjoittajille, jolloin voit pohtia, millaista elämä multiversumissa voisi olla.

Multiversumi sallii kaiken, mikä tarkoittaa, että mielikuvitus voi olla yksi virtuaalitodellisuuden muodoista.

Älä missaa: Multiversen neljä lajia: Kummassa me kuulumme?

Hawkingin ja Penrosen multiversumi

Hugh Everett ei kuitenkaan ollut ainoa tiedemiesvalmis pohtimaan epäsuosittuja ja radikaaleja hypoteeseja. Joten vuonna 2017 brittiläinen teoreettinen fyysikko Stephen Hawking ehdotti, että maailmankaikkeus on rajallinen ja yksinkertaisempi kuin luulemme. Multiversesta puhuessaan Hawking totesi, että maailmaa ei voida pelkistää ainutlaatuiseksi universumiksi, ja maailmojen äärettömän määrän sijaan niitä on luultavasti rajallinen ja pieni määrä.

Vakavasti, maailmojen moninaisuuden teema on myösFysiikan Nobel-palkittu Sir Roger Penrose. Vuonna 2020 hän totesi, että maailmankaikkeus olisi voinut olla olemassa ennen alkuräjähdystä, mikä todistaa CMB:n, heikon lämpösäteilyn olemassaolon, joka täyttää universumin tasaisesti. Uskotaan, että CMW säilyttää jäljet ​​maailmankaikkeuden historiasta ja kehityksestä.

1980-luvulla Hawking kehitti yhdessä amerikkalaisen astrofyysikon James Hartlen kanssa uuden teorian maailmankaikkeuden alkuperästä.

Äskettäin fyysikot ilmoittivat, että he työskentelevät luodakseen yksityiskohtaisimman kartan kaikesta universumin aineesta. Voit lukea lisää tästä jännittävästä työstä täältä.

Monet kosmologit tukevat kuitenkin Penrosen ajatuksiatällä hetkellä ei ole todisteita niiden tueksi. Ja vaikka harvat epäilevät maailmankaikkeuden syntymistä alkuräjähdyksen jälkeen, ei tiedetä, mitä ennen sitä tapahtui (tai tapahtuiko sitä ollenkaan).

David Deutschin varjofotonit

Kvanttimekaniikka ja sen tulkinnat vaativatvarovainen ja ei-spekulatiivinen lähestymistapa, mutta ilman uusia ideoita edistystä ei voida saavuttaa. Huolimatta siitä, että multiversumin olemassaolosta ei ole todisteita, teoreettinen fyysikko David Deutsch tarjoaa uuden tulkinnan interferenssille.

Täydentäen Youngin kokeilua, Deutsch huomauttaayhden raon läpi kulkevan fotonin takana. Tuloksena oleva interferenssikuvio todistaa "varjofotonien kuohuvan, uskomattoman monimutkaisen piilotetun maailman olemassaolosta ja valtavasta määrästä rinnakkaisia ​​universumeja, jotka ovat samanlaisia ​​ja noudattavat samoja fysiikan lakeja", kirjoittaa Deutsch.
Ainoa ero näiden maailmojen välillä on se, että kunkin universumin hiukkaset ovat eri paikoissa.

David Deutsch on brittiläinen teoreettinen fyysikko ja professori Oxfordin yliopistossa.

Katso myös: Opas multiverse-teoriaan: onko muita maailmoja?

Deutschin multiversumi ei kuitenkaan ole samanlainenaiemmin kuvatut hypoteettiset maailmat - siinä täysin uudet universumit eroavat spontaanisti toisistaan, kuten monet kuplat samppanjalasissa. Jotkut näistä universumeista katoavat nopeasti, toiset ovat pitkäikäisiä ja toiset saattavat olla älykkään elämän kotia. Ongelmana on, että näiden varjomaailmojen mahdolliset asukkaat eivät koskaan tiedä toistensa olemassaolosta.

Deutschin multiversumi ei ole kuin kosmologien ja tieteiskirjailijoiden oletukset, vaan perustuu tieteelle tuntematon varjofotonien vuorovaikutus meille tunnetuilla valokvanteilla. Tämä multiversumi muistuttaa monimutkaista yhdistelmää samankaltaisista mutta ei identtisistä maailmoista, joita on mahdoton laskea.

Emme ehkä koskaan tiedä, kuinka universumi toimii, mutta voimme olettaa

Deutsch lainaa teoksessaan The Structure of Reality -sarjaaväittää, että varjouniversumien määrä ylittää biljoonan, ja hänen lähestymistapansa on ymmärtää todellisuuden luonne. Tätä varten, kuten tiedät, on välttämätöntä ajatella laatikon ulkopuolella eikä pelätä uusia, joskus radikaaleja ideoita. "Tästä seuraa, että todellisuus on paljon suurempi kuin miltä näyttää, ja suurin osa siitä on näkymätöntä", hän kirjoittaa.

Mietit: Miksi fyysikot uskovat, että elämme Multiversussa?

Deutsch yhdistää myös fysiikan, matematiikan,filosofiaa, historiaa, evoluutiota, aikamatkailua ja multiversumia, mikä luo yhtenäisen teorian maailmankaikkeudesta. Ja vaikka käsityksemme maailmasta on rajallinen, Deutschin mukaan tieto on avain maailmankaikkeuden ja paikkamme ymmärtämiseen siinä.

"Kaikki kaikkialla ja kerralla" kutsutaan aikamme Matrixiksi. Oletko samaa mieltä?

Olkoon elämämme lyhyt, eikä siinä ole selkeyttäsuuntaa, mutta ainakin voimme olla ylpeitä rohkeudesta, jolla yhdistämme voimamme yrittääksemme ymmärtää asioita, jotka ovat paljon itseämme suurempia - Sean Carroll, "Ikuisuus. Perimmäistä ajan teoriaa etsimässä"

Muuten, emme voi olla kysymättä: kaikista mahdollisista multiversumin hypoteeseista, mistä pidät eniten ja miksi? Vastaus, kuten aina, odottaa täällä ja tämän artikkelin kommenteissa!