Cât de des te gândești la modul în care lumea noastră ar fi structurată astăzi dacă rezultatul unor evenimente istorice cheie ar fi fost diferit? Cum ar fi planeta noastră dacă dinozaurii, de exemplu, nu ar fi dispărut? Fiecare acțiune și decizie a noastră devine automat parte din trecut. De fapt, nu există prezent: tot ceea ce facem în acest moment nu poate fi schimbat, este înregistrat în memoria Universului. Totuși, există o teorie conform căreia există multe universuri în care trăim o viață complet diferită: fiecare dintre acțiunile noastre este asociată cu o anumită alegere și, făcând această alegere în Universul nostru, în paralel, „celălalt eu” ia decizia opusă. Cât de justificată este o astfel de teorie din punct de vedere științific? De ce au recurs oamenii de știință la el? Să încercăm să ne dăm seama în articolul nostru.
Conceptul de Univers în multe lumi
Teoria unui set probabil de lumi a fost menționată pentru prima dată de fizicianul american Hugh Everett. El și-a oferit soluția la unul dintre principalele mistere cuantice ale fizicii. Înainte de a trece direct la teoria lui Hugh Everett, este necesar să înțelegem care este acest mister al particulelor cuantice, care îi bântuie pe fizicienii din întreaga lume de zeci de ani.
Să ne imaginăm un electron obișnuit. Se dovedește că, ca obiect cuantic, poate fi în două locuri în același timp. Această proprietate a acesteia se numește suprapunerea a două stări. Dar magia nu se termină aici. De îndată ce vrem să specificăm cumva locația electronului, de exemplu, încercăm să-l doborâm cu un alt electron, apoi din cuantic va deveni obișnuit. Cum este posibil acest lucru: electronul se afla atât în punctul A, cât și în punctul B și brusc, la un moment dat, a sărit în B?
Hugh Everett și-a oferit interpretarea acestui mister cuantic. Conform teoriei sale cu mai multe lumi, electronul continuă să existe în două stări simultan. Totul este despre observatorul însuși: acum el se transformă într-un obiect cuantic și este împărțit în două stări. Într-una dintre ele vede un electron în punctul A, în celălalt - la B. Există două realități paralele și în care dintre ele se va găsi observatorul este necunoscută. Împărțirea în realități nu se limitează la numărul doi: ramificarea lor depinde doar de variația evenimentelor. Cu toate acestea, toate aceste realități există independent unele de altele. Noi, ca observatori, ne regăsim într-unul, din care este imposibil să plecăm, precum și să trecem la unul paralel.
Octavio Fossatti / Unsplash.com
Din punctul de vedere al acestui concept, experimentul cu cea mai științifică pisică din istoria fizicii, pisica lui Schrödinger, este ușor de explicat. Conform interpretării pe mai multe lumi a mecanicii cuantice, biata pisică din camera de oțel este atât vie, cât și moartă. Când deschidem această cameră, este ca și cum ne-am fuziona cu pisica și am forma două stări - viu și mort, care nu se intersectează. Se formează două universuri diferite: într-unul, un observator cu o pisică moartă, în celălalt, cu una vie.
Merită imediat remarcat faptul că conceptul de lumi multiple nu implică prezența mai multor universuri: este unul, pur și simplu multistrat, și fiecare obiect din el poate fi în stări diferite. Un astfel de concept nu poate fi considerat o teorie confirmată experimental. Deocamdată, aceasta este doar o descriere matematică a misterului cuantic.
Teoria lui Hugh Everett este susținută de fizicianul și profesorul de la Universitatea Griffith din Australia, Howard Wiseman, de Dr. Michael Hall de la Centrul Universității Griffith pentru Dinamica Cuantică și de Dr. Dirk-Andre Deckert de la Universitatea din California. În opinia lor, lumi paralele există cu adevărat și sunt înzestrate cu caracteristici diferite. Orice mistere și tipare cuantice sunt o consecință a „repulsiunii” lumilor vecine una de cealaltă. Aceste fenomene cuantice apar astfel încât fiecare lume este diferită de cealaltă.
Conceptul de universuri paralele și teoria corzilor
Din lecțiile de la școală ne amintim bine că în fizică există două teorii principale: relativitatea generală și teoria cuantică a câmpului. Primul explică procese fiziceîn macrocosmos, al doilea - în microcosmos. Dacă ambele teorii sunt folosite la aceeași scară, se vor contrazice reciproc. Pare logic că ar trebui să existe o teorie generală care să se aplice tuturor distanțelor și scărilor. Ca atare, fizicienii au prezentat teoria corzilor.
Faptul este că la o scară foarte mică apar anumite vibrații care sunt similare cu vibrațiile de la o coardă obișnuită. Aceste șiruri sunt încărcate cu energie. „Șiruri” nu sunt șiruri în sensul literal. Aceasta este o abstractizare care explică interacțiunea particulelor, a constantelor fizice și a caracteristicilor acestora. În anii 1970, când s-a născut teoria, oamenii de știință credeau că va deveni universal să descriem întreaga noastră lume. Cu toate acestea, s-a dovedit că această teorie funcționează doar în spațiul cu 10 dimensiuni (și trăim în spațiul cu patru dimensiuni). Cele șase dimensiuni rămase ale spațiului pur și simplu se prăbușesc. Dar, după cum s-a dovedit, nu sunt pliate într-un mod simplu.
În 2003, oamenii de știință au descoperit că se pot prăbuși într-un număr imens de moduri, iar fiecare nouă metodă își produce propriul univers cu diferite constante fizice.
Jason Blackeye / Unsplash.com
Ca și în cazul conceptului de lumi multiple, teoria corzilor este destul de dificil de demonstrat experimental. În plus, aparatul matematic al teoriei este atât de dificil încât pentru fiecare idee nouă trebuie căutată literalmente de la zero o explicație matematică.
Ipoteza Universului Matematic
Cosmologul și profesor la Institutul de Tehnologie din Massachusetts, Max Tegmark, și-a prezentat „teoria totul” în 1998 și a numit-o ipoteza unui univers matematic. A rezolvat problema existenței în felul său cantitate mare legi fizice. În opinia sa, fiecărui set de aceste legi, care sunt consecvente din punctul de vedere al matematicii, corespunde unui univers independent. Universalitatea teoriei este că poate fi folosită pentru a explica toată varietatea de legi fizice și valorile constantelor fizice.
Tegmark a propus ca toate lumile, conform conceptului său, să fie împărțite în patru grupuri. Prima include lumi situate dincolo de orizontul nostru cosmic, așa-numitele obiecte extra-metagalactice. Al doilea grup include lumi cu alte constante fizice, diferite de cele ale Universului nostru. A treia sunt lumi care apar ca urmare a interpretării legilor mecanicii cuantice. Al patrulea grup este un anumit set al tuturor universurilor în care apar anumite structuri matematice.
După cum observă cercetătorul, Universul nostru nu este singurul, deoarece spațiul este nelimitat. Lumea noastră, în care trăim, este limitată de spațiu, a cărui lumină a ajuns la noi la 13,8 miliarde de ani după Big Bang. Vom putea învăța în mod fiabil despre alte universuri în cel puțin încă un miliard de ani, până când lumina din ele va ajunge la noi.
Stephen Hawking: găurile negre sunt o cale către alt univers
Stephen Hawking este, de asemenea, un susținător al teoriei multor universuri. Unul dintre cei mai faimoși oameni de știință ai timpului nostru și-a prezentat pentru prima dată eseul „Găuri negre și universuri tinere” în 1988. Cercetătorul sugerează că găurile negre sunt o cale către lumi alternative.
Datorită lui Stephen Hawking, știm că găurile negre tind să piardă energie și să se evapore, eliberând radiații Hawking, care poartă numele cercetătorului însuși. Înainte ca marele om de știință să facă această descoperire, comunitatea științifică a crezut că tot ce a căzut cumva într-o gaură neagră a dispărut. Teoria lui Hawking respinge această presupunere. Potrivit fizicianului, ipotetic, orice lucru, obiect, obiect care cade într-o gaură neagră zboară din ea și ajunge în alt univers. Cu toate acestea, o astfel de călătorie este o mișcare unidirecțională: nu există nicio cale de întoarcere.
Chiar înainte de Everett și de ideea lui despre universuri multiple, fizicienii erau nedumeriți. Au trebuit să folosească un set de reguli pentru sub lumea atomică, care este supus mecanicii cuantice și unui set diferit de reguli pentru lumea de zi cu zi pe scară largă pe care o putem vedea și atinge. Complexitatea trecerii de la o scară la alta răsucește creierul oamenilor de știință în forme bizare.
