Παράλληλα σύμπαντα. Ο κόσμος μας δεν είναι ο μόνος: η θεωρία των παράλληλων συμπάντων

Το πολυσύμπαν είναι μια επιστημονική έννοια που υποδηλώνει την ύπαρξη πολλών παράλληλων συμπάντων. Υπάρχει μια σειρά από υποθέσεις που περιγράφουν την ποικιλομορφία αυτών των κόσμων, τις ιδιότητες και τις αλληλεπιδράσεις τους.

Η επιτυχία της κβαντικής θεωρίας είναι αναμφισβήτητη. Εξάλλου, μαζί με αυτό, αντιπροσωπεύει όλους τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής που είναι γνωστοί στον σύγχρονο κόσμο. Παρόλα αυτά, η κβαντική θεωρία εξακολουθεί να θέτει ορισμένα ερωτήματα στα οποία δεν υπάρχουν ακόμη σαφείς απαντήσεις. Ένα από αυτά είναι το γνωστό «πρόβλημα της γάτας του Σρέντινγκερ», το οποίο καταδεικνύει ξεκάθαρα τη σαθρή βάση της κβαντικής θεωρίας, η οποία διαμορφώνεται στις προβλέψεις και την πιθανότητα ενός συγκεκριμένου γεγονότος. Το θέμα είναι ότι ένα χαρακτηριστικό ενός σωματιδίου, σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, είναι η ύπαρξή του σε κατάσταση ίση με το άθροισμα όλων των πιθανών καταστάσεων του. Σε αυτή την περίπτωση, αν εφαρμόσουμε αυτόν τον νόμο στον κβαντικό κόσμο, αποδεικνύεται ότι η γάτα είναι το άθροισμα των καταστάσεων μιας ζωντανής και μιας νεκρής γάτας!

Και παρόλο που οι νόμοι της κβαντικής θεωρίας χρησιμοποιούνται με επιτυχία στην εφαρμογή τεχνολογιών όπως το ραντάρ, το ραδιόφωνο, τα κινητά τηλέφωνα και το Διαδίκτυο, πρέπει να ανεχτούμε το παραπάνω παράδοξο.

Σε μια προσπάθεια επίλυσης του κβαντικού προβλήματος, σχηματίστηκε η λεγόμενη «θεωρία της Κοπεγχάγης», σύμφωνα με την οποία η κατάσταση της γάτας καθίσταται ορισμένη όταν ανοίγουμε το κουτί και παρατηρούμε την κατάστασή της, η οποία προηγουμένως ήταν αόριστη. Ωστόσο, η εφαρμογή της θεωρίας της Κοπεγχάγης, ας πούμε, σημαίνει ότι ο Πλούτωνας υπάρχει μόνο από τότε που ανακαλύφθηκε από τον Αμερικανό αστρονόμο Clyde Tombaugh στις 18 Φεβρουαρίου 1930. Μόνο αυτή την ημέρα καταγράφηκε η κυματική συνάρτηση (κατάσταση) του Πλούτωνα και τα υπόλοιπα όλα κατέρρευσαν. Αλλά η ηλικία του Πλούτωνα είναι γνωστό ότι είναι πολύ πάνω από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια, γεγονός που δείχνει προβλήματα με την ερμηνεία της Κοπεγχάγης.

Πλουραλισμός Κόσμων

Μια άλλη λύση στο κβαντικό πρόβλημα προτάθηκε από τον Αμερικανό φυσικό Χιου Έβερετ το 1957. Διατύπωσε τη λεγόμενη «ερμηνεία πολλών κόσμων των κβαντικών κόσμων». Σύμφωνα με αυτήν, κάθε φορά που ένα αντικείμενο μετακινείται από μια αβέβαιη κατάσταση σε μια συγκεκριμένη, αυτό το αντικείμενο χωρίζεται σε έναν αριθμό πιθανών καταστάσεων. Παίρνοντας το παράδειγμα της γάτας του Σρέντινγκερ, όταν ανοίγουμε το κουτί, εμφανίζεται ένα σύμπαν με ένα σενάριο όπου ο γάτος είναι νεκρός και εμφανίζεται ένα σύμπαν όπου παραμένει ζωντανός. Έτσι, βρίσκεται σε δύο καταστάσεις, αλλά σε παράλληλους κόσμους, δηλαδή όλες οι κυματοσυναρτήσεις της γάτας παραμένουν έγκυρες και καμία δεν καταρρέει.

Αυτή ήταν η υπόθεση που πολλοί συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας χρησιμοποίησαν στα έργα τους επιστημονικής φαντασίας. Η πληθώρα των παράλληλων κόσμων υποδηλώνει την παρουσία μιας σειράς εναλλακτικών γεγονότων, εξαιτίας των οποίων η ιστορία πήρε διαφορετική πορεία. Για παράδειγμα, σε κάποιον κόσμο η ανίκητη Ισπανική Αρμάδα δεν ηττήθηκε ή το Τρίτο Ράιχ κέρδισε τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο.

Μια πιο σύγχρονη ερμηνεία αυτού του μοντέλου εξηγεί την αδυναμία αλληλεπίδρασης με άλλους κόσμους από την έλλειψη συνοχής των κυματοσυναρτήσεων. Σε γενικές γραμμές, κάποια στιγμή η κυματική μας συνάρτηση σταμάτησε να ταλαντώνεται χρονικά με τις συναρτήσεις των παράλληλων κόσμων. Τότε είναι πολύ πιθανό να συνυπάρξουμε σε ένα διαμέρισμα με «συγκάτοικους» από άλλα σύμπαντα, χωρίς να αλληλεπιδράσουμε με κανέναν τρόπο μαζί τους, και, όπως αυτοί, να πειστούμε ότι το Σύμπαν μας είναι το πραγματικό.

Στην πραγματικότητα, ο όρος «πολλοί κόσμοι» δεν είναι απολύτως κατάλληλος για αυτή τη θεωρία, καθώς υποθέτει έναν κόσμο με πολλές παραλλαγές γεγονότων που συμβαίνουν ταυτόχρονα.

Οι περισσότεροι θεωρητικοί φυσικοί συμφωνούν ότι αυτή η υπόθεση είναι απίστευτα φανταστική, αλλά εξηγεί τα προβλήματα της κβαντικής θεωρίας. Ωστόσο, αρκετοί επιστήμονες δεν θεωρούν την ερμηνεία των πολλών κόσμων ως επιστημονική, καθώς δεν μπορεί να επιβεβαιωθεί ή να διαψευσθεί χρησιμοποιώντας την επιστημονική μέθοδο.

Στην κβαντική κοσμολογία

Σήμερα, η υπόθεση της πολλαπλότητας των κόσμων επιστρέφει στην επιστημονική σκηνή, καθώς οι επιστήμονες σκοπεύουν να χρησιμοποιήσουν την κβαντική θεωρία όχι για κανένα αντικείμενο, αλλά για να την εφαρμόσουν σε ολόκληρο το Σύμπαν. Μιλάμε για τη λεγόμενη «κβαντική κοσμολογία», η οποία, όπως μπορεί να φαίνεται με την πρώτη ματιά, είναι παράλογη ακόμη και στη διατύπωσή της. Τα ερωτήματα σε αυτό το επιστημονικό πεδίο σχετίζονται με το Σύμπαν. Το μικρό μέγεθος του Σύμπαντος στα πρώτα στάδια του σχηματισμού του είναι αρκετά συνεπές με την κλίμακα της κβαντικής θεωρίας.

Σε αυτή την περίπτωση, αν οι διαστάσεις του Σύμπαντος ήταν της τάξης του , τότε εφαρμόζοντας την κβαντική θεωρία σε αυτό, μπορούμε επίσης να αποκτήσουμε μια απροσδιόριστη κατάσταση του Σύμπαντος. Το τελευταίο συνεπάγεται την ύπαρξη άλλων συμπάντων σε διαφορετικές καταστάσεις με διαφορετικές πιθανότητες. Τότε οι καταστάσεις όλων των παράλληλων κόσμων συνολικά δίνουν μία μόνο «κυματική συνάρτηση του Σύμπαντος». Σε αντίθεση με την ερμηνεία των πολλών κόσμων, τα κβαντικά σύμπαντα υπάρχουν χωριστά.

Όπως γνωρίζετε, υπάρχει ένα πρόβλημα λεπτομέρειας του Σύμπαντος, το οποίο εφιστά την προσοχή στο γεγονός ότι οι φυσικές θεμελιώδεις σταθερές που ορίζουν τους βασικούς νόμους της φύσης στον κόσμο επιλέγονται ιδανικά για την ύπαρξη ζωής. Εάν η μάζα του πρωτονίου ήταν ελαφρώς μικρότερη, ο σχηματισμός στοιχείων βαρύτερων από το υδρογόνο θα ήταν αδύνατος. Αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί χρησιμοποιώντας το μοντέλο πολυσύμπαν, στο οποίο πραγματοποιούνται πολλά παράλληλα σύμπαντα με διαφορετικές θεμελιώδεις τιμές. Τότε η πιθανότητα ύπαρξης κάποιων από αυτούς τους κόσμους είναι μικρή και «πεθαίνουν» αμέσως μετά τη γέννησή τους, για παράδειγμα, συρρικνώνονται ή πετούν χώρια. Άλλοι, των οποίων οι σταθερές σχηματίζουν μη αντιφατικούς νόμους της φυσικής, πιθανότατα παραμένουν σταθερές. Σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, το πολυσύμπαν περιλαμβάνει έναν μεγάλο αριθμό παράλληλων κόσμων, οι περισσότεροι από τους οποίους είναι «νεκροί» και μόνο ένας μικρός αριθμός παράλληλων συμπάντων τους επιτρέπει να υπάρχουν για μεγάλο χρονικό διάστημα και μάλιστα δίνουν το δικαίωμα στην παρουσία ευφυών ΖΩΗ.

Στη θεωρία χορδών

Ένας από τους πιο πολλά υποσχόμενους τομείς της θεωρητικής φυσικής είναι. Ασχολείται με την περιγραφή κβαντικών χορδών - εκτεταμένων μονοδιάστατων αντικειμένων, οι δονήσεις των οποίων μας εμφανίζονται με τη μορφή σωματιδίων. Ο αρχικός σκοπός αυτής της θεωρίας είναι να ενοποιήσει δύο θεμελιώδεις θεωρίες: τη γενική σχετικότητα και την κβαντική θεωρία. Όπως αποδείχθηκε αργότερα, αυτό μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους, με αποτέλεσμα να διαμορφωθούν αρκετές θεωρίες χορδών. Στα μέσα της δεκαετίας του 1990, αρκετοί θεωρητικοί φυσικοί ανακάλυψαν ότι αυτές οι θεωρίες ήταν διαφορετικές περιπτώσεις ενός ενιαίου κατασκευάσματος, που αργότερα ονομάστηκε «θεωρία Μ».

Η ιδιαιτερότητά του έγκειται στην ύπαρξη μιας ορισμένης 11-διάστατης μεμβράνης, οι χορδές της οποίας διαπερνούν το Σύμπαν μας. Ωστόσο, ζούμε σε έναν κόσμο με τέσσερις διαστάσεις (τρεις συντεταγμένες του χώρου και μία φορά), πού πάνε οι άλλες διαστάσεις; Οι επιστήμονες προτείνουν να κλείνονται στον εαυτό τους σε πολύ μικρή κλίμακα, κάτι που δεν μπορεί ακόμη να παρατηρηθεί λόγω ανεπαρκούς ανάπτυξης της τεχνολογίας. Ένα άλλο καθαρά μαθηματικό πρόβλημα προκύπτει από αυτή τη δήλωση - προκύπτει ένας μεγάλος αριθμός «ψευδών κενού».

Η απλούστερη εξήγηση για αυτή τη συνέλιξη χώρων που δεν είναι παρατηρήσιμα από εμάς, καθώς και την παρουσία ψευδούς κενού, είναι το πολυσύμπαν. Οι φυσικοί χορδών βασίζονται στην ιδέα ότι υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός άλλων συμπάντων με όχι μόνο διαφορετικούς φυσικούς νόμους, αλλά και διαφορετικό αριθμό διαστάσεων. Έτσι, η μεμβράνη του Σύμπαντος μας σε απλοποιημένη μορφή μπορεί να αναπαρασταθεί ως μια σφαίρα, μια φυσαλίδα στην επιφάνεια της οποίας ζούμε και της οποίας οι 7 διαστάσεις βρίσκονται σε κατάσταση «κατάρρευσης». Τότε ο κόσμος μας, μαζί με άλλα σύμπαντα μεμβρανών, είναι κάτι σαν πολλές σαπουνόφουσκες που επιπλέουν σε 11-διάστατο υπερδιάστημα. Εμείς, που υπάρχουμε σε τρισδιάστατο χώρο, δεν μπορούμε να βγούμε από αυτό, και επομένως δεν έχουμε την ευκαιρία να αλληλεπιδράσουμε με άλλα σύμπαντα.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι περισσότεροι παράλληλοι κόσμοι και σύμπαντα είναι νεκροί. Δηλαδή, λόγω ασταθών ή ακατάλληλων φυσικών νόμων για τη ζωή, η ουσία τους μπορεί να αναπαρασταθεί, για παράδειγμα, μόνο με τη μορφή μιας άδομης συσσώρευσης ηλεκτρονίων και. Ο λόγος για αυτό είναι η ποικιλία των πιθανών κβαντικών καταστάσεων των σωματιδίων, οι διαφορετικές τιμές των θεμελιωδών σταθερών και ο διαφορετικός αριθμός διαστάσεων. Είναι αξιοσημείωτο ότι μια τέτοια υπόθεση δεν έρχεται σε αντίθεση με την αρχή του Κοπέρνικου, η οποία αναφέρει ότι ο κόσμος μας δεν είναι μοναδικός. Επειδή, αν και σε μικρές ποσότητες, μπορεί να υπάρχουν κόσμοι των οποίων οι φυσικοί νόμοι, παρά τις διαφορές τους από τους δικούς μας, εξακολουθούν να επιτρέπουν το σχηματισμό πολύπλοκων δομών και την εμφάνιση ευφυούς ζωής.

Η εγκυρότητα της θεωρίας

Αν και η υπόθεση του πολυσύμπαντος ακούγεται σαν κάτι από βιβλίο επιστημονικής φαντασίας, έχει ένα μειονέκτημα: είναι αδύνατο για τους επιστήμονες να το αποδείξουν ή να το διαψεύσουν χρησιμοποιώντας την επιστημονική μέθοδο. Αλλά υπάρχουν πολύπλοκα μαθηματικά πίσω από αυτό και μια σειρά από σημαντικές και πολλά υποσχόμενες φυσικές θεωρίες βασίζονται σε αυτά. Τα επιχειρήματα υπέρ του πολυσύμπαντος παρουσιάζονται στην ακόλουθη λίστα:

• Είναι το θεμέλιο για την ύπαρξη μιας ερμηνείας πολλών κόσμων της κβαντικής μηχανικής. Μία από τις δύο προηγμένες θεωρίες (μαζί με την ερμηνεία της Κοπεγχάγης) που λύνουν το πρόβλημα της αβεβαιότητας στην κβαντική μηχανική.
• Εξηγεί τους λόγους για την ύπαρξη λεπτού συντονισμού του Σύμπαντος. Στην περίπτωση του πολυσύμπαντος, οι παράμετροι του κόσμου μας είναι μόνο μία από τις πολλές πιθανές επιλογές.
• Είναι το λεγόμενο «τοπίο της θεωρίας χορδών», καθώς λύνει το πρόβλημα του ψευδούς κενού και μας επιτρέπει να περιγράψουμε τον λόγο για τον οποίο ένας συγκεκριμένος αριθμός διαστάσεων του Σύμπαντος μας αναδιπλώνεται.

