"Det mest uforståelige i universet er at det er forståelig," sa Albert Einstein en gang. I disse dager kan imidlertid universet knapt kalles forståelig eller til og med unikt. Fundamental fysikk er i krise med to populære konsepter ofte referert til som "multiverse" og "uglyverse", som bokstavelig talt står for "multiple univers" og "stygt univers".
Hvordan fungerer universet?
Talsmenn for et flere univers forsvarer ideen om eksistensen av utallige andre universer, hvorav noen har helt annen fysikk og antall romlige dimensjoner; i disse universene kan du, jeg og alle andre eksistere som utallige eksemplarer. "Multiverset er kanskje den farligste ideen i fysikk," sier den sørafrikanske kosmologen George Ellis.
Fra vitenskapens tidligste dager førte oppdagelsen av en usannsynlig tilfeldighet til behovet for å forklare det, å se etter en skjult sak og motiv. Moderne eksempler inkluderer dette: fysikkens lover ser ut til å være finjustert slik at intelligente vesener kan oppdage disse lovene - et tilfeldighet som trenger forklaring.
Med fremkomsten av multiversen har alt endret seg: uansett hvor utrolig tilfeldigheter, i de mange milliarder universene som utgjør multiversen, i det minste et sted - vil det være. Og hvis tilfeldigheter ser ut til å være gunstig for fremveksten av komplekse strukturer, liv eller bevissthet, bør vi ikke engang bli overrasket over at vi er i et univers som lar oss eksistere i utgangspunktet. Men denne "antropiske resonnementet" innebærer på sin side at vi ikke kan forutsi noe. Det er ingen åpenbare prinsipper for CERN-fysikere for å søke etter nye partikler. Og det er ingen grunnleggende lov som finnes bak de tilfeldige egenskapene til universet.
Et annet problem har blitt helt annerledes, men ikke mindre farlig - det "stygge universet". I følge teoretisk fysiker Sabina Hossenfelder ble moderne fysikk forvirret av sin attraksjon til det "vakre", noe som førte til fremveksten av matematisk elegante, spekulative fantasier uten tilknytning til eksperimenter. Fysikere er "tapt i matematikk," sier hun. Og det fysikere kaller "skjønnhet" er strukturer og symmetrier. Hvis vi ikke kan stole på slike konsepter lenger, vil forskjellen mellom forståelse og å bare samsvare med eksperimentelle data bli uskarp.
Begge problemene har sine røtter. “Hvorfor gir ikke naturlovene et forbannelse om det jeg synes er vakkert?” Spør Hossenfelder med rette. Og svaret er: de bryr seg ikke. Naturene kan selvfølgelig være sammensatt, forvirrende og uforståelig - hvis den var klassisk. Men naturen er ikke sånn. Naturen er kvantemekanisk. Og selv om klassisk fysikk er vitenskapen i vårt daglige liv, der gjenstander kan skilles fra hverandre, er kvantemekanikken forskjellig. Tilstanden til bilen din er ikke relatert til fargen på din kones kjole. Men innen kvantemekanikk er alle ting årsakssammenhengende med hverandre, som Einstein kalte "nifs handling på avstand." Slike korrelasjoner utgjør struktur, og strukturen er vakker.
Salgsfremmende video:
Derimot virker multiversen vanskelig å benekte. Spesielt kvantemekanikk behandler det godt. Avfyring av individuelle elektroner til en skjerm med to spalter resulterer i utseendet til et interferensmønster på detektoren bak skjermen. I begge tilfeller viser det seg at elektronet passerer begge spaltene hver gang.
Kvantefysikk er vitenskapen bak atomeksplosjoner, smarttelefoner og partikkelkollisjoner - og den er kjent for sine rare ting, som Schrödingers katt suspendert mellom liv og død. I kvantemekanikk kan forskjellige realiteter overlappe hverandre (som "partikkel her" og "partikkel der" eller "katt er i live" og "katt er død"), som bølger på overflaten av en innsjø. Partikkelen kan være halvparten her og halvparten der. Dette kalles superposisjon, og det er dette som fører til utseendet til interferensmønsteret.
Opprinnelig utviklet for å beskrive den mikroskopiske verden, har kvantemekanikk vist de siste årene at den kontrollerer stadig større gjenstander så lenge de er tilstrekkelig isolert fra omgivelsene. Av en eller annen grunn er imidlertid hverdagen vår på en eller annen måte beskyttet mot for mange kvante rare. Ingen har noen gang sett en halvdød katt, og når du måler posisjonen til en partikkel, får du et visst resultat.
Direkte tolkning forutsetter at alle mulige alternativer realiseres, om enn i forskjellige, men parallelle realiteter av "Everett-grener" - oppkalt etter Hugh Everett, som først gikk inn for dette synspunktet, kjent som tverrverdens tolkning av kvantemekanikk. Everetts "mange verdener" representerer faktisk bare ett eksempel på en multiverse - en av fire. De to andre er mindre interessante, og den tredje er "strengteorilandskapet" vi kommer tilbake til senere.
Ved å ty til kvantemekanikk for å rettferdiggjøre fysikkens skjønnhet, ser vi ut til å ofre universets egenart. Imidlertid ligger denne konklusjonen bare på overflaten. Det som vanligvis overses i et slikt bilde, er at Everetts mangfold ikke er grunnleggende. Det er bare tilsynelatende eller "emergent", som filosofen David Wallace fra University of South California uttrykker det.