De exemplu, în mecanica cuantică, particulele nu au anumite proprietăți decât dacă cineva le privește. Natura lor este descrisă de așa-numita funcție de undă, care include toate proprietăți posibile, pe care o particulă o poate avea. Dar într-un singur univers, toate aceste proprietăți nu pot exista în același timp, așa că atunci când te uiți la o particulă, aceasta capătă o singură stare. Această idee este descrisă metaforic în paradoxul pisicii lui Schrödinger - în care o pisică care stă într-o cutie este atât vie, cât și moartă până când deschideți cutia pentru a verifica. Acțiunea ta transformă pisica într-o pisică caldă și vie sau într-o pisică de pluș. Cu toate acestea, nici oamenii de știință nu pot fi de acord cu acest lucru.
În multivers, nu trebuie să-ți faci griji că vei ucide pisica cu curiozitatea ta. În schimb, de fiecare dată când deschideți o fereastră, realitatea se împarte în două versiuni. Neclar? Sunt de acord. Dar undeva acolo poate exista o altă versiune a evenimentului care tocmai s-a întâmplat în fața ochilor tăi. Nu s-a întâmplat în altă parte.
Rămâne de văzut ce motive au găsit oamenii de știință pentru a lega această teorie incredibilă de fapte.
Într-un interviu din 2011, fizicianul de la Universitatea Columbia, Brian Greene, care a scris cartea Hidden Reality: Parallel Universes and the Deep Laws of the Cosmos, a explicat că nu suntem pe deplin siguri cât de mare este universul. Poate fi foarte, foarte mare, dar este finit. Sau, dacă pleci de pe Pământ în orice direcție, spațiul se poate întinde pentru totdeauna. Cam așa ne imaginăm majoritatea dintre noi.
Dar dacă spațiul este infinit, trebuie să fie un univers multiplu cu realități paralele infinite, potrivit lui Green. Imaginează-ți că universul și toată materia din el sunt echivalente cu un pachet de cărți. Așa cum există 52 de cărți într-un pachet, va exista exact același număr de forme diferite de materie. Dacă amestecați pachetul suficient de mult, cărțile vor reveni în cele din urmă la ordinea inițială. La fel, într-un univers infinit, materia se va repeta în cele din urmă și se va organiza într-un mod similar. Un univers multiplu, așa-numitul multivers, cu un număr infinit de realități paralele, conține versiuni similare, dar ușor diferite ale tot ceea ce este, și oferă astfel o modalitate simplă și convenabilă de a explica repetiția.
Acest lucru poate explica cum începe și cum se termină Universul
Oamenii au o pasiune specială - și este legată de capacitatea creierului de a forma tipare - vrem să știm începutul și sfârșitul fiecărei povești. Inclusiv istoria universului însuși. Dar dacă Big Bang a fost începutul universului, ce l-a cauzat și ce a existat înainte de el? Se va sfârși universul și ce se va întâmpla după el? Fiecare dintre noi a pus aceste întrebări cel puțin o dată.
Multiversul poate explica toate aceste lucruri. Unii fizicieni au sugerat că regiunile infinite ale multiversului ar putea fi numite lumi brane. Aceste brane există în mai multe dimensiuni, dar nu le putem detecta deoarece putem percepe doar trei dimensiuni ale spațiului și una a timpului în propria noastră lume brane.
Unii fizicieni cred că aceste brane sunt plăci îngrămădite împreună ca pâinea feliată într-o pungă. De cele mai multe ori sunt despărțiți. Dar uneori se ciocnesc. Teoretic, aceste ciocniri sunt suficient de catastrofale pentru a provoca „big bangs” repetate – astfel încât universurile paralele să înceapă din nou, din nou și din nou.
Observațiile sugerează că ar putea exista mai multe universuri
Observatorul de orbită Planck al Agenției Spațiale Europene colectează date despre fondul cosmic cu microunde, sau CMB, radiația de fundal care încă strălucește din prima și cea mai fierbinte etapă a universului.
Cercetările ei au condus, de asemenea, la posibile dovezi ale existenței unui multivers. În 2010, o echipă de oameni de știință din Marea Britanie, Canada și SUA a descoperit patru modele circulare neobișnuite și puțin probabile în CMB. Oamenii de știință au sugerat că aceste semne pot fi „vânătăi” care au fost lăsate pe corpul Universului nostru după o coliziune cu altele.
În 2015, cercetătorul ESA Rang-Ram Hari a făcut o descoperire similară. Hari a luat modelul CMB din imaginea cerească a observatorului, apoi a îndepărtat tot ce știm despre el - stele, gaz, praf interstelar și așa mai departe. În acest moment, cerul ar fi trebuit să devină în mare parte gol, cu excepția zgomotului de fundal.
Dar nu a fost. În schimb, într-un anumit interval de frecvențe, Hari a reușit să detecteze pete împrăștiate pe harta spațiului, zone care erau de aproximativ 4.500 de ori mai luminoase decât ar fi trebuit să fie. Oamenii de știință au venit cu o altă posibilă explicație: aceste zone sunt amprente ale coliziunilor dintre Universul nostru și unul paralel.
Hari crede că, dacă nu găsim o altă modalitate de a explica aceste semne, „va trebui să ajungem la concluzia că Natura poate juca zaruri până la urmă și noi suntem doar un univers aleatoriu printre multe altele”.
Universul este prea mare pentru a exclude posibilitatea existenței unor realități paralele
Există posibilitatea ca universuri multiple să existe, deși nu am văzut realități paralele, pentru că nu putem infirma existența acesteia.
Acesta poate părea la început un truc retoric inteligent, dar luați în considerare acest lucru: chiar și în lumea noastră, am găsit multe lucruri despre care nu știam că există, iar aceste lucruri s-au întâmplat - criza globală din 2008 este un bun exemplu. Înainte de el, nimeni nu credea că acest lucru este posibil. David Hume a numit acest tip de evenimente „lebede negre”: oamenii vor presupune că toate lebedele sunt albe până când vor vedea lebede negre.
Amploarea Universului ne permite să ne gândim la posibilitatea existenței mai multor universuri. Știm că universul este foarte, foarte mare, poate infinit ca mărime. Aceasta înseamnă că nu vom putea descoperi tot ce există în univers. Și din moment ce oamenii de știință au stabilit că Universul are aproximativ 13,8 miliarde de ani, nu putem detecta decât lumina care a reușit să ajungă la noi în acest timp. Dacă o realitate paralelă se află la mai mult de 13,8 ani lumină de noi, s-ar putea să nu știm niciodată despre existența ei, chiar dacă a existat în dimensiunile pe care le putem distinge.
Universurile multiple au sens dintr-o perspectivă ateă
După cum a explicat Andrei Linde, fizicianul de la Universitatea Stanford, într-un interviu din 2008, dacă lumea fizică ar urma reguli ușor diferite, viața nu ar putea exista. Dacă protonii ar fi cu 0,2% mai masivi decât sunt acum, de exemplu, ei ar fi atât de instabili încât s-ar descompune instantaneu în particule simple, fără a forma un atom. Și dacă gravitația ar fi puțin mai puternică, rezultatul ar fi monstruos. Stele precum soarele nostru s-ar comprima suficient de strâns încât și-ar arde combustibilul în câteva milioane de ani, dând planetelor precum Pământul nicio șansă de a se forma. Aceasta este așa-numita „problema de reglare fină”.
Unii văd în acest echilibru precis al condițiilor dovezi ale participării unei forțe atotputernice, a unei ființe supreme care a creat totul, ceea ce îi înfurie foarte mult pe atei. Dar posibilitatea existenței unui multivers, în care această forță se va afla pur și simplu într-o realitate separată cu toți factorii necesari vieții, li se potrivește destul de bine.
După cum spunea Linde, „Pentru mine, realitatea universurilor multiple este posibilă din punct de vedere logic. Putem spune: poate că aceasta este un fel de coincidență mistică. Poate că Dumnezeu a creat universul în folosul nostru. Nu știu nimic despre Dumnezeu, dar universul însuși s-ar putea reproduce număr infinit ori în toate manifestările posibile.”
Călătorii în timp nu pot perturba istoria
Popularitatea trilogiei Înapoi în viitor i-a făcut pe mulți oameni fascinați de ideea călătoriei în timp. De la lansarea filmului, nimeni nu a dezvoltat încă un DeLorean care să poată călători înainte și înapoi în timp, decenii sau secole. Dar oamenii de știință cred că călătoria în timp ar putea fi cel puțin posibilă teoretic.
