Hvordan vitenskapen skiller "rimelig vitenskapelige" hypoteser fra "uvitenskapelige"
Ideen om andre universer er dypt forankret i science fiction. Men selv utenfor skjønnlitteratur kan man finne resonnement om multivers og mange parallelle verdener, så Attic bestemte seg for å finne ut hvor nær disse ideene er til ekte fysikk.
Multiverset, som Sean Carroll, ekspert på kosmologi og forfatteren av den nylig utgitte i russiske populære boken “Eternity. In Search of the Ultimate Theory of Time”, er en hypotese om strukturen i vårt univers utenfor grensene for regionen som er tilgjengelig for vår observasjon.
Hva betyr det? Lysets hastighet er begrenset, og universet utvides i alle retninger - mens vi bare kan se en viss del av rommet. Og det er langt fra det faktum at verden utenfor dens grenser er arrangert på samme måte som i nærheten av Jorden. Hypotetisk kan det for eksempel være et helt annet forhold mellom vanlig og mørk materie utenfor den sfære som er tilgjengelig for observasjon. Eller i det hele tatt - noen andre fysiske prinsipper fungerer, opp til en økning i antall dimensjoner.
Illustrasjon: Anatoly Lapushko / Chrdk.
Sunn fornuft forteller selvfølgelig at universets egenskaper skal være de samme overalt. Imidlertid er "sunn fornuft" ikke veldig bra for kosmologien, vitenskapen om romtid i veldig stor skala. Antagelsen om at stoffet vi kjenner i universet er ti ganger mindre enn noen mystisk mørk materie var også helt i strid med sunn fornuft, men det er i en slik verden, som hovedsakelig består av mørk materie, at vi lever i dag. Problemet med ideen om at universet endrer seg dramatisk der vi ikke lenger kan se det er ikke uvanlig, men at en slik ide ikke kan testes.
Et univers med hypotetisk forskjellige fysiske lover kalles den kosmologiske multiversen. Et slikt univers er geometrisk et - i den forstand at det kan trekkes en kontinuerlig linje mellom to av sine punkter uten konstruksjon av noen portaler og andre eksotiske ting. Og denne kosmologiske multiversen skal ikke forveksles med for eksempel et multippelt univers i mangfoldighetens tolkning av kvantemekanikk.
Salgsfremmende video:
Mangeverdens kvantemekanikk
I den andre enden av "universets skala rutenett" er det et mikrokosmos, hendelser der er beskrevet av kvantemekanikk. Vi vet allerede at elementære partikler: elektroner, kvarker, gluoner og deres andre kusiner oppfører seg i samsvar med regler som ikke følges i den verden vi er vant til. Så hver partikkel i kvantemekanikk kan betraktes som en bølge - og tilsynelatende "solide" atomer, som i skolekjemikurs er representert som baller, når de kolliderer med et hinder, vil de spre seg som bølger. Hvert kvanteobjekt blir matematisk beskrevet ikke som en ball eller et punkt begrenset i rommet, men som en bølgefunksjon - som eksisterer samtidig på alle punkter i banen gjennom rommet. Vi kan bare beregne sannsynligheten for at den blir funnet på et eller annet sted. Mengder som fartøyet til en partikkel,dens energi og mer eksotiske egenskaper som spinn er også beregnet ut fra bølgefunksjonen: vi kan si at dette matematiske objektet som dekker alt rom er det grunnleggende grunnlaget for kvantemekanikk og all fysikk i det 20. århundre.
Beregninger som er gjort på grunnlag av bølgefunksjoner og operatører (operatører gjør det mulig å få bestemte mengder fra bølgefunksjonen) stemmer godt overens med virkeligheten. Kvanteelektrodynamikk er for eksempel i dag den mest nøyaktige fysiske modellen i menneskehetens historie, og blant kvanteteknologier er det lasere, all moderne mikroelektronikk, det raske internett vi er vant til og til og med en rekke medisiner: letingen etter lovende stoffer for medisin utføres også ved å modellere interaksjoner mellom molekyler. med en venn. Fra et anvendt synspunkt er kvantemodeller veldig gode, men på det konseptuelle nivået oppstår det et problem.
Bølgefunksjoner som tilsvarer et elektron i et hydrogenatom ved forskjellige energinivåer. Lette områder tilsvarer maksimalbølgefunksjonen og på disse stedene er partikelen mest sannsynlig å bli oppdaget; sannsynligheten for å finne det samme elektronet i neste rom, selv om det er ubetydelig lite, ikke er null.