• Υποστηρίζεται από το , το οποίο εξηγεί καλύτερα την επέκτασή του. Στα πρώτα στάδια του σχηματισμού του Σύμπαντος, πιθανότατα θα μπορούσε να χωριστεί σε δύο ή περισσότερα σύμπαντα, καθένα από τα οποία εξελίχθηκε ανεξάρτητα από το άλλο. Το σύγχρονο πρότυπο κοσμολογικό μοντέλο του Σύμπαντος, Lambda-CDM, βασίζεται στη θεωρία του πληθωρισμού.

Ο Σουηδός κοσμολόγος Max Tegmark πρότεινε μια ταξινόμηση διαφόρων εναλλακτικών κόσμων:

1. Σύμπαντα πέρα ​​από το ορατό Σύμπαν μας.
2. Σύμπαντα με άλλες θεμελιώδεις σταθερές και αριθμούς διαστάσεων, οι οποίες, για παράδειγμα, μπορούν να βρίσκονται σε άλλες μεμβράνες, σύμφωνα με τη θεωρία Μ.
3. Παράλληλα σύμπαντα που προκύπτουν σύμφωνα με την ερμηνεία των πολλών κόσμων της κβαντικής μηχανικής.
4. Το τελικό σύνολο είναι όλα τα πιθανά σύμπαντα.

Δεν υπάρχει τίποτα να πούμε ακόμα για τη μελλοντική μοίρα της θεωρίας του πολυσύμπαντος, αλλά σήμερα κατέχει μια τιμητική θέση στην κοσμολογία και τη θεωρητική φυσική και υποστηρίζεται από αρκετούς εξαιρετικούς φυσικούς της εποχής μας: Stephen Hawking, Brian Greene, Max Tegmark, Michio Kaku, Alan Guth, Neil Tyson και άλλοι.

Ένα μοντέλο πιθανών πολλαπλών συμπάντων ονομάζεται Θεωρία πολλών Κόσμων. Η θεωρία μπορεί να φαίνεται περίεργη και μη ρεαλιστική σε σημείο που ανήκει στις ταινίες επιστημονικής φαντασίας παρά στην πραγματική ζωή. Ωστόσο, δεν υπάρχει κανένα πείραμα που να μπορεί να δυσφημήσει οριστικά την εγκυρότητά του.

Οι απαρχές της υπόθεσης για τα παράλληλα σύμπαντα σχετίζονται στενά με την εισαγωγή της ιδέας της κβαντικής μηχανικής στις αρχές του 1900. Η κβαντομηχανική, ένας κλάδος της φυσικής που μελετά τον μικρόκοσμο, προβλέπει τη συμπεριφορά των νανοσκοπικών αντικειμένων. Οι φυσικοί δυσκολεύτηκαν να προσαρμόσουν τη συμπεριφορά της κβαντικής ύλης σε ένα μαθηματικό μοντέλο. Για παράδειγμα, ένα φωτόνιο, μια μικροσκοπική δέσμη φωτός, μπορεί να κινείται κατακόρυφα πάνω και κάτω ενώ κινείται οριζόντια προς τα εμπρός ή προς τα πίσω.

Αυτή η συμπεριφορά έρχεται σε πλήρη αντίθεση με αντικείμενα ορατά με γυμνό μάτι - ό,τι βλέπουμε κινείται είτε ως κύμα είτε ως σωματίδιο. Αυτή η θεωρία της δυαδικότητας της ύλης ονομάστηκε Αρχή της Αβεβαιότητας του Heisenberg (HEP), η οποία δηλώνει ότι η πράξη της παρατήρησης επηρεάζει μεγέθη όπως η ταχύτητα και η θέση.

Σε σχέση με την κβαντική μηχανική, αυτό το φαινόμενο παρατήρησης μπορεί να επηρεάσει τη σωματιδιακή ή κυματική μορφή των κβαντικών αντικειμένων κατά τη διάρκεια των μετρήσεων. Οι μελλοντικές κβαντικές θεωρίες, όπως η ερμηνεία της Κοπεγχάγης του Niels Bohr, χρησιμοποίησαν το PNG για να υποστηρίξουν ότι το παρατηρούμενο αντικείμενο δεν διατηρεί τη διπλή του φύση και μπορεί να βρίσκεται μόνο σε μία κατάσταση.

Το 1954, ένας νεαρός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον ονόματι Χιου Έβερετ πρότεινε μια ριζοσπαστική πρόταση που διέφερε από τα δημοφιλή μοντέλα της κβαντικής μηχανικής. Ο Έβερετ δεν πίστευε ότι η παρατήρηση έθεσε το κβαντικό ερώτημα.

Αντίθετα, υποστήριξε ότι η παρατήρηση της κβαντικής ύλης δημιουργεί ένα ρήγμα στο σύμπαν. Με άλλα λόγια, το σύμπαν δημιουργεί αντίγραφα του εαυτού του λαμβάνοντας υπόψη όλες τις πιθανότητες, και αυτά τα αντίγραφα θα υπάρχουν ανεξάρτητα το ένα από το άλλο. Κάθε φορά που ένα φωτόνιο μετριέται από έναν επιστήμονα σε ένα σύμπαν, για παράδειγμα, και αναλύεται ως κύμα, ο ίδιος επιστήμονας σε άλλο σύμπαν θα το αναλύει ως σωματίδιο. Κάθε ένα από αυτά τα σύμπαντα προσφέρει μια μοναδική και ανεξάρτητη πραγματικότητα που συνυπάρχει με άλλα παράλληλα σύμπαντα.

Εάν η Θεωρία πολλών Κόσμων (MWT) του Everett είναι σωστή, περιέχει πολλές συνέπειες που θα μεταμορφώσουν εντελώς τον τρόπο που βιώνουμε τη ζωή. Οποιαδήποτε ενέργεια έχει περισσότερα από ένα πιθανά αποτελέσματα οδηγεί στη διάσπαση του Σύμπαντος. Έτσι, υπάρχει άπειρος αριθμός παράλληλων συμπάντων και άπειρα αντίγραφα κάθε ανθρώπου.

Αυτά τα αντίγραφα έχουν τα ίδια πρόσωπα και σώματα, αλλά διαφορετικές προσωπικότητες (η μία μπορεί να είναι επιθετική και η άλλη παθητική) καθώς το καθένα από αυτά λαμβάνει διαφορετική εμπειρία. Ο άπειρος αριθμός εναλλακτικών πραγματικοτήτων υποδηλώνει επίσης ότι κανείς δεν μπορεί να επιτύχει μοναδικά επιτεύγματα. Κάθε άτομο - ή μια άλλη εκδοχή αυτού του ατόμου σε ένα παράλληλο σύμπαν - έχει κάνει ή θα κάνει τα πάντα.

Επιπλέον, από το TMM προκύπτει ότι όλοι είναι αθάνατοι. Το γήρας δεν θα πάψει ποτέ να είναι ένας σίγουρος δολοφόνος, αλλά ορισμένες εναλλακτικές πραγματικότητες μπορεί να είναι τόσο επιστημονικά και τεχνολογικά προηγμένες που έχουν αναπτύξει την αντιγηραντική ιατρική. Αν πεθάνεις σε έναν κόσμο, μια άλλη εκδοχή σου στον άλλο κόσμο θα επιβιώσει.

Η πιο ανησυχητική συνέπεια των παράλληλων συμπάντων είναι ότι η αντίληψή σας για τον κόσμο δεν είναι πραγματική. Η «πραγματικότητά» μας αυτή τη στιγμή σε ένα παράλληλο σύμπαν θα είναι εντελώς διαφορετική από τον άλλο κόσμο. είναι μόνο μια μικροσκοπική μυθοπλασία της άπειρης και απόλυτης αλήθειας. Μπορεί να πιστεύετε ότι διαβάζετε αυτό το άρθρο αυτή τη στιγμή, αλλά υπάρχουν πολλά αντίγραφά σας που δεν διαβάζονται. Στην πραγματικότητα, είστε ακόμη και ο συγγραφέας αυτού του άρθρου σε μια μακρινή πραγματικότητα. Έχει σημασία λοιπόν το να κερδίσουμε το έπαθλο και να πάρουμε αποφάσεις αν μπορεί να χάσουμε αυτές τις ανταμοιβές και να επιλέξουμε κάτι άλλο; Ή να ζούμε προσπαθώντας να πετύχουμε περισσότερα, όταν μπορεί να είμαστε πραγματικά νεκροί κάπου αλλού;

Ορισμένοι επιστήμονες, όπως ο Αυστριακός μαθηματικός Hans Moravec, προσπάθησαν να απομυθοποιήσουν την πιθανότητα των παράλληλων συμπάντων. Ο Moravec ανέπτυξε ένα διάσημο πείραμα το 1987 που ονομάζεται κβαντική αυτοκτονία, στο οποίο ένα όπλο συνδεδεμένο με μια μηχανή που μετρά ένα κουάρκ στρέφεται σε ένα άτομο. Κάθε φορά που πατιέται η σκανδάλη, μετράται το σπιν του κουάρκ. Ανάλογα με το αποτέλεσμα της μέτρησης, το όπλο είτε πυροβολεί είτε όχι.

Με βάση αυτό το πείραμα, το όπλο θα πυροβολήσει ή δεν θα πυροβολήσει ένα άτομο με πιθανότητα 50 τοις εκατό για κάθε σενάριο. Εάν το TMM δεν είναι αληθές, τότε η πιθανότητα επιβίωσης του ανθρώπου μειώνεται μετά από κάθε μέτρηση κουάρκ μέχρι να φτάσει στο μηδέν.

Από την άλλη πλευρά, το TMM δηλώνει ότι ο πειραματιστής έχει πάντα 100% πιθανότητες να επιβιώσει σε κάποιο παράλληλο σύμπαν και το άτομο βρίσκεται αντιμέτωπο με την κβαντική αθανασία.

Όταν μετριέται ένα κουάρκ, υπάρχουν δύο πιθανότητες: το όπλο μπορεί είτε να πυροβολήσει είτε όχι. Σε αυτό το σημείο, το TMM δηλώνει ότι το Σύμπαν χωρίζεται σε δύο διαφορετικά σύμπαντα για να εξηγήσει δύο πιθανές καταλήξεις. Το όπλο θα πυροβολεί σε μια πραγματικότητα, αλλά όχι σε μια άλλη.

Για ηθικούς λόγους, οι επιστήμονες δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν το πείραμα του Moravec για να διαψεύσουν ή να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη παράλληλων κόσμων, αφού τα υποκείμενα μπορεί να είναι νεκρά μόνο στη συγκεκριμένη πραγματικότητα και ακόμα ζωντανά σε έναν άλλο παράλληλο κόσμο. Είτε έτσι είτε αλλιώς, η θεωρία των πολλών κόσμων και οι εκπληκτικές συνέπειές της αμφισβητούν όλα όσα γνωρίζουμε για το σύμπαν.

Οι διαφωνίες και οι υποθέσεις σχετικά με την ύπαρξη άγνωστων δίδυμων πλανητών, παράλληλων συμπάντων και ακόμη και γαλαξιών έχουν εκτείνεται σε πολλές δεκαετίες. Όλα βασίζονται στη θεωρία των πιθανοτήτων χωρίς να εμπλέκονται οι έννοιες της σύγχρονης φυσικής. Τα τελευταία χρόνια, έχουν προστεθεί στην ιδέα της ύπαρξης ενός υπερσύμπαντος, που βασίζεται σε αποδεδειγμένες θεωρίες - την κβαντική μηχανική και τη θεωρία της σχετικότητας.

Το «Polit.ru» δημοσιεύει ένα άρθρο του Max Tegmark «Παράλληλα Σύμπαν», το οποίο διατυπώνει μια υπόθεση για τη δομή του υποτιθέμενου υπερσύμπαντος, το οποίο θεωρητικά περιλαμβάνει τέσσερα επίπεδα. Ωστόσο, την επόμενη δεκαετία, οι επιστήμονες μπορεί να έχουν μια πραγματική ευκαιρία να αποκτήσουν νέα δεδομένα για τις ιδιότητες του διαστήματος και, κατά συνέπεια, να επιβεβαιώσουν ή να διαψεύσουν αυτήν την υπόθεση. Το άρθρο δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «In the World of Science» (2003. Νο. 8).

Η εξέλιξη μας έχει δώσει διαισθήσεις για την καθημερινή φυσική που ήταν ζωτικής σημασίας για τους πρώιμους προγόνους μας. Επομένως, μόλις ξεπεράσουμε την καθημερινότητα, μπορούμε κάλλιστα να περιμένουμε περίεργα πράγματα.

Το απλούστερο και πιο δημοφιλές κοσμολογικό μοντέλο προβλέπει ότι έχουμε ένα δίδυμο σε έναν γαλαξία περίπου 10 στη δύναμη των 1028 μέτρων μακριά. Η απόσταση είναι τόσο μεγάλη που είναι πέρα ​​από την εμβέλεια των αστρονομικών παρατηρήσεων, αλλά αυτό δεν κάνει το δίδυμό μας λιγότερο πραγματικό. Η υπόθεση βασίζεται στη θεωρία πιθανοτήτων χωρίς να περιλαμβάνει τις έννοιες της σύγχρονης φυσικής. Η μόνη υπόθεση που γίνεται αποδεκτή είναι ότι ο χώρος είναι άπειρος και γεμάτος με ύλη. Μπορεί να υπάρχουν πολλοί κατοικημένοι πλανήτες, συμπεριλαμβανομένων εκείνων όπου οι άνθρωποι ζουν με την ίδια εμφάνιση, τα ίδια ονόματα και αναμνήσεις, που έχουν περάσει τις ίδιες αντιξοότητες της ζωής με εμάς.

Αλλά δεν θα μας δοθεί ποτέ η ευκαιρία να δούμε τις άλλες ζωές μας. Η πιο μακρινή απόσταση που μπορούμε να δούμε είναι η απόσταση που μπορεί να διανύσει το φως στα 14 δισεκατομμύρια χρόνια από τη Μεγάλη Έκρηξη. Η απόσταση μεταξύ των πιο απομακρυσμένων ορατών αντικειμένων από εμάς είναι περίπου 431026 m. καθορίζει την παρατηρήσιμη περιοχή του Σύμπαντος, που ονομάζεται όγκος Hubble, ή τον όγκο του κοσμικού ορίζοντα, ή απλά το Σύμπαν. Τα σύμπαντα των διδύμων μας είναι σφαίρες ίδιου μεγέθους με κέντρα στους πλανήτες τους. Αυτό είναι το απλούστερο παράδειγμα παράλληλων συμπάντων, καθένα από τα οποία είναι μόνο ένα μικρό μέρος του υπερσύμπαντος.

