Теория множества вселенных: Новая теория допускает существование параллельных Вселенных, в которых могут жить наши альтернативные копии

Новая теория допускает существование параллельных Вселенных, в которых могут жить наши альтернативные копии

Источники:
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2816039/Parallel-universe…
http://www.dailytechinfo.org/np/6421-novaya-teoriya-dopuskaet-suschestvo…

Представьте себе мир, в котором динозавры не вымерли, а существуют и по сегодняшний день, или Германия победила во Второй мировой войне, а вам довелось родиться в стране, которая совсем непохожа на страну, в которой вы живете сейчас. Все это уже достаточно давно является излюбленной темой множества писателей-фантастов, но согласно новой теории, разработанной группой американских и австралийских ученых, такое положение вещей вполне может оказаться реальностью. Более того, существование параллельных Вселенных, постоянно взаимодействующих друг с другом, может объяснить многие неувязки в квантовой механике, которые сбивают с толку ученых уже достаточно долгое время.

Новая теория так называемой «Мульти-Вселенной» разработана учеными из университета Гриффита (Griffiths University), Австралия, и Калифорнийского университета (University of California), США. В этой теории допускается, что помимо того, что параллельные вселенные могут появляться и существовать независимо, они могут влиять друг на друга слабыми отталкивающими силами, проявление которых заметно лишь на квантовом уровне. И такое проявление слабых сил взаимодействия вселенных определяет некоторые особенности аномального взаимодействия квантовых частиц и другие странные явления, которые нарушают причинно-следственные законы и которые наблюдаются учеными, исследующими мир в микроскопическом масштабе.

«Идея существования параллельных вселенных витает в квантовой механике с 1957 года» — рассказывает Говард Вайсмен (Howard Wiseman), профессор из университета Гриффита, — «И как в самой первой теории, так и в нашей теории, каждая вселенная делится на несколько других вселенных каждый раз, когда производится квантовое измерение, нарушающее квантовое состояние частицы. Это, в свою очередь, обуславливает огромное многообразие видов вселенных, некоторые из которых практически не отличаются от нашей, а некоторые имеют массу кардинальных отличий»

Напомним нашим читателям, что первая теория, допускающая существование параллельных вселенных, была выдвинута Хью Эвереттом (Hugh Everett), американским ученым-физиком. На эту идею его натолкнули наблюдения за квантовыми частицами, которые могут существовать сразу в двух квантовых состояниях, в так называемом состоянии квантовой суперпозиции. Эверетт объяснил это явление тем, что эта частица существует одновременно и еще в двух вселенных, в каждой из которых она находится в различном квантовом состоянии.

Подобно Эверетту, профессор Вайсмен и его коллеги считает, что мы живем в одном из практически бесконечного числа миров. Новая теория параллельных вселенных, как и большинство других теорий из области физики и квантовой механики, полна сложнейших математических выражений, формулировок, постулатов и выводов, в которых принципиально невозможно разобраться «простому смертному» человеку. Поэтому мы постараемся описать некоторые особенности новой теории простым понятным языком.

Каждый из существующих параллельных миров является реальным миром, непрерывно существующем в течение времени и обладающим полным набором точно определенных свойств и физических констант. Тем не менее, эти миры взаимодействуют друг на друга слабыми отторгающими силами, которые проявляются на тонком квантовом уровне, и эти силы являются двигателем процессов, которые со временем делают параллельные миры непохожими друг на друга, постоянно увеличивая эти различия.

«Наша теория существования параллельных вселенных определяет то, что если бы вселенная существовала бы в единственно числе, все в ней подчинялось бы лишь законам Ньютоновой механики. И лишь существование множества влияющих друг на друга вселенных может объяснить некоторые необычные эффекты и явления квантовой механики» — рассказывает доктор Майкл Холл (Dr Michael Hall), ученый из Центра квантовой динамики (Centre for Quantum Dynamics) университета Гриффита, — «Используя аппарат нашей теории и некоторые принципы квантовой механики, мы сможем создать нечто, некий научный прибор, при помощи котором можно будет даже проверить и подтвердить факт существования параллельных вселенных».

«Последствия, к которым может привести дальнейшая разработка новой теории, даже тяжело себе представить, мы уже сейчас подходим вплотную к понятию «промежуточной физики», физики, которая не подчиняется ни законам Ньютона, ни законам квантовой механики» — рассказывает профессор Вайсмен, — «Новое понимание природы квантовых эффектов позволит нам использовать эти явления не вслепую, как это делается сейчас, а с полным осознанием выполняемых нами действий. И это может привести к новым открытиям и прорывам в области молекулярной динамики, химии, фармации и многих других областей, которые влияют непосредственно на нашу с вами жизнь».

Параллельные вселенные, Шрёдингер, Хокинг, Борхес и группа One Direction

Сверхпопулярная группа One Direction, квантовая механика и космология — что между ними общего? Стивен Хокинг, возможно, уже рассказал об этом в одном из своих недавних выступлений в Сиднейском оперном театре. Все дело в теории о параллельных вселенных, согласно которой существует бесконечное множество миров, среди которых мы можем найти миры, почти идентичные нашему, но со всеми возможными отличиями и расхождениями — аналогично 410-страничным книгам, описанным Борхесом в рассказе «Вавилонская библиотека».

Два направления для One Direction

Во время одного из недавних мероприятий один из участников спросил Стивена Хокинга о космологических последствиях ухода Зейна из группы One Direction, разбившего сердца миллионам девушек. Ответом он продемонстрировал неординарность своего ума, чуткость и способность заинтересовать теоретической физикой: «Юным девушкам, сердца которых были разбиты, я посоветую уделить большее внимание изучению теоретической физики. Возможно, в один прекрасный день мы получим подтверждение множественности вселенных. В таком случае нельзя будет исключить возможность того, что за пределами нашей вселенной лежит другая вселенная — и в ней Зейн по-прежнему поет в One Direction».

Но перед тем как анализировать ответ Хокинга, давайте поговорим о двух захватывающих теориях, предсказывающих существование параллельных вселенных.

Квантовые миры

В квантовой механике линейные комбинации волновых функций, являющихся решениями уравнения Шредингера, позволяют получить функции вероятности для положения элементарных частиц в пространстве и времени. Например, на основе волновой функции электронной плотности можно получить функции вероятности для атомных и молекулярных орбиталей.

Давайте посмотрим, как уравнение Шредингера формулируется для атома водорода:

Нестационарное уравнение Шредингера, в котором волновая функция обозначена как ψ (1). Для определенных состояний энергии (2) мы можем переписать уравнение для комплексных амплитуд. Таким образом мы получим формулу (3). Потенциальная энергия электрона V зависит только от радиуса, и волновая функция может быть сформулирована в сферических полярных координатах (4). Волновые функции для различных уровней энергии, E_n, могут быть выражены как произведения сферических гармоник Y_l,m на амплитуду F_l (I обозначает квантовое число для полного углового момента, а m обозначает компоненту углового момента по оси z). Решив уравнение Шредингера (3) в сферических полярных координатах, мы получаем волновую функцию (4).

Для отдельных электронов подобные функции называются орбиталями. Линейные комбинации (суперпозиции) волновых функций также являются решениями уравнения Шредингера для атома водорода. Орбитали с квантовым числом I = 0 всегда обладают сферической симметрией. Орбитали, у которых I = 1, называются p-орбиталями и строго определяются угловыми функциями. Орбитали с I = 2 называются d-орбиталями. Они определяются еще более сложными угловыми функциями. На графиках показаны изоповерхности нескольких волновых функций.

Рассуждая аналогичным образом, ученые, занимающиеся физикой и физической химией, смогли рассчитать таблицу, содержащую все возможные стабильные элементы в этой Вселенной.

Измерение пространственно-временных координат частицы сопряжено с неопределенностью: чем более точно мы можем определить положение частицы, тем ниже будет точность измерения момента ее импульса. Это правило зовется принципом неопределенности Гейзенберга в честь сформулировавшего его ученого. Например, если мы точно знаем положение частицы, то мы не можем одновременно с этим определить момент ее импульса.

В квантовой механике, когда наблюдатель определяет положение или момент частицы, происходит редукция волновой функции. Другим объяснением невозможности одновременного определения момента и положения частицы является ее декогеренция при взаимодействии с окружающей средой. При измерении волновая функция перестает описывать частицу (или, согласно теории декогеренции, кажется, что волновая функция перестает описывать ее). После измерения частицу можно найти в одном-единственном месте.

В то же время многомировая интерпретация квантовой механики, изначально предложенная Эвереттом, исключает редукцию волновой функции. Вместо этого она предполагает существование множества возможных параллельных вселенных, в которых реализуются все возможные линейные комбинации (суперпозиции) волновой функции. В таком случае наша Вселенная представляет собой квантовую суперпозицию неизмеримого множества параллельных вселенных или квантовых миров, которые могут быть изолированы друг от друга.

Вечная инфляция

Согласно теории инфляции в начале Большого взрыва существовал только ничтожно малый сгусток материи размером меньше одного атома. Масса этой материи удваивалась каждые 10^-38 секунд, а плотность оставалась неизменной. Этот процесс повторился около 260 раз, в результате чего вся материя в нашей Вселенной была создана за 10^-35 секунды!

Сгусток материи получал энергию, расходуемую на удвоение массы и объема в процессе инфляционного расширения, от отталкивающей гравитации. В сочетании с квантовыми флуктуациями, обусловленными принципом неопределенности Гейзенберга, сформировалась структура нашей Вселенной. Масса этого сгустка материи составляла приблизительно 3·10^-26 кг. Она сравнима с массой атома водорода, которая составляет приблизительно 1.7·10^-27 кг!

Энергия, затраченная на создание этой массы (вспомните формулу E = mc²), была получена благодаря отталкивающей гравитации, возникающей во время инфляционного расширения материи. Этого количества энергии было как раз достаточно для того, чтобы масса сгустка удваивалась при неизменной плотности. Согласно современным оценкам, общая масса Вселенной составляет около 6·10⁵² кг — а значит, у гравитационного поля было заимствовано невероятно много энергии. Для сравнения: при взрыве атомной бомбы в Нагасаки вся энергия различных видов была выделена всего лишь одним граммом вещества. Все это объясняет, почему гравитация имеет отрицательную энергию (т. е. для разделения двух объектов, притягиваемых силой гравитации, необходимо совершить работу).

Теория вечной инфляции также позволяет предположить, что наша Вселенная представляет собой всего лишь одну из бесконечного количества сфер Хаббла, возникших в вечно расширяющейся и безграничной вселенной. Эти сферы Хаббла идентичны нашей, но имеют другую структуру космоса. На ранних стадиях инфляционного расширения квантовые эффекты обусловили возникновение первичных космических флуктуаций, предопределивших структуру космоса в нашей сфере Хаббла. Во время действия квантовых эффектов области пространства, в которых сейчас помещаются целые галактики, были меньше атома. На этом масштабе первичные космические флуктуации могут быть объяснены принципом неопределенности Гейзенберга, который исключает однородность любого вещества, в том числе расширяющейся материи.

Некоторые сферы Хаббла в бесконечной вселенной с бесконечным числом сфер Хаббла могут быть идентичны или почти идентичны сфере Хаббла, которую мы называем нашей Вселенной.

В большей части сфер Хаббла распределение материи отличается от распределения в нашей Вселенной, но ввиду того, что их количество бесконечно, может существовать почти бесконечное число вариаций сфер Хаббла с одинаковым распределением материи. Также может существовать практически бесчисленное множество вариантов миров, идентичных или почти идентичных нашему миру.

Объединение мультиверсов

Многомировая интерпретация квантовой механики позволяет предположить о существовании почти бесконечного числа вселенных, у которых есть почти бесконечное число своих параллельных вселенных — Макс Тегмарк (Max Tegmark), специалист по космологии из Массачусетского технологического института, называет их параллельными вселенными III уровня. Аналогичным образом теория инфляции прогнозирует существование бесконечного множества сфер Хаббла — в своей книге Наша математическая вселенная (Our Mathematical Universe)

Тегмарк называет их мультиверсом I уровня. Таким образом, может существовать почти бесконечное количество вариантов параллельных вселенных I уровня с таким же количеством элементарных частиц, что и в нашей Вселенной, но упорядоченных другим способом, ввиду того, что разные значения волновых функций и квантовые флуктуации порождают практически безграничное количество вариантов. Тегмарк предполагает, что в этом смысле параллельные вселенные III уровня и почти идентичные им параллельные вселенные I уровня могут быть на самом деле одним и тем же — то есть волновая функция системы описывает бесконечное количество ее копий в пространстве.

Комментарий Хокинга по поводу ухода Зейна из One Direction

Многомировая интерпретация квантовой механики и теория инфляции предоставляют замечательную пищу для размышлений.

Не так давно Стивен Хокинг участвовал в виде голограммы в мероприятии в Сиднейском оперном театре. Один из участников задал ему следующий вопрос: «Каковы космологические последствия ухода Зейна из группы One Direction, разбившего сердца миллионам девушек?»

В своем ответе Хокинг сослался на теорию инфляции — а если прибегнуть к обобщению, то и на квантовые миры: «Юным девушкам, сердца которых были разбиты, я посоветую уделить большее внимание изучению теоретической физики. Возможно, в один прекрасный день мы получим подтверждение множественности вселенных. В таком случае нельзя будет исключить возможность того, что за пределами нашей вселенной лежит другая вселенная — и в ней Зейн по-прежнему поет в One Direction».

Ответ Хокинга можно пояснить с помощью следующей схемы. В этом мире Зейн покидает группу. В то же время в мире 1 Зейн остается в группе и никто и не подозревает о том, что в этом мире он ее покинул. В мире 2 Зейн не только остается в группе, но и женится на одной из девушек, чье сердце в этом мире сейчас разбито. Более того, в каждом из миллиона других миