並行世界。私たちの世界はひとつだけではない: 並行世界の理論

マルチバースとは、多くの並行宇宙の存在を示唆する科学概念です。これらの世界の多様性、その性質、相互作用を説明する仮説が数多くあります。

量子論の成功は否定できません。結局のところ、それは、現代世界に知られているすべての基本的な物理法則を表しています。それにもかかわらず、量子論は依然として明確な答えのない多くの疑問を投げかけています。その 1 つは、よく知られている「シュレーディンガーの猫問題」です。これは、特定の事象の予測と確率に基づいて形成される量子論の基礎が不安定であることを明確に示しています。重要なのは、量子論によれば、粒子の特徴は、すべての可能な状態の合計に等しい状態で存在することであるということです。この場合、この法則を量子の世界に適用すると、猫は生きている猫と死んだ猫の状態の合計であることがわかります。

そして、量子論の法則はレーダー、ラジオ、携帯電話、インターネットなどの技術の応用にうまく利用されていますが、私たちは上記のパラドックスに我慢しなければなりません。

量子問題を解決するために、箱を開けて猫の状態を観察すると、それまで不定だった猫の状態が明確になるという、いわゆる「コペンハーゲン理論」が形成されました。しかし、例えばコペンハーゲン理論を適用すると、冥王星は 1930 年 2 月 18 日にアメリカの天文学者クライド・トンボーによって発見されて以来、存在していたということになります。この日だけ冥王星の波動関数（状態）が記録され、残りは全て崩壊した。しかし、冥王星の年齢は35億年をはるかに超えていることが知られており、これはコペンハーゲンの解釈に問題があることを示している。

複数の世界

量子問題の別の解決策は、1957 年にアメリカの物理学者ヒュー・エベレットによって提案されました。彼は、いわゆる「量子世界の多世界解釈」を定式化しました。それによると、物体が不確実な状態から特定の状態に移行するたびに、この物体はいくつかのありそうな状態に分割されます。シュレーディンガーの猫の例で言えば、箱を開けると、猫が死んでいるシナリオの宇宙が現れ、猫が生きている宇宙が現れます。したがって、彼は 2 つの状態にありますが、平行世界では、つまり、猫のすべての波動関数は有効なままであり、どれも崩壊しません。

多くの SF 作家が SF 作品で使用したのはこの仮説でした。複数の並行世界は、歴史が異なる方向を辿った多数の代替出来事の存在を示唆しています。たとえば、ある世界では無敵のスペイン無敵艦隊が敗北しなかったり、第二次世界大戦で第三帝国が勝利したりしました。

このモデルのより現代的な解釈は、波動関数の一貫性の欠如によって他の世界との相互作用の不可能性を説明します。大まかに言えば、ある時点で私たちの波動関数は並行世界の関数に合わせて振動しなくなりました。そうすれば、私たちが他の宇宙から来た「ルームメイト」と何の交流もすることなくアパートで共存し、彼らと同じように、私たちの宇宙が本物であると確信できる可能性は十分にあります。

実際、「多世界」という用語は、この理論には完全に適切というわけではありません。なぜなら、この理論では、さまざまな種類の出来事が同時に発生する 1 つの世界が想定されているからです。

ほとんどの理論物理学者は、この仮説が信じられないほど素晴らしいことに同意しますが、これは量子論の問題を説明します。しかし、多くの科学者は、多世界解釈は科学的手法では確認も反駁もできないため、科学的であるとは考えていません。

量子宇宙論では

今日、科学者は量子論をいかなる物体にも使用するのではなく、宇宙全体に適用することを意図しているため、複数の世界の仮説が科学の現場に戻りつつあります。私たちはいわゆる「量子宇宙論」について話していますが、一見すると、その定式化さえ不合理であるように見えるかもしれません。この科学分野の質問は宇宙に関連しています。形成の最初の段階における宇宙の極小サイズは、量子論のスケールと非常に一致しています。

この場合、宇宙の次元がのオーダーであれば、これに量子論を適用することで、宇宙の不定状態も得ることができます。後者は、異なる確率で異なる状態にある他の宇宙が存在することを意味します。そして、すべての平行世界の状態を合計すると、単一の「宇宙の波動関数」が得られます。多世界解釈とは異なり、量子宇宙は別々に存在します。

ご存知のように、宇宙の微調整という問題は、世界の自然の基本法則を定義する物理的な基本定数が生命の存在にとって理想的に選択されているという事実に注目を集めます。陽子の質量がもう少し小さければ、水素より重い元素の形成は不可能になります。この問題は、異なる基本値を持つ多くの並行宇宙が実現される多宇宙モデルを使用して解決できます。そして、これらの世界のいくつかが存在する確率は低く、それらは誕生後すぐに、たとえば縮小したり飛び散ったりして「死んで」しまいます。矛盾のない物理法則を形成する定数を持つ他の定数は、安定したままである可能性が高くなります。この仮説によれば、多元宇宙には多数の並行世界が含まれており、そのほとんどは「死んだ」ものであり、少数の並行世界だけがそれらが長期間存在することを可能にし、知的生命体の存在の権利さえ与えているということになります。人生。

弦理論では

理論物理学の最も有望な分野の 1 つは、です。彼女は量子文字列、つまり拡張された一次元の物体の記述に取り組んでおり、その振動は粒子の形で私たちに見えます。この理論の本来の目的は、一般相対性理論と量子論という 2 つの基本理論を統合することです。後で判明したように、これはいくつかの方法で行うことができ、その結果、いくつかの弦理論が形成されました。 1990 年代半ば、多くの理論物理学者は、これらの理論が、後に「M 理論」と呼ばれる単一の構造の異なる例であることを発見しました。

その特異性は、特定の 11 次元の膜の存在にあり、その糸が私たちの宇宙に浸透しています。しかし、私たちは 4 つの次元 (3 つの空間座標と 1 つの時間) の世界に住んでいますが、他の次元はどこに行くのでしょうか? 科学者らは、彼らが非常に小規模で閉じこもっていると示唆していますが、技術の発展が不十分なためまだ観察することはできません。この記述から、別の純粋に数学的な問題が生じます。つまり、多数の「偽の真空」が発生します。

私たちには観察できない空間のこの畳み込みと偽の真空の存在の最も簡単な説明は、多元宇宙です。弦物理学者は、物理法則が異なるだけでなく、次元数も異なる膨大な数の宇宙が存在するという考えに基づいています。したがって、私たちの宇宙の膜は、簡略化された形で球体、つまり私たちが住んでいる表面の泡として表すことができ、その7つの次元は「崩壊」状態にあります。したがって、私たちの世界は、他の膜宇宙とともに、11次元の超空間に浮かぶたくさんのシャボン玉のようなものになります。 3次元空間に存在する私たちにはそこから出ることができないため、他の宇宙と交流する機会がありません。

前述したように、ほとんどの平行世界と宇宙は消滅しています。つまり、生命にとって不安定または不適当な物理法則により、その物質は、たとえば構造のない電子の蓄積の形でしか表現できません。その理由は、粒子の可能な量子状態の多様性、基本定数の異なる値、および次元数の違いです。このような仮定が、私たちの世界は唯一ではないというコペルニクスの原理と矛盾しないことは注目に値します。なぜなら、少量ではあるが、私たちのものとは異なる物理法則にもかかわらず、依然として複雑な構造の形成と知的生命体の出現を可能にする世界が存在する可能性があるからである。

理論の妥当性

多元宇宙仮説は SF の本から飛び出してきたように聞こえますが、欠点が 1 つあります。それは、科学者が科学的方法を使用してそれを証明したり反証したりすることが不可能であるということです。しかし、その背後には複雑な数学があり、多くの重要で有望な物理理論がそれに依存しています。多元宇宙を支持する議論を次のリストに示します。

それは、量子力学の多世界解釈の存在の基礎です。量子力学における不確実性の問題を解決する 2 つの高度な理論 (コペンハーゲン解釈と併せて) のうちの 1 つ。
宇宙の微調整が存在する理由を説明します。多元宇宙の場合、私たちの世界のパラメーターは、多くの可能なオプションのうちの 1 つにすぎません。
これは、偽真空の問題を解決し、宇宙の特定の次元が折りたたまれる理由を説明できるため、いわゆる「ひも理論の風景」です。

によってサポートされています。これがその拡張機能を最もよく説明しています。宇宙形成の初期段階では、おそらく宇宙は 2 つ以上の宇宙に分割され、それぞれが互いに独立して進化した可能性があります。宇宙の現代の標準宇宙モデルであるラムダ CDM は、インフレーション理論に基づいています。