Ο ίδιος ο ορισμός του «σύμπαν» υποδηλώνει ότι θα παραμείνει για πάντα στο πεδίο της μεταφυσικής. Ωστόσο, το όριο μεταξύ φυσικής και μεταφυσικής καθορίζεται από τη δυνατότητα πειραματικού ελέγχου των θεωριών και όχι από την ύπαρξη μη παρατηρήσιμων αντικειμένων. Τα όρια της φυσικής διευρύνονται συνεχώς, συμπεριλαμβανομένων ολοένα και πιο αφηρημένων (και προηγουμένως μεταφυσικών) ιδεών, για παράδειγμα, για μια σφαιρική Γη, αόρατα ηλεκτρομαγνητικά πεδία, διαστολή χρόνου σε υψηλές ταχύτητες, υπέρθεση κβαντικών καταστάσεων, καμπυλότητα του χώρου και μαύρες τρύπες. Τα τελευταία χρόνια, η ιδέα ενός υπερσύμπαντος έχει προστεθεί σε αυτή τη λίστα. Βασίζεται σε αποδεδειγμένες θεωρίες - κβαντική μηχανική και σχετικότητα - και πληροί και τα δύο βασικά κριτήρια της εμπειρικής επιστήμης: προβλέψιμη και παραποιήσιμη. Οι επιστήμονες θεωρούν τέσσερις τύπους παράλληλων συμπάντων. Το κύριο ερώτημα δεν είναι αν υπάρχει ένα υπερσύμπαν, αλλά πόσα επίπεδα μπορεί να έχει.

Επίπεδο Ι

Πέρα από τον κοσμικό μας ορίζοντα

Τα παράλληλα σύμπαντα των ομολόγων μας αποτελούν το πρώτο επίπεδο του υπερσύμπαντος. Αυτός είναι ο λιγότερο αμφιλεγόμενος τύπος. Όλοι αναγνωρίζουμε την ύπαρξη πραγμάτων που δεν μπορούμε να δούμε, αλλά θα μπορούσαμε να τα δούμε μεταβαίνοντας σε άλλο μέρος ή απλά περιμένοντας, καθώς περιμένουμε να εμφανιστεί ένα πλοίο στον ορίζοντα. Τα αντικείμενα που βρίσκονται πέρα ​​από τον κοσμικό μας ορίζοντα έχουν παρόμοια κατάσταση. Το μέγεθος της παρατηρήσιμης περιοχής του Σύμπαντος αυξάνεται κατά ένα έτος φωτός κάθε χρόνο, καθώς το φως που εκπέμπεται από όλο και πιο μακρινές περιοχές φτάνει σε εμάς, πέρα ​​από το οποίο βρίσκεται ένα άπειρο που δεν έχει ακόμη φανεί. Πιθανότατα θα πεθάνουμε πολύ προτού οι συνάδελφοί μας έρθουν σε εμβέλεια παρατήρησης, αλλά αν βοηθήσει η διαστολή του σύμπαντος, οι απόγονοί μας μπορεί να είναι σε θέση να τους δουν με αρκετά ισχυρά τηλεσκόπια.

Το Επίπεδο Ι του υπερσύμπαντος φαίνεται προφανές. Πώς μπορεί ο χώρος να μην είναι άπειρος; Υπάρχει κάπου πινακίδα που λέει «Προσοχή! Το τέλος του διαστήματος»; Αν υπάρχει ένα τέλος στο διάστημα, τι είναι πέρα ​​από αυτό; Ωστόσο, η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν έθεσε αυτή τη διαίσθηση υπό αμφισβήτηση. Ένας χώρος μπορεί να είναι πεπερασμένος εάν έχει θετική καμπυλότητα ή ασυνήθιστη τοπολογία. Ένα σφαιρικό, σπειροειδές ή «κουλούρι» σύμπαν μπορεί να έχει πεπερασμένο όγκο χωρίς όρια. Η κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου καθιστά δυνατό τον έλεγχο της ύπαρξης τέτοιων δομών. Ωστόσο, τα γεγονότα εξακολουθούν να μιλούν εναντίον τους. Τα δεδομένα αντιστοιχούν στο μοντέλο ενός άπειρου σύμπαντος και όλες οι άλλες επιλογές υπόκεινται σε αυστηρούς περιορισμούς.

Μια άλλη επιλογή είναι η εξής: ο χώρος είναι άπειρος, αλλά η ύλη συγκεντρώνεται σε μια περιορισμένη περιοχή γύρω μας. Σε μια εκδοχή του άλλοτε δημοφιλούς μοντέλου «νησιωτικού σύμπαντος», είναι αποδεκτό ότι σε μεγάλες κλίμακες η ύλη σπανίζεται και έχει δομή φράκταλ. Και στις δύο περιπτώσεις, σχεδόν όλα τα σύμπαντα σε ένα υπερσύμπαν Επιπέδου Ι θα πρέπει να είναι άδεια και άψυχα. Πρόσφατες μελέτες της τρισδιάστατης κατανομής των γαλαξιών και της ακτινοβολίας υποβάθρου έχουν δείξει ότι η κατανομή της ύλης τείνει να είναι ομοιόμορφη σε μεγάλες κλίμακες και δεν σχηματίζει δομές μεγαλύτερες από 1024 m. Εάν αυτή η τάση συνεχιστεί, τότε ο χώρος πέρα ​​από Το παρατηρήσιμο Σύμπαν θα πρέπει να είναι γεμάτο με γαλαξίες, αστέρια και πλανήτες.

Για τους παρατηρητές σε παράλληλα σύμπαντα του πρώτου επιπέδου, ισχύουν οι ίδιοι νόμοι της φυσικής με εμάς, αλλά υπό διαφορετικές συνθήκες εκκίνησης. Σύμφωνα με τις σύγχρονες θεωρίες, οι διεργασίες που συνέβησαν στα αρχικά στάδια της Μεγάλης Έκρηξης διασκόρπισαν την ύλη τυχαία, έτσι ώστε να είναι πιθανό να προκύψουν οποιεσδήποτε δομές.

Οι κοσμολόγοι δέχονται ότι το Σύμπαν μας, με σχεδόν ομοιόμορφη κατανομή της ύλης και αρχικές διακυμάνσεις της πυκνότητας της τάξης του 1/105, είναι πολύ τυπικό (τουλάχιστον μεταξύ εκείνων στα οποία υπάρχουν παρατηρητές). Οι εκτιμήσεις που βασίζονται σε αυτήν την υπόθεση δείχνουν ότι το πλησιέστερο ακριβές αντίγραφό σας βρίσκεται σε απόσταση 10 έως την ισχύ των 1028 m. Σε απόσταση 10 έως την ισχύ των 1092 m θα πρέπει να υπάρχει μια σφαίρα με ακτίνα 100 ετών φωτός, πανομοιότυπο με αυτό στο κέντρο του οποίου βρισκόμαστε. έτσι ώστε όλα όσα βλέπουμε τον επόμενο αιώνα να τα δουν και οι αντίστοιχοι εκεί. Σε απόσταση περίπου 10 έως την ισχύ των 10118 m από εμάς, θα πρέπει να υπάρχει ένας όγκος Hubble πανομοιότυπος με τον δικό μας. Αυτές οι εκτιμήσεις προκύπτουν από τον υπολογισμό του πιθανού αριθμού κβαντικών καταστάσεων που μπορεί να έχει ο όγκος του Hubble εάν η θερμοκρασία του δεν υπερβαίνει τους 108 K. Ο αριθμός των καταστάσεων μπορεί να εκτιμηθεί με την ερώτηση: πόσα πρωτόνια μπορεί να φιλοξενήσει ο όγκος Hubble σε αυτή τη θερμοκρασία ? Η απάντηση είναι 10118. Ωστόσο, κάθε πρωτόνιο μπορεί είτε να υπάρχει είτε να απουσιάζει, δίνοντας 2 στην ισχύ του 10118 πιθανές διαμορφώσεις. Ένα «κουτί» που περιέχει τόσους τόμους Hubble καλύπτει όλες τις πιθανότητες. Το μέγεθός του είναι 10 στη δύναμη των 10118 μ. Πέρα από αυτό, τα σύμπαντα, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας, πρέπει να επαναληφθούν. Περίπου τα ίδια στοιχεία μπορούν να ληφθούν με βάση θερμοδυναμικές ή κβαντοβαρυτικές εκτιμήσεις του συνολικού περιεχομένου πληροφοριών του Σύμπαντος.

Ωστόσο, το πιο κοντινό μας δίδυμο είναι πιθανότατα πιο κοντά μας από ό,τι υποδηλώνουν αυτές οι εκτιμήσεις, καθώς η διαδικασία σχηματισμού πλανητών και η εξέλιξη της ζωής ευνοεί αυτό. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι ο όγκος μας στο Hubble περιέχει τουλάχιστον 1.020 κατοικήσιμους πλανήτες, μερικοί από τους οποίους μπορεί να είναι παρόμοιοι με τη Γη.

Στη σύγχρονη κοσμολογία, η έννοια ενός υπερσύμπαντος επιπέδου Ι χρησιμοποιείται ευρέως για τη δοκιμή θεωριών. Ας δούμε πώς οι κοσμολόγοι χρησιμοποιούν την κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου για να απορρίψουν το μοντέλο της πεπερασμένης σφαιρικής γεωμετρίας. Τα ζεστά και κρύα «σημεία» στους χάρτες CMB έχουν χαρακτηριστικό μέγεθος που εξαρτάται από την καμπυλότητα του χώρου. Έτσι, το μέγεθος των παρατηρούμενων κηλίδων είναι πολύ μικρό για να είναι συνεπές με τη σφαιρική γεωμετρία. Το μέσο μέγεθός τους ποικίλλει τυχαία από τον έναν όγκο του Hubble στον άλλο, επομένως είναι πιθανό το Σύμπαν μας να είναι σφαιρικό, αλλά να έχει ασυνήθιστα μικρές κηλίδες. Όταν οι κοσμολόγοι λένε ότι αποκλείουν το σφαιρικό μοντέλο στο επίπεδο εμπιστοσύνης 99,9%, εννοούν ότι εάν το μοντέλο είναι σωστό, τότε λιγότεροι από έναν όγκο Hubble στους χίλιους θα έχουν κηλίδες τόσο μικρές όσο αυτές που παρατηρούνται. Από αυτό προκύπτει ότι η θεωρία του υπερσύμπαντος είναι ελεγχόμενη και μπορεί να απορριφθεί, αν και δεν μπορούμε να δούμε άλλα σύμπαντα. Το κλειδί είναι να προβλέψουμε ποιο είναι το σύνολο των παράλληλων συμπάντων και να βρούμε την κατανομή πιθανοτήτων ή αυτό που οι μαθηματικοί αποκαλούν μέτρο του συνόλου. Το Σύμπαν μας πρέπει να είναι ένα από τα πιο πιθανά. Εάν όχι, εάν στο πλαίσιο της θεωρίας του υπερσύμπαντος το Σύμπαν μας αποδειχθεί απίθανο, τότε αυτή η θεωρία θα συναντήσει δυσκολίες. Όπως θα δούμε στη συνέχεια, το πρόβλημα του μέτρου μπορεί να γίνει αρκετά οξύ.

Επίπεδο II

Άλλοι μεταπληθωριστικοί τομείς

Αν ήταν δύσκολο για εσάς να φανταστείτε ένα υπερσύμπαν επιπέδου Ι, τότε προσπαθήστε να φανταστείτε έναν άπειρο αριθμό τέτοιων υπερσύμπανων, μερικά από τα οποία έχουν διαφορετική διάσταση χωροχρόνου και χαρακτηρίζονται από διαφορετικές φυσικές σταθερές. Μαζί αποτελούν το υπερσύμπαν Επιπέδου ΙΙ που προβλέπεται από τη θεωρία του χαοτικού αιώνιου πληθωρισμού.

Η θεωρία του πληθωρισμού είναι μια γενίκευση της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης που εξαλείφει τις αδυναμίες της τελευταίας, όπως η αδυναμία της να εξηγήσει γιατί το Σύμπαν είναι τόσο μεγάλο, ομοιογενές και επίπεδο. Η ταχεία διαστολή του διαστήματος στην αρχαιότητα καθιστά δυνατή την εξήγηση αυτών και πολλών άλλων ιδιοτήτων του Σύμπαντος. Ένα τέτοιο τέντωμα προβλέπεται από μια ευρεία κατηγορία σωματιδιακών θεωριών και όλα τα διαθέσιμα στοιχεία το υποστηρίζουν. Η έκφραση «χαοτικό διαρκές» σε σχέση με τον πληθωρισμό υποδηλώνει τι συμβαίνει σε μεγαλύτερη κλίμακα. Γενικά, ο χώρος τεντώνεται συνεχώς, αλλά σε ορισμένες περιοχές η επέκταση σταματά και προκύπτουν ξεχωριστοί τομείς, όπως οι σταφίδες στη ζύμη που φουσκώνει. Ένας άπειρος αριθμός τέτοιων περιοχών εμφανίζεται και καθένας από αυτούς χρησιμεύει ως το έμβρυο ενός υπερσύμπαντος επιπέδου Ι, γεμάτο με ύλη που γεννιέται από την ενέργεια του πεδίου που προκαλεί τον πληθωρισμό.

Οι γειτονικοί τομείς είναι περισσότερο από άπειροι μακριά από εμάς, με την έννοια ότι δεν μπορούν να προσεγγιστούν ακόμη και αν κινούμαστε για πάντα με την ταχύτητα του φωτός, αφού ο χώρος μεταξύ του τομέα μας και των γειτονικών εκτείνεται πιο γρήγορα από ό,τι μπορούμε να κινηθούμε σε αυτό. Οι απόγονοί μας δεν θα δουν ποτέ τους αντίστοιχους επιπέδου ΙΙ. Και αν η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται, όπως δείχνουν οι παρατηρήσεις, τότε δεν θα δουν ποτέ τους ομολόγους τους ακόμη και στο επίπεδο Ι.

Το υπερσύμπαν Επιπέδου ΙΙ είναι πολύ πιο ποικιλόμορφο από το υπερσύμπαν Επιπέδου Ι. Οι τομείς διαφέρουν όχι μόνο στις αρχικές τους συνθήκες, αλλά και στις θεμελιώδεις ιδιότητές τους. Η επικρατούσα άποψη μεταξύ των φυσικών είναι ότι οι διαστάσεις του χωροχρόνου, οι ιδιότητες των στοιχειωδών σωματιδίων και πολλές λεγόμενες φυσικές σταθερές δεν ενσωματώνονται σε φυσικούς νόμους, αλλά είναι το αποτέλεσμα διαδικασιών γνωστών ως σπάσιμο της συμμετρίας. Πιστεύεται ότι το διάστημα στο Σύμπαν μας κάποτε είχε εννέα ίσες διαστάσεις. Στην αρχή της κοσμικής ιστορίας, τρεις από αυτούς συμμετείχαν στη διαστολή και έγιναν οι τρεις διαστάσεις που χαρακτηρίζουν το Σύμπαν σήμερα. Τα υπόλοιπα έξι είναι πλέον μη ανιχνεύσιμα, είτε επειδή παραμένουν μικροσκοπικά, διατηρώντας μια δακτυλιοειδή τοπολογία, είτε επειδή όλη η ύλη συγκεντρώνεται σε μια τρισδιάστατη επιφάνεια (μεμβράνη ή απλά βράνη) σε εννιαδιάστατο χώρο. Έτσι, η αρχική συμμετρία των μετρήσεων έσπασε. Οι κβαντικές διακυμάνσεις που προκαλούν χαοτικό πληθωρισμό θα μπορούσαν να προκαλέσουν διαφορετικές παραβιάσεις συμμετρίας σε διαφορετικά σπήλαια. Μερικά θα μπορούσαν να γίνουν τετραδιάστατα. Άλλα περιέχουν μόνο δύο και όχι τρεις γενιές κουάρκ. και άλλοι ακόμα - να έχουμε μια ισχυρότερη κοσμολογική σταθερά από το Σύμπαν μας.

Ένας άλλος τρόπος εμφάνισης ενός υπερσύμπαντος επιπέδου ΙΙ μπορεί να αναπαρασταθεί ως ένας κύκλος γεννήσεων και καταστροφών συμπάντων. Στη δεκαετία του 1930 Ο φυσικός Richard C. Tolman πρότεινε αυτήν την ιδέα και πρόσφατα ο Paul J. Steinhardt του Πανεπιστημίου του Πρίνστον και ο Neil Turok του Πανεπιστημίου του Κέμπριτζ επεκτείνονταν σε αυτήν. Το μοντέλο των Steinhardt και Turok οραματίζεται μια δεύτερη τρισδιάστατη βράνη, τέλεια παράλληλη με τη δική μας και μετατοπισμένη μόνο σε σχέση με αυτήν σε διάσταση υψηλότερης τάξης. Αυτό το παράλληλο σύμπαν δεν μπορεί να θεωρηθεί ξεχωριστό, αφού αλληλεπιδρά με το δικό μας. Ωστόσο, το σύνολο των συμπάντων - του παρελθόντος, του παρόντος και του μέλλοντος - που σχηματίζουν αυτές οι βράνες αντιπροσωπεύει ένα υπερσύμπαν με ποικιλομορφία που προφανώς πλησιάζει εκείνη που προκύπτει από τον χαοτικό πληθωρισμό. Μια άλλη υπόθεση για ένα υπερσύμπαν προτάθηκε από τον φυσικό Lee Smolin από το Perimeter Institute στο Waterloo (Οντάριο, Καναδάς). Το υπερσύμπαν του είναι κοντά στο Επίπεδο ΙΙ σε ποικιλομορφία, αλλά μεταλλάσσεται και δημιουργεί νέα σύμπαντα μέσω μαύρων τρυπών και όχι βράνων.

Αν και δεν μπορούμε να αλληλεπιδράσουμε με παράλληλα σύμπαντα Επιπέδου ΙΙ, οι κοσμολόγοι κρίνουν την ύπαρξή τους με έμμεσες αποδείξεις, αφού μπορεί να είναι η αιτία περίεργων συμπτώσεων στο Σύμπαν μας. Για παράδειγμα, ένα ξενοδοχείο σας δίνει τον αριθμό δωματίου 1967 και σημειώνετε ότι γεννηθήκατε το 1967. «Τι σύμπτωση», λέτε. Ωστόσο, μετά από σκέψη, καταλήγετε στο συμπέρασμα ότι αυτό δεν προκαλεί έκπληξη. Υπάρχουν εκατοντάδες δωμάτια σε ένα ξενοδοχείο και δεν θα το σκεφτόσασταν δύο φορές αν σας πρόσφεραν ένα δωμάτιο που δεν σήμαινε τίποτα για εσάς. Εάν δεν γνωρίζατε τίποτα για τα ξενοδοχεία, για να εξηγήσετε αυτή τη σύμπτωση, θα μπορούσατε να υποθέσετε ότι υπήρχαν άλλα δωμάτια στο ξενοδοχείο.

Ως πιο κοντινό παράδειγμα, εξετάστε τη μάζα του Ήλιου. Όπως είναι γνωστό, η φωτεινότητα ενός άστρου καθορίζεται από τη μάζα του. Χρησιμοποιώντας τους νόμους της φυσικής, μπορούμε να υπολογίσουμε ότι η ζωή στη Γη μπορεί να υπάρξει μόνο εάν η μάζα του Ήλιου βρίσκεται στην περιοχή: από 1,6x1030 έως 2,4x1030 kg. Διαφορετικά, το κλίμα της Γης θα ήταν ψυχρότερο από τον Άρη ή θερμότερο από την Αφροδίτη. Οι μετρήσεις της μάζας του Ήλιου έδωσαν τιμή 2,0x1030 kg. Με την πρώτη ματιά, η ηλιακή μάζα που εμπίπτει στο εύρος τιμών που υποστηρίζει τη ζωή στη Γη είναι τυχαία.

Οι μάζες των αστεριών καταλαμβάνουν το εύρος από 1029 έως 1032 kg. Αν ο Ήλιος αποκτούσε τη μάζα του τυχαία, τότε η πιθανότητα να πέσει ακριβώς στο βέλτιστο διάστημα για τη βιόσφαιρά μας θα ήταν εξαιρετικά μικρή.

Η φαινομενική σύμπτωση μπορεί να εξηγηθεί υποθέτοντας την ύπαρξη ενός συνόλου (σε αυτή την περίπτωση, πολλών πλανητικών συστημάτων) και ενός παράγοντα επιλογής (ο πλανήτης μας πρέπει να είναι κατάλληλος για ζωή). Τέτοια κριτήρια επιλογής που σχετίζονται με παρατηρητές ονομάζονται ανθρωπικά. και παρόλο που η αναφορά τους προκαλεί συνήθως διαμάχη, οι περισσότεροι φυσικοί συμφωνούν ότι αυτά τα κριτήρια δεν μπορούν να παραβλεφθούν κατά την επιλογή θεμελιωδών θεωριών.

Τι σχέση έχουν όλα αυτά τα παραδείγματα με τα παράλληλα σύμπαντα; Αποδεικνύεται ότι μια μικρή αλλαγή στις φυσικές σταθερές που καθορίζονται από το σπάσιμο της συμμετρίας οδηγεί σε ένα ποιοτικά διαφορετικό σύμπαν - ένα στο οποίο δεν θα μπορούσαμε να υπάρχουμε. Εάν η μάζα ενός πρωτονίου ήταν μόλις 0,2% μεγαλύτερη, τα πρωτόνια θα διασπώνταν για να σχηματίσουν νετρόνια, καθιστώντας τα άτομα ασταθή. Εάν οι δυνάμεις ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης ήταν 4% πιο αδύναμες, το υδρογόνο και τα συνηθισμένα αστέρια δεν θα υπήρχαν. Εάν η ασθενής δύναμη ήταν ακόμη πιο αδύναμη, δεν θα υπήρχε υδρογόνο. και αν ήταν ισχυρότερο, οι σουπερνόβα δεν θα μπορούσαν να γεμίσουν τον διαστρικό χώρο με βαριά στοιχεία. Εάν η κοσμολογική σταθερά ήταν αισθητά μεγαλύτερη, το Σύμπαν θα διογκωνόταν απίστευτα πριν καν σχηματιστούν οι γαλαξίες.

Τα παραδείγματα που δίνονται μας επιτρέπουν να περιμένουμε την ύπαρξη παράλληλων συμπάντων με διαφορετικές τιμές φυσικών σταθερών. Η θεωρία του υπερσύμπαντος δεύτερου επιπέδου προβλέπει ότι οι φυσικοί δεν θα μπορέσουν ποτέ να αντλήσουν τις τιμές αυτών των σταθερών από θεμελιώδεις αρχές, αλλά θα μπορούν μόνο να υπολογίσουν την κατανομή πιθανοτήτων διαφόρων συνόλων σταθερών στο σύνολο όλων των συμπάντων. Επιπλέον, το αποτέλεσμα πρέπει να συνάδει με την ύπαρξή μας σε ένα από αυτά.

Επίπεδο III

Κβαντικά πολλά σύμπαντα

Τα υπερσύμπαντα των επιπέδων I και II περιέχουν παράλληλα σύμπαντα που είναι εξαιρετικά μακριά από εμάς πέρα ​​από τα όρια της αστρονομίας. Ωστόσο, το επόμενο επίπεδο του υπερσύμπαντος βρίσκεται ακριβώς γύρω μας. Προκύπτει από τη διάσημη και εξαιρετικά αμφιλεγόμενη ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής - την ιδέα ότι οι τυχαίες κβαντικές διεργασίες προκαλούν το σύμπαν να "πολλαπλασιάζεται" σε πολλά αντίγραφα του εαυτού του - ένα για κάθε πιθανό αποτέλεσμα της διαδικασίας.

Στις αρχές του εικοστού αιώνα. Η κβαντομηχανική εξήγησε τη φύση του ατομικού κόσμου, ο οποίος δεν υπάκουε στους νόμους της κλασικής Νευτώνειας μηχανικής. Παρά τις προφανείς επιτυχίες, υπήρξαν έντονες συζητήσεις μεταξύ των φυσικών για το ποιο ήταν το πραγματικό νόημα της νέας θεωρίας. Ορίζει την κατάσταση του Σύμπαντος όχι με όρους κλασικής μηχανικής, όπως οι θέσεις και οι ταχύτητες όλων των σωματιδίων, αλλά μέσω ενός μαθηματικού αντικειμένου που ονομάζεται κυματική συνάρτηση. Σύμφωνα με την εξίσωση του Schrödinger, αυτή η κατάσταση αλλάζει με την πάροδο του χρόνου με τρόπο που οι μαθηματικοί αποκαλούν «μοναδική». Σημαίνει ότι η κυματική συνάρτηση περιστρέφεται σε έναν αφηρημένο χώρο άπειρων διαστάσεων που ονομάζεται χώρος Hilbert. Αν και η κβαντομηχανική ορίζεται συχνά ως θεμελιωδώς τυχαία και αβέβαιη, η κυματική συνάρτηση εξελίσσεται με αρκετά ντετερμινιστικό τρόπο. Δεν υπάρχει τίποτα τυχαίο ή αβέβαιο σε αυτό.

Το πιο δύσκολο κομμάτι είναι να συσχετίσουμε την κυματική συνάρτηση με αυτό που παρατηρούμε. Πολλές έγκυρες συναρτήσεις κυμάτων αντιστοιχούν σε αφύσικες καταστάσεις, όπως όταν μια γάτα είναι νεκρή και ζωντανή ταυτόχρονα, σε αυτό που ονομάζεται υπέρθεση. Στη δεκαετία του 20 ΧΧ αιώνα Οι φυσικοί ξεπέρασαν αυτό το παράξενο υποθέτοντας ότι η κυματική συνάρτηση καταρρέει σε κάποιο συγκεκριμένο κλασικό αποτέλεσμα όταν κάποιος κάνει μια παρατήρηση. Αυτή η προσθήκη κατέστησε δυνατή την εξήγηση των παρατηρήσεων, αλλά μετέτρεψε μια κομψή ενιαία θεωρία σε ατημέλητη και μη ενιαία. Η θεμελιώδης τυχαιότητα που συνήθως αποδίδεται στην κβαντομηχανική είναι συνέπεια αυτού ακριβώς του αξιώματος.

Με την πάροδο του χρόνου, οι φυσικοί εγκατέλειψαν αυτή την άποψη υπέρ μιας άλλης, που προτάθηκε το 1957 από τον απόφοιτο του Πανεπιστημίου Πρίνστον Χιου Έβερετ Γ'. Έδειξε ότι είναι δυνατό να γίνει χωρίς το αξίωμα της κατάρρευσης. Η καθαρή κβαντική θεωρία δεν επιβάλλει περιορισμούς. Αν και προβλέπει ότι μια κλασική πραγματικότητα διασπάται σταδιακά σε μια υπέρθεση πολλών τέτοιων πραγματικοτήτων, ο παρατηρητής αντιλαμβάνεται υποκειμενικά αυτή τη διάσπαση ως απλώς μια ελαφρά τυχαιότητα με κατανομή πιθανότητας που ταιριάζει ακριβώς με αυτή που δίνεται από το παλιό αξίωμα κατάρρευσης. Αυτή η υπέρθεση των κλασικών συμπάντων είναι το υπερσύμπαν Επιπέδου III.

Για περισσότερα από σαράντα χρόνια, αυτή η ερμηνεία μπέρδεψε τους επιστήμονες. Ωστόσο, η φυσική θεωρία είναι ευκολότερο να κατανοηθεί συγκρίνοντας δύο απόψεις: εξωτερική, από τη θέση ενός φυσικού που μελετά μαθηματικές εξισώσεις (όπως ένα πουλί που ερευνά το τοπίο από το ύψος του). και εσωτερικό, από τη θέση ενός παρατηρητή (ας τον πούμε βάτραχο) που ζει στο τοπίο που παρατηρεί το πουλί.

Από τη σκοπιά του πουλιού, το υπερσύμπαν Επιπέδου III είναι απλό. Υπάρχει μόνο μία κυματική συνάρτηση που εξελίσσεται ομαλά στο χρόνο χωρίς διάσπαση ή παραλληλισμό. Ο αφηρημένος κβαντικός κόσμος που περιγράφεται από την εξελισσόμενη κυματική συνάρτηση περιέχει έναν τεράστιο αριθμό από συνεχείς διαχωριστικές και συγχωνευόμενες γραμμές παράλληλων κλασικών ιστοριών, καθώς και έναν αριθμό κβαντικών φαινομένων που δεν μπορούν να περιγραφούν στο πλαίσιο των κλασικών εννοιών. Αλλά από τη σκοπιά του βατράχου, μόνο ένα μικρό μέρος αυτής της πραγματικότητας μπορεί να φανεί. Μπορεί να δει το σύμπαν Επιπέδου Ι, αλλά η διαδικασία της αποσυνοχής, παρόμοια με την κατάρρευση της κυματικής συνάρτησης, αλλά με τη διατήρηση της ενότητας, δεν της επιτρέπει να δει παράλληλα αντίγραφα του εαυτού της στο Επίπεδο III.

Όταν τίθεται σε έναν παρατηρητή μια ερώτηση στην οποία πρέπει να απαντήσει γρήγορα, το κβαντικό αποτέλεσμα στον εγκέφαλό του οδηγεί σε μια υπέρθεση αποφάσεων όπως αυτή: «συνεχίστε να διαβάζετε το άρθρο» και «σταμάτα να διαβάζεις το άρθρο». Από τη σκοπιά του πουλιού, η πράξη λήψης μιας απόφασης αναγκάζει το άτομο να πολλαπλασιαστεί σε αντίγραφα, μερικά από τα οποία συνεχίζουν να διαβάζουν, ενώ άλλα σταματούν να διαβάζουν. Ωστόσο, από εσωτερική σκοπιά, κανένας από τους διπλούς δεν γνωρίζει την ύπαρξη των άλλων και αντιλαμβάνεται τη διάσπαση απλώς ως μια μικρή αβεβαιότητα, κάποια πιθανότητα συνέχισης ή διακοπής της ανάγνωσης.

Ανεξάρτητα από το πόσο παράξενο μπορεί να φαίνεται, ακριβώς η ίδια κατάσταση προκύπτει ακόμη και στο υπερσύμπαν Επιπέδου I. Προφανώς, αποφασίσατε να συνεχίσετε να διαβάζετε, αλλά ένας από τους ομολόγους σας σε έναν μακρινό γαλαξία άφησε το περιοδικό κάτω μετά την πρώτη παράγραφο. Τα επίπεδα I και III διαφέρουν μόνο ως προς το πού βρίσκονται οι αντίστοιχοί σας. Στο επίπεδο I ζουν κάπου μακριά, στον παλιό καλό τρισδιάστατο χώρο, και στο επίπεδο III ζουν σε έναν άλλο κβαντικό κλάδο του απεριόριστου διαστάσεων χώρου Hilbert.

Η ύπαρξη του επιπέδου III είναι δυνατή μόνο υπό την προϋπόθεση ότι η εξέλιξη της κυματικής συνάρτησης στο χρόνο είναι μοναδιαία. Μέχρι στιγμής, τα πειράματα δεν έχουν αποκαλύψει τις αποκλίσεις του από την ενότητα. Τις τελευταίες δεκαετίες, έχει επιβεβαιωθεί για όλα τα μεγαλύτερα συστήματα, συμπεριλαμβανομένων των φουλλερενίων C60 και των οπτικών ινών μήκους χιλιομέτρων. Θεωρητικά, η υπόθεση της ενότητας υποστηρίχθηκε από την ανακάλυψη παραβίασης της συνοχής. Ορισμένοι θεωρητικοί που εργάζονται στο πεδίο της κβαντικής βαρύτητας το αμφισβητούν. Συγκεκριμένα, θεωρείται ότι η εξάτμιση των μαύρων τρυπών μπορεί να καταστρέψει πληροφορίες, κάτι που δεν είναι μια ενιαία διαδικασία. Ωστόσο, οι πρόσφατες εξελίξεις στη θεωρία χορδών υποδηλώνουν ότι ακόμη και η κβαντική βαρύτητα είναι ενιαία.

Αν είναι έτσι, τότε οι μαύρες τρύπες δεν καταστρέφουν πληροφορίες, αλλά απλώς τις μεταφέρουν κάπου. Εάν η φυσική είναι ενιαία, η τυπική εικόνα της επίδρασης των κβαντικών διακυμάνσεων στα πρώτα στάδια της Μεγάλης Έκρηξης πρέπει να τροποποιηθεί. Αυτές οι διακυμάνσεις δεν καθορίζουν τυχαία την υπέρθεση όλων των πιθανών αρχικών συνθηκών που συνυπάρχουν ταυτόχρονα. Σε αυτή την περίπτωση, η παραβίαση της συνοχής προκαλεί τις αρχικές συνθήκες να συμπεριφέρονται με κλασικό τρόπο σε διάφορους κβαντικούς κλάδους. Το βασικό σημείο είναι ότι η κατανομή των αποτελεσμάτων σε διαφορετικούς κβαντικούς κλάδους ενός όγκου Hubble (επίπεδο III) είναι πανομοιότυπη με την κατανομή των αποτελεσμάτων σε διαφορετικούς όγκους Hubble ενός κβαντικού κλάδου (επίπεδο I). Αυτή η ιδιότητα των κβαντικών διακυμάνσεων είναι γνωστή στη στατιστική μηχανική ως εργοδικότητα.

Το ίδιο σκεπτικό ισχύει και για το Επίπεδο II. Η διαδικασία διακοπής της συμμετρίας δεν οδηγεί σε ένα μοναδικό αποτέλεσμα, αλλά σε μια υπέρθεση όλων των αποτελεσμάτων, τα οποία γρήγορα αποκλίνουν κατά μήκος των χωριστών μονοπατιών τους. Έτσι, εάν φυσικές σταθερές, η διάσταση του χωροχρόνου κ.λπ. μπορεί να διαφέρουν σε παράλληλους κβαντικούς κλάδους στο επίπεδο III, τότε θα διαφέρουν επίσης σε παράλληλα σύμπαντα στο επίπεδο II.

Με άλλα λόγια, ένα υπερσύμπαν επιπέδου III δεν προσθέτει τίποτα καινούργιο σε αυτό που υπάρχει στα επίπεδα I και II, μόνο περισσότερα αντίγραφα των ίδιων συμπάντων - οι ίδιες ιστορικές γραμμές αναπτύσσονται ξανά και ξανά σε διαφορετικούς κβαντικούς κλάδους. Η έντονη συζήτηση γύρω από τη θεωρία του Έβερετ φαίνεται να υποχωρεί σύντομα από την ανακάλυψη των εξίσου μεγαλειωδών αλλά λιγότερο αμφιλεγόμενων υπερσυμπάντων των Επιπέδων Ι και ΙΙ.

Οι εφαρμογές αυτών των ιδεών είναι βαθιές. Για παράδειγμα, αυτό το ερώτημα: ο αριθμός των συμπάντων αυξάνεται εκθετικά με την πάροδο του χρόνου; Η απάντηση είναι απροσδόκητη: όχι. Από την άποψη του πουλιού, υπάρχει μόνο ένα κβαντικό σύμπαν. Ποιος είναι ο αριθμός των χωριστών συμπάντων για έναν βάτραχο σε μια δεδομένη στιγμή; Αυτός είναι ο αριθμός των αισθητά διαφορετικών τόμων Hubble. Οι διαφορές μπορεί να είναι μικρές: φανταστείτε πλανήτες να κινούνται προς διαφορετικές κατευθύνσεις, φανταστείτε τον εαυτό σας παντρεμένο με κάποιον άλλο κ.λπ. Σε κβαντικό επίπεδο, υπάρχουν 10 σύμπαντα στη δύναμη 10118 με θερμοκρασία όχι μεγαλύτερη από 108 Κ. Ο αριθμός είναι γιγαντιαίος, αλλά πεπερασμένος.

Για έναν βάτραχο, η εξέλιξη της κυματικής συνάρτησης αντιστοιχεί σε μια άπειρη κίνηση από μια από αυτές τις 10 στην ισχύ των 10118 καταστάσεων σε μια άλλη. Τώρα βρίσκεστε στο Σύμπαν Α, όπου διαβάζετε αυτήν την πρόταση. Και τώρα βρίσκεστε ήδη στο σύμπαν Β, όπου διαβάζετε την επόμενη πρόταση. Με άλλα λόγια, υπάρχει ένας παρατηρητής στο Β που είναι πανομοιότυπος με τον παρατηρητή στο σύμπαν Α, με τη μόνη διαφορά ότι έχει επιπλέον μνήμες. Κάθε στιγμή υπάρχουν όλες οι πιθανές καταστάσεις, έτσι ώστε το πέρασμα του χρόνου να μπορεί να συμβεί μπροστά στα μάτια του παρατηρητή. Αυτή η ιδέα εκφράστηκε στο μυθιστόρημά του επιστημονικής φαντασίας "Permutation City" (1994) από τον συγγραφέα Greg Egan και αναπτύχθηκε από τον φυσικό David Deutsch από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, τον ανεξάρτητο φυσικό Julian Barbour και άλλους. Βλέπουμε ότι η ιδέα ενός υπερσύμπαντος μπορεί να παίξει βασικό ρόλο στην κατανόηση της φύσης του χρόνου.

Επίπεδο IV

Άλλες μαθηματικές δομέςμικρό

Οι αρχικές συνθήκες και οι φυσικές σταθερές στα υπερσύμπαντα των επιπέδων I, II και III μπορεί να διαφέρουν, αλλά οι θεμελιώδεις νόμοι της φυσικής είναι οι ίδιοι. Γιατί σταματήσαμε εδώ; Γιατί οι ίδιοι οι φυσικοί νόμοι δεν μπορούν να διαφέρουν; Τι γίνεται με ένα σύμπαν που υπακούει στους κλασικούς νόμους χωρίς σχετικιστικά αποτελέσματα; Τι γίνεται με τον χρόνο που κινείται σε διακριτά βήματα, όπως σε έναν υπολογιστή;

Τι γίνεται με το σύμπαν ως κενό δωδεκάεδρο; Σε ένα υπερσύμπαν Επιπέδου IV, υπάρχουν όλες αυτές οι εναλλακτικές λύσεις.

Το γεγονός ότι ένα τέτοιο υπερσύμπαν δεν είναι παράλογο αποδεικνύεται από την αντιστοιχία του κόσμου της αφηρημένης συλλογιστικής με τον πραγματικό μας κόσμο. Εξισώσεις και άλλες μαθηματικές έννοιες και δομές - αριθμοί, διανύσματα, γεωμετρικά αντικείμενα - περιγράφουν την πραγματικότητα με εκπληκτική αληθοφάνεια. Αντίστροφα, αντιλαμβανόμαστε τις μαθηματικές δομές ως πραγματικές. Ναι, πληρούν το θεμελιώδες κριτήριο της πραγματικότητας: είναι τα ίδια για όλους όσους τα μελετούν. Το θεώρημα θα ισχύει ανεξάρτητα από το ποιος το απέδειξε - ένα άτομο, ένας υπολογιστής ή ένα έξυπνο δελφίνι. Άλλοι περίεργοι πολιτισμοί θα βρουν τις ίδιες μαθηματικές δομές που γνωρίζουμε. Επομένως, οι μαθηματικοί λένε ότι δεν δημιουργούν, αλλά μάλλον ανακαλύπτουν μαθηματικά αντικείμενα.

Υπάρχουν δύο λογικά, αλλά εκ διαμέτρου αντίθετα παραδείγματα της σχέσης μεταξύ μαθηματικών και φυσικής, που προέκυψαν στην αρχαιότητα. Σύμφωνα με το παράδειγμα του Αριστοτέλη, η φυσική πραγματικότητα είναι πρωταρχική και η μαθηματική γλώσσα είναι μόνο μια βολική προσέγγιση. Στο πλαίσιο του παραδείγματος του Πλάτωνα, οι μαθηματικές δομές είναι πραγματικά πραγματικές και οι παρατηρητές τις αντιλαμβάνονται ατελώς. Με άλλα λόγια, αυτά τα παραδείγματα διαφέρουν στην κατανόησή τους για το τι είναι πρωταρχικό - την οπτική γωνία του βατράχου του παρατηρητή (παράδειγμα του Αριστοτέλη) ή την άποψη του πουλιού από τα ύψη των νόμων της φυσικής (άποψη Πλάτωνα).

Το παράδειγμα του Αριστοτέλη είναι το πώς αντιλαμβανόμαστε τον κόσμο από την πρώιμη παιδική ηλικία, πολύ πριν ακούσουμε για πρώτη φορά για τα μαθηματικά. Η άποψη του Πλάτωνα είναι αυτή της επίκτητης γνώσης. Οι σύγχρονοι θεωρητικοί φυσικοί τείνουν προς αυτό, υποδηλώνοντας ότι τα μαθηματικά περιγράφουν καλά το Σύμπαν ακριβώς επειδή το Σύμπαν είναι μαθηματικής φύσης. Τότε όλη η φυσική καταλήγει στην επίλυση ενός μαθηματικού προβλήματος και ένας απείρως έξυπνος μαθηματικός μπορεί μόνο, βάσει θεμελιωδών νόμων, να υπολογίσει την εικόνα του κόσμου στο επίπεδο ενός βατράχου, δηλ. υπολογίστε τι παρατηρητές υπάρχουν στο Σύμπαν, τι αντιλαμβάνονται και ποιες γλώσσες έχουν εφεύρει για να μεταφέρουν τις αντιλήψεις τους.

Η μαθηματική δομή είναι μια αφαίρεση, μια αμετάβλητη οντότητα πέρα ​​από το χρόνο και τον χώρο. Αν η ιστορία ήταν ταινία, τότε η μαθηματική δομή θα αντιστοιχούσε όχι σε ένα καρέ, αλλά στο σύνολο της ταινίας. Ας πάρουμε για παράδειγμα έναν κόσμο που αποτελείται από σωματίδια μηδενικού μεγέθους κατανεμημένα σε τρισδιάστατο χώρο. Από τη σκοπιά του πουλιού, στον τετραδιάστατο χωροχρόνο, οι τροχιές των σωματιδίων είναι «μακαρόνια». Εάν ένας βάτραχος δει σωματίδια να κινούνται με σταθερές ταχύτητες, τότε ένα πουλί βλέπει ένα μάτσο ίσια, άψητα μακαρόνια. Εάν ένας βάτραχος δει δύο σωματίδια να περιστρέφονται σε τροχιές, τότε ένα πουλί βλέπει δύο «μακαρόνια» στριμμένα σε διπλή έλικα. Για έναν βάτραχο, ο κόσμος περιγράφεται από τους νόμους της κίνησης και της βαρύτητας του Νεύτωνα· για ένα πουλί, ο κόσμος περιγράφεται από τη γεωμετρία «μακαρονιών», δηλ. μαθηματική δομή. Για αυτήν, ο ίδιος ο βάτραχος είναι μια παχιά σφαίρα από αυτά, η περίπλοκη συνένωση της οποίας αντιστοιχεί σε μια ομάδα σωματιδίων που αποθηκεύουν και επεξεργάζονται πληροφορίες. Ο κόσμος μας είναι πιο περίπλοκος από το παράδειγμα που εξετάστηκε και οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν σε ποια μαθηματική δομή αντιστοιχεί.

Το παράδειγμα του Πλάτωνα περιέχει το ερώτημα: γιατί ο κόσμος μας είναι έτσι όπως είναι; Για τον Αριστοτέλη, αυτό είναι ένα ερώτημα χωρίς νόημα: ο κόσμος υπάρχει, και έτσι είναι! Αλλά οι οπαδοί του Πλάτωνα ενδιαφέρονται: θα μπορούσε ο κόσμος μας να είναι διαφορετικός; Εάν το Σύμπαν είναι ουσιαστικά μαθηματικό, τότε γιατί βασίζεται μόνο σε μία από τις πολλές μαθηματικές δομές; Φαίνεται ότι μια θεμελιώδης ασυμμετρία βρίσκεται στην ίδια την ουσία της φύσης Για να λύσω το παζλ, υπέθεσα ότι υπάρχει μαθηματική συμμετρία: ότι όλες οι μαθηματικές δομές πραγματοποιούνται φυσικά και καθεμία από αυτές αντιστοιχεί σε ένα παράλληλο σύμπαν. Τα στοιχεία αυτού του υπερσύμπαντος δεν βρίσκονται στον ίδιο χώρο, αλλά υπάρχουν εκτός χρόνου και χώρου. Οι περισσότεροι μάλλον δεν έχουν παρατηρητές. Η υπόθεση μπορεί να θεωρηθεί ως ακραίος πλατωνισμός, υποστηρίζοντας ότι οι μαθηματικές δομές του κόσμου των ιδεών του Πλάτωνα, ή το «νοητικό τοπίο» του μαθηματικού Rudy Rucker από το Πανεπιστήμιο του San Jose, υπάρχουν με φυσική έννοια. Αυτό είναι παρόμοιο με αυτό που ο κοσμολόγος John D. Barrow του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ αποκάλεσε το «p in the heavens», ο φιλόσοφος Robert Nozick του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ που περιέγραψε ως «αρχή της γονιμότητας» και ο φιλόσοφος David K. Lewis από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον ονόμασε «τροπική πραγματικότητα». .» Το Επίπεδο IV κλείνει την ιεραρχία των υπερσυμπάντων, αφού οποιαδήποτε αυτοσυνεπής φυσική θεωρία μπορεί να εκφραστεί με τη μορφή μιας ορισμένης μαθηματικής δομής.

Η υπόθεση του Υπερσύμπαντος Επιπέδου IV κάνει αρκετές ελεγχόμενες προβλέψεις. Όπως και στο επίπεδο II, περιλαμβάνει το σύνολο (σε αυτή την περίπτωση, το σύνολο όλων των μαθηματικών δομών) και τα εφέ επιλογής. Κατά την ταξινόμηση των μαθηματικών δομών, οι επιστήμονες πρέπει να σημειώσουν ότι η δομή που περιγράφει τον κόσμο μας είναι η πιο γενική από αυτές που συνάδουν με τις παρατηρήσεις. Επομένως, τα αποτελέσματα των μελλοντικών μας παρατηρήσεων θα πρέπει να είναι τα πιο γενικά από εκείνα που συνάδουν με τα δεδομένα προηγούμενης έρευνας και τα δεδομένα της προηγούμενης έρευνας θα πρέπει να είναι τα πιο γενικά από εκείνα που είναι γενικά συμβατά με την ύπαρξή μας.

Η εκτίμηση του βαθμού γενικότητας δεν είναι εύκολη υπόθεση. Ένα από τα εντυπωσιακά και καθησυχαστικά χαρακτηριστικά των μαθηματικών δομών είναι ότι οι ιδιότητες της συμμετρίας και της αμετάβλητης που κρατούν το σύμπαν μας απλό και τακτοποιημένο είναι γενικά κοινές. Οι μαθηματικές δομές συνήθως έχουν αυτές τις ιδιότητες από προεπιλογή και η απαλλαγή από αυτές απαιτεί την εισαγωγή πολύπλοκων αξιωμάτων.

Τι είπε ο Όκαμ;

Έτσι, οι θεωρίες για παράλληλα σύμπαντα έχουν μια ιεραρχία τεσσάρων επιπέδων, όπου σε κάθε επόμενο επίπεδο τα σύμπαντα μοιάζουν όλο και λιγότερο με το δικό μας. Μπορούν να χαρακτηρίζονται από διαφορετικές αρχικές συνθήκες (Επίπεδο I), φυσικές σταθερές και σωματίδια (Επίπεδο II) ή φυσικούς νόμους (Επίπεδο IV). Είναι αστείο ότι το επίπεδο III έχει επικριθεί περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες ως το μόνο που δεν εισάγει ποιοτικά νέους τύπους συμπάντων. Την επόμενη δεκαετία, λεπτομερείς μετρήσεις της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου μικροκυμάτων και της μεγάλης κλίμακας κατανομής της ύλης στο Σύμπαν θα μας επιτρέψουν να προσδιορίσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια την καμπυλότητα και την τοπολογία του χώρου και να επιβεβαιώσουμε ή να διαψεύσουμε την ύπαρξη του Επιπέδου Ι. Τα ίδια δεδομένα θα μας επιτρέψει να λάβουμε πληροφορίες για το Επίπεδο ΙΙ δοκιμάζοντας τη θεωρία του χαοτικού αιώνιου πληθωρισμού. Οι πρόοδοι στην αστροφυσική και τη φυσική των σωματιδίων υψηλής ενέργειας θα βοηθήσουν στη βελτίωση του βαθμού μικρορύθμισης των φυσικών σταθερών, ενισχύοντας ή αποδυναμώνοντας τις θέσεις Επιπέδου II. Εάν οι προσπάθειες για τη δημιουργία ενός κβαντικού υπολογιστή είναι επιτυχείς, θα υπάρξει ένα πρόσθετο επιχείρημα για την ύπαρξη του επιπέδου III, καθώς ο παράλληλος υπολογισμός θα χρησιμοποιήσει τον παραλληλισμό αυτού του επιπέδου. Οι πειραματιστές αναζητούν επίσης στοιχεία παραβίασης της ενότητας, τα οποία θα τους επιτρέψουν να απορρίψουν την υπόθεση της ύπαρξης του επιπέδου III. Τέλος, η επιτυχία ή η αποτυχία της προσπάθειας επίλυσης του πιο σημαντικού προβλήματος της σύγχρονης φυσικής - του συνδυασμού της γενικής σχετικότητας με την κβαντική θεωρία πεδίου - θα απαντήσει στο ερώτημα σχετικά με το επίπεδο IV. Είτε θα βρεθεί μια μαθηματική δομή που να περιγράφει με ακρίβεια το Σύμπαν μας, είτε θα φτάσουμε στο όριο της απίστευτης αποτελεσματικότητας των μαθηματικών και θα αναγκαστούμε να εγκαταλείψουμε την υπόθεση του Επιπέδου IV.

Λοιπόν, είναι δυνατόν να πιστεύουμε σε παράλληλα σύμπαντα; Τα κύρια επιχειρήματα κατά της ύπαρξής τους είναι ότι είναι υπερβολικά σπάταλα και ακατανόητα. Το πρώτο επιχείρημα είναι ότι οι θεωρίες του υπερσύμπαντος είναι ευάλωτες στο ξυράφι του Occam επειδή υποθέτουν την ύπαρξη άλλων συμπάντων που δεν θα δούμε ποτέ. Γιατί η φύση πρέπει να είναι τόσο σπάταλη και να «διασκεδάζει» δημιουργώντας έναν άπειρο αριθμό διαφορετικών κόσμων; Ωστόσο, αυτό το επιχείρημα μπορεί να στραφεί υπέρ της ύπαρξης ενός υπερσύμπαντος. Με ποιους τρόπους η φύση είναι σπάταλη; Φυσικά, όχι στον χώρο, τη μάζα ή τον αριθμό των ατόμων: ένας άπειρος αριθμός από αυτά περιέχονται ήδη στο επίπεδο I, η ύπαρξη του οποίου είναι αναμφισβήτητη, επομένως δεν υπάρχει λόγος να ανησυχούμε ότι η φύση θα ξοδέψει περισσότερα από αυτά. Το πραγματικό ζήτημα είναι η φαινομενική μείωση της απλότητας. Οι σκεπτικιστές ανησυχούν για τις πρόσθετες πληροφορίες που απαιτούνται για την περιγραφή αόρατων κόσμων.

Ωστόσο, ολόκληρο το σύνολο είναι συχνά πιο απλό από κάθε μέλος του. Ο όγκος πληροφοριών ενός αλγορίθμου αριθμών είναι, χονδρικά, το μήκος του συντομότερου προγράμματος υπολογιστή που δημιουργεί αυτόν τον αριθμό, εκφρασμένο σε bit. Ας πάρουμε για παράδειγμα το σύνολο όλων των ακεραίων. Τι είναι πιο απλό - ολόκληρο το σύνολο ή ένας μόνο αριθμός; Με την πρώτη ματιά - η δεύτερη. Ωστόσο, το πρώτο μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας ένα πολύ απλό πρόγραμμα και ένας μεμονωμένος αριθμός μπορεί να είναι εξαιρετικά μεγάλος. Επομένως, ολόκληρο το σετ αποδεικνύεται πιο απλό.

Ομοίως, το σύνολο όλων των λύσεων στις εξισώσεις του Αϊνστάιν για ένα πεδίο είναι απλούστερο από κάθε συγκεκριμένη λύση - η πρώτη αποτελείται από λίγες μόνο εξισώσεις και η δεύτερη απαιτεί τον καθορισμό ενός τεράστιου όγκου αρχικών δεδομένων σε μια συγκεκριμένη υπερεπιφάνεια. Έτσι, η πολυπλοκότητα αυξάνεται όταν εστιάζουμε σε ένα μόνο στοιχείο του συνόλου, χάνοντας τη συμμετρία και την απλότητα που ενυπάρχουν στο σύνολο όλων των στοιχείων.

Υπό αυτή την έννοια, τα υπερσύμπαντα των υψηλότερων επιπέδων είναι πιο απλά. Η μετάβαση από το Σύμπαν μας σε ένα υπερσύμπαν Επιπέδου Ι εξαλείφει την ανάγκη καθορισμού αρχικών συνθηκών. Περαιτέρω μετακίνηση στο επίπεδο II εξαλείφει την ανάγκη καθορισμού φυσικών σταθερών και στο επίπεδο IV δεν χρειάζεται να προσδιορίσετε τίποτα απολύτως. Η υπερβολική πολυπλοκότητα είναι απλώς μια υποκειμενική αντίληψη, μια άποψη βατράχου. Και από την οπτική γωνία ενός πουλιού, αυτό το υπερσύμπαν δύσκολα θα μπορούσε να είναι πιο απλό. Τα παράπονα για το ακατανόητο είναι αισθητικά, όχι επιστημονικά και δικαιολογούνται μόνο σε μια αριστοτελική κοσμοθεωρία. Όταν κάνουμε μια ερώτηση για τη φύση της πραγματικότητας, δεν πρέπει να περιμένουμε μια απάντηση που μπορεί να φαίνεται περίεργη;

Ένα κοινό χαρακτηριστικό και των τεσσάρων επιπέδων του υπερσύμπαντος είναι ότι η απλούστερη και φαινομενικά πιο κομψή θεωρία περιλαμβάνει παράλληλα σύμπαντα εξ ορισμού. Για να απορρίψουμε την ύπαρξή τους, είναι απαραίτητο να περιπλέκουμε τη θεωρία προσθέτοντας διαδικασίες που δεν επιβεβαιώνονται από το πείραμα και τα αξιώματα που επινοήθηκαν για αυτόν τον σκοπό - σχετικά με το πεπερασμένο του χώρου, την κατάρρευση της κυματικής συνάρτησης και την οντολογική ασυμμετρία. Η επιλογή μας έγκειται στο τι θεωρείται πιο σπάταλο και άκομψο - πολλές λέξεις ή πολλά σύμπαντα. Ίσως με την πάροδο του χρόνου να συνηθίσουμε τις ιδιορρυθμίες του κόσμου μας και να βρούμε τις παραξενιές του γοητευτικές.

Κόσμοι παράλληλων συμπάντων

Όλο και περισσότερο, στα θεωρητικά έργα των κοσμολόγων, το Σύμπαν μας, όπως στους καθρέφτες, αντανακλάται σε ένα αμέτρητο σμήνος του είδους του. Τα παράλληλα σύμπαντα πολλαπλασιάζονται απεριόριστα. Οι κόσμοι των διπλών μας, που σε άλλες υπάρξεις υποκύπτουν σε όλους τους πειρασμούς που αρνηθήκαμε - και το αντίστροφο. Σύμπαντα που είναι διαφορετικά από τα δικά μας από κάθε άποψη: με εντελώς διαφορετικούς φυσικούς νόμους και φυσικές σταθερές, με τον χρόνο να κυλά σε διαφορετική κατεύθυνση, με σωματίδια να ορμούν με υπέρφωτες ταχύτητες.

«Η ιδέα των παράλληλων Συμπάντων φαινόταν πολύ ύποπτη στους επιστήμονες - ένα είδος καταφυγίου για εσωτεριστές, ονειροπόλους και τσαρλατάνους. Όποιος φυσικός αποφάσισε να μιλήσει για παράλληλα Σύμπαντα μετατράπηκε αμέσως σε αντικείμενο χλευασμού στα μάτια των συναδέλφων του και ρίσκαρε την καριέρα του, γιατί ακόμη και τώρα δεν υπάρχει η παραμικρή πειραματική επιβεβαίωση της ορθότητάς τους.

Αλλά με την πάροδο του χρόνου, οι στάσεις απέναντι σε αυτό το πρόβλημα έχουν αλλάξει δραματικά και τα καλύτερα μυαλά προσπαθούν επίμονα να το λύσουν», λέει ο καθηγητής του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης Michio Kaku, συγγραφέας του βιβλίου «Parallel Universes».

Το σύνολο των Συμπάντων έχει ήδη λάβει το όνομά του: το Πολυσύμπαν, το Πολυσύμπαν. Σοβαρά επιστημονικά βιβλία της αφιερώνονται όλο και περισσότερο. Ο συγγραφέας ενός από αυτούς, «The Universe Next Door», ένας αστροφυσικός από τη Βρετανία, Marcus Chown, έγραψε: «Το Σύμπαν μας δεν είναι ένα μόνο Σύμπαν, αλλά μόνο ένα σε μια ατελείωτη σειρά άλλων, που βράζει στο ποτάμι του χρόνου, σαν φυσαλίδες αφρού. Εκεί, πέρα ​​από τα πιο μακρινά όρια του σύμπαντος, ορατά μέσω ενός τηλεσκοπίου, υπάρχουν Σύμπαντα που είναι έτοιμα να αντιστοιχούν σε όλους τους μαθηματικούς τύπους που μπορεί κανείς να φανταστεί».

Ο Max Tegmark, συγγραφέας της μελέτης «Parallel Universes», δήλωσε: «Η φύση μας λέει με διάφορους τρόπους ότι το Σύμπαν μας είναι μόνο ένα ανάμεσα σε πολλά άλλα Σύμπαντα... Αυτή τη στιγμή, δεν είμαστε ακόμη σε θέση να δούμε πώς αυτά τα μέρη ταιριάζουν σε μια γιγάντια εικόνα... Φυσικά, πολλοί απλοί άνθρωποι βρίσκουν αυτή την ιδέα υπερβολική, και πολλοί επιστήμονες το πιστεύουν επίσης. Αλλά αυτή είναι μια συναισθηματική αντίδραση. Οι άνθρωποι απλά δεν συμπαθούν όλα αυτά τα σκουπίδια των άψυχων συμπάντων».

Οι πιο έγκυροι φυσικοί της εποχής μας δεν μένουν μακριά από αυτή την εμμονή. Έτσι, ο καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ Μάρτιν Ρις, Βασιλικός αστρονόμος της Μεγάλης Βρετανίας, είναι σίγουρος: «Αυτό που έχουμε συνηθίσει να αποκαλούμε «Universum» μπορεί στην πραγματικότητα να είναι μόνο ένας μόνο σύνδεσμος σε ολόκληρο το σύνολο. Είναι πολύ πιθανό να υπάρχουν αμέτρητα άλλα Σύμπαντα όπου οι νόμοι της φύσης φαίνονται εντελώς διαφορετικοί. Το σύμπαν στο οποίο αναδυθήκαμε είναι μέρος ενός ασυνήθιστου υποσυνόλου όπου επιτρέπεται η ανάδυση της συνείδησης».

Αυτού του είδους οι ιδέες ταιριάζουν στις σύγχρονες ιδέες των φυσικών και των αστρονόμων. Έτσι, το Σύμπαν μας γεννήθηκε πριν από 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια ως αποτέλεσμα της Μεγάλης Έκρηξης. Δεν υπάρχει τίποτα που να υποδηλώνει ότι αυτό ήταν ένα μοναδικό, μεμονωμένο γεγονός. Τέτοιες εκρήξεις θα μπορούσαν να συμβούν αμέτρητες φορές, γεννώντας πάντα ένα άλλο εξωγήινο Σύμπαν. Αυτά, σαν κομμάτια ενός παζλ, συνθέτουν μια εικόνα του «Κόσμου στο σύνολό του» - του Πολυσύμπαντος.

Αυτή η ιδέα είναι γεμάτη περίεργα συμπεράσματα. «Μας στοιχειώνει η ίδια εμμονική εικόνα», είπε ειρωνικά ο Αμερικανός φυσικός Frank Wilczek, «βλέπουμε έναν άπειρο αριθμό δικών μας αντιγράφων, τα οποία σχεδόν δεν διακρίνονται μεταξύ τους και τα οποία κάνουν τη δική τους παράλληλη ζωή. Και κάθε στιγμή εμφανίζονται όλο και περισσότεροι διπλοί μας, που ζουν τις πιο διαφορετικές εκδοχές του δικού μας μέλλοντος».

Σε γενικές γραμμές, αυτό το είδος εικόνας ανάγεται στην ιδέα του Αμερικανού φυσικού Hugh Everett, που σκιαγραφήθηκε πριν από περισσότερο από μισό αιώνα, το 1957. Ερμήνευσε την κβαντική θεωρία ως εξής: πρότεινε ότι κάθε φορά που πρέπει να γίνεται μια επιλογή μεταξύ πολλών πιθανών καταστάσεων, το Σύμπαν μας χωρίζεται σε πολλά παράλληλα Σύμπαντα, πολύ παρόμοια μεταξύ τους. Έτσι, υπάρχει ένα Σύμπαν στο οποίο θα συναντήσω την Έλενα απόψε. Υπάρχει ένα Σύμπαν όπου η συνάντηση δεν θα γίνει. Και από εδώ και πέρα, το καθένα από αυτά θα εξελιχθεί με τον δικό του τρόπο. Έτσι, η ιδιωτική μου ζωή είναι πράγματι μόνο μια ειδική περίπτωση πολλών πεπρωμένων που εγώ και όλοι οι διπλοί μου έχουμε για να ζήσουμε το summa summarum.

Ταυτόχρονα, η ιδέα του Έβερετ είναι επίσης ένας εξαιρετικός τρόπος για να επιλύσουμε τα αναπόφευκτα παράδοξα που προκύπτουν όταν μιλάμε για μια «μηχανή του χρόνου». Τι κι αν ο εφευρέτης του, έχοντας γυρίσει τον χρόνο πίσω, πέσει ξαφνικά σε άγρια ​​μελαγχολία και αποφασίσει να αυτοκτονήσει; Θα πεθάνει στα μακρινά του νιάτα. δεν θα εφεύρει ένα αυτοκίνητο που θα πετάει στην απόσταση του χρόνου. δεν θα επιστρέψει στα νιάτα του. δεν θα αυτοκτονήσει. θα ζήσει πολύ καιρό, ασχολούμενος με την τεχνική δημιουργικότητα. Θα εφεύρει μια χρονομηχανή. Θα γυρίσει τον χρόνο πίσω, θα αυτοκτονήσει. θα πεθάνει στα μακρινά του νιάτα... Γλιστράς κατά μήκος αυτής της λογικής αλυσίδας, σαν σε μια λωρίδα Mobius, χωρίς να καταλαβαίνεις πού κινήθηκες από μπροστά προς τα πίσω.

1991 - Ο David Deutsch από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης έκοψε τον κόμπο αυτού του παραδόξου. Μπορείτε πραγματικά να ταξιδέψετε στο παρελθόν - και ακόμη και με ένα όπλο στα χέρια σας - αλλά κάθε φορά που πηγαίνουμε στο παρελθόν, δεν βρισκόμαστε στο Σύμπαν μας, όπου δεν έχουμε δει ή ακούσει ακόμη καλεσμένους από το μέλλον, αλλά ένα εναλλακτικό Σύμπαν, που γεννιέται μόλις προσγειωθεί η μηχανή του χρόνου. Στον κόσμο μας, το πλαίσιο των σχέσεων αιτίου-αποτελέσματος είναι ακλόνητο.

«Ένα αντικείμενο ταξιδεύει από μια συγκεκριμένη ώρα, ρέει σε έναν συγκεκριμένο κόσμο και καταλήγει σε έναν άλλο χρόνο και έναν άλλο κόσμο. Αλλά ούτε ένα αντικείμενο δεν είναι ικανό να μεταφερθεί σε μια προηγούμενη εποχή του ίδιου κόσμου», έτσι μπορούμε να διατυπώσουμε αυτήν την εμπειρία, η οποία μετατράπηκε σε ταξίδι στον παράλληλο χώρο. Ο αφορισμός του Maurice Maeterlinck «Αν σήμερα ο Ιούδας ξεκινήσει ένα ταξίδι, αυτό το μονοπάτι θα τον οδηγήσει στον Ιούδα» δεν άντεξε στη δοκιμασία των κοσμολογικών απόψεων. Ένα άτομο που πηγαίνει στο παρελθόν για να συναντήσει τον εαυτό του, βρίσκει μόνο το διπλό του στο παρελθόν κάποιου άλλου.

Παράξενος? «Η ερμηνεία του Έβερετ είναι ένα αναπόφευκτο συμπέρασμα που θα πρέπει να εξαχθεί αν θεωρήσουμε την κβαντική θεωρία ως μια καθολική διδασκαλία που ισχύει πάντα και παντού», θα συμφωνήσουν πολλοί φυσικοί με αυτόν τον συλλογισμό. Και άλλοι ασχολούνται ήδη με τη χαρτογράφηση του σύμπαντος, το οποίο μπορεί να φιλοξενήσει όχι ένα, αλλά έναν άπειρο αριθμό Συμπάντων.

Εμείς, μοναδικοί και αμίμητοι άνθρωποι, πολλαπλασιαζόμαστε, σαν αντίγραφα ταινιών σε DVD, ταξινομημένα σε διαφορετικά διαμερίσματα. Και αν αυτή τη στιγμή ο δίσκος Νο. 3234 μαζεύει σκόνη σε ένα κουτί, τότε κάποιος απλώς βάζει τον δίσκο Νο. 3235 στη συσκευή αναπαραγωγής και κάποιος βγάζει τον δίσκο Νο. 3236 για να τον βάλει ακριβώς στο ίδιο κουτί, και ο δίσκος Αρ. .... Γενικά, με ό,τι μπορεί να συμβεί συμβαίνει με αυτούς.

Είναι δυνατόν να επισκεφθείτε ένα παράλληλο σύμπαν;

Όταν οι επιστήμονες μιλούν για παράλληλα σύμπαντα, μιλούν συχνότερα για διάφορα αντικείμενα: για μακρινές περιοχές του σύμπαντος, μεταξύ των οποίων βρίσκονται «υπερφωτιστικές» - φουσκωτές - άβυσσοι, για μια σειρά κόσμων που θα εξακολουθούν να διακλαδίζονται από το Σύμπαν μας, για τις άκρες του σύμπαντος Ν-διαστάσεων, από το οποίο σχηματίζεται ο οικείος σε εμάς σύμπαν.

Σύμφωνα με ένα σενάριο, η ενεργειακή πυκνότητα του κενού μπορεί μερικές φορές να αλλάξει αυθόρμητα με τέτοιο τρόπο ώστε αυτό να οδηγήσει στη γέννηση ενός «κόρη Σύμπαντος». Τέτοια Σύμπαν διασκορπίζονται σε όλο το Πολύσύμπαν σαν σαπουνόφουσκες που φυσάει ένα παιδί. Σύμφωνα με άλλα σενάρια, νέα Σύμπαντα γεννιούνται στα βάθη των μαύρων τρυπών.

Οι κριτικοί θεωρούν ότι η ίδια η υπόθεση του πολυσύμπαντος είναι εικαστική. Δεν μπορεί ούτε να τεκμηριωθεί πραγματικά ούτε να αποδειχθεί. Άλλα Σύμπαντα δεν είναι παρατηρήσιμα. δεν μπορούμε να τα δούμε με τα μάτια μας, όπως δεν μπορούμε να δούμε το χθες ή το αύριο. Είναι λοιπόν δυνατόν, με βάση τους φυσικούς νόμους ή γεγονότα που μας είναι γνωστά, να περιγράψουμε αυτό που βρίσκεται πέρα ​​από τον ορίζοντα του σύμπαντος; Θα ήταν αλαζονικό να ισχυριστούμε ότι «δεν υπάρχει φεγγάρι όσο κανείς δεν το βλέπει» - ότι δεν υπάρχουν άλλοι κόσμοι, αφού δεν μπορούν να φανούν. Πρέπει να απορρίψουμε αυτήν την «κερδοσκοπική φαντασίωση» εάν οποιαδήποτε προσπάθεια να περιγραφεί αυτό που βρίσκεται πέρα ​​από τον κόσμο μας είναι φανταστική με τον δικό της τρόπο;

Έχουμε να αντιμετωπίσουμε μόνο μια θεωρητική βάση, πάνω στην οποία δεν μπορεί να οικοδομηθεί τίποτα με πρακτική αξία. Όσο για την υπερβολή, η κβαντική θεωρία, κατά τη γνώμη ενός εξωτερικού παρατηρητή, δεν είναι λιγότερο φανταστική από τη συζήτηση για έναν άπειρο αριθμό Συμπάντων.

Σταδιακά, η αρχή καθιερώθηκε στη φυσική: «Ό,τι δεν απαγορεύεται αναπόφευκτα θα γίνει πραγματικότητα». Σε αυτή την περίπτωση, το δικαίωμα της επόμενης κίνησης μεταβιβάζεται στους αντιπάλους. Εναπόκειται σε αυτούς να αποδείξουν την αδυναμία αυτής ή εκείνης της υπόθεσης και εναπόκειται στους ενθουσιώδεις να τις προτείνουν. Έτσι, το μερίδιο των κριτικών είναι να πείσουν ότι κανένα από τα πολλά Σύμπαντα δεν έχει το δικαίωμα να υπάρχει σε κανένα parsec της n-διάστασης. Και αν κατάφερναν να το αποδείξουν, θα ήταν πολύ περίεργο. «Αν υπήρχε μόνο ένα Σύμπαν μας», γράφει ο Βρετανός κοσμολόγος Ντένις Γουίλιαμ Σιάμα, «θα ήταν δύσκολο να εξηγήσουμε γιατί δεν υπάρχει χώρος για πολλά άλλα Σύμπαντα, ενώ αυτό είναι ακόμα διαθέσιμο».

Με τη βασιλεία της ιδέας των «πολλαπλών Συμπάντων», η επανάσταση του Κοπέρνικου, που ξεκίνησε πριν από 5 αιώνες, φτάνει στο λογικό της τέλος. «Στην αρχή, οι άνθρωποι πίστευαν ότι η Γη ήταν στο κέντρο του Σύμπαντος», γράφει ο Alexander Vilenkin. «Τότε έγινε σαφές ότι η Γη καταλαμβάνει περίπου την ίδια θέση με τους άλλους πλανήτες. Ήταν δύσκολο να συμβιβαστούμε με το γεγονός ότι δεν είμαστε μοναδικοί».

Πρώτα, η Γη εκδιώχθηκε από το κέντρο του σύμπαντος, μετά ο Γαλαξίας μας αποδείχθηκε ότι ήταν ένα από τα μικρά νησιά στο διάστημα, και τώρα ο χώρος έχει πολλαπλασιαστεί, σαν κόκκος άμμου σε μια ατελείωτη δέσμη καθρεφτών. Οι ορίζοντες του σύμπαντος έχουν επεκταθεί - προς όλες τις κατευθύνσεις, σε όλες τις διαστάσεις! Το άπειρο έχει γίνει μια φυσική πραγματικότητα στη φυσική, μια αμετάβλητη ιδιότητα του κόσμου.

Έτσι, υπάρχουν άλλα Σύμπαντα που κρύβονται κάπου μακριά. Είναι δυνατόν να τους φτάσουμε; Ίσως, στην επιστημονική φαντασία, ήρθε η ώρα να αντικαταστήσουμε τις «μηχανές του χρόνου», οι οποίες είχαν ήδη αρκετό χρόνο να πετούν γύρω από τους κόσμους του Παρελθόντος και του Μέλλοντος, με «διαστημικές μηχανές», οι οποίες θα ορμήσουν μέσα από τους αστρικούς μας κόσμους. άγνωστη απόσταση υπερβατικής γεωμετρίας. Τι πιστεύουν οι επιστήμονες για αυτό;

2005 - Το Αμερικανικό Ινστιτούτο Αεροναυτικής και Αστροναυτικής απένειμε το βραβείο στην κατηγορία «Future Flight» στον Αυστριακό φυσικό Walter Drescher και τον Γερμανό συνάδελφό του Joachim Heuser. Εάν οι ιδέες που πρότειναν είναι σωστές, τότε μπορείτε να φτάσετε στη Σελήνη σε λίγα λεπτά, στον Άρη σε δυόμισι ώρες και 80 ημέρες είναι αρκετές όχι μόνο για να γυρίσετε τη Γη, αλλά και για να ταξιδέψετε σε ένα αστέρι που βρίσκεται δέκα έτη φωτός μακριά μας. Τέτοιες προτάσεις απλά δεν μπορούν να μην εμφανιστούν - διαφορετικά η αστροναυτική θα φτάσει σε αδιέξοδο. Δεν υπάρχει άλλη επιλογή: είτε θα πετάξουμε στα αστέρια κάποια μέρα, είτε τα ταξίδια στο διάστημα είναι απολύτως άσκοπα, σαν να προσπαθούμε να γυρίσουμε την υδρόγειο πηδώντας με το ένα πόδι.

Σε τι βασίζεται η ιδέα των Drescher και Heuser; Πριν από μισό αιώνα, ο Γερμανός επιστήμονας Burkhard Heim προσπάθησε να συμβιβάσει τις δύο πιο σημαντικές θεωρίες της σύγχρονης φυσικής: την κβαντική μηχανική και τη γενική σχετικότητα.

Κάποτε, ο Αϊνστάιν έδειξε ότι το διάστημα κοντά σε πλανήτες ή αστέρια είναι έντονα κυρτό και ο χρόνος κυλά πιο αργά παρά μακριά από αυτούς. Αυτό είναι δύσκολο να επαληθευτεί, αλλά είναι εύκολο να εξηγηθεί με μια μεταφορά. Ο χώρος μπορεί να παρομοιαστεί με ένα σφιχτά τεντωμένο φύλλο από καουτσούκ και τα ουράνια σώματα είναι μια διασπορά από μεταλλικές μπάλες που περιστρέφονται μονότονα γύρω του. Όσο πιο μαζική είναι η μπάλα, τόσο πιο βαθιά είναι η κατάθλιψη κάτω από αυτήν. Η βαρύτητα, είπε ο Αϊνστάιν, είναι η χωρική γεωμετρία, μια ορατή παραμόρφωση του χωροχρόνου.

Ο Heim οδήγησε την ιδέα του στο λογικό της συμπέρασμα, κάνοντας την υπόθεση ότι άλλες θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις δημιουργούνται επίσης από τα χαρακτηριστικά του χώρου στον οποίο ζούμε - και ζούμε, σύμφωνα με τον Heim, στον εξαδιάστατο χώρο (συμπεριλαμβανομένου του χρόνου).

Οι οπαδοί του, Drescher και Heuser, ανέβασαν τον αριθμό των διαστάσεων του σύμπαντος σε οκτώ και περιέγραψαν ακόμη και πώς μπορούμε να διεισδύσουμε πέρα ​​από τις διαστάσεις που έχουμε συνηθίσει (εδώ είναι, «πτήση του μέλλοντος»!).

Το μοντέλο της «διαστημικής μηχανής» τους είναι το εξής: ένας περιστρεφόμενος δακτύλιος και ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο συγκεκριμένης διαμόρφωσης. Καθώς αυξάνεται η ταχύτητα περιστροφής του δακτυλίου, το διαστημόπλοιο που βρίσκεται εδώ φαίνεται να διαλύεται στον αέρα, να γίνεται αόρατο (όσοι παρακολούθησαν την ταινία "Επαφή" βασισμένη στο μυθιστόρημα του Carl Sagan θυμούνται καλά τη σκηνή όταν το σφαιρικό πλοίο, στριφογύριζε άγρια στη θέση του, εξαφανίστηκε πίσω από την ομίχλη της κουρτίνας - μεταφέρθηκε σε μια «σήραγγα σκουληκότρυπας»).

Έτσι, το διαστημόπλοιο των Drescher και Heuser διέφυγε επίσης σε μια άλλη διάσταση, όπου, σύμφωνα με την υπόθεση των επιστημόνων, οι φυσικές σταθερές, συμπεριλαμβανομένης της ταχύτητας του φωτός, μπορούν να λάβουν μια εντελώς διαφορετική τιμή - για παράδειγμα, πολύ μεγαλύτερη. Έχοντας ορμήσει μέσα από μια εξωγήινη διάσταση - μέσα από ένα «παράλληλο Σύμπαν» - με υπερφωτεινή (κατά τη γνώμη μας) ταχύτητα, το πλοίο εμφανίστηκε αμέσως στον στόχο, είτε ήταν η Σελήνη, ο Άρης είτε ένα αστέρι.

Οι συγγραφείς του έργου γράφουν ειλικρινά ότι "αυτό το έργο περιέχει ελλείψεις" και είναι "μαθηματικά ελαττωματικό", ειδικότερα, δεν είναι απολύτως σαφές πώς το πλοίο διεισδύει στο παράλληλο Σύμπαν, πόσο μάλλον να βγει από αυτό. Η σύγχρονη τεχνολογία δεν είναι ικανή για κάτι τέτοιο. Σε γενικές γραμμές, η προτεινόμενη θεωρία, όπως αναφέρεται σε ένα σχόλιο στο περιοδικό New Scientist, είναι δύσκολο να συμβιβαστεί με τη σύγχρονη φυσική, αλλά μπορεί να είναι μια αρκετά υποσχόμενη κατεύθυνση.

Τι θα συμβεί αν οι ομοϊδεάτες μας σε έναν από τους παράλληλους κόσμους σκέφτονται με τον ίδιο τρόπο και ίσως προσπαθήσουν ακόμη και να φτάσουν σε εμάς;

Πόσο συχνά σκέφτεστε πώς θα ήταν δομημένος ο κόσμος μας σήμερα αν η έκβαση ορισμένων βασικών ιστορικών γεγονότων ήταν διαφορετική; Πώς θα ήταν ο πλανήτης μας αν οι δεινόσαυροι, για παράδειγμα, δεν είχαν εξαφανιστεί; Κάθε μας ενέργεια και απόφαση γίνεται αυτόματα μέρος του παρελθόντος. Στην πραγματικότητα, δεν υπάρχει παρόν: οτιδήποτε κάνουμε αυτή τη στιγμή δεν μπορεί να αλλάξει, καταγράφεται στη μνήμη του Σύμπαντος. Ωστόσο, υπάρχει μια θεωρία σύμφωνα με την οποία υπάρχουν πολλά σύμπαντα όπου ζούμε μια εντελώς διαφορετική ζωή: κάθε πράξη μας συνδέεται με μια συγκεκριμένη επιλογή και, κάνοντας αυτή την επιλογή στο Σύμπαν μας, σε παράλληλη, το «άλλο εγώ». παίρνει την αντίθετη απόφαση. Πόσο δικαιολογημένη είναι μια τέτοια θεωρία από επιστημονική άποψη; Γιατί οι επιστήμονες κατέφυγαν σε αυτό; Ας προσπαθήσουμε να το καταλάβουμε στο άρθρο μας.

Έννοια πολλών κόσμων του Σύμπαντος

Η θεωρία ενός πιθανού συνόλου κόσμων αναφέρθηκε για πρώτη φορά από τον Αμερικανό φυσικό Χιου Έβερετ. Προσέφερε τη λύση του σε ένα από τα κύρια κβαντικά μυστήρια της φυσικής. Πριν προχωρήσουμε απευθείας στη θεωρία του Hugh Everett, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε ποιο είναι αυτό το μυστήριο των κβαντικών σωματιδίων, το οποίο στοιχειώνει τους φυσικούς σε όλο τον κόσμο για δεκαετίες.

Ας φανταστούμε ένα συνηθισμένο ηλεκτρόνιο. Αποδεικνύεται ότι ως κβαντικό αντικείμενο μπορεί να βρίσκεται σε δύο σημεία ταυτόχρονα. Αυτή η ιδιότητά του ονομάζεται υπέρθεση δύο καταστάσεων. Όμως η μαγεία δεν τελειώνει εκεί. Μόλις θέλουμε να προσδιορίσουμε με κάποιο τρόπο τη θέση του ηλεκτρονίου, για παράδειγμα, προσπαθούμε να το γκρεμίσουμε με ένα άλλο ηλεκτρόνιο, τότε από κβαντικό θα γίνει συνηθισμένο. Πώς είναι δυνατόν αυτό: το ηλεκτρόνιο ήταν και στο σημείο Α και στο σημείο Β και ξαφνικά κάποια στιγμή πήδηξε στο Β;

Ο Χιου Έβερετ πρόσφερε την ερμηνεία του για αυτό το κβαντικό μυστήριο. Σύμφωνα με τη θεωρία των πολλών κόσμων του, το ηλεκτρόνιο συνεχίζει να υπάρχει σε δύο καταστάσεις ταυτόχρονα. Όλα αφορούν τον ίδιο τον παρατηρητή: τώρα μετατρέπεται σε κβαντικό αντικείμενο και χωρίζεται σε δύο καταστάσεις. Σε ένα από αυτά βλέπει ένα ηλεκτρόνιο στο σημείο Α, στο άλλο - στο Β. Υπάρχουν δύο παράλληλες πραγματικότητες, και σε ποια από αυτές θα βρεθεί ο παρατηρητής είναι άγνωστη. Η διαίρεση σε πραγματικότητες δεν περιορίζεται στον αριθμό δύο: η διακλάδωσή τους εξαρτάται μόνο από την παραλλαγή των γεγονότων. Ωστόσο, όλες αυτές οι πραγματικότητες υπάρχουν ανεξάρτητα η μία από την άλλη. Εμείς ως παρατηρητές βρισκόμαστε σε ένα, από το οποίο είναι αδύνατο να φύγουμε, όπως και να περάσουμε σε παράλληλο.

Octavio Fossatti / Unsplash.com

Από την άποψη αυτής της έννοιας, το πείραμα με την πιο επιστημονική γάτα στην ιστορία της φυσικής - τη γάτα του Schrödinger - εξηγείται εύκολα. Σύμφωνα με την ερμηνεία των πολλών κόσμων της κβαντικής μηχανικής, η φτωχή γάτα στον χαλύβδινο θάλαμο είναι και ζωντανή και νεκρή. Όταν ανοίγουμε αυτόν τον θάλαμο, είναι σαν να συγχωνευόμαστε με τη γάτα και να σχηματίζουμε δύο καταστάσεις - ζωντανή και νεκρή, που δεν τέμνονται. Σχηματίζονται δύο διαφορετικά σύμπαντα: στο ένα, ένας παρατηρητής με μια νεκρή γάτα, στο άλλο, με μια ζωντανή.

Αξίζει αμέσως να σημειωθεί ότι η έννοια των πολλών κόσμων δεν συνεπάγεται την παρουσία πολλών συμπάντων: είναι ένα, απλώς πολυεπίπεδο, και κάθε αντικείμενο σε αυτό μπορεί να βρίσκεται σε διαφορετικές καταστάσεις. Μια τέτοια έννοια δεν μπορεί να θεωρηθεί πειραματικά επιβεβαιωμένη θεωρία. Προς το παρόν, αυτή είναι απλώς μια μαθηματική περιγραφή του κβαντικού μυστηρίου.

Η θεωρία του Hugh Everett υποστηρίζεται από τον φυσικό και καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Griffith της Αυστραλίας Howard Wiseman, τον Dr Michael Hall από το Πανεπιστήμιο Griffith Center for Quantum Dynamics και τον Dr Dirk-Andre Deckert από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Κατά τη γνώμη τους, οι παράλληλοι κόσμοι υπάρχουν πραγματικά και είναι προικισμένοι με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Οποιαδήποτε κβαντικά μυστήρια και μοτίβα είναι συνέπεια της «απώθησης» των γειτονικών κόσμων μεταξύ τους. Αυτά τα κβαντικά φαινόμενα προκύπτουν έτσι ώστε κάθε κόσμος να είναι διαφορετικός από τον άλλο.

Η έννοια των παράλληλων συμπάντων και η θεωρία χορδών

Από τα σχολικά μαθήματα θυμόμαστε καλά ότι στη φυσική υπάρχουν δύο βασικές θεωρίες: η γενική σχετικότητα και η κβαντική θεωρία πεδίου. Το πρώτο εξηγεί τις φυσικές διεργασίες στον μακρόκοσμο, το δεύτερο - στο μικρό. Εάν και οι δύο αυτές θεωρίες χρησιμοποιηθούν στην ίδια κλίμακα, θα έρθουν σε αντίθεση μεταξύ τους. Φαίνεται λογικό να υπάρχει κάποια γενική θεωρία που να ισχύει για όλες τις αποστάσεις και τις κλίμακες. Ως εκ τούτου, οι φυσικοί πρότειναν τη θεωρία χορδών.

Το γεγονός είναι ότι σε πολύ μικρή κλίμακα προκύπτουν ορισμένες δονήσεις που είναι παρόμοιες με δονήσεις από μια συνηθισμένη χορδή. Αυτές οι χορδές είναι φορτισμένες με ενέργεια. Οι "χορδές" δεν είναι χορδές με την κυριολεκτική έννοια. Αυτή είναι μια αφαίρεση που εξηγεί την αλληλεπίδραση των σωματιδίων, των φυσικών σταθερών και των χαρακτηριστικών τους. Στη δεκαετία του 1970, όταν γεννήθηκε η θεωρία, οι επιστήμονες πίστευαν ότι θα γινόταν παγκόσμιο να περιγράψουμε ολόκληρο τον κόσμο μας. Ωστόσο, αποδείχθηκε ότι αυτή η θεωρία λειτουργεί μόνο σε 10-διάστατο χώρο (και ζούμε σε τετραδιάστατο χώρο). Οι υπόλοιπες έξι διαστάσεις του χώρου απλώς καταρρέουν. Όμως, όπως αποδείχθηκε, δεν διπλώνονται με απλό τρόπο.

Το 2003, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι μπορούν να καταρρεύσουν με τεράστιο αριθμό τρόπων και κάθε νέα μέθοδος παράγει το δικό της σύμπαν με διαφορετικές φυσικές σταθερές.

Jason Blackeye / Unsplash.com

Όπως και με την έννοια των πολλών κόσμων, η θεωρία χορδών είναι αρκετά δύσκολο να αποδειχθεί πειραματικά. Επιπλέον, ο μαθηματικός μηχανισμός της θεωρίας είναι τόσο δύσκολος που για κάθε νέα ιδέα πρέπει να αναζητηθεί μια μαθηματική εξήγηση κυριολεκτικά από την αρχή.

Υπόθεση Μαθηματικού Σύμπαντος

Ο κοσμολόγος και καθηγητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης Max Tegmark παρουσίασε τη «θεωρία των πάντων» το 1998 και την ονόμασε την υπόθεση ενός μαθηματικού σύμπαντος. Έλυσε το πρόβλημα της ύπαρξης μεγάλου αριθμού φυσικών νόμων με τον δικό του τρόπο. Κατά τη γνώμη του, κάθε σύνολο από αυτούς τους νόμους, οι οποίοι είναι συνεπείς από την άποψη των μαθηματικών, αντιστοιχεί σε ένα ανεξάρτητο σύμπαν. Η καθολικότητα της θεωρίας είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξηγήσει όλη την ποικιλία των φυσικών νόμων και τις τιμές των φυσικών σταθερών.

Ο Tegmark πρότεινε όλοι οι κόσμοι, σύμφωνα με την ιδέα του, να χωριστούν σε τέσσερις ομάδες. Το πρώτο περιλαμβάνει κόσμους που βρίσκονται πέρα ​​από τον κοσμικό μας ορίζοντα, τα λεγόμενα εξω-μεταγαλαξιακά αντικείμενα. Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει κόσμους με άλλες φυσικές σταθερές, διαφορετικές από αυτές του Σύμπαντος μας. Ο τρίτος είναι κόσμοι που εμφανίζονται ως αποτέλεσμα της ερμηνείας των νόμων της κβαντικής μηχανικής. Η τέταρτη ομάδα είναι ένα ορισμένο σύνολο από όλα τα σύμπαντα στα οποία εμφανίζονται ορισμένες μαθηματικές δομές.

Όπως σημειώνει ο ερευνητής, το Σύμπαν μας δεν είναι το μόνο, αφού το διάστημα είναι απεριόριστο. Ο κόσμος μας, όπου ζούμε, περιορίζεται από το διάστημα, το φως από το οποίο έφτασε σε εμάς 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Θα είμαστε σε θέση να μάθουμε αξιόπιστα για άλλα σύμπαντα σε τουλάχιστον άλλα δισεκατομμύρια χρόνια, μέχρι να φτάσει το φως από αυτά σε εμάς.

Stephen Hawking: Οι μαύρες τρύπες είναι ένα μονοπάτι προς ένα άλλο σύμπαν

Ο Stephen Hawking είναι επίσης υποστηρικτής της θεωρίας των πολλών συμπάντων. Ένας από τους πιο διάσημους επιστήμονες της εποχής μας παρουσίασε για πρώτη φορά το δοκίμιό του «Μαύρες τρύπες και νεαρά σύμπαντα» το 1988. Ο ερευνητής προτείνει ότι οι μαύρες τρύπες είναι μια πορεία προς εναλλακτικούς κόσμους.

Χάρη στον Stephen Hawking, γνωρίζουμε ότι οι μαύρες τρύπες τείνουν να χάνουν ενέργεια και να εξατμίζονται, απελευθερώνοντας την ακτινοβολία Hawking, η οποία πήρε το όνομά του από τον ίδιο τον ερευνητή. Πριν ο μεγάλος επιστήμονας κάνει αυτή την ανακάλυψη, η επιστημονική κοινότητα πίστευε ότι ό,τι έπεφτε σε μια μαύρη τρύπα εξαφανίστηκε. Η θεωρία του Χόκινγκ διαψεύδει αυτή την υπόθεση. Σύμφωνα με τον φυσικό, υποθετικά, κάθε πράγμα, αντικείμενο, αντικείμενο που πέφτει σε μια μαύρη τρύπα πετάει έξω από αυτήν και καταλήγει σε άλλο σύμπαν. Ωστόσο, ένα τέτοιο ταξίδι είναι μονόδρομος: δεν υπάρχει τρόπος επιστροφής.