Și dacă se poate, am putea ajunge în aceeași poziție cu personaj principalÎnapoi în viitor de Marty McFly - riscă să schimbe neintenționat ceva în trecut, schimbând astfel viitorul și cursul istoriei. McFly și-a împiedicat accidental părinții să se întâlnească și să se îndrăgostească, eliminându-se astfel cu succes din fotografiile de familie.
Cu toate acestea, o lucrare din 2015 a sugerat că existența unui multivers nu face necesare astfel de probleme. „Existența unor lumi alternative înseamnă că nu există o singură cronologie care să poată fi perturbată”, a scris Georg Dworsky. Dimpotrivă, dacă o persoană se întoarce în timp și schimbă ceva, pur și simplu va crea un nou set de universuri paralele.
Am putea fi o simulare pentru o civilizație avansată
Toate aceste subiecte despre universuri paralele despre care am discutat până acum au fost extrem de interesante. Dar mai este ceva interesant.
În 2003, filozoful Nick Bostrom, directorul Institutului Viitorul Umanității de la Universitatea din Oxford, s-a întrebat dacă tot ceea ce percepem ca realitate - în special universul nostru paralel separat - ar putea fi pur și simplu o simulare digitală a unui alt univers. Potrivit Bostrom, ar fi nevoie de 1036 de calcule pentru a crea un model detaliat al întregii istorii umane.
O civilizație extraterestră bine dezvoltată - creaturi al căror nivel tehnologic ne-ar face să arătăm ca locuitorii din peșteri din Paleolitic - ar putea avea suficientă putere de calcul pentru a face toate acestea. Mai mult, modelarea fiecărei persoane în viață nu va necesita resurse electronice absolut amețitoare, așa că pot exista mult mai multe creaturi simulate pe computer decât cele reale.
Toate acestea ar putea însemna că trăim într-o lume digitală, ca ceva din The Matrix.
Dar ce se va întâmpla dacă această civilizație avansată este ea însăși o simulare?
Oamenii s-au gândit la mai multe universuri din timpuri imemoriale.
Va fi extrem de greu de demonstrat acest lucru. Dar aici nu se poate să nu-ți amintești vechile zicale atribuite fie lui Picasso, fie lui Susan Sontag: dacă îți poți imagina ceva, trebuie să existe.
Și este ceva în asta. La urma urmei, cu mult înainte ca Hugh Everett să-și bea coniacul, nenumărați oameni de-a lungul istoriei omenirii și-au imaginat diferite versiuni ale multiversului.
Textele religioase indiene antice, de exemplu, sunt pline cu descrieri ale mai multor universuri paralele. Și grecii antici aveau o filozofie a atomismului, care afirma că există set infinit lumi împrăștiate în același gol nesfârșit.
Ideea de lumi multiple a fost ridicată și în Evul Mediu. Episcopul Parisului a susținut în 1277 că filozoful grec Aristotel a greșit când a spus că există o singură lume posibilă, deoarece punea sub semnul întrebării puterea atotputernică a lui Dumnezeu de a crea lumi paralele. Aceeași idee a fost reînviată în anii 1600 de Gottfried Wilhelm Leibniz, unul dintre pilonii revoluției științifice. El a susținut că există multe lumi posibile, fiecare având o fizică distinctă.
Toate acestea se încadrează în schema noastră de cunoștințe despre Univers
Oricât de ciudat ar părea conceptul de multivers, într-un fel se potrivește în progres istoria modernăși în felul în care oamenii se văd pe ei înșiși și universul.
În 2011, fizicienii Alexander Vilenkin și Max Tegmark au remarcat că oamenii din civilizația occidentală s-au calmat treptat pe măsură ce au descoperit natura realității. Au început cu o mentalitate că Pământul era centrul tuturor. S-a dovedit că nu este așa și că a noastră sistem solar- doar o mică parte din Calea Lactee.
Multiversul trebuie să ducă această idee la concluzia ei logică. Dacă multiversul există, înseamnă că nu suntem noi cei aleși și că există versiuni infinite ale noastre.
Dar unii cred că suntem abia la începutul drumului către extinderea conștiinței. Așa cum a scris fizicianul teoretic de la Universitatea Stanford Leonard Susskind, poate că peste câteva secole, filosofii și oamenii de știință vor privi înapoi asupra timpului nostru ca „o epocă de aur în care concepția îngustă și provincială a universului a secolului al XX-lea a făcut loc unei mai mari și mai mari. multivers mai bun de proporții uluitoare.”
luni, 09 mai 2011Disputele și ipotezele despre existența unor planete gemene necunoscute, universuri paralele și chiar galaxii s-au întins pe mai multe decenii. Toate se bazează pe teoria probabilității fără a implica conceptele fizicii moderne. ÎN anul trecut lor li s-a adăugat ideea existenței unui superunivers, bazat pe teorii dovedite - mecanica cuantică și teoria relativității.
„Polit.ru” publică un articol al lui Max Tegmark „Universuri paralele”, care propune o ipoteză despre structura presupusului superunivers, care include teoretic patru niveluri. Cu toate acestea, în următorul deceniu, oamenii de știință ar putea avea o oportunitate reală de a obține noi date despre proprietățile spațiului cosmic și, în consecință, să confirme sau să infirme această ipoteză. Articolul a fost publicat în revista „În lumea științei” (2003. Nr. 8).
Evoluția ne-a oferit intuiții despre fizica de zi cu zi care au fost vitale pentru strămoșii noștri timpurii; prin urmare, de îndată ce trecem dincolo de cotidian, ne putem aștepta la lucruri ciudate.
Cel mai simplu și mai popular model cosmologic prezice că avem un geamăn într-o galaxie la aproximativ 10 la puterea de 1028 de metri distanță. Distanța este atât de mare încât este dincolo de atingerea observațiilor astronomice, dar acest lucru nu îl face pe geamănul nostru mai puțin real. Ipoteza se bazează pe teoria probabilității fără a implica conceptele fizicii moderne. Singura presupunere acceptată este că spațiul este infinit și plin de materie. Pot exista multe planete locuite, inclusiv acelea în care oamenii trăiesc cu același aspect, aceleași nume și amintiri, care au trecut prin aceleași vicisitudini ale vieții ca și noi.
Dar nu ni se va da niciodată ocazia să ne vedem celelalte vieți. Cea mai îndepărtată distanță pe care o putem vedea este distanța pe care lumina o poate parcurge în cele 14 miliarde de ani de la Big Bang. Distanța dintre cele mai îndepărtate obiecte vizibile de noi este de aproximativ 431026 m; determină regiunea observabilă a Universului, numită volumul Hubble, sau volumul orizontului cosmic, sau pur și simplu Universul. Universurile gemenilor noștri sunt sfere de aceeași dimensiune cu centre pe planetele lor. Acesta este cel mai simplu exemplu de universuri paralele, fiecare dintre ele fiind doar o mică parte a superuniversului.
Însăși definiția „universului” sugerează că acesta va rămâne pentru totdeauna în domeniul metafizicii. Totuși, granița dintre fizică și metafizică este determinată de posibilitatea testării experimentale a teoriilor și nu de existența unor obiecte neobservabile. Granițele fizicii se extind constant, incluzând idei din ce în ce mai abstracte (și anterior metafizice), de exemplu, despre un Pământ sferic, câmpuri electromagnetice invizibile, dilatarea timpului la viteze mari, suprapunerea stărilor cuantice, curbura spațiului și găurile negre. În ultimii ani, ideea unui superunivers a fost adăugată la această listă. Se bazează pe teorii dovedite — mecanica cuantică și relativitatea — și îndeplinește ambele criterii de bază ale științei empirice: predictiv și falsificabil. Oamenii de știință iau în considerare patru tipuri de universuri paralele. Principala întrebare nu este dacă există un superunivers, ci câte niveluri ar putea avea.
Nivelul I
Dincolo de orizontul nostru cosmic
Universurile paralele ale omologilor noștri constituie primul nivel al suprauniversului. Acesta este tipul cel mai puțin controversat. Cu toții recunoaștem existența unor lucruri pe care nu le putem vedea, dar care ar putea fi văzute prin mutarea în alt loc sau pur și simplu așteptând, în timp ce așteptăm să apară o navă la orizont. Obiectele situate dincolo de orizontul nostru cosmic au un statut similar. Dimensiunea regiunii observabile a Universului crește cu un an lumină în fiecare an, pe măsură ce lumina care emană din regiuni din ce în ce mai îndepărtate ajunge la noi, dincolo de care se află o infinitate care nu a fost încă văzută. Probabil că vom fi morți cu mult înainte ca omologii noștri să intre în raza de observație, dar dacă expansiunea universului ajută, descendenții noștri ar putea să-i vadă cu telescoape suficient de puternice.
Nivelul I al superuniversului pare banal de evident. Cum poate spațiul să nu fie infinit? Există undeva un semn care spune „Atenție! Sfârșitul spațiului”? Dacă există un sfârșit în spațiu, ce este dincolo de el? Cu toate acestea, teoria gravitației a lui Einstein a pus sub semnul întrebării această intuiție. Un spațiu poate fi finit dacă are o curbură pozitivă sau o topologie neobișnuită. Un univers sferic, toroidal sau „covrig” poate avea un volum finit fără limite. Radiația cosmică de fond cu microunde face posibilă testarea existenței unor astfel de structuri. Cu toate acestea, faptele încă vorbesc împotriva lor. Datele corespund modelului unui univers infinit, iar toate celelalte opțiuni sunt supuse unor restricții stricte.
O altă opțiune este aceasta: spațiul este infinit, dar materia este concentrată într-o zonă limitată din jurul nostru. Într-o versiune a modelului, cândva popular, „Universul insular”, se acceptă că, la scară largă, materia devine rarefiată și are o structură fractală. În ambele cazuri, aproape toate universurile dintr-un superunivers de Nivel I ar trebui să fie goale și lipsite de viață. Studii recente privind distribuția tridimensională a galaxiilor și radiația de fundal (relicte) au arătat că distribuția materiei tinde să fie uniformă la scară mare și nu formează structuri mai mari de 1024 m. Dacă această tendință continuă, atunci spațiul dincolo de Universul observabil ar trebui să fie plin cu galaxii, stele și planete.
Pentru observatorii din universuri paralele de primul nivel se aplică aceleași legi ale fizicii ca și pentru noi, dar în condiții de pornire diferite. Conform teorii moderne, procesele care au avut loc în timpul etapelor inițiale ale Big Bang-ului au împrăștiat aleatoriu materia, astfel încât a existat posibilitatea apariției oricăror structuri.
Cosmologii acceptă că Universul nostru, cu o distribuție aproape uniformă a materiei și fluctuații inițiale de densitate de ordinul 1/105, este foarte tipic (cel puțin printre cele în care există observatori). Estimările bazate pe această ipoteză indică faptul că cea mai apropiată replică exactă a ta se află la o distanță de 10 până la puterea de 1028 m. La o distanță de 10 până la puterea de 1092 m ar trebui să existe o sferă cu o rază de 100 de ani lumină, identic cu cel în centrul căruia ne aflăm; astfel încât tot ceea ce vedem în secolul următor va fi văzut și de omologii noștri de acolo. La o distanță de aproximativ 10 până la puterea de 10118 m de noi, ar trebui să existe un volum Hubble identic cu al nostru. Aceste estimări sunt derivate prin calcularea numărului posibil de stări cuantice pe care le poate avea volumul Hubble dacă temperatura sa nu depășește 108 K. Numărul de stări poate fi estimat punând întrebarea: câți protoni poate găzdui volumul Hubble la această temperatură ? Răspunsul este 10118. Cu toate acestea, fiecare proton poate fi fie prezent, fie absent, dând 2 la puterea a 10118 configurații posibile. O „cutie” care conține atât de multe volume Hubble acoperă toate posibilitățile. Dimensiunea sa este de 10 la puterea de 10118 m. Dincolo de ea, universurile, inclusiv ale noastre, trebuie să se repete. Aproximativ aceleași cifre pot fi obținute pe baza estimărilor termodinamice sau cuantico-gravitaționale ale conținutului total de informații al Universului.
Cu toate acestea, cel mai apropiat geamăn al nostru este cel mai probabil mai aproape de noi decât sugerează aceste estimări, deoarece procesul de formare a planetei și evoluția vieții favorizează acest lucru. Astronomii cred că volumul nostru Hubble conține cel puțin 1.020 de planete locuibile, dintre care unele pot fi similare cu Pământul.
În cosmologia modernă, conceptul de superunivers de nivel I este utilizat pe scară largă pentru a testa teoriile. Să ne uităm la modul în care cosmologii folosesc radiația cosmică de fond cu microunde pentru a respinge modelul de geometrie sferică finită. „Pete” calde și reci de pe hărțile CMB au mărimea caracteristică, în funcție de curbura spațiului. Deci, dimensiunea petelor observate este prea mică pentru a fi în concordanță cu geometria sferică. Mărimea lor medie variază aleatoriu de la un volum Hubble la altul, așa că este posibil ca Universul nostru să fie sferic, dar să aibă pete anormal de mici. Când cosmologii spun că exclud modelul sferic la nivelul de încredere de 99,9%, ei înseamnă că, dacă modelul este corect, atunci mai puțin de un volum Hubble dintr-o mie ar avea pete la fel de mici precum cele observate. Rezultă că teoria superuniversului este testabilă și poate fi respinsă, deși nu suntem capabili să vedem alte universuri. Cheia este de a prezice care este ansamblul universurilor paralele și de a găsi distribuția probabilității sau ceea ce matematicienii numesc măsura ansamblului. Universul nostru trebuie să fie unul dintre cele mai probabile. Dacă nu, dacă în cadrul teoriei suprauniversului Universul nostru se dovedește a fi improbabil, atunci această teorie va întâmpina dificultăți. După cum vom vedea mai târziu, problema măsurii poate deveni destul de acută.
Nivelul II
Alte domenii post-inflaționiste
Dacă ți-a fost greu să-ți imaginezi un superunivers de Nivel I, atunci încearcă să-ți imaginezi un număr infinit de astfel de superuniversuri, dintre care unele au o dimensiune diferită de spațiu-timp și sunt caracterizate de constante fizice diferite. Împreună, ele constituie suprauniversul de Nivelul II prezis de teoria inflației eterne haotice.
Teoria inflației este o generalizare a teoriei Big Bang care elimină deficiențele acesteia din urmă, cum ar fi incapacitatea sa de a explica de ce Universul este atât de mare, omogen și plat. Expansiunea rapidă a spațiului din antichitate face posibilă explicarea acestor și multe alte proprietăți ale Universului. O astfel de întindere este prezisă de o clasă largă de teorii despre particule și toate dovezile disponibile o susțin. Expresia „perpetuu haotic” în raport cu inflația indică ceea ce se întâmplă pe cea mai mare scară. În general, spațiul se întinde constant, dar în unele zone extinderea se oprește și apar domenii separate, precum stafidele în aluatul în creștere. Apar un număr infinit de astfel de domenii, iar fiecare dintre ele servește ca embrion al unui superunivers de Nivel I, plin cu materie născută din energia câmpului care provoacă inflație.
Domeniile învecinate sunt la mai mult decât infinit de noi, în sensul că nu pot fi atinse chiar dacă ne mișcăm pentru totdeauna cu viteza luminii, întrucât spațiul dintre domeniul nostru și cele vecine se întinde mai repede decât ne putem deplasa în el. Descendenții noștri nu își vor vedea niciodată omologii de Nivelul II. Și dacă expansiunea Universului se accelerează, așa cum indică observațiile, atunci nu își vor vedea niciodată omologii nici măcar la nivelul I.
Superuniversul de Nivelul II este mult mai divers decât superuniversul de Nivelul I. Domeniile diferă nu numai în condițiile lor inițiale, ci și în proprietățile lor fundamentale. Opinia predominantă în rândul fizicienilor este că dimensiunea spațiu-timp, proprietățile particulelor elementare și multe așa-numite constante fizice nu sunt construite în legi fizice, ci sunt rezultatul unor procese cunoscute sub denumirea de rupere a simetriei. Se crede că spațiul din Universul nostru avea odată nouă dimensiuni egale. La începutul istoriei cosmice, trei dintre ei au luat parte la expansiune și au devenit cele trei dimensiuni care caracterizează Universul astăzi. Restul de șase sunt acum nedetectabili, fie pentru că rămân microscopice, păstrând o topologie toroidală, fie pentru că toată materia este concentrată într-o suprafață tridimensională (membrană sau pur și simplu brană) în spațiu nou-dimensional. Astfel, simetria originală a măsurătorilor a fost ruptă. Fluctuațiile cuantice care provoacă inflație haotică ar putea provoca diferite încălcări de simetrie în diferite caverne. Unele ar putea deveni patru-dimensionale; altele conțin doar două, mai degrabă decât trei generații de quarci; și încă altele – să aibă o constantă cosmologică mai puternică decât Universul nostru.
O altă modalitate de apariție a unui superunivers de nivel II poate fi reprezentată ca un ciclu de nașteri și distrugeri ale universurilor. În anii 1930 fizicianul Richard C. Tolman a propus această idee, iar recent Paul J. Steinhardt de la Universitatea Princeton și Neil Turok de la Universitatea Cambridge au extins-o. Modelul lui Steinhardt și Turok prevede o a doua brană tridimensională, perfect paralelă cu a noastră și doar deplasată în raport cu aceasta într-o dimensiune de ordin superior. Acest univers paralel nu poate fi considerat separat, deoarece interacționează cu al nostru. Totuși, ansamblul universurilor - trecut, prezent și viitor - pe care îl formează aceste brane reprezintă un superunivers cu diversitate care se apropie aparent de cea rezultată din inflația haotică. O altă ipoteză a unui superunivers a fost propusă de fizicianul Lee Smolin de la Institutul Perimetru din Waterloo (Ontario, Canada). Superuniversul său este aproape de Nivelul II în diversitate, dar se mută și generează noi universuri prin găuri negre, mai degrabă decât prin brane.
Deși nu putem interacționa cu universurile paralele de Nivelul II, cosmologii judecă existența lor după dovezi indirecte, deoarece acestea pot fi cauza unor coincidențe ciudate în Universul nostru. De exemplu, un hotel îți dă numărul camerei 1967 și observi că te-ai născut în 1967. „Ce coincidență”, spui. Cu toate acestea, după reflecție, ajungeți la concluzia că acest lucru nu este atât de surprinzător. Există sute de camere într-un hotel și nu te-ai gândi de două ori la asta dacă ți s-ar oferi o cameră care nu ar însemna nimic pentru tine. Dacă nu știai nimic despre hoteluri, pentru a explica această coincidență ai putea presupune că în hotel mai sunt și alte camere.
Ca un exemplu mai apropiat, luați în considerare masa Soarelui. După cum se știe, luminozitatea unei stele este determinată de masa sa. Folosind legile fizicii, putem calcula că viața pe Pământ poate exista numai dacă masa Soarelui se află în intervalul: de la 1,6x1030 la 2,4x1030 kg. Altfel, clima Pământului ar fi mai rece decât Marte sau mai caldă decât Venus. Măsurătorile masei Soarelui au dat o valoare de 2,0x1030 kg. La prima vedere, masa solară care se încadrează în intervalul de valori care susține viața pe Pământ este accidentală.
Masele de stele ocupă intervalul de la 1029 la 1032 kg; Dacă Soarele și-ar dobândi masa întâmplător, atunci șansa de a cădea exact în intervalul optim pentru biosfera noastră ar fi extrem de mică.
Aparenta coincidență poate fi explicată prin presupunerea existenței unui ansamblu (în acest caz, multe sisteme planetare) și a unui factor de selecție (planeta noastră trebuie să fie potrivită pentru viață). Astfel de criterii de selecție legate de observatori sunt numite antropice; și deși menționarea lor provoacă de obicei controverse, majoritatea fizicienilor sunt de acord că aceste criterii nu pot fi neglijate atunci când selectează teoriile fundamentale.
Ce legătură au toate aceste exemple cu universurile paralele? Se dovedește că o mică modificare a constantelor fizice determinate de ruperea simetriei duce la un univers calitativ diferit - unul în care noi nu am putea exista. Dacă masa unui proton ar fi cu doar 0,2% mai mare, protonii s-ar descompune pentru a forma neutroni, făcând atomii instabili. Dacă forțele de interacțiune electromagnetică ar fi cu 4% mai slabe, hidrogenul și stelele obișnuite nu ar exista. Dacă forța slabă ar fi și mai slabă, nu ar exista hidrogen; iar dacă ar fi mai puternică, supernovele nu ar putea umple spațiul interstelar cu elemente grele. Dacă constanta cosmologică ar fi vizibil mai mare, Universul ar deveni incredibil de umflat înainte ca galaxiile să se poată forma.
Exemplele date ne permit să ne așteptăm la existența universurilor paralele cu valori diferite ale constantelor fizice. Teoria superuniversului de al doilea nivel prezice că fizicienii nu vor putea niciodată să deducă valorile acestor constante din principii fundamentale, dar nu va putea decât să calculeze distribuția de probabilitate a diferitelor seturi de constante în totalitatea tuturor universurilor. Mai mult, rezultatul trebuie să fie în concordanță cu existența noastră într-una dintre ele.
Nivelul III
Multe universuri cuantice
Superuniversurile de nivelurile I și II conțin universuri paralele care sunt extrem de îndepărtate de noi dincolo de limitele astronomiei. Cu toate acestea, următorul nivel al superuniversului se află chiar în jurul nostru. Ea decurge din interpretarea faimoasă și extrem de controversată a mecanicii cuantice - ideea că procesele cuantice aleatorii fac ca universul să se „multească” în multe copii ale lui însuși – câte una pentru fiecare rezultat posibil al procesului.
La începutul secolului al XX-lea. mecanica cuantică a explicat natura lumii atomice, care nu a respectat legile mecanicii newtoniene clasice. În ciuda succeselor evidente, au existat dezbateri aprinse în rândul fizicienilor despre care era adevăratul sens al noii teorii. Ea definește starea Universului nu în termeni de mecanică clasică, cum ar fi pozițiile și vitezele tuturor particulelor, ci printr-un obiect matematic numit funcție de undă. Conform ecuației lui Schrödinger, această stare se schimbă în timp într-un mod pe care matematicienii îl numesc „unitar”. Înseamnă că funcția de undă se rotește într-un spațiu abstract de dimensiuni infinite numit spațiu Hilbert. Deși mecanica cuantică este adesea definită ca fiind fundamental aleatorie și incertă, funcția de undă evoluează într-o manieră destul de deterministă. Nu este nimic întâmplător sau nesigur în asta.
Cea mai grea parte este să relaționăm funcția de undă cu ceea ce observăm. Multe funcții de undă valide corespund unor situații nenaturale, cum ar fi atunci când o pisică este și moartă și vie în același timp, în ceea ce se numește o suprapunere. În anii 20 secolul XX fizicienii au ocolit această ciudățenie postulând că funcția de undă se prăbușește la un anumit rezultat clasic atunci când cineva face o observație. Această adăugare a făcut posibilă explicarea observațiilor, dar a transformat o teorie unitară elegantă într-una neglijent și neunitar. Aleatorietatea fundamentală atribuită de obicei mecanicii cuantice este o consecință tocmai a acestui postulat.
De-a lungul timpului, fizicienii au abandonat acest punct de vedere în favoarea altuia, propus în 1957 de absolventul Universității Princeton, Hugh Everett III. El a arătat că se poate face fără postulatul colapsului. Teoria cuantică pură nu impune nicio restricție. Deși prezice că o realitate clasică se împarte treptat într-o suprapunere a mai multor astfel de realități, observatorul percepe subiectiv această divizare ca pur și simplu o ușoară aleatorie cu o distribuție de probabilitate care se potrivește exact cu cea dată de vechiul postulat de colaps. Această suprapunere a universurilor clasice este superuniversul de Nivelul III.
Timp de mai bine de patruzeci de ani, această interpretare a derutat oamenii de știință. Totuși, teoria fizică este mai ușor de înțeles comparând două puncte de vedere: extern, din postura unui fizician care studiază. ecuatii matematice(ca o pasăre care cercetează peisajul de la înălțimea zborului); și intern, din postura unui observator (să-i spunem broasca) care trăiește pe peisajul observat de pasăre.
Din punctul de vedere al păsării, superuniversul de Nivelul III este simplu. Există o singură funcție de undă care evoluează fără probleme în timp, fără divizare sau paralelism. Lumea cuantică abstractă, descrisă de funcția de undă în evoluție, conține un număr imens de linii paralele care se despart și se unesc continuu. povestiri clasice, precum și o serie de fenomene cuantice care nu pot fi descrise în cadrul conceptelor clasice. Dar din punctul de vedere al broaștei, doar o mică parte din această realitate poate fi văzută. Ea poate vedea universul de Nivelul I, dar procesul de decoerență, similar cu prăbușirea funcției de undă, dar cu păstrarea unitarității, nu îi permite să vadă copii paralele ale ei însăși la Nivelul III.
Când unui observator i se pune o întrebare la care trebuie să răspundă rapid, efectul cuantic din creierul său duce la o suprapunere de decizii de genul acesta: „continuați să citiți articolul” și „nu mai citiți articolul”. Din punctul de vedere al păsării, actul de a lua o decizie face ca persoana să se înmulțească în copii, dintre care unele continuă să citească, în timp ce altele nu mai citesc. Totuși, din punct de vedere intern, niciunul dintre duble nu este conștient de existența celorlalți și percepe scindarea pur și simplu ca o ușoară incertitudine, o oarecare posibilitate de a continua sau de a opri lectura.
Oricât de ciudat ar părea, exact aceeași situație apare chiar și în superuniversul de Nivel I. Evident, ai decis să continui să citești, dar unul dintre omologii tăi dintr-o galaxie îndepărtată a pus jos revista după primul paragraf. Nivelurile I și III diferă numai în funcție de locul în care se află omologii dvs. La nivelul I trăiesc undeva departe, într-un vechi spațiu tridimensional, iar la nivelul III trăiesc pe o altă ramură cuantică a spațiului Hilbert cu dimensiuni infinite.
Existenta nivelului III este posibila doar cu conditia ca evolutia functiei de unda in timp sa fie unitara. Până acum, experimentele nu au dezvăluit abaterile sale de la unitaritate. ÎN ultimele decenii a fost confirmat pentru toate sistemele mai mari, inclusiv fullerene C60 și fibre optice lungi de un kilometru. În termeni teoretici, poziția unitarității a fost susținută de descoperirea încălcării coerenței. Unii teoreticieni care lucrează în domeniul gravitației cuantice o pun la îndoială. În special, se presupune că evaporarea găurilor negre poate distruge informații, ceea ce nu este un proces unitar. Cu toate acestea, progresele recente în teoria corzilor sugerează că chiar și gravitația cuantică este unitară.
Dacă este așa, atunci găurile negre nu distrug informațiile, ci pur și simplu le transferă undeva. Dacă fizica este unitară, imaginea standard a influenței fluctuațiilor cuantice în stadiile incipiente ale Big Bang-ului trebuie modificată. Aceste fluctuații nu determină aleatoriu suprapunerea tuturor condițiilor inițiale posibile care coexistă simultan. În acest caz, încălcarea coerenței face ca condițiile inițiale să se comporte într-o manieră clasică pe diverse ramuri cuantice. Punctul cheie este că distribuția rezultatelor pe diferite ramuri cuantice ale unui volum Hubble (nivelul III) este identică cu distribuția rezultatelor în diferite volume Hubble ale unei ramuri cuantice (nivelul I). Această proprietate a fluctuațiilor cuantice este cunoscută în mecanica statistică ca ergodicitate.
Același raționament este valabil și pentru Nivelul II. Procesul de rupere a simetriei nu duce la un rezultat unic, ci la o suprapunere a tuturor rezultatelor, care diverg rapid pe căile lor separate. Astfel, dacă constante fizice, dimensiunea spațiu-timp etc. pot diferi în ramuri cuantice paralele la nivelul III, apoi vor diferi și în universuri paralele la nivelul II.
Cu alte cuvinte, un superunivers de nivel III nu adaugă nimic nou la ceea ce este prezent la nivelurile I și II, doar mai multe copii ale acelorași universuri - aceleași linii istorice care se dezvoltă din nou și din nou pe diferite ramuri cuantice. Dezbaterea aprinsă din jurul teoriei lui Everett pare să fie în curând atenuată de descoperirea suprauniversurilor la fel de grandioase, dar mai puțin controversate, ale nivelurilor I și II.
Aplicațiile acestor idei sunt profunde. De exemplu, această întrebare: numărul universurilor crește exponențial în timp? Răspunsul este neașteptat: nu. Din punctul de vedere al păsării, există un singur univers cuantic. Care este numărul de universuri separate în acest moment pentru o broasca? Acesta este numărul de volume Hubble vizibil diferite. Diferențele pot fi mici: imaginați-vă planete care se mișcă în direcții diferite, imaginați-vă că sunteți căsătorit cu altcineva etc. La nivel cuantic, există 10 la puterea a 10118 universuri cu o temperatură nu mai mare de 108 K. Numărul este gigantic, dar finit.
Pentru o broască, evoluția funcției de undă corespunde unei mișcări infinite de la una dintre aceste 10 la puterea a 10118 stări la alta. Acum vă aflați în Universul A, unde citiți această propoziție. Și acum ești deja în universul B, unde ai citit următoarea propoziție. Cu alte cuvinte, există un observator în B care este identic cu observatorul din universul A, singura diferență fiind că are amintiri în plus. În fiecare moment există toate stările posibile, astfel încât trecerea timpului să se poată produce în fața ochilor observatorului. Această idee a fost exprimată în romanul său științifico-fantastic „Permutation City” (1994) de scriitorul Greg Egan și dezvoltată de fizicianul David Deutsch de la Universitatea Oxford, fizicianul independent Julian Barbour și alții. Vedem că ideea unui superunivers poate juca un rol cheie în înțelegerea naturii timpului.
Nivelul IV
Alte structuri matematice s
Condițiile inițiale și constantele fizice din superuniversurile nivelurilor I, II și III pot diferi, dar legile fundamentale ale fizicii sunt aceleași. De ce ne-am oprit aici? De ce nu pot diferi legile fizice în sine? Dar un univers care se supune legilor clasice fără efecte relativiste? Dar timpul se mișcă în pași discreti, ca într-un computer?
Dar universul ca un dodecaedru gol? Într-un superunivers de Nivel IV, toate aceste alternative există.
Faptul că un astfel de superunivers nu este absurd este evidențiat de corespondența lumii raționamentului abstract cu lumea noastră reală. Ecuațiile și alte concepte și structuri matematice - numere, vectori, obiecte geometrice - descriu realitatea cu o verosimilitate uimitoare. În schimb, noi percepem structurile matematice ca fiind reale. Da, îndeplinesc criteriul fundamental al realității: sunt aceleași pentru toți cei care le studiază. Teorema va fi adevărată indiferent cine a dovedit-o - o persoană, un computer sau un delfin inteligent. Alte civilizații curioase vor găsi aceleași structuri matematice pe care le cunoaștem noi. Prin urmare, matematicienii spun că ei nu creează, ci mai degrabă descoperă obiecte matematice.
Există două paradigme logice, dar diametral opuse ale relației dintre matematică și fizică, care au apărut în timpurile străvechi. Conform paradigmei lui Aristotel, realitatea fizică este primară, iar limbajul matematic este doar o aproximare convenabilă. În cadrul paradigmei lui Platon, structurile matematice sunt cu adevărat reale, iar observatorii le percep imperfect. Cu alte cuvinte, aceste paradigme diferă în înțelegerea lor a ceea ce este primar - punctul de vedere al broaștei al observatorului (paradigma lui Aristotel) sau punctul de vedere al păsării din înălțimea legilor fizicii (punctul de vedere al lui Platon).
Paradigma lui Aristotel este modul în care am perceput lumea copilărie timpurie, cu mult înainte să auzim pentru prima dată despre matematică. Punctul de vedere al lui Platon este cel al cunoștințelor dobândite. Fizicienii teoreticieni moderni sunt înclinați către aceasta, sugerând că matematica descrie bine Universul tocmai pentru că Universul este de natură matematică. Atunci toată fizica se rezumă la rezolvarea unei probleme de matematică, iar un matematician infinit de inteligent nu poate decât, pe baza unor legi fundamentale, să calculeze imaginea lumii la nivelul unei broaște, adică. calculați ce observatori există în Univers, ce percep ei și ce limbi au inventat pentru a-și transmite percepțiile.
Structura matematică este o abstractizare, o entitate neschimbătoare dincolo de timp și spațiu. Dacă povestea ar fi un film, atunci structura matematică ar corespunde nu unui cadru, ci filmului în ansamblu. Să luăm, de exemplu, o lume formată din particule de dimensiune zero distribuite în spațiu tridimensional. Din punctul de vedere al păsării, în spațiu-timp cu patru dimensiuni, traiectoriile particulelor sunt „spaghete”. Dacă o broască vede particule care se mișcă la viteze constante, atunci o pasăre vede o grămadă de spaghete drepte, nefierte. Dacă o broască vede două particule care se rotesc pe orbite, atunci o pasăre vede două „spaghete” răsucite într-o dublă helix. Pentru o broască, lumea este descrisă de legile de mișcare și gravitație ale lui Newton; pentru o pasăre, lumea este descrisă de geometria „spaghete”, adică. structura matematica. Pentru ea, broasca în sine este o minge groasă din ele, a cărei împletire complexă corespunde unui grup de particule care stochează și procesează informații. Lumea noastră este mai complexă decât exemplul luat în considerare, iar oamenii de știință nu știu cărei structuri matematice îi corespunde.
Paradigma lui Platon conține întrebarea: de ce este lumea noastră așa cum este? Pentru Aristotel, aceasta este o întrebare fără sens: lumea există și așa este! Dar adepții lui Platon sunt interesați: ar putea fi lumea noastră diferită? Dacă Universul este în esență matematic, atunci de ce se bazează doar pe una dintre multele structuri matematice? Se pare că o asimetrie fundamentală stă în însăși esența naturii.Pentru a rezolva puzzle-ul, am emis ipoteza că există simetrie matematică: că toate structurile matematice sunt realizate fizic și fiecare dintre ele corespunde unui univers paralel. Elementele acestui supraunivers nu se află în același spațiu, ci există în afara timpului și spațiului. Majoritatea dintre ei probabil nu au observatori. Ipoteza poate fi privită ca platonism extrem, afirmând că structurile matematice ale lumii ideilor lui Platon sau „peisajul mental” al matematicianului Rudy Rucker de la Universitatea de Stat din San Jose, există în sens fizic. Acest lucru este asemănător cu ceea ce cosmologul John D. Barrow de la Universitatea Cambridge a numit „p în ceruri”, filosoful Robert Nozick de la Universitatea Harvard l-a descris drept „principiul fertilității”, iar filozoful David K. Lewis) de la Universitatea Princeton a numit „realitatea modală”. .” Nivelul IV închide ierarhia superuniversurilor, deoarece orice teorie fizică auto-consistentă poate fi exprimată sub forma unei anumite structuri matematice.
Ipoteza superuniversului de Nivelul IV face mai multe predicții testabile. La fel ca la nivelul II, include ansamblul (în acest caz, totalitatea tuturor structurilor matematice) și efectele de selecție. În clasificarea structurilor matematice, oamenii de știință trebuie să remarcă faptul că structura care descrie lumea noastră este cea mai generală dintre cele compatibile cu observațiile. Prin urmare, rezultatele observațiilor noastre viitoare ar trebui să fie cele mai generale dintre cele care sunt în concordanță cu datele cercetărilor anterioare, iar datele cercetărilor anterioare ar trebui să fie cele mai generale dintre cele care sunt în general compatibile cu existența noastră.
Evaluarea gradului de generalitate nu este o sarcină ușoară. Una dintre trăsăturile izbitoare și liniștitoare ale structurilor matematice este că proprietățile de simetrie și invarianță care mențin universul nostru simplu și ordonat sunt în general împărtășite. Structurile matematice au de obicei aceste proprietăți în mod implicit, iar a scăpa de ele necesită introducerea de axiome complexe.
Ce a spus Occam?
Astfel, teoriile universurilor paralele au o ierarhie pe patru niveluri, unde la fiecare nivel ulterior universurile sunt din ce în ce mai puțin ca ale noastre. Ele pot fi caracterizate prin diferite condiții inițiale (Nivelul I), constante fizice și particule (Nivelul II) sau legi fizice (Nivelul IV). E amuzant că nivelul III a fost cel mai criticat din ultimele decenii ca fiind singurul care nu introduce noi tipuri de universuri calitativ. În următorul deceniu, măsurători detaliate ale radiației cosmice de fond cu microunde și distribuția pe scară largă a materiei în Univers ne vor permite să determinăm cu mai multă acuratețe curbura și topologia spațiului și să confirmăm sau să infirmăm existența Nivelului I. Aceleași date. ne va permite să obținem informații despre Nivelul II prin testarea teoriei inflației eterne haotice. Progresele în astrofizică și fizica particulelor de înaltă energie vor ajuta la rafinarea gradului de reglare fină a constantelor fizice, la întărirea sau slăbirea pozițiilor de Nivelul II. Dacă eforturile de a crea un computer cuantic au succes, va exista un argument suplimentar pentru existența stratului III, deoarece calculul paralel va folosi paralelismul acestui strat. Experimentatorii caută și dovezi ale încălcării unitarității, care să le permită să respingă ipoteza existenței nivelului III. În sfârșit, succesul sau eșecul încercării de a rezolva cea mai importantă problemă a fizicii moderne - de a combina relativitatea generală cu teoria cuantică a câmpurilor - va răspunde la întrebarea despre nivelul IV. Fie se va găsi o structură matematică care descrie cu acuratețe Universul nostru, fie vom atinge limita incredibilei eficiențe a matematicii și vom fi forțați să renunțăm la ipoteza Nivelului IV.
Deci, este posibil să credem în universuri paralele? Principalele argumente împotriva existenței lor sunt că sunt prea risipitoare și de neînțeles. Primul argument este că teoriile suprauniversurilor sunt vulnerabile la briciul lui Occam, deoarece postulează existența altor universuri pe care nu le vom vedea niciodată. De ce ar trebui natura să fie atât de risipitoare și să se „distreze” creând un număr infinit de lumi diferite? Cu toate acestea, acest argument poate fi îndreptat în favoarea existenței unui superunivers. În ce fel este natura risipitoare? Desigur, nu în spațiu, masă sau număr de atomi: un număr infinit dintre ei sunt deja conținute în nivelul I, a cărui existență este fără îndoială, așa că nu are rost să vă faceți griji că natura va mai cheltui din ei. Problema reală este scăderea aparentă a simplității. Scepticii sunt îngrijorați de informațiile suplimentare necesare pentru a descrie lumi invizibile.
Cu toate acestea, întregul ansamblu este adesea mai simplu decât fiecare dintre membrii săi. Volumul de informații al unui algoritm numeric este, aproximativ vorbind, lungimea celui mai scurt program de calculator, generând acest număr. Să luăm de exemplu mulțimea tuturor numerelor întregi. Ce este mai simplu - întregul set sau un singur număr? La prima vedere - a doua. Cu toate acestea, primul poate fi construit folosind un program foarte simplu, iar un singur număr poate fi extrem de lung. Prin urmare, întregul set se dovedește a fi mai simplu.
În mod similar, setul tuturor soluțiilor ecuațiilor Einstein pentru un câmp este mai simplu decât fiecare soluție specifică - prima constă doar din câteva ecuații, iar a doua necesită specificarea unei cantități uriașe de date inițiale pe o anumită suprafață. Deci complexitatea crește atunci când ne concentrăm asupra element separat ansamblu, pierzând simetria și simplitatea inerente totalității tuturor elementelor.
În acest sens, superuniversurile sunt mai multe niveluri înalte Mai uşor. Tranziția de la Universul nostru la un superunivers de Nivel I elimină necesitatea de a specifica condiții inițiale. Deplasarea ulterioară la nivelul II elimină necesitatea de a specifica constante fizice, iar la nivelul IV nu este nevoie să specificați absolut nimic. Complexitatea excesivă este doar o percepție subiectivă, punctul de vedere al unei broaște. Și din perspectiva unei păsări, acest superunivers cu greu ar putea fi mai simplu. Plângerile despre incomprehensibilitate sunt estetice, nu științifice și sunt justificate doar într-o viziune aristotelică asupra lumii. Când punem o întrebare despre natura realității, nu ar trebui să ne așteptăm la un răspuns care poate părea ciudat?
O caracteristică comună a tuturor celor patru niveluri ale superuniversului este că cea mai simplă și aparent cea mai elegantă teorie implică universuri paralele în mod implicit. Pentru a le respinge existența, este necesar să complicăm teoria prin adăugarea de procese care nu sunt confirmate de experiment și de postulate inventate în acest scop - despre finitatea spațiului, prăbușirea funcției de undă și asimetria ontologică. Alegerea noastră se reduce la ceea ce este considerat mai risipitor și inelegant - multe cuvinte sau multe universuri. Poate că în timp ne vom obișnui cu ciudateniile cosmosului nostru și ne vom găsi fermecătoare ciudățenie.
Un model de universuri multiple potențiale se numește Teoria Multelor Lumi. Teoria poate părea ciudată și nerealistă până la punctul în care aparține filmelor științifico-fantastice, nu viata reala. Cu toate acestea, nu există niciun experiment care să-i poată discredita în mod concludent validitatea.
Originile ipotezei universurilor paralele sunt strâns legate de introducerea ideii de mecanică cuantică la începutul anilor 1900. Mecanica cuantică, o ramură a fizicii care studiază microcosmosul, prezice comportamentul obiectelor nanoscopice. Fizicienii au avut dificultăți de a se potrivi model matematic comportamentul materiei cuantice. De exemplu, un foton, un fascicul mic de lumină, se poate mișca vertical în sus și în jos în timp ce se deplasează orizontal înainte sau înapoi.
Acest comportament este în contrast puternic cu obiectele vizibile cu ochiul liber - tot ceea ce vedem se mișcă fie ca o undă, fie ca o particule. Această teorie a dualității materiei a fost numită Principiul Incertitudinii Heisenberg (HEP), care afirmă că actul de observare afectează cantități precum viteza și poziția.