スウェーデンの宇宙学者マックス・テグマークは、さまざまな代替世界の分類を提案しました。

私たちの目に見える宇宙を超えた宇宙。
他の基本定数と次元数を持つ宇宙。M 理論によれば、たとえば、他の膜上に存在する可能性があります。
量子力学の多世界解釈に従って生じる並行宇宙。
最終的なアンサンブルは、すべての可能な宇宙です。

多元宇宙理論の将来の運命についてはまだ何も言うことはありませんが、今日この理論は宇宙論と理論物理学において名誉ある地位を占めており、スティーヴン・ホーキング博士、ブライアン・グリーン博士、マックス博士など、現代の数多くの優れた物理学者によって支持されています。テグマーク、ミチオ・カク、アラン・ガス、ニール・タイソンなど。

潜在的な複数の宇宙の 1 つのモデルは、多世界理論と呼ばれます。この理論は、現実ではなく SF 映画の中に属するほど、奇妙で非現実的であるように思えるかもしれません。しかし、その有効性を決定的に否定できる実験はありません。

平行宇宙仮説の起源は、1900 年代初頭の量子力学の考え方の導入と密接に関連しています。小宇宙を研究する物理学の分野である量子力学は、ナノスケールの物体の挙動を予測します。物理学者は、量子物質の挙動を数学的モデルに当てはめることに苦労してきました。たとえば、小さな光線であるフォトンは、水平方向に前後に移動しながら、垂直方向に上下に移動できます。

この動作は、肉眼で見える物体とはまったく対照的です。私たちが見るものはすべて、波または粒子として動きます。物質の二重性に関するこの理論はハイゼンベルク不確定性原理 (HEP) と呼ばれ、観察という行為が速度や位置などの量に影響を与えると述べています。

量子力学に関連して、この観測効果は、測定中の量子物体の粒子または波形に影響を与える可能性があります。ニールス・ボーアのコペンハーゲン解釈など、将来の量子理論では、観察される物体は二重の性質を保持しておらず、1 つの状態のみになり得ると主張するために PNG が使用されました。

1954 年、プリンストン大学の若い学生ヒュー・エベレットは、量子力学の一般的なモデルとは異なる根本的な提案を提案しました。エベレットは、この観察が量子問題を提起するとは信じていませんでした。

その代わりに、彼は量子物質の観察が宇宙に亀裂を生み出すと主張した。言い換えれば、宇宙はあらゆる確率を考慮してそれ自体のコピーを作成し、これらの複製は互いに独立して存在します。たとえば、ある宇宙の科学者によって光子が測定され、波として分析されるたびに、別の宇宙の同じ科学者はそれを粒子として分析します。これらの各宇宙は、他の平行世界と共存する独自の独立した現実を提供します。

エベレットの多世界理論 (MWT) が正しければ、私たちの人生経験の仕方を完全に変える多くの示唆が含まれています。複数の結果が考えられる行動はすべて、宇宙の分裂につながります。したがって、無限の数の平行世界と各人の無限のコピーが存在します。

これらのコピーは同じ顔と体を持っていますが、それぞれが異なる経験を受けるため、性格は異なります（一方は攻撃的で、もう一方は受動的である場合があります）。無限の代替現実は、誰も独自の成果を達成できないことも示唆しています。すべての人、または並行世界のその人の別のバージョンは、あらゆることを行ってきました、または行う予定です。

さらに、TMM からは、誰もが不滅であることがわかります。老いが確実な死因となることは決してありませんが、別の現実の中には、抗老化医学が開発されるほど科学技術が進歩している可能性もあります。ある世界で死んでも、別の世界で別のバージョンのあなたが生き残ることになります。

平行世界の最も憂慮すべき結果は、世界に対するあなたの認識が現実ではないということです。一つの平行世界におけるこの瞬間の私たちの「現実」は、他の世界とは全く異なるものとなるでしょう。それは無限で絶対的な真実のほんの小さなフィクションにすぎません。あなたは今この記事を読んでいると信じているかもしれませんが、読まれていないあなたのコピーはたくさんあります。実際、あなたは遠い現実のこの記事の著者ですらあります。それでは、もし私たちがそれらの報酬を失い、他のものを選択する可能性がある場合、賞を獲得して決定を下すことは重要ですか？それとも、実際にはどこかで死んでいるかもしれないのに、より多くのことを達成しようと生きているのでしょうか？

オーストリアの数学者ハンス・モラヴェックのような一部の科学者は、並行宇宙の可能性の誤りを暴こうと試みてきた。モラベックは 1987 年に、クォークを測定する機械に接続された銃を人に向ける、量子自殺と呼ばれる有名な実験を開発しました。トリガーを引くたびに、クォークの回転が測定されます。測定結果に応じて、武器が発砲したりしなかったりします。

この実験に基づいて、各シナリオで銃が 50% の確率で人を撃つかどうかが決まります。 TMM が真実でない場合、人間の生存確率は、クォーク測定のたびにゼロに達するまで減少します。

一方、TMM は、実験者が何らかの平行世界で生き残る可能性は常に 100% であり、その人は量子的不死性に直面すると述べています。

クォークを測定する場合、武器が発砲できるか発砲できないかの 2 つの可能性があります。この時点で、TMM は、考えられる 2 つの結末を説明するために、宇宙が 2 つの異なる宇宙に分割されると述べています。武器はある現実では発砲しますが、別の現実では発砲しません。

道徳的理由から、科学者はモラヴェックの実験を平行世界の存在の反証や確認に利用することはできない。被験者はその特定の現実では死亡し、別の平行世界ではまだ生きていることしかあり得ないからである。いずれにせよ、多世界理論とその驚くべき結果は、宇宙について私たちが知っているすべてに疑問を投げかけます。

2011 年 5 月 9 日月曜日

未知の双子惑星、平行宇宙、さらには銀河の存在についての論争や仮説は、何十年にもわたって行われてきました。それらはすべて確率論に基づいており、現代物理学の概念は関与していません。近年、それらは量子力学と相対性理論という証明された理論に基づいて、超宇宙の存在の考えに追加されました。

「Polit.ru」は、マックス・テグマークによる記事「平行宇宙」を掲載し、理論的には4つのレベルを含むとされる超宇宙の構造についての仮説を提唱しています。しかし、今後 10 年以内に、科学者たちは宇宙空間の特性に関する新しいデータを入手し、それに応じてこの仮説を確認または反論する本当の機会を得るかもしれません。この論文は雑誌「In the World of Science」（2003. No. 8）に掲載されました。

進化は、私たちの初期の祖先にとって不可欠であった日常の物理学についての直観を私たちに与えてくれました。したがって、日常を超えるとすぐに、奇妙なことが起こることが十分に予想されます。

最も単純で最も人気のある宇宙論モデルは、約 10 乗 1028 メートル離れた銀河に双子が存在すると予測しています。その距離は非常に遠いので天体観測の範囲を超えていますが、だからといって私たちの双子の現実性が薄れるわけではありません。この仮定は、現代物理学の概念を含まない確率論に基づいています。受け入れられている唯一の仮定は、空間は無限であり、物質で満たされているということです。私たちと同じような人生の変遷を経て、同じ外見、同じ名前、記憶を持って暮らす人々が住んでいる惑星も含めて、人が住む惑星はたくさんあるかもしれません。

しかし、私たちには自分の他の人生を見る機会は決して与えられません。私たちが見ることができる最も遠い距離は、ビッグバンから 140 億年間に光が到達できる距離です。私たちから最も遠くに見える物体間の距離は約 431026 m です。それは、ハッブル体積、宇宙の地平線の体積、または単に宇宙と呼ばれる、宇宙の観測可能な領域を決定します。私たちの双子の宇宙は、彼らの惑星を中心とする同じサイズの球体です。これは並行宇宙の最も単純な例であり、それぞれは超宇宙のほんの一部にすぎません。

「宇宙」の定義自体が、それが形而上学の分野に永遠に残り続けることを示唆しています。ただし、物理学と形而上学の境界は、理論の実験的テストの可能性によって決定され、観察できないオブジェクトの存在によって決定されるわけではありません。物理学の境界は常に拡大しており、たとえば、球形の地球、目に見えない電磁場、高速での時間の遅れ、量子状態の重ね合わせ、空間の曲率、ブラックホールなど、ますます抽象化された (以前は形而上学的であった) アイデアも含まれています。近年、超宇宙の考えがこのリストに追加されました。それは量子力学と相対性理論という証明された理論に基づいており、予測可能性と反証可能性という経験科学の基本的な基準を両方満たしています。科学者は 4 つのタイプの並行世界を検討しています。主な問題は、超宇宙が存在するかどうかではなく、超宇宙がいくつのレベルを持つ可能性があるかということです。