Essensen av dette problemet er at kvanteobjekter kan ødelegges: for eksempel når et foton (kvantitet av lys) treffer kameramatrisen eller bare kolliderer med en ugjennomsiktig overflate. Frem til dette tidspunktet ble fotonet perfekt beskrevet av bølgefunksjonen, og etter et øyeblikk forsvinner bølgen som er utvidet i rommet: det viser seg at en viss forandring påvirket hele universet og skjedde raskere enn lysets hastighet (hvordan kan dette til og med være?). Dette er problematisk også når det gjelder et enkelt foton, men hva med bølgefunksjonen til to fotoner som sendes ut fra en kilde i to motsatte retninger? Hvis for eksempel slike to fotoner ble født nær overflaten til en fjern stjerne og en av dem ble fanget på jorden av et teleskop, hva med den andre, som er mange lysår unna? Formelt danner det et enkelt system med det første,men det er vanskelig å forestille seg et scenario der en endring i en del av systemet blir kommunisert umiddelbart til alle andre deler. Et annet eksempel på et kvantesystem, som forsvinningen av bølgefunksjonen fører til konseptuelle problemer, er den berømte Schrödingers katt, som er inne i en lukket boks med et apparat som, basert på en sannsynlig kvanteprosess, enten bryter en ampulle med gift eller lar den være intakt. Før han åpner boksen, er Schrödingers katt samtidig levende og død: dens tilstand reflekterer bølgefunksjonen til et kvantesystem inne i en mekanisme med gift.som er inne i en lukket boks med en enhet som, basert på en sannsynlig kvanteprosess, enten bryter en ampulle med gift, eller lar den være intakt. Før han åpner boksen, er Schrödingers katt samtidig levende og død: dens tilstand reflekterer bølgefunksjonen til et kvantesystem inne i en mekanisme med gift.som er inne i en lukket boks med en enhet som, basert på en sannsynlig kvanteprosess, enten bryter en ampulle med gift, eller lar den være intakt. Før han åpner boksen, er Schrödingers katt samtidig levende og død: dens tilstand reflekterer bølgefunksjonen til et kvantesystem inne i en mekanisme med gift.
Den vanligste tolkningen av kvantemekanikk, København, antyder å bare akseptere verdens paradoks - og innrømme at ja, til tross for alt, forsvinner bølgen / partikkelen øyeblikkelig. Alternativet til det er tolkningen fra mange verdener. Ifølge henne er universet vårt en samling av verdener som ikke er i samspill, som hver representerer en kvantetilstand: Når du åpner en boks med en katt, dukker det opp to verdener - i den ene av dem lever katten, og i den andre er den død. Når et foton går gjennom et halvtransparent speil, er verden også delt i to: i det ene reflekteres et kvantitet av lys fra overflaten, og i det andre er det ikke. Og slik fører hver kvanteprosess til fremveksten av flere og flere forgreningsverdener.
I teorien kan noen av disse grenene være veldig forskjellige fra vår. Et atom som fløy i feil retning kort tid etter Big Bang, kunne godt ha ført til en annen distribusjon av varm gass, fødselen av stjerner på helt andre steder og, som et resultat, til at Jorden i prinsippet ikke oppsto. Men dette bildet kan ikke kalles et problem med tolkning av mange verdener. Det virkelige problemet ligger i umuligheten av å verifisere riktigheten av denne forståelsen av kvantemekanikk i praksis: de enkelte komponentene i flere universer samhandler ikke per definisjon.
Ideen om tidsreiser og alternative universer har slitt seg mye siden dagene med klassisk fiksjon. I tillegg til det beryktede uttrykket "hitman" blant fans av sjangeren (en helt fra våre dager befinner seg, for eksempel i tidene til Ivan the Terrible), kan man huske parodiefilmen Kung Fury, hvorfra dette skjermdumpet ble tatt.
Et sted, kanskje, er det Jorden bebodd av intelligente dinosaurer, et sted landet Great Mongol Empire på Jupiters måner i 1564, men det er ingen portaler mellom disse verdenene - de divergerte som et resultat av kvanteprosesser i fjern fortid. En teori som skulle antyde muligheten for å komme inn i en av disse verdenene, fra synspunktet om vitenskapsfilosofien, ville være ikke mindre, men mer vitenskapelig, siden man kunne prøve å teste den.