În ceea ce privește mecanica cuantică, acest efect de observație poate afecta particula sau forma de undă a obiectelor cuantice în timpul măsurătorilor. Viitoarele teorii cuantice, cum ar fi interpretarea lui Niels Bohr de la Copenhaga, au folosit PNG pentru a susține că obiectul observat nu își păstrează natura duală și poate fi doar într-o singură stare.
În 1954, un tânăr student de la Universitatea Princeton pe nume Hugh Everett a propus o propunere radicală care diferă de modelele populare de mecanică cuantică. Everett nu credea că observația ridică întrebarea cuantică.
În schimb, el a susținut că observarea materiei cuantice creează o ruptură în univers. Cu alte cuvinte, universul creează copii ale lui însuși ținând cont de toate probabilitățile, iar aceste duplicate vor exista independent unele de altele. De fiecare dată când un foton este măsurat de un om de știință într-un univers, de exemplu, și analizat ca undă, același om de știință din alt univers îl va analiza ca o particulă. Fiecare dintre aceste universuri oferă o realitate unică și independentă care coexistă cu alte universuri paralele.
Dacă Teoria multor lumi (MWT) a lui Everett este corectă, ea conține multe implicații care vor transforma complet modul în care percepem viața. Orice acțiune care are mai mult de un rezultat posibil duce la scindarea Universului. Astfel, există un număr infinit de universuri paralele și copii infinite ale fiecărei persoane.
Aceste copii au aceleași fețe și corpuri, dar personalități diferite(unul poate fi agresiv și celălalt pasiv) pentru că fiecare dintre ei primește o experiență individuală. Numărul infinit de realități alternative sugerează, de asemenea, că nimeni nu poate obține realizări unice. Fiecare persoană – sau altă versiune a acelei persoane dintr-un univers paralel – a făcut sau va face totul.
În plus, din TMM rezultă că toată lumea este nemuritoare. Bătrânețea nu va înceta niciodată să fie un ucigaș sigur, dar unele realități alternative pot fi atât de avansate din punct de vedere științific și tehnologic încât au dezvoltat medicamente anti-îmbătrânire. Dacă mori într-o lume, o altă versiune a ta în cealaltă lume va supraviețui.
Cea mai tulburătoare consecință a universurilor paralele este că percepția voastră despre lume nu este reală. „Realitatea” noastră în acest moment într-un univers paralel va fi complet diferită de cealaltă lume; este doar o mică ficțiune a adevărului infinit și absolut. S-ar putea să credeți că citiți acest articol chiar acum, dar există multe copii ale dvs. care nu sunt citite. De fapt, chiar ești autorul acestui articol într-o realitate îndepărtată. Deci contează câștigarea premiului și luarea deciziilor dacă am putea pierde acele recompense și alegem altceva? Sau trăim încercând să obținem mai mult atunci când am putea fi de fapt morți în altă parte?
Unii oameni de știință, cum ar fi matematicianul austriac Hans Moravec, au încercat să dezminți posibilitatea universurilor paralele. Moravec a dezvoltat un experiment faimos în 1987 numit sinucidere cuantică, în care un pistol conectat la o mașină care măsoară un quarc este îndreptat către o persoană. De fiecare dată când este apăsat trăgaciul, se măsoară rotația quarcului. În funcție de rezultatul măsurării, arma fie trage, fie nu.
Pe baza acestui experiment, arma va împușca sau nu o persoană cu o probabilitate de 50% pentru fiecare scenariu. Dacă TMM nu este adevărat, atunci probabilitatea de supraviețuire umană scade după fiecare măsurătoare de quarc până când ajunge la zero.
Pe de altă parte, TMM afirmă că experimentatorul are întotdeauna șanse de 100% de a supraviețui într-un univers paralel, iar persoana se confruntă cu nemurirea cuantică.
Când se măsoară un quarc, există două posibilități: arma poate fie să tragă, fie nu. În acest moment, TMM afirmă că Universul se împarte în două universuri diferite pentru a ține seama de două finalități posibile. Arma va trage într-o realitate, dar nu în alta.
Din motive morale, oamenii de știință nu pot folosi experimentul lui Moravec pentru a infirma sau confirma existența unor lumi paralele, deoarece subiecții pot fi morți doar în această realitate particulară și încă vii în altă realitate. lume paralelă. Oricum, teoria multor lumi și consecințele sale uimitoare contestă tot ceea ce știm despre univers.
Ideea Multiversului (adică multe universuri existente în paralel) a ocupat mințile oamenilor de știință încă de la mijlocul secolului al XX-lea. Această teorie are atât adversari, cât și apărători înfocați (de exemplu, Sheldon Cooper din sitcomul „The Big Bang Theory”). Dar ce face oameni serioși luați în considerare această posibilitate? Este cu adevărat posibil ca undeva într-un univers paralel altul să stai și să citești același text, poate cu mici modificări? În mod surprinzător, există unele dovezi care susțin cu tărie acest concept. Sau nu, depinde de cum arăți.
Deci, ce demonstrează ideea universurilor paralele?
Pisica lui Shroedinger
Celebrul experiment de gândire al lui Schrödinger demonstrează că în mecanica cuantică există situații în care particulele elementare - cuante - pot exista în două poziții simultan. Din această cauză, pisica nefericită din interiorul cutiei poate fi atât vie, cât și moartă până când deschideți capacul - în funcție de modul în care vedeți particula. Cum este posibil acest lucru în lumea fizică este greu de înțeles. De aceea experimentul se numește paradox.
Multiversul elimină această problemă explicând exact cum este posibil acest lucru. Pur și simplu există două realități: într-una, totul este în regulă cu pisica. Și în al doilea... Dar să nu vorbim despre lucruri triste.
Univers infinit
Infinitatea Universului este greu de înțeles, dar, în general, oamenii de știință par să se fi împăcat cu ea. Această proprietate a universului dovedește și probabilitatea existenței universurilor paralele. Vă amintiți ipoteza că, dacă un număr infinit de maimuțe lovesc chei pentru o perioadă infinită de timp, mai devreme sau mai târziu vor scrie „Război și pace”? La fel este și cu materia: dacă creați obiecte noi de un număr infinit de ori, mai devreme sau mai târziu ele vor începe să se repete și să creeze lumi aproape la fel ca ale noastre. Acestea vor fi aceleași universuri paralele.
Big bang
Pe lângă modul în care Universul poate fi infinit, oamenii se întreabă cum a ajuns să fie în primul rând. Ce a cauzat Big Bang-ul?
Multiversul poate încerca să explice acest lucru. Dacă presupunem că există realități paralele - da, da, paralele! – atunci s-ar putea să nu se atingă deloc, fiind unul lângă altul în dimensiuni inaccesibile simțurilor noastre (știm doar trei dimensiuni, plus a patra – oară). Contactul accidental al universurilor poate duce la rezultate catastrofale, provocând Big Bang. Astfel, universurile paralele sunt actualizate constant, repornindu-se constant reciproc.
Calatorie in timp
Da, călătoria în timp este imposibilă. Dar dacă ne gândim doar la Universul nostru! În acest caz, paradoxul călătorului în timp, descris de multe ori în literatura și cinematografia științifico-fantastică, este inevitabil. Dacă zdrobiți accidental un fluture, împingeți o persoană sau faceți ceva la fel de nesemnificativ în trecut, va duce la schimbări uriașe în viitor.
Universurile paralele rezolvă această problemă. Odată ajuns în trecut, te regăsești în realitate paralelă, în care au loc evenimente care pentru realitatea ta au trecut de mult. Și schimbările din ea o schimbă, dar nu și lumea ta. Deși încă nu este nevoie să zdrobiți fluturii.
Universurile paralele se încadrează în logica cunoașterii
Studierea lumii înconjurătoare pentru o persoană de-a lungul istoriei sale este o luptă cu ego-ul uman. La început oamenii au crezut că Pământul este centrul Universului. Apoi au fost de acord cu Soarele, trimițând în mod întâmplător mai mulți oameni de știință pe rug. Mai mult - mai mult: Soarele este deja doar o stea minusculă la periferia uneia dintre miliardele de galaxii. Urmând această logică, este probabil ca noi înșine să nu fim unici și să fim doar una dintr-un număr infinit de variante ale noastre existente într-un univers paralel. Nu putem decât să sperăm că măcar undeva vom conduce paralel imagine sănătoasă viata si sa nu faci prostii.
Bazat pe HowStuffWorks.com