レベルI

私たちの宇宙の地平線を超えて

私たちの対応する並行宇宙は、超宇宙の第 1 レベルを構成します。これは最も議論の余地のないタイプです。私たちは皆、目には見えないものの、別の場所に移動したり、地平線の向こうに船が現れるのを待っているだけで見える可能性のあるものの存在を認識しています。私たちの宇宙の地平線の彼方にある天体も同様の状況にあります。宇宙の観測可能な領域のサイズは、ますます遠く離れた領域から発せられる光が私たちに届くにつれて毎年 1 光年ずつ増加し、その先にはまだ見たことのない無限が広がっています。おそらく我々は、我々の仲間たちが観測範囲に入るずっと前に死んでしまうだろうが、宇宙の拡大が助けになれば、我々の子孫は十分強力な望遠鏡で彼らを見ることができるかもしれない。

超宇宙のレベル I はごく当たり前のことのように思えます。どうして空間は無限ではないのでしょうか？どこかに「注意してください！」という標識はありませんか？宇宙の果て」？宇宙に終わりがあるとしたら、その先には何があるのでしょうか？しかし、アインシュタインの重力理論は、この直観に疑問を投げかけました。空間が正の曲率または異常なトポロジーを持っている場合、空間は有限になる可能性があります。球形、トロイダル形、または「プレッツェル」の宇宙は、境界のない有限の体積を持つことができます。宇宙マイクロ波背景放射により、そのような構造の存在をテストすることが可能になります。しかし、事実は依然として彼らに不利な証拠を示しています。データは無限の宇宙のモデルに対応しており、他のすべてのオプションには厳しい制限が適用されます。

もう 1 つの選択肢は、空間は無限ですが、物質は私たちの周囲の限られた領域に集中しているということです。かつて人気のあった「島宇宙」モデルの 1 つのバージョンでは、大規模なスケールでは物質が希薄になり、フラクタル構造を持つことが認められています。どちらの場合も、レベル I 超宇宙のほとんどすべての宇宙は空で生命が存在しないはずです。銀河の 3 次元分布と背景 (遺物) 放射線に関する最近の研究では、物質の分布は大規模なスケールでは均一になる傾向があり、1024 m を超える構造を形成しないことが示されています。観測可能な宇宙には銀河、星、惑星が満ちているはずです。

第 1 レベルの並行宇宙の観察者には、私たちと同じ物理法則が適用されますが、開始条件が異なります。現代の理論によれば、ビッグバンの初期段階で起こったプロセスは物質をランダムに散乱させたので、あらゆる構造が発生する可能性が高かったと考えられています。

宇宙学者は、物質がほぼ均一に分布し、初期密度の変動が 1/105 程度である私たちの宇宙が、（少なくとも観測者が存在する宇宙の中で）非常に典型的であることを認めています。この仮定に基づく推定では、あなたの最も近い正確なレプリカは 10 の 1028 乗メートルの距離にあり、10 の 1092 乗メートルの距離には半径 100 光年の球体があるはずです。私たちがいる中心にあるものと同じです。そうすれば、次の世紀に私たちが目にするすべてのものは、そこにいる私たちの対応者たちにも見られるでしょう。私たちから約 10 の 10118 m 乗の距離に、私たちと同じハッブル体積があるはずです。これらの推定値は、温度が 108 K を超えない場合にハッブル体積が取り得る量子状態の可能な数を計算することによって導出されます。状態の数は、「ハッブル体積がこの温度でいくつの陽子を収容できるか」という質問をすることで推定できます。 ? 答えは 10118 です。ただし、各プロトンは存在することも存在しないこともあり、可能な構成は 2 の 10118 乗になります。非常に多くのハッブルボリュームを含む「ボックス」は、あらゆる可能性をカバーします。その大きさは 10 の 10118 メートルで、それを超えると、私たちの宇宙を含む宇宙は同じことを繰り返すに違いありません。宇宙の総情報量の熱力学または量子重力推定に基づいて、ほぼ同じ数値を得ることができます。

しかし、惑星の形成と生命の進化のプロセスがこれに有利に働くため、私たちに最も近い双子は、これらの推定が示唆するよりも私たちに近い可能性が最も高くなります。天文学者らは、ハッブル体積には居住可能な惑星が少なくとも 1,020 個含まれており、その中には地球に似た惑星も含まれる可能性があると考えられています。

現代の宇宙論では、レベル I 超宇宙の概念が理論を検証するために広く使用されています。宇宙学者がどのように宇宙マイクロ波背景放射を利用して有限球面幾何学のモデルを拒否するかを見てみましょう。 CMB マップ上のホットおよびコールド「スポット」は、空間の曲率に応じた特徴的なサイズを持っています。したがって、観察されたスポットのサイズは、球面幾何学と一致するには小さすぎます。それらの平均サイズはハッブル体積ごとにランダムに変化するため、私たちの宇宙は球形であるが、異常に小さな斑点がある可能性があります。宇宙論者が99.9%の信頼水準で球面モデルを除外すると言うとき、彼らは、モデルが正しければ、1000分の1未満のハッブル体積にも観測されたものと同じくらい小さなスポットが存在することを意味する。したがって、私たちは他の宇宙を見ることができませんが、超宇宙理論は検証可能であり、否定することができます。重要なのは、並行世界の集合体がどのようなものであるかを予測し、確率分布、つまり数学者が集合体の尺度と呼ぶものを見つけることです。私たちの宇宙は、最も可能性の高い宇宙の一つに違いありません。そうでない場合、超宇宙理論の枠組み内で私たちの宇宙がありそうもないことが判明した場合、この理論は困難に直面するでしょう。後で説明するように、尺度の問題は非常に深刻になる可能性があります。

レベル II

その他のインフレ後の領域

レベル I の超宇宙を想像するのが難しい場合は、そのような超宇宙を無限に想像してみてください。その中には、異なる次元の時空を持ち、異なる物理定数によって特徴付けられるものもあります。これらは共に、混沌とした永遠のインフレーション理論によって予測されるレベル II 超宇宙を構成します。

インフレーション理論は、ビッグバン理論を一般化したもので、宇宙がなぜこれほど大きく、均質で、平らであるかを説明できないなどのビッグバン理論の欠点を解消したものです。古代における宇宙の急速な膨張により、宇宙のこれらの性質や他の多くの性質を説明することが可能になりました。このような伸縮は幅広い種類の素粒子理論によって予測されており、利用可能なすべての証拠がそれを裏付けています。インフレに関して「混沌とした永続的」という表現は、最大規模で何が起こっているかを示しています。一般に、空間は常に伸びていますが、一部の領域では膨張が止まり、生地が膨らむレーズンのように、別々の領域が生じます。このようなドメインが無数に出現し、それぞれがレベル I 超宇宙の胎児として機能し、インフレーションを引き起こす場のエネルギーから生まれた物質で満たされています。

私たちの領域と隣接する領域の間の空間は、私たちがその中で移動できるよりも速く伸びているため、私たちが光の速度で永遠に移動しても、それらに到達することはできないという意味で、隣接する領域は私たちから無限以上に離れています。私たちの子孫は、レベル II の子孫を見ることは決してありません。そして、観測が示すように宇宙の膨張が加速しているのであれば、レベルIであっても対応するものを見ることは決してないだろう。

レベル II 超宇宙はレベル I 超宇宙よりもはるかに多様であり、ドメインは初期条件だけでなく、基本的な特性も異なります。物理学者の間で一般的な見解は、時空の寸法、素粒子の特性、および多くのいわゆる物理定数は物理法則に組み込まれているのではなく、対称性の破れとして知られるプロセスの結果であるというものです。私たちの宇宙の空間にはかつて 9 つの等しい次元があったと考えられています。宇宙の歴史の初めに、そのうちの 3 つが膨張に参加し、今日の宇宙を特徴づける 3 つの次元になりました。残りの 6 つは、それらが微視的なままでトロイダルトポロジーを維持しているため、またはすべての物質が 9 次元空間の 3 次元表面 (膜、または単にブレーン) に集中しているため、現在は検出できません。したがって、測定値の元の対称性が崩れました。カオスなインフレーションを引き起こす量子変動は、異なる洞窟で異なる対称性の破れを引き起こす可能性があります。一部は四次元になる可能性があります。他のものには、クォークが 3 世代ではなく 2 世代しか含まれていません。そしてさらに他のものは、私たちの宇宙よりも強い宇宙定数を持つことです。