For å forstå dette punktet, må du forstå prinsippet som ligger til grunn for både kvantemålinger, så vel som "uhyggelig handling på avstand." Nøkkelen til begge fenomenene er begrepet "sammenfiltring", som ble påpekt i 1935 av Einstein, Boris Podolsky og Nathaniel Rosen: i kvantemekanikk kan et system av to sammenfiltrede spinn med null sum bestå av en superposisjon av par spinn med motsatte rotasjonsretninger med absolutt usikkerhet i rotasjonsretningene til individet spinner. Forviklinger er en naturlig måte å kombinere deler i en helhet; individuelle egenskaper for bestanddelene slutter å eksistere til fordel for et sterkt bundet generelt system.
Hver gang et kvantesystem måles eller assosieres med dets miljø, spiller sammenfiltring en viktig rolle: kvantesystemet, observatøren og resten av universet er flettet sammen. Fra en lokal observatørs synspunkt er informasjonen spredt i et ukjent miljø og prosessen med "decoherence" begynner. Dekoherens er et middel for klassisitet: det beskriver tapet av kvanteegenskaper når et kvantesystem samhandler med omgivelsene. Dekoherens fungerer som en glidelås mellom kvantefysikkens parallelle realiteter. Fra observatørens synspunkt splitter universet seg i separate grener av Everett. Observatøren observerer en levende katt eller en død katt, men ingenting imellom. For ham ser verden ut til å være klassisk, selv om den fra et globalt synspunkt fremdeles er kvantemekanisk. Faktisk,fra dette synspunktet er hele universet et kvanteobjekt.
Kvantemonisme
Og her trekker vi på det mest interessante konseptet "kvantemonisme" foreslått av filosofen Jonathan Schaffer. Shaffer funderte på spørsmålet om hva universet er laget av. I følge kvantemonisme består ikke det grunnleggende laget av virkelighet av partikler eller strenger, men av selve universet, ikke forstått som summen av dets bestanddeler, men snarere som en enkelt viklet kvantetilstand.
Lignende tanker har blitt uttrykt tidligere, for eksempel av fysikeren og filosofen Karl Friedrich von Weizsacker: Å ta kvantemekanikk seriøst spår en unik, enhetlig kvantevirkelighet som ligger til grunn for mangfoldet. Homogeniteten og bittesmå svingninger i temperaturen til den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, som indikerer at det observerbare universet kan føres tilbake til en enkelt kvantetilstand, vanligvis assosiert med kvantefeltet til urbefolkningen, støtter dette synet.
Videre strekker denne konklusjonen seg til andre multiverse konsepter. Fordi forviklinger er universell, er den ikke begrenset til vår kosmiske boble. Uansett hva multiversen er, hvis du omfavner kvantemonisme, vil alt være en del av en enkelt helhet: det vil alltid være et mer grunnleggende virkelighetslag som ligger til grunn for multiversen i multiversen, og dette laget vil være unikt.
Både kvante-monisme og Everetts tolkning av mange verdener er spådommer om kvantemekanikk. De skilles bare ut fra perspektiv: hva, fra en lokal observatørs synspunkt, vil se ut som "mange verdener", i virkeligheten representerer et enkelt unikt univers fra et globalt synspunkt (for eksempel en skapning som kan se hele universet utenfra).
Med andre ord, mange verdener er kvantemonisme gjennom en observatørs øyne med begrenset informasjon om universet. Faktisk var Everetts opprinnelige motivasjon å utvikle en kvantebeskrivelse av hele universet i form av en "universell bølgefunksjon." Se på det som gjennom et overskyet vindu: naturen er delt opp i mange stykker, men dette er bare en forvrengning av perspektiv.
Monisme og flere verdener kan unngås, men bare hvis noen endrer kvantemekanikkens formalisme - vanligvis er dette i konflikt med Einsteins spesielle relativitetsteori - eller noen presenterer kvantemekanikk ikke som en teori om vitenskap, men som om kunnskap: menneskelige ideer, men ikke vitenskap.
I sin nåværende form bør kvante-monisme sees på som et nøkkelbegrep i moderne fysikk: det forklarer hvorfor "skjønnhet", oppfattet som struktur, korrelasjon og symmetri mellom eksternt uavhengige sfærer av naturen, ikke er et forvrengt estetisk ideal, men en konsekvens av splitting av naturen fra en enkelt kvantetilstand. I tillegg fjerner kvante-monisme også behovet for et multippelt univers, ettersom den spår korrelasjoner realisert ikke bare i et enkeltfødt univers, men i en hvilken som helst enkelt gren av multiversen.
Endelig kunne kvante-monisme løse krisen for eksperimentell grunnleggende fysikk, som er avhengig av stadig større kollidere for å studere stadig mindre naturbestanddeler. Fordi de minste komponentene ikke vil være det grunnleggende laget av virkelighet. Å studere det grunnleggende i kvantemekanikk, nye områder i kvantefeltteori eller de største strukturene i kosmologi kan være like givende.
Alt dette betyr at vi ikke må slutte å søke. Til slutt kan dette ønsket ikke tas fra oss. Et sted dypt nede er det en unik, forståelig og grunnleggende virkelighet.
Ilya Khel
