Содержание
Одна или множество: сколько все-таки существует Вселенных?
Мультивселенная
Наверное, многие задавались вопросом, каков все же внешний облик Вселенной на достаточно большом расстоянии, недоступном наблюдению? Другой вопрос: каков предел того, куда может заглянуть человек?
С момента Большого взрыва космический горизонт человека до самых дальних объектов может быть определен расстоянием в четырнадцать миллиардов световых лет. На данный момент эти объекты удалены на сорок миллиардов световых лет ввиду ускоренного роста Вселенной. Свет от более далеких объектов к нам еще не успел дойти.
Итак, что же за горизонтом?
Еще недавно по этому поводу физики отвечали: галактики и звезды, ничего нового. Однако благодаря современным достижениям в физике элементарных частиц и космологии в плане представлений о Вселенной появилась возможность переосмыслить эти понятия. В расчет берутся и другие законы физики, основанные на космической инфляции.
Для начала обратимся к краткому обзору стандартной космологии Большого взрыва, являющейся до открытия инфляции доминирующей теорией. В соответствии с ней возникновению Вселенной предшествовала колоссальная катастрофа, разразившаяся примерно четырнадцать миллиардов лет назад. При этом Большой взрыв произошел одновременно везде, а не в определенном каком-либо месте Вселенной.
На тот момент не существовало ни звезд, ни галактик, ни атомов. Вселенная была наполнена очень горячим плотным быстро растворяющимся сгустком излучения и материи. При увеличении в размерах он остывал. Спустя три минуты после Большого взрыва снижение температуры достигло отметки, достаточной для формирования ядер атомов, что по прошествии полмиллиона лет привело к объединению ядер и электронов в электрически нейтральные атомы, а Вселенная стала прозрачной для света. Благодаря этому на сегодняшний день мы способны регистрировать свет от огненного сгустка, исходящего из всех небесных направлений. Мы называем его фоновым космическим излучением.
\n’ +
‘
Изначально огненный сгусток с точки зрения однородности был практически идеален. Однако некоторые области имели плотность, чуть большую по сравнению с другими, и при росте все больше стягивали из окружающего пространства вещества. Так за миллиарды лет образовались новые галактики. И сравнительно, по космическим меркам, недавно появились мы, земляне.
В поддержку теории Большого взрыва выступают и данные наблюдений, убеждающие нас в корректности рассуждений. Во-первых, мы замечаем, как далекие галактики с достаточно большой скоростью устремляются от нас, что говорит о расширении Вселенной.
Помимо этого в рамках теории Большого взрыва возможно объяснение распространенности легких элементов (таких как литий или гелий) во Вселенной. Но, что самое главное: дымящийся ствол Большого взрыва – это ничто иное как фоновое космическое излучение, являющееся послесвечением первичного огненного шара, которое позволяет наблюдать его и исследовать.
В итоге, у нас есть вполне успешная теория, которая все же не дает ответа на некоторые весьма интригующие вопросы, затрагивающие историю начального состояния Вселенной сразу после Большого взрыва. Что послужило причиной поднятия высокой температуры Вселенной? Из-за чего Вселенная стала расширяться, и каково ее прошлое до Большого взрыва?
Инфляция Космоса.
В центре этой теории – своеобразная форма материи, которая называется ложным вакуумом, проще говоря, пустое пространство. Однако физики, занимающиеся изучением элементарных частиц, рассматривают вакуум в качестве физического объекта, обладающего энергией и давлением, и способного находиться в различного рода энергетических состояниях. При этом они дают им название состояний разных вакуумов, которые в зависимости от характеристик свойств элементарных частиц способны существовать в них.
Связь между вакуумом и частицами сродни связи между звуковыми волнами и веществом, по которому они простираются: скорость звука в различных материалах неодинакова.
Человек живет в весьма низкоэнергетическом вакууме, отсюда и появилось просуществовавшее долгие годы убеждение физиков о нулевой энергии нашего вакуума. Но недавно в ходе наблюдений было выяснено, что он все же имеет немного отличную от нуля энергию, которая была впоследствии названа темной энергией.
По предсказаниям современных теорий элементарных частиц, кроме нашего вакуума есть и целый ряд других так называемых ложных высокоэнергетических вакуумов. Одновременно с тем, что ложный вакуум характеризуется достаточно высокой энергией, он еще и имеет высокое отрицательное давление, получившее название натяжения. Это примерно как растянуть кусочек резины: в результате появляется натяжение, то есть направленная внутрь сила, заставляющая резину сжиматься.
И все же самым необычным свойством ложного вакуума является отталкивающая гравитация. В соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна возникновение гравитационных сил связано не только с массой (энергией), но и с давлением.
Гравитационное притяжение вызвано положительным давлением, соответственно отталкивание – отрицательным давлением. Если же это вакуум, то здесь наблюдается преобладание отталкивающего действия давления над притягивающей силой, связанной с его энергией. В результате получается отталкивание, причем, чем больше энергия вакуума, тем отталкивание сильнее.
Еще одной характеристикой ложного вакуума является его нестабильность и способность достаточно быстро распадаться. При этом он превращается в низкоэнергетический вакуум. Излишки энергии идут на создание огненного сгустка элементарных частиц. Обратим внимание, что Алан Гут специально для своей теории не стремился изобрести ложный вакуум с его необычными свойствами. Существование его идет из физики элементарных частиц.
Ученый лишь выдвинул предположение, что в начале своей истории пространство Вселенной пребывало в состоянии ложного вакуума. При подобном раскладе отталкивающая гравитация, которая им вызывается, привела бы к весьма быстрому ускоряющемуся расширению Вселенной.
В случае такого типа расширения, названного Гутом инфляцией, появляется характерное время удвоения, увеличивающее размеры Вселенной вдвое.
Ввиду нестабильности ложного вакуума происходит его распадение с последствующим появлением огненного сгустка. В этот момент инфляция заканчивается. В этой теории распад ложного вакуума играет роль Большого взрыва, и в этот момент Вселенная начинает развиваться соответственно представлениям стандартной космологии Большого взрыва.
8231
Опубликовано:
‘ +
‘
Если параллельные вселенные существуют, как найти доказательства?
Представьте себе физика, сидящего в клетке с ружьем, направленным прямо на его голову. Каждые несколько секунд измеряется направление спина случайной частицы в комнате. Если спин направлен в одну сторону, то ружье стреляет и физик умирает.
Если же в другую, то раздается только звук щелчка и физик выживает. Получается, шансы на выживание физика — 50 на 50, верно?
Все может быть не так просто, если мы живем в мультивселенной — то есть кроме нашей вселенной, которую мы зовем родной, существуют многие другие.
Со сценария с физиком и ружьем начинается знаменитый мысленный эксперимент под названием «квантовый суицид», и это один из способов попытаться понять, живем ли мы только в одной из многих (и потенциально бесконечных) вселенных.
Этот мысленный эксперимент опирается на квантовую механику и идею того, что единой объективной реальности не существует. Все, что мы видим вокруг, это лишь одна из возможных конфигураций всех вероятностей того, что произойдет то или иное событие. Одна из интерпретаций квантовой механики заключается в том, что все другие наборы вероятностей могут существовать в своих собственных отдельных вселенных. Так что если вы проследите за мысленным экспериментом, учитывая эту интерпретацию, то когда вы измерите вторую частицу, вселенная разделится на две, в каждой из которых будет свой возможный вариант свершения событий: в котором физик жив и в котором физик умер.
Его выживание теперь связано с квантовой вероятностью, так что он как бы и жив и умер одновременно — просто в разных вселенных. Если новая вселенная расщепляется каждый раз, когда измеряется частица, а ружье либо стреляет, либо нет, то в одной из таких вселенных в конечном итоге физик выживет, скажем, в ходе 50 измерений частиц. Сравнить это можно с брошенной 50 раз кряду монеткой. Вероятность того, что 50 раз подряд выпадет решка, чрезвычайно мала, но она есть — шанс стремится к нулю.
И если это произойдет, физик поймет, что мультивселенная реальна, и в конкретном случае — в описанном эксперименте — физик воистину бессмертен, так как ружье никогда не выстрелит. Но он также станет единственным человеком, который знает, что эти параллельные вселенные существуют. Да и сколько физиков придется «потратить», чтобы выяснить это наверняка.
Впрочем, существуют и другие, более разумные версии множественных вселенных, которые подкреплены математикой и потенциально проверяемы.
«Для некоторых людей параллельные вселенные — это как прыжок через портал в другой мир или что-то вроде этого, — говорит Мэтью Джонсон, физик из Института Периметра.
— Но это совсем другое».
Фактические наблюдаемые свидетельства существования множественных вселенных будет сложно отыскать, но возможно. И вот как физики планируют это проделать.
На самом деле теорий множественной вселенной существует довольно много, и мультивселенная из мысленного эксперимента с «квантовым самоубийством», где каждая возможность становится реальностью, одна из наиболее радикальных.
Физик Массачусетского технологического института Макс Тегмарк предлагает разбить теории множественных вселенных на четыре разных типа, чтобы удобно было думать.
Мы сосредоточимся на первом уровне мультивселенных — эти версии проще других понять. На первом уровне у нас также довольно неплохие шансы найти доказательства, которые докажут, что мультивселенная реальна.
Множественные вселенные вытекают из математических прогнозов уже существующих теорий, и мультивселенная первого уровня предсказывается очень уважаемой и весомой идеей в физике: инфляцией.
Что мы подразумеваем под «вселенной»?
Чтобы понять идею множественных вселенных, сначала нужно определить, что мы имеем в виду, когда говорим «вселенная».
Наше определение «вселенной» не раз менялось, например, когда мы изобрели первый телескоп, выглянули в космос и узнали, что звезды не крепятся к небу на гвозди, а Земля не одна такая в космосе.
Но Вселенная намного больше, чем мы можем увидеть в телескоп, говорит Джонсон. Наша вселенная представляет лишь сферу света, которому хватило времени, чтобы добраться до нас. Если мы подождем еще миллиард лет, то увидим еще больше и наше понятие вселенной снова перевернется, говорит Тегмарк.
Кто-то, стоящий на планете за триллионы световых лет от нас, будет иметь совершенно другую картину «вселенной», основанную на том, сколько света упало на его планету.
Мы никак не сможем достичь до этих других пузырей вселенных по определению, потому что нет никакого способа двигаться быстрее света. Хотя мы их не видим, физики считают, что следы их рождения все еще могут быть обнаружены.
Идея инфляции заключается в том, что во время зарождения наша Вселенная пережила период быстрого расширения (сразу после Большого Взрыва), когда нанометр пространства внезапно взорвался на 250 миллионов световых лет менее чем за одну триллионную секунды.
После начала инфляции она никогда полностью не останавливалась. В некоторых областях пространства-времени она останавливается, в них участки пространства превращаются в пузыри вроде той вселенной, которую мы видим вокруг, но в остальных местах космос продолжает расширяться. Если расширение бесконечно, а многие так и полагают, то новые пузыри вселенных образуются постоянно. Остается такой пузырьковый след. Мы дрейфуем через пространство-время в пенном джакузи вселенных.
Опять же, нет никакого способа связаться с другими этими пузырьковыми вселенными, потому что мы не можем двигаться быстрее света. Но теоретически можем доказать, что они существуют. И вот как.
Когда наша пузырьковая вселенная образовалась впервые, вполне возможно, что она столкнулась с другими пузырьковыми вселенными, которые образуются вокруг нашей. Вряд ли мы до сих пор находимся рядом с ними, поскольку продолжающееся расширение пространства-времени уносит нас все дальше и дальше.
Тем не менее влияние ранних столкновений могло пустить ряби на космическом микроволновом фоне (тепло, оставшееся после Большого Взрыва).
Теоретически мы могли бы заметить эту рябь с помощью телескопов. Она была бы обесцвеченным диском — как синяк на теле микроволнового фона.
Джонс занимается поиском таких «синяков», но многое зависит от того, как быстро появились другие пузырьковые вселенные и сколько их вообще может быть. Если пузырьков немного, мы могли вовсе с ними не столкнуться.
Космический телескоп Планк в настоящее время прислушивается к небесам в поисках свидетельства таких столкновений с другими вселенными.
Разные физики придерживаются разных теорий мультивселенной. Эта версия возникает из теории струн, а также идеи существования многих других измерений, к которым у нас просто нет доступа (как в ситуации, в которой попал герой Макконахи в фильме «Интерстеллар»). Некоторые физики думают, что параллельные вселенные скрываются в этих дополнительных измерениях.
Такая идея мультивселенной тоже проверяема.
Физики будут искать микроскопические черные дыры на Большом адронном коллайдере, который заработал на днях. На БАКе невозможно произвести черную дыру, которая будет опасна, но, согласно этой теории, вполне можно создать микроскопические черные дыры, которые будут мгновенно испаряться.
Наличие черных дыр будет означать, что гравитация нашей Вселенной просачивается в дополнительные измерения.
«Поскольку гравитация может утекать из нашей Вселенной в дополнительные измерения, такую модель можно проверить, обнаружив миниатюрные черные дыры на БАКе, — рассказывал физик Мир Файзаль. — Мы подсчитали энергию, на которой можно обнаружить эти черные дыры в гравитационной радуге. Если мы обнаружим черные дыры на такой энергии, мы будем знать, что как теория гравитационной радуги, так и теория дополнительных измерений — обе верны».
Это было бы убедительным свидетельством для теории струн и параллельных вселенных, а также помогло бы объяснить, почему гравитация намного слабее других фундаментальных сил.
Впрочем, никаких серьезных подтверждений пока нет. Только сомнения.
«Я верю только в то, что подтверждается конкретными, проверяемыми экспериментальными доказательствами, и концепция параллельных вселенных этим точно похвастать не может», — говорит Брайан Грин, физик-теоретик из Колумбийского университета.
Проблема в том, как говорит Джонсон, что физики удаляются от философских обсуждений множественных вселенных. Одни просто хотят проверить идею. Другие придерживаются радикальных и непроверяемых теорий. Тегмарк говорит, что попытается провести эксперимент с квантовым самоубийством, когда будет стар и немощен. Но будем надеяться, он просто шутит.
Взято с hi-news.ru
Источник: http://portaltele.com.ua/news/technology/esli-parallelnye-vselennye-sushhestv.html
Данный материал является частной записью члена сообщества Club.CNews.
Редакция CNews не несет ответственности за его содержание.
Физики Подсчитайте количество вселенных в Мультивселенной
Космос
Если мы живем в мультивселенной, разумно спросить, со сколькими другими различимыми вселенными мы можем ее разделить. Теперь у физиков есть ответ. Согласно последним представлениям, вместо того, чтобы Большой взрыв породил единую однородную вселенную, он породил множество разных вселенных, которые кажутся локально однородными.
Возникает вопрос, сколько существует вселенных. Это может звучать как нечто непознаваемое по своей сути, но Андрей Линде и Виталий Ванчурин из Стэнфордского университета в Калифорнии нашли своего рода ответ.
Их ответ звучит так. Большой взрыв был, по сути, квантовым процессом, порождавшим квантовые флуктуации в состоянии ранней Вселенной. Затем Вселенная претерпела период быстрого роста, называемый инфляцией, во время которого эти возмущения «замораживались», создавая разные начальные классические условия в разных частях космоса. Поскольку в каждой из этих областей будет свой набор законов физики низких энергий, их можно рассматривать как разные вселенные.
Линде и Ванчурин оценили, сколько разных вселенных могло появиться в результате этого эффекта. Их ответ заключается в том, что это число должно быть пропорционально эффекту, вызвавшему возмущения в первую очередь, процессу, называемому медленным надуванием валика, и, в частности, количеству «е-складок» медленного надувания валика.
7. «Огромное» число — вот как они его описывают, без малейшего преуменьшения. 97.
«Мы обнаружили, что самый сильный предел числа различных локально различимых геометрий определяется в основном нашей способностью различать разные вселенные и запоминать наши результаты», — говорят Линде и Ванчурин
Таким образом, предел не зависит на свойства мультивселенной, а на свойства наблюдателя.
Как это важно!
Ссылка: arxiv.org/abs/0910.1589: Сколько вселенных находится в мультивселенной?
от Emerging Technology from the arXiv
Продолжайте читать
Самые популярные
Как подружиться с вороной
Я наблюдал за стаей ворон в TikTok и теперь пытаюсь связаться с некоторыми местными птицами.
Оставайтесь на связи
Иллюстрация Роуз Вонг
Узнайте о специальных предложениях, главных новостях,
предстоящие события и многое другое.
Введите адрес электронной почты
Политика конфиденциальности
Спасибо за отправку вашего электронного письма!
Ознакомьтесь с другими информационными бюллетенями
Похоже, что-то пошло не так.
У нас возникли проблемы с сохранением ваших настроек.
Попробуйте обновить эту страницу и обновить их один раз
больше времени. Если вы продолжаете получать это сообщение,
свяжитесь с нами по адресу
[email protected] со списком информационных бюллетеней, которые вы хотели бы получать.
«Многие вселенные Стивена Хокинга» Мартина Котрана
Стивен Хокинг однажды заявил, что считает свой мозг чем-то большим, чем компьютер, и что из-за этого он не боится умереть: «Я рассматриваю мозг как компьютер, который перестанет работать, когда его компоненты откажут. Для сломанных компьютеров нет ни рая, ни загробной жизни; это сказка для тех, кто боится темноты».
Хокинг, известный физик, умерший в марте, продемонстрировал подобными замечаниями иррациональность, на которую готовы пойти некоторые, чтобы отрицать существование Бога и то, что Он является окончательным объяснением мира.
Незадолго до того, как Хокинг сделал эти замечания, он сделал еще одно заявление:
М-теория предсказывает, что огромное количество вселенных было создано из ничего. Их создание не требует вмешательства какого-то сверхъестественного существа или Бога. Скорее, эти множественные вселенные естественным образом возникают из физического закона.
Делает ли теория мультивселенной Бога ненужным?
Хокинг утверждал, что если мы предположим, что существует множество других вселенных, кроме нашей, то возможно объяснение того, как вселенная оказалась здесь без Бога. И если есть возможное объяснение того, как вселенная оказалась здесь без Бога, то нам не нужно беспокоиться о Боге.
Хокинг никогда не объяснял, почему теория существования множественных вселенных является более рациональным объяснением, чем то, что Бог создал вселенную. Он также не объяснил, почему одна возможность обязательно исключает другую.
Допустим, ради аргумента, что теория мультивселенной является возможным объяснением.
Почему это объяснение лучше, чем гипотеза Бога, если гипотеза Бога также является возможным объяснением? Почему выбирают первое, а не второе?
Оксфордский математик и философ Джон Леннокс комментирует естественный закон, из которого, по словам Хокинга, возникают эти мультивселенные:
[Хокинг] просит нас сделать выбор между Богом и законами физики, как если бы они неизбежно противоречили друг другу. Но… законы сами по себе ничего не создают, это просто описание того, что происходит при определенных условиях.
Судя по всему, Хокинг перепутал закон с агентством. Его призыв к нам выбирать между Богом и физикой немного похож на то, как кто-то требует, чтобы мы выбирали между авиационным инженером сэром Фрэнком Уиттлом [который изобрел турбореактивный двигатель] и законами физики для объяснения реактивного двигателя.
Позиция Хокинга выдает редукционистский взгляд на реальность, то, что К. С. Льюис назвал «ничего маслянистого» — идея о том, что что-то должно быть только этим или только этим, когда на самом деле реальность так не работает.
Почему теория мультивселенной менее фантастична, чем гипотеза Бога?
Вторая проблема заключается в том, что есть много вопросов о том, является ли теория мультивселенной менее фантастической, чем теория Бога. Ученые постоянно ссылаются на принцип «бритвы Оккама»: идея о том, что самая простая теория — лучшая. Но если вы хотите аргументировать, что теория мультивселенной проще, чем гипотеза Бога, то вам придется объяснить, почему гипотеза Бога, которая достаточно проста, чтобы ее мог легко понять обычный человек, превосходит мультивселенную. теория, которая настолько сложна, что только высококвалифицированные физики, кажется, действительно понимают ее.
Другой физик, Пол Дэвис, указывает, что космологи предвидят
всеохватные «метазаконы», которые пронизывают мультивселенную и порождают особые законы для каждой вселенной. Сами метазаконы остаются необъяснимыми — вечные, неизменные трансцендентные сущности, которые просто случайно существуют и должны просто приниматься как данность.
В этом отношении метазаконы имеют статус необъяснимого трансцендентного бога.
В этом отношении метазаконы имеют статус необъяснимого трансцендентного бога.Является ли Теория Мультивселенной вообще научной?
Третья проблема — статус теории мультивселенной как науки. На самом деле все то, что, как нам говорят, должна делать наука — быть наблюдаемой, проверяемой и иметь предсказательную силу — в значительной степени отсутствует в теории мультивселенной. Другими словами, возникает вопрос не только о том, может ли эта научная теория объяснить существование Бога, но и о том, является ли эта теория вообще научной.
И если теория больше не обладает всеми предполагаемыми преимуществами научности, то почему мы должны предпочесть эту теорию происхождения вещей религиозной теории происхождения вещей?
«Основная проблема, — говорит астрофизик и научный журналист Адам Франк, — относительно новых теорий, таких как теория мультивселенной,
, заключается в том, что на момент написания этой статьи нет экспериментальных доказательств существования скрытых измерений или альтернативных вселенных.
Мультивселенная действительно может существовать, а мне нравятся альтернативные вселенные не меньше, чем поклонникам научной фантастики. … Тем не менее, сколько усилий мы вкладываем в исследования, основанные на потенциально ненаблюдаемом, отходя от традиции исследовать только действительное?На самом деле, именно потому, что такие теории неадекватны в качестве научных теорий, они должны быть сфальсифицированы вненаучными предположениями, чтобы они вообще работали.
Это произошло в теории струн, еще одной неподдающейся проверке научной гипотезе. Франк указывает, что теория струн — одна из теорий, используемых для объяснения квантовой гравитации. Но, как оказалось, теория струн не может сделать этого в мире только четырех измерений. Так что же делают его сторонники? Они постулируют шесть других столь же непроверяемых измерений, чтобы спасти свою теорию, давая нам всего десять.
Готово! Мгновенное научное правдоподобие.
Можно было бы возразить, что древнейшая теория происхождения Вселенной (о том, что ее создал Бог) включает в себя гораздо меньше интеллектуальных искажений, чем эта.
Могут ли законы природы заменить Бога?
Но даже те ученые, которые признают проблемы с теорией мультивселенной, все еще не могут объяснить существование Бога. Физик Шон Кэрролл пытается спасти атеистический проект, говоря, что вам не нужно постулировать другие вселенные, чтобы отказаться от необходимости Бога:
Вы можете представить себе понимание вселенной — почему она возникла — не отступая от законов природы, не обращаясь ни к какому божественному, какому-то сверхъестественному существу. Вселенная могла просто подчиняться своим собственным законам. Это может быть естественная, физическая, реальная вселенная, подчиняющаяся законам физики, и это может быть полным объяснением всего.
Но сами законы природы должны быть объяснены, что, по-видимому, никогда не приходило в голову Кэрроллу. На самом деле он идет дальше, чем, по-видимому, идет сам Хокинг: «На вопрос «Почему существует что-то, а не ничто?», — говорит Кэрролл, — был дан ответ».
Есть? Как именно вы ответите на вопрос, почему существует что-то, а не ничто, просто указав на что-то (что он и другие физики делают, постулируя якобы пустое пространство, заполненное полями и силами)? Льюис однажды спросил, как кто-то может сказать что-либо о чем-либо вне природы, «просто изучая природу?»
На самом деле вопрос «Почему есть что-то, а не ничего?» просто не научный вопрос; это философский вопрос.
Путать их — большая ошибка, поскольку наука и философия — две совершенно разные вселенные.
Мартин Котран
Мартин Котран — директор Ассоциации классической латинской школы и редактор журнала «Классический учитель» Memoria Press. Он является автором нескольких книг для частных и домашних школ, в том числе программ Memoria Press «Традиционная логика», «Материальная логика» и «Классическая риторика», а также «Lingua Biblica: Истории Ветхого Завета на латыни». Он бывший преподаватель латыни, логики и риторики в латинской школе Highlands в Луисвилле, штат Кентукки.