レベル II 超宇宙の出現の別の方法は、宇宙の誕生と破壊のサイクルとして表すことができます。 1930年代物理学者のリチャード・C・トールマンがこのアイデアを提案し、最近プリンストン大学のポール・J・スタインハートとケンブリッジ大学のニール・テュロックがそれを拡張しました。 Steinhardt と Turok のモデルは、私たちのブレーンと完全に平行で、より高次の次元で相対的に位置がずれているだけの 2 番目の 3 次元ブレーンを想定しています。この並行世界は私たちの世界と相互作用しているため、別個のものと考えることはできません。しかし、これらのブレーンが形成する過去、現在、未来の宇宙の集合体は、明らかにカオスなインフレーションの結果として生じる多様性に近づいている超宇宙を表しています。超宇宙に関する別の仮説は、ウォータールー（カナダ、オンタリオ州）のペリメーター研究所の物理学者リー・スモーリンによって提案されました。彼の超宇宙は多様性においてレベル II に近いですが、ブレーンではなくブラックホールを通じて突然変異し、新しい宇宙を生成します。

私たちはレベル II の並行宇宙と対話することはできませんが、宇宙論者は、それらが私たちの宇宙で奇妙な偶然の一致を引き起こす原因である可能性があるため、間接的な証拠によってその存在を判断します。たとえば、あるホテルで部屋番号 1967 が与えられたとき、あなたは自分が 1967 年生まれであることに気づきました。「なんて偶然だろう」とあなたは言います。しかし、よく考えてみると、これはそれほど驚くべきことではないという結論に達します。ホテルには何百もの部屋がありますが、自分にとって何の意味もない部屋を提供されたとしても、迷うことはありません。ホテルについて何も知らなかった場合、この偶然の一致を説明するには、ホテルには他の部屋もあったと考えるかもしれません。

より近い例として、太陽の質量を考えてみましょう。知られているように、星の明るさはその質量によって決まります。物理法則を使用すると、太陽の質量が 1.6x1030 kg から 2.4x1030 kg の範囲にある場合にのみ地球上の生命が存在できると計算できます。そうでなければ、地球の気候は火星より寒くなるか、金星より暑くなるでしょう。太陽の質量を測定したところ、2.0x1030 kgという値が得られました。一見すると、太陽質量が地球上の生命を維持できる値の範囲内に収まるのは偶然です。

星の質量は 1029 から 1032 kg の範囲を占めます。太陽が偶然その質量を獲得した場合、私たちの生物圏にとって最適な間隔に正確に収まる可能性は非常に小さいでしょう。

見かけの偶然の一致は、アンサンブル (この場合は多くの惑星系) と選択要因 (私たちの惑星は生命に適しているに違いない) の存在を仮定することで説明できます。このような観察者に関連した選択基準は、人間的と呼ばれます。そして、それらについての言及は通常論争を引き起こすが、ほとんどの物理学者は、基礎理論を選択する際にこれらの基準を無視できないことに同意している。

これらすべての例は平行世界とどのような関係があるのでしょうか? 対称性の破れによって決定される物理定数の小さな変化が、質的に異なる宇宙、つまり私たちが存在することのできない宇宙をもたらすことが判明しました。陽子の質量がわずか 0.2% 大きかった場合、陽子は崩壊して中性子を形成し、原子が不安定になります。もし電磁相互作用の力が 4% 弱ければ、水素と普通の星は存在しなくなるでしょう。弱い力がさらに弱ければ、水素は存在しません。そしてもしそれがより強力であれば、超新星は星間空間を重元素で満たすことができません。もし宇宙定数が著しく大きかったら、銀河が形成される前に宇宙は信じられないほど膨張するでしょう。

与えられた例により、物理定数の異なる値を持つ並行宇宙の存在を期待できます。第 2 レベルの超宇宙理論では、物理学者は基本原理からこれらの定数の値を導き出すことは決してできず、全宇宙全体におけるさまざまな定数のセットの確率分布を計算することしかできないだろうと予測しています。さらに、その結果は、それらのいずれかにおける私たちの存在と一致する必要があります。

レベルⅢ

量子多宇宙

レベル I および II の超宇宙には、天文学の限界を超えて私たちから非常に遠い並行宇宙が含まれています。しかし、超宇宙の次のレベルは私たちのすぐ近くにあります。それは、量子力学の有名で非常に物議を醸す解釈、つまりランダムな量子プロセスによって宇宙がそれ自体の多くのコピーに「増殖」し、そのプロセスの考えられる結果ごとに 1 つが生成されるという考えから生じています。

20世紀初頭。量子力学は、古典的なニュートン力学の法則に従わない原子の世界の性質を説明しました。明らかな成功にも関わらず、新しい理論の本当の意味について物理学者の間で激しい議論が巻き起こりました。それは、すべての粒子の位置や速度などの古典力学ではなく、波動関数と呼ばれる数学的オブジェクトを通じて宇宙の状態を定義します。シュレディンガー方程式によれば、この状態は数学者が「ユニタリー」と呼ぶ方法で時間の経過とともに変化します。それは波動関数がヒルベルト空間と呼ばれる抽象的な無限次元空間内を回転することを意味します。量子力学は基本的にランダムで不確実であると定義されることがよくありますが、波動関数は非常に決定論的に進化します。それについてランダムなことや不確実なことは何もありません。

最も難しいのは、波動関数を私たちが観察しているものと関連付けることです。多くの有効な波動関数は、いわゆる重ね合わせで、猫が同時に死んでいるときと生きているときなどの不自然な状況に対応しています。 20代 XX世紀物理学者は、観測を行うと波動関数が特定の古典的な結果に崩壊すると仮定することで、この奇妙さを回避しました。この追加により観察結果を説明できるようになりましたが、エレガントな単一理論がずさんで非単一理論に変わってしまいました。通常、量子力学に起因すると考えられる基本的なランダム性は、まさにこの公準の結果です。

時間が経つにつれて、物理学者はこの見解を放棄し、1957 年にプリンストン大学卒業生のヒュー・エベレット 3 世によって提案された別の見解を支持しました。彼は、崩壊の公準なしでも可能であることを示した。純粋な量子理論には制限がありません。それは、1 つの古典的な現実が徐々に分裂していくつかのそのような現実の重ね合わせになると予測しますが、観察者はこの分裂を、古い崩壊公準によって与えられる確率分布と正確に一致する確率分布を持つ単なるわずかなランダム性として主観的に認識します。この古典的宇宙の重ね合わせがレベル III 超宇宙です。

40 年以上にわたり、この解釈は科学者を混乱させてきました。しかし、物理理論は 2 つの視点を比較すると理解しやすくなります。1 つは数学の方程式を研究する物理学者の立場からの外部の視点 (高さから風景を観察する鳥のようなもの)。そして内部では、鳥によって観察される風景の上に生きる観察者（カエルと呼びましょう）の位置から見られます。

鳥の観点から見ると、レベル III 超宇宙は単純です。分割や並列性を持たずに時間とともに滑らかに発展する波動関数は 1 つだけです。進化する波動関数によって記述される抽象的な量子世界には、古典的な概念の枠組み内では説明できない多数の量子現象だけでなく、並行する古典史の膨大な数の継続的に分割と結合が含まれています。しかし、カエルの視点からは、この現実のほんの一部しか見えません。彼女はレベル I の宇宙を見ることができますが、デコヒーレンスのプロセスは、波動関数の崩壊に似ていますが、単一性は維持されるため、レベル III にある自分自身の平行コピーを見ることはできません。

観察者がすぐに答えなければならない質問をされると、脳内の量子効果により、「記事を読み続ける」と「記事を読むのをやめる」というような決定が重ね合わされます。鳥の観点から見ると、決定を下すという行為によって人間はコピーを増やし、そのうちのいくつかは読み続けますが、他のものは読むのをやめます。しかし、内部的な観点から見ると、どちらの分身も他の分身の存在に気づいておらず、分裂を単にわずかな不確実性、つまり読書を続けるか中止するかの可能性として認識しています。

どんなに奇妙に見えても、まったく同じ状況がレベル I 超宇宙でも発生します。明らかに、あなたは読み続けることに決めましたが、遠い銀河にいるあなたの相手の 1 人が最初の段落の後で雑誌を置きました。レベル I と III の違いは、対応する相手の所在地のみです。レベル I では、彼らはどこか遠く離れた古き良き 3 次元空間に住んでおり、レベル III では、無限次元ヒルベルト空間の別の量子枝に住んでいます。

レベル III の存在は、波動関数の時間発展が単一であるという条件下でのみ可能です。これまでのところ、実験ではユニタリティからの逸脱は明らかにされていません。ここ数十年で、C60 フラーレンや数キロメートルの長さの光ファイバーを含むすべての大型システムでこのことが確認されています。理論的には、単一性の仮定は、一貫性の違反の発見によって裏付けられました。量子重力の分野で研究している理論家の中には、量子重力に疑問を抱いている人もいます。特に、蒸発するブラックホールは情報を破壊する可能性があると考えられていますが、これは単一のプロセスではありません。しかし、ひも理論の最近の進歩は、量子重力さえも単一であることを示唆しています。

もしそうなら、ブラックホールは情報を破壊するのではなく、単に情報をどこかに転送するだけということになります。物理学が単一である場合、ビッグバンの初期段階における量子ゆらぎの影響に関する標準的な図式は変更されなければなりません。これらの変動は、同時に共存するすべての可能な初期条件の重ね合わせをランダムに決定するわけではありません。この場合、コヒーレンスの違反により、初期条件がさまざまな量子ブランチ上で古典的な方法で動作します。重要な点は、1 つのハッブルボリュームの異なる量子ブランチでの結果の分布 (レベル III) が、1 つの量子ブランチの異なるハッブルボリュームでの結果の分布 (レベル I) と同一であるということです。量子ゆらぎのこの性質は、統計力学ではエルゴード性として知られています。

同じ理由がレベル II にも当てはまります。対称性を破るプロセスは、固有の結果をもたらすのではなく、すべての結果の重ね合わせをもたらし、それらは別々の道に沿ってすぐに分岐します。したがって、物理定数、時空の次元などの場合、レベル III の並列量子ブランチでは異なる可能性がありますが、レベル II の並列宇宙でも異なります。

言い換えれば、レベル III の超宇宙は、レベル I と II に存在するものに何も新しいものを加えず、同じ宇宙のコピー、つまり同じ歴史的線が異なる量子の枝で何度も何度も展開するだけであるだけです。エベレットの理論をめぐる激しい議論は、レベル I と II の同様に壮大だがあまり物議を醸さない超宇宙の発見により、すぐに沈静化するように見える。

これらのアイデアの応用は奥が深いです。たとえば、次の質問です。宇宙の数は時間の経過とともに指数関数的に増加しますか? 答えは予期せぬもので、「いいえ」です。鳥の視点から見ると、量子宇宙は 1 つだけです。ある瞬間におけるカエルの別個の宇宙の数はいくつですか? これは、著しく異なるハッブル体積の数です。違いは小さいかもしれません。惑星が異なる方向に移動していると想像したり、自分が他の人と結婚していると想像したりしてください。量子レベルでは、温度が 108 K 以下の宇宙は 10 の 10118 乗個存在します。その数は膨大ですが、有限です。

カエルの場合、波動関数の進化は、これら 10 の状態の 1 つから別の状態への 10118 乗の無限の移動に対応します。あなたは今、この文章を読んでいる宇宙 A にいます。そして今、あなたはすでに宇宙 B にいて、そこで次の文を読んでいます。言い換えれば、B には宇宙 A の観察者と同一の観察者がいますが、唯一の違いは彼が余分な記憶を持っているということです。あらゆる瞬間にあらゆる状態が存在し、観察者の目の前で時間の経過が起こります。このアイデアは、作家グレッグ・イーガンの SF 小説「順列都市」（1994 年）で表現され、オックスフォード大学の物理学者デヴィッド・ドイチュ、独立物理学者ジュリアン・バーバーらによって開発されました。時間の性質を理解する上で重要な役割を果たします。

レベルIV

その他の数学的構造 s

レベル I、II、III の超宇宙の初期条件と物理定数は異なる場合がありますが、基本的な物理法則は同じです。なぜここで止まったのでしょうか？なぜ物理法則自体が異なってはいけないのでしょうか? 相対論的な効果がまったくなく古典法則に従う宇宙はどうなるでしょうか? コンピューターのように、時間が個別のステップで移動する場合はどうでしょうか?

空の十二面体としての宇宙はどうでしょうか? レベル IV の超宇宙では、これらの選択肢はすべて実際に存在します。

このような超宇宙が不条理ではないという事実は、抽象的推論の世界と私たちの現実世界との対応によって証明されます。方程式やその他の数学的概念や構造 (数値、ベクトル、幾何学的なオブジェクト) は、驚くほど忠実に現実を記述します。逆に言えば、私たちは数学的構造を現実のものとして認識します。はい、それらは現実の基本的な基準を満たしています。つまり、それらを研究するすべての人にとってそれらは同じです。この定理は、それを証明したのが人であっても、コンピュータであっても、賢いイルカであっても、真実です。他の好奇心旺盛な文明も、私たちが知っているのと同じ数学的構造を見つけるでしょう。したがって、数学者は数学的対象を創造するのではなく、発見するのだと言います。

古代に生じた数学と物理学の関係には、論理的ではあるが正反対の 2 つのパラダイムがあります。アリストテレスのパラダイムによれば、物理的現実が主要であり、数学的言語は便利な近似にすぎません。プラトンのパラダイムの枠組み内では、真に現実的なのは数学的構造であり、観察者はそれらを不完全に認識します。言い換えれば、これらのパラダイムは、観察者のカエルの視点（アリストテレスのパラダイム）または物理法則の高みからの鳥の視点（プラトンの視点）という、何が主要であるかについての理解が異なります。

アリストテレスのパラダイムは、私たちが初めて数学について聞くずっと前、幼少期から世界をどのように認識していたのかを示しています。プラトンの観点は獲得された知識の観点です。現代の理論物理学者はこの考え方に傾いており、宇宙は本質的に数学的なものであるからこそ、数学は宇宙をうまく記述することができると示唆しています。その場合、すべての物理学は数学の問題を解決することに帰着し、無限に賢い数学者は、基本的な法則に基づいて世界の全体像をカエルのレベルで計算することしかできません。宇宙にどのような観察者が存在し、彼らが何を認識し、彼らがその認識を伝えるためにどのような言語を発明したかを計算します。

数学的構造は抽象化されたものであり、時間と空間を超えて不変の存在です。物語が映画である場合、数学的構造は 1 つのフレームではなく、映画全体に対応します。たとえば、3 次元空間に分布するサイズ 0 の粒子で構成される世界を考えてみましょう。鳥の視点から見ると、四次元時空では粒子の軌道は「スパゲッティ」です。カエルが一定の速度で移動する粒子を見れば、鳥はまっすぐな調理されていないスパゲッティの束を見ることができます。カエルが軌道上を回転する 2 つの粒子を見ると、鳥は 2 つの「スパゲッティ」がねじれて二重らせんになるのが見えます。カエルの場合、世界はニュートンの運動法則と重力の法則によって記述され、鳥の場合、世界は「スパゲッティ」幾何学によって記述されます。数学的な構造。彼女にとって、カエル自体はカエルの分厚いボールであり、その複雑に絡み合ったものが情報を保存し処理する粒子のグループに相当します。私たちの世界はここで考えた例よりも複雑であり、科学者たちはそれがどの数学的構造に対応するのかを知りません。

プラトンのパラダイムには、「なぜ私たちの世界はこのようになってしまったのか?」という疑問が含まれています。アリストテレスにとって、これは無意味な質問です。世界は存在し、それがそのようなものなのです。しかし、プラトンの信奉者たちは、私たちの世界は違うものになる可能性があるのか、ということに興味を持っています。宇宙が本質的に数学的なものであるなら、なぜそれは多くの数学的構造のうちの 1 つだけに基づいているのでしょうか? 根本的な非対称性は自然の本質そのものにあるようですが、このパズルを解くために、私は数学的対称性が存在するという仮説を立てました。この超宇宙の要素は同じ空間内にあるのではなく、時間と空間の外側に存在します。おそらくそれらのほとんどには監視員がいません。この仮説は、プラトンのイデア世界の数学的構造、またはサンノゼ州立大学の数学者ルディ・ラッカーの「心の風景」が物理的な意味で存在すると主張する、極端なプラトン主義とみなすことができる。これは、ケンブリッジ大学の宇宙学者ジョン・D・バローが「天のp」と呼んだもの、ハーバード大学の哲学者ロバート・ノージックが「豊饒原理」と呼んだもの、そしてプリンストン大学の哲学者デイビッド・K・ルイスが「モーダル・リアリティー」と呼んだものに似ています。」レベル IV では、自己矛盾のない物理理論は特定の数学的構造の形で表現できるため、超宇宙の階層が閉じられます。

レベル IV の超宇宙仮説は、いくつかの検証可能な予測を立てています。レベル II と同様に、アンサンブル (この場合はすべての数学的構造の全体) と選択効果が含まれます。数学的構造を分類する際、科学者は、私たちの世界を記述する構造が、観察と一致する最も一般的な構造であることに留意する必要があります。したがって、私たちの将来の観測結果は、これまでの研究のデータと一致するものの中で最も一般的なものでなければならず、また、以前の研究のデータは、私たちの存在と一般的に一致するものの中で最も一般的なものでなければなりません。

一般性の程度を評価するのは簡単な作業ではありません。数学的構造の驚くべき安心できる特徴の 1 つは、私たちの宇宙を単純かつ秩序正しく保つ対称性と不変性の特性が一般に共有されていることです。通常、数学的構造にはデフォルトでこれらの特性があり、それらを取り除くには複雑な公理を導入する必要があります。

オッカムは何と言ったでしょうか？

したがって、並行宇宙の理論には 4 つのレベルの階層があり、後続のレベルごとに宇宙は私たちの宇宙と似なくなっていきます。それらは、異なる初期条件 (レベル I)、物理定数と粒子 (レベル II)、または物理法則 (レベル IV) によって特徴付けられる場合があります。レベル III が、質的に新しいタイプの宇宙を導入していない唯一のレベルとして、ここ数十年で最も批判されてきたのは面白いことです。今後 10 年間で、宇宙マイクロ波背景放射と宇宙における物質の大規模な分布の詳細な測定により、空間の曲率とトポロジーをより正確に決定し、レベル I の存在を確認または反証できるようになるでしょう。同じデータカオス永遠のインフレーション理論をテストすることで、レベル II に関する情報を取得できるようになります。天体物理学と高エネルギー素粒子物理学の進歩は、レベル II の位置を強化または弱める物理定数の微調整の程度を洗練するのに役立ちます。量子コンピューターを作成する取り組みが成功した場合、並列コンピューティングではこの層の並列性が使用されるため、層 III の存在についてさらなる議論が生まれるでしょう。実験者らはまた、レベルIIIの存在仮説を棄却できるユニタリティ違反の証拠も探している。最後に、現代物理学の最も重要な問題、つまり一般相対性理論と場の量子論を組み合わせるという試みを解決する試みが成功するか失敗するかによって、レベル IV に関する疑問の答えが得られます。私たちの宇宙を正確に記述する数学的構造が発見されるか、あるいは数学の驚くべき効率の限界に達し、レベル IV の仮説を放棄せざるを得なくなるかのどちらかです。

では、平行世界を信じることは可能でしょうか？それらの存在に対する主な反対意見は、無駄が多すぎて理解できないというものです。最初の議論は、超宇宙理論は、私たちが決して見ることのない他の宇宙の存在を前提としているため、オッカムの剃刀に対して脆弱であるというものです。なぜ自然はこれほど無駄を尽くし、無数の異なる世界を創造して「楽しむ」必要があるのでしょうか？しかし、この議論は超宇宙の存在を支持する方向に転換することができます。自然はどのような点で無駄なのでしょうか? もちろん、空間、原子の質量、数のことではありません。無限の数の原子がすでにレベル I に含まれており、その存在は疑いの余地がないため、自然がそれらをさらに費やすことを心配するのは意味がありません。本当の問題は、シンプルさが明らかに低下していることです。懐疑論者は、目に見えない世界を説明するために必要な追加情報を懸念しています。

ただし、アンサンブル全体は、各メンバーよりも単純であることがよくあります。数値アルゴリズムの情報量は、大まかに言えば、その数値を生成する最短のコンピュータープログラムの長さをビット単位で表したものです。すべての整数のセットを例に考えてみましょう。セット全体と単一の数値ではどちらが単純ですか? 一見すると - 2番目。ただし、前者は非常に単純なプログラムを使用して構築でき、単一の数値が非常に長くなる可能性があります。したがって、セット全体がより単純になることがわかります。

同様に、フィールドのアインシュタイン方程式に対するすべての解のセットは、個々の特定の解よりも単純です。最初の解は少数の方程式のみで構成され、2 番目の解は特定の超曲面上で大量の初期データを指定する必要があります。したがって、アンサンブルの単一の要素に焦点を当てると複雑さが増し、すべての要素の全体性に固有の対称性と単純さが失われます。

この意味で、より高いレベルの超宇宙はより単純です。私たちの宇宙からレベル I 超宇宙への移行では、初期条件を指定する必要がなくなります。さらにレベル II に移行すると、物理定数を指定する必要がなくなり、レベル IV では何も指定する必要がなくなります。過度の複雑さは主観的な認識、カエルの視点にすぎません。そして鳥の視点から見ると、この超宇宙はこれ以上に単純なものではありません。理解できないという苦情は科学的ではなく美学的なものであり、アリストテレスの世界観においてのみ正当化されます。現実の性質について質問をするとき、奇妙に見えるかもしれない答えを期待すべきではないでしょうか?

超宇宙の 4 つのレベルすべてに共通する特徴は、最も単純で一見最もエレガントな理論にはデフォルトで並行宇宙が含まれていることです。それらの存在を否定するには、実験によって確認されていないプロセスや、この目的のために発明された仮説、つまり空間の有限性、波動関数の崩壊、存在論的非対称性などを追加して理論を複雑にする必要があります。私たちの選択は、より無駄で洗練されていないと考えられるもの、つまり多くの言葉や多くの世界に帰着します。おそらく、時間が経つにつれて、私たちは宇宙の奇妙さに慣れ、その奇妙さが魅力的であると感じるようになるでしょう。

平行宇宙の世界

宇宙学者の理論的研究では、私たちの宇宙が鏡のように、それ自身の種類の無数の群れの中に反映されることが増えています。平行宇宙は無限に増殖しています。別の存在では、私たちが拒否したすべての誘惑に屈する私たちの分身たちの世界、そしてその逆も同様です。あらゆる点で私たちの宇宙とは異なります。自然法則や物理定数がまったく異なり、時間が異なる方向に流れ、粒子が超光速で流れています。

「並行宇宙という考えは科学者にとって非常に疑わしいものであり、難解な研究者、夢想家、ペテン師にとっての一種の避難場所でした。平行宇宙について語ろうと決めた物理学者は、同僚たちの目にはすぐに嘲笑の対象となり、自分のキャリアを危険にさらしました。なぜなら、それらの正しさは今でも実験的にまったく確認されていないからです。

しかし、時間の経過とともに、この問題に対する態度は劇的に変化し、優秀な頭脳が粘り強くこの問題を解決しようと努めています」と、著書『パラレル・ユニバース』の著者であるニューヨーク大学教授のミチオ・カク氏は言う。

一連の宇宙には、すでに多元宇宙、多元宇宙という名前が付けられています。本格的な科学書籍が彼女に捧げられることが増えています。そのうちの1つである『隣の宇宙』の著者である英国の天体物理学者マーカス・チョウンは次のように書いています。泡の泡のような。そこには、望遠鏡を通して見える宇宙の最果ての境界を越えて、想像できるすべての数式に対応する準備ができている宇宙が存在します。」

「並行宇宙」研究の著者であるマックス・テグマークは次のように述べています。「自然は、私たちの宇宙が他の多くの宇宙の中の一つにすぎないことを、さまざまな形で私たちに教えてくれます...現時点では、これらの部分がどのように構成されているのかを私たちはまだ理解できていません。一枚の巨大な絵に収まる... もちろん、多くの一般人はこの考えが贅沢だと感じますし、多くの科学者もそう考えています。しかし、これは感情的な反応です。人々は生命のない宇宙のゴミを単純に好みません。」

現代の最も権威ある物理学者たちは、この強迫観念から目をそむけているわけではありません。したがって、英国のロイヤル天文学者であるケンブリッジ大学のマーティン・リース教授は、次のように確信しています。自然法則がまったく異なるように見える宇宙が他にも無数に存在する可能性は十分にあります。私たちが誕生した宇宙は、意識の出現が許可されている異常な部分集合の一部です。」

この種の考えは、物理学者や天文学者の現代の考えに適合します。したがって、私たちの宇宙は137億年前にビッグバンの結果として誕生しました。これがユニークで孤立した出来事であったことを示唆するものは何もありません。このような爆発は数え切れないほど起こる可能性があり、必ず別の異星宇宙が誕生します。それらはパズルのピースのように、「世界全体」、つまり多元宇宙の 1 つの絵を構成します。

この考えには奇妙な結論が含まれています。アメリカの物理学者フランク・ウィルチェックは、「私たちは同じ強迫観念に取り憑かれている」と皮肉を込めて言いました。そして、私たち自身の未来の最も異なるバージョンを生きる、私たちの分身が刻々と現れます。」

一般に、この種のイメージは、半世紀以上前の 1957 年に概説されたアメリカの物理学者ヒュー・エベレットの考えに遡ります。彼は量子論を次のように解釈しました。彼は、常に選択をしなければならないと提案しました。いくつかの可能な状態の間で、私たちの宇宙は、互いによく似たいくつかの並行宇宙に分割されます。したがって、今夜私がエレナに会う宇宙があります。出会いが起こらない宇宙もある。そしてこれからもそれぞれが独自の発展を遂げていきます。したがって、私の私生活は、実際、私と私の分身全員が生きなければならない多くの運命の特別な場合にすぎません。

同時に、エベレットのアイデアは、「タイムマシン」について話すときに生じる避けられない矛盾を解決する素晴らしい方法でもあります。その発明者が過去に戻って、突然激しい憂鬱に陥り、自殺を決意したらどうなるでしょうか? 彼は遠い若い頃に死ぬだろう。彼は時間の彼方を飛び越える車を発明するつもりはない。彼は若いころには戻らないだろう。彼は自殺しないだろう。彼は技術的な創造性に従事して長生きするでしょう。彼はタイムマシンを発明するだろう。彼は過去に戻り、自殺するでしょう。彼は遠い若い頃に死ぬだろう... あなたは、自分が前から後ろにどこに移動したかを理解せずに、メビウスの輪のように、この論理的な連鎖に沿って滑ります。

1991 - オックスフォード大学の David Deutsch がこの矛盾を解消しました。実際に過去に旅行することはできます - たとえ銃を手に持っていても - しかし、私たちが過去に行くたびに、私たちは自分たちの宇宙にいるのではなく、未来からのゲストをまだ見たり聞いたりしたことがないことに気づきます。タイムマシンが着陸するとすぐに誕生するもう一つの宇宙。私たちの世界では、因果関係の枠組みは揺るぎません。

「物体は、ある時から、ある世界を流れ、別の時間、別の世界に行き着く。しかし、同じ世界の過去の時代に転送できる物体は一つもありません」と、この経験を並行空間への旅に変えて表現する方法は次のとおりです。モーリス・メーテルリンクの格言「今日ユダが旅に出るなら、この道は彼をユダに導くだろう」は宇宙論的な見方の試練に耐えられませんでした。自分自身に会うために過去に行った人は、他人の過去の中に自分の分身しか見つけられません。

奇妙な？「エベレットの解釈は、量子論を常にどこにでも適用される普遍的な教えであると考える場合に導き出される必然的な結論である」と、多くの物理学者がそのような推論に同意するだろう。また、1 つではなく無限の数の宇宙を収容できる宇宙のマッピングにすでに取り組んでいる人もいます。

私たち、ユニークで比類のない人々は、DVD 上の映画のコピーのように、さまざまなアパートに分類されて増えています。そして今この瞬間、ディスク No. 3234 が箱の中で埃をかぶっているとしたら、誰かがディスク No. 3235 をプレーヤーに入れ、誰かがディスク No. 3236 を取り出して全く同じ箱に入れ、ディスク No. .... 一般に、起こり得るすべてのことは彼らに起こります。

平行世界を訪れることは可能ですか？

科学者が並行宇宙について話すとき、最も多くの場合、さまざまな天体について話します。それらの間には「超光速」、つまりインフレーションの深淵がある宇宙の遠い領域について、私たちの宇宙からまだ枝分かれし続けるであろう一連の世界について、端について話します。私たちに身近な宇宙を形成するN次元宇宙のひとつ。

あるシナリオによれば、真空のエネルギー密度は時々自発的に変化し、これが「娘宇宙」の誕生につながる可能性があります。そのような宇宙は、子供が吹き飛ばしたシャボン玉のように多元宇宙全体に散らばります。他のシナリオによれば、新しい宇宙はブラックホールの深さで誕生します。

批評家は、多元宇宙仮説自体が推測的であると考えています。それを真に実証することも証明することもできません。他の宇宙は観測できません。昨日や明日を見ることができないのと同じように、私たちはそれらを自分の目で見ることはできません。それでは、私たちが知っている物理法則や事実に基づいて、宇宙の地平線の向こうにあるものを説明することは可能でしょうか? 「誰も見ない限り月は存在しない」、つまり目に見えないので他の世界は存在しないと主張するのはおこがましいでしょう。私たちの世界の向こう側にあるものを描写しようとする試みが、それ自体として素晴らしいものであるとしたら、私たちはこの「思弁的なファンタジー」を拒否すべきでしょうか？

私たちは理論的な基礎だけを扱う必要があり、その上に実際的な価値のあるものは何も構築できません。余談になりますが、量子論は、外部の観察者の意見では、無限の数の宇宙について語るのと同じくらい空想的です。

徐々に、物理学では「禁止されていないことはすべて必然的に実現する」という原則が確立されました。この場合、次の手を打つ権利は対戦相手に移ります。あれこれの仮説が不可能であることを証明するのは彼ら次第であり、それらを提案するのも愛好家次第です。したがって、批評家の役割は、多くの宇宙のどれも n 次元のどのパーセクにも存在する権利を持たないことを納得させることです。そして、もし彼らがそれを証明することができたとしたら、それは非常に奇妙なことになるでしょう。英国の宇宙学者デニス・ウィリアム・シアマは、「もし私たちの宇宙が一つしか存在しないとしたら、この宇宙はまだ存在するのに、他の多くの宇宙が存在する余地がない理由を説明するのは難しいだろう」と書いています。

「複数の宇宙」という考えの統治により、5世紀前に始まったコペルニクス的革命は論理的な結論に達します。「当初、人々は地球が宇宙の中心にあると信じていました」とアレクサンダー・ビレンキンは書いています。「その後、地球が他の惑星とほぼ同じ場所を占めていることが明らかになりました。私たちが特別ではないという事実を受け入れるのは困難でした。」

まず、地球は宇宙の中心から追放され、その後、私たちの銀河系は宇宙にある小さな島の一つであることが判明し、そして今では、無限に広がる鏡の中の砂粒のように、宇宙が増殖しました。宇宙の地平線は、あらゆる方向、あらゆる次元に広がりました。無限は物理学において自然な現実となり、世界の不変の財産となっています。

つまり、遠くのどこかに他の宇宙が潜んでいるということです。彼らに届くことは可能でしょうか？おそらく、SF では、過去と未来の世界をすでに十分に飛び回っている「タイムマシン」に代わって、私たちの恒星の世界を駆け抜けて宇宙へ突入する「スペースマシン」が登場する時期が来ているのでしょう。超越幾何学の未知の距離。科学者はこれについてどう思いますか?

2005年 - アメリカ航空宇宙研究所は、オーストリアの物理学者ヴァルター・ドレッシャーとドイツ人の同僚ヨアヒム・ホイザーに「将来の飛行」部門の賞を授与した。彼らが提案した考えが正しければ、月には数分で、火星には2時間半で到着することができ、地球を一周するだけでなく、横たわる星まで移動するには80日で十分です。私たちから10光年離れたところにあります。このような提案が必ず実現するはずです。そうしないと、宇宙飛行は行き詰まります。いつか星に飛ぶか、片足で飛び跳ねて地球を一周するような宇宙旅行はまったく無意味であるか、他に選択肢はありません。

ドレッシャーとホイザーの考えは何に基づいていますか? 半世紀前、ドイツの科学者ブルクハルト・ハイムは、現代物理学の 2 つの最も重要な理論、量子力学と一般相対性理論を調和させようと試みました。

かつてアインシュタインは、惑星や恒星の近くの空間は強く湾曲しており、そこから遠く離れた場所に比べて時間の流れが遅くなることを示しました。これを検証するのは難しいですが、比喩で説明するのは簡単です。宇宙はぴんと張られたゴムのシートにたとえられ、天体はその周りを単調に回転する金属球の散在です。ボールが大きくなるほど、その下のくぼみは深くなります。アインシュタインによれば、重力は空間幾何学であり、時空の目に見える歪みである。

ハイムは自分のアイデアを論理的な結論に導き、他の基本的な相互作用も私たちが住んでいる空間の特徴によって生成されると仮定しました - そしてハイムによると、私たちは6次元空間（時間を含む）に住んでいます。

彼の信奉者であるドレッシャーとホイザーは、私たちの宇宙の次元数を 8 にし、私たちが慣れ親しんでいる次元を超えて侵入できる方法についても説明しました (これは「未来の飛行」です!)。

彼らの「宇宙機械」のモデルは次のとおりです。回転するリングと特定の構成の強力な磁場です。リングの回転速度が上がると、ここにある宇宙船は空気の中に溶けて見えなくなります（カール・セーガンの小説を原作とした映画「コンタクト」を見た人は、球形の船が激しく回転するシーンをよく覚えています）カーテンの霧の後ろに消え、「ワームホールトンネル」に運ばれました）。

したがって、ドレッシャーとホイザーの宇宙船も別の次元に逃げました。科学者の仮説によると、そこでは光の速度を含む物理定数がまったく異なる値、たとえばはるかに大きい値をとる可能性があります。異次元を通過し、「平行宇宙」を通過して、超光速（私たちの意見では）の速度で突進した船は、月、火星、星などの目標に即座に現れました。

この作品の作者は、「このプロジェクトには欠点がある」、「数学的に欠陥がある」と正直に書いており、特に宇宙船がどのように並行宇宙に侵入するのか、ましてやそこから抜け出すのかは完全には明らかではありません。現代のテクノロジーではこれは不可能です。一般に、ニュー・サイエンティスト誌の解説で述べられているように、提案された理論は現代物理学と調和するのが難しいですが、かなり有望な方向性である可能性があります。

パラレルワールドのいずれかにいる私たちと同じ考えを持つ人々が同じように考え、おそらく私たちに近づこうとさえしたらどうなるでしょうか?

いくつかの重要な歴史的出来事の結果が違っていたら、今日の世界はどのように構成されていたかについて、どのくらいの頻度で考えますか? たとえば恐竜が絶滅していなかったら、私たちの地球はどうなっていたでしょうか? 私たちのあらゆる行動や決断は自動的に過去の一部になります。実際、現在というものは存在しません。この瞬間に私たちが行うことはすべて変えることができず、それは宇宙の記憶に記録されます。しかし、私たちがまったく異なる人生を送っている多くの宇宙が存在するという理論があります。私たちの行動のそれぞれは特定の選択に関連付けられており、私たちの宇宙でこの選択を行うと、並行宇宙で「もう一人の私」が生まれます。逆の決断をする。このような理論は科学的な観点からどの程度正当化されるのでしょうか? なぜ科学者たちはそれに頼ったのでしょうか? 私たちの記事でそれを理解してみましょう。

多くの世界の宇宙の概念

確率世界集合の理論は、アメリカの物理学者ヒュー・エベレットによって最初に言及されました。彼は物理学の主要な量子の謎の 1 つに対する解決策を提供しました。ヒュー・エベレットの理論に直接進む前に、何十年も世界中の物理学者を悩ませてきたこの量子粒子の謎が何であるかを理解する必要があります。

普通の電子を想像してみましょう。量子物体として、同時に 2 つの場所に存在できることがわかりました。この性質を 2 つの状態の重ね合わせと呼びます。しかし、魔法はそこで終わりません。たとえば、電子の位置を何らかの方法で特定したいと思ったときに、それを別の電子でノックダウンしようとすると、量子的にはそれが普通になります。電子が点 A と点 B の両方にいたのに、ある瞬間に突然 B にジャンプしたということはどのようにして可能でしょうか?

ヒュー・エベレットは、この量子の謎についての解釈を提供しました。彼の多世界理論によれば、電子は 2 つの状態で同時に存在し続けます。すべては観察者自身に関するものです。今、彼は量子物体に変わり、2 つの状態に分けられます。それらのうちの1つでは、彼は点Aにある電子を見、もう1つは点Bにあります。2つの平行した現実があり、観察者がどちらの中に自分自身を見つけるかは不明です。現実への分割は 2 番目に限定されません。現実の分岐は出来事の変化にのみ依存します。ただし、これらすべての現実は互いに独立して存在します。観察者としての私たちは、自分自身がひとつの中にいて、そこから離れることも、並行するものに移行することも不可能であることに気づきます。

オクタビオ・フォサッティ / Unsplash.com

この概念の観点から、物理学史上最も科学的な猫、シュレディンガーの猫を使った実験が簡単に説明されます。量子力学の多世界解釈によれば、鋼鉄の部屋にいる哀れな猫は生きていると同時に死んでいる。この部屋を開けると、あたかも私たちが猫と融合して、交わることのない生きている状態と死んだ状態の 2 つの状態を形成しているかのようです。 2 つの異なる宇宙が形成されます。1 つは死んだ猫を観察する観察者、もう 1 つは生きている猫を観察する世界です。

多世界の概念は、多くの宇宙の存在を意味するものではないことにすぐに注意してください。それは 1 つであり、単に多層であり、その中の各オブジェクトは異なる状態になる可能性があります。このような概念は実験的に確認された理論とは言えません。今のところ、これは量子の謎を数学的に説明したものにすぎません。

ヒュー・エベレット氏の理論は、オーストラリアのグリフィス大学の物理学者で教授のハワード・ワイズマン氏、グリフィス大学量子力学センターのマイケル・ホール博士、カリフォルニア大学のダークアンドレ・デッカート博士によって支持されている。彼らの意見では、並行世界は実際に存在し、さまざまな特徴を備えています。あらゆる量子の謎やパターンは、隣接する世界の相互の「反発」の結果です。これらの量子現象は、それぞれの世界が他の世界と異なるように発生します。

平行世界の概念と弦理論

学校の授業で、物理学には一般相対性理論と場の量子論という 2 つの主要な理論があることをよく覚えています。 1つ目はマクロの世界での物理プロセスを説明し、2つ目はミクロの世界で説明します。これらの理論の両方を同じ尺度で使用すると、互いに矛盾することになります。すべての距離とスケールに適用される何らかの一般理論が存在するのは論理的であるように思えます。そのため、物理学者は弦理論を提唱します。

実際のところ、非常に小さなスケールでは、通常の弦からの振動と同様の特定の振動が発生します。これらの弦にはエネルギーがチャージされています。「文字列」は文字通りの意味での文字列ではありません。これは、粒子、物理定数、およびそれらの特性の相互作用を説明する抽象概念です。この理論が生まれた 1970 年代、科学者たちは、この理論が世界全体を説明する普遍的なものになると信じていました。しかし、この理論は 10 次元空間でのみ機能することが判明しました (そして私たちは 4 次元空間に住んでいます)。空間の残りの 6 つの次元は単純に崩壊します。しかし、結局のところ、それらは単純な方法では折りたたまれません。

2003 年、科学者たちは、膨大な数の方法で崩壊する可能性があり、それぞれの新しい方法で異なる物理定数を持つ独自の宇宙が生成されることを発見しました。

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多世界の概念と同様、弦理論を実験的に証明することは非常に困難です。さらに、理論の数学的装置は非常に難しいため、新しいアイデアごとに数学的説明を文字通りゼロから探さなければなりません。

数学的宇宙仮説

宇宙学者でマサチューセッツ工科大学教授のマックス・テグマークは、1998 年に「万物の理論」を提唱し、それを数学的宇宙の仮説と呼びました。彼は、多数の物理法則が存在するという問題を独自の方法で解決しました。彼の意見では、数学の観点から一貫したこれらの法則の各セットは、独立した宇宙に対応します。この理論の普遍性は、さまざまな物理法則と物理定数の値をすべて説明するために使用できることです。

テグマークは、彼の概念に従って、すべての世界を 4 つのグループに分けることを提案しました。 1 つ目には、宇宙の地平線の彼方に位置する世界、いわゆるメタ銀河系外の天体が含まれます。 2 番目のグループには、私たちの宇宙とは異なる他の物理定数を持つ世界が含まれます。 3つ目は、量子力学の法則の解釈の結果として現れる世界です。 4 番目のグループは、特定の数学的構造が現れるすべての宇宙の特定のセットです。

研究者が指摘しているように、宇宙は無限であるため、私たちの宇宙が唯一のものではありません。私たちが住むこの世界は、ビッグバンから 138 億年後に私たちに届いた光である宇宙によって制限されています。他の宇宙からの光が私たちに届くまで、少なくともあと10億年以内には、私たちは他の宇宙について確実に知ることができるようになるでしょう。

スティーブン・ホーキング博士：ブラックホールは別の宇宙への道である

スティーブン・ホーキング博士も多宇宙説の提唱者です。私たちの時代で最も有名な科学者の一人が、1988 年に初めてエッセイ「ブラックホールと若い宇宙」を発表しました。研究者は、ブラックホールは別の世界への道であると示唆しています。

スティーブン・ホーキング博士のおかげで、ブラックホールはエネルギーを失って蒸発し、研究者自身の名前にちなんで名付けられたホーキング放射を放出する傾向があることがわかっています。偉大な科学者がこの発見をする前、科学界はブラックホールに落ちたものはすべて消滅すると信じていました。ホーキング博士の理論はこの仮定を否定します。物理学者によると、仮説によれば、ブラックホールに落ちたあらゆる物、物体はそこから飛び出し、別の宇宙に行き着くということです。ただし、そのような旅は一方通行であり、戻る方法はありません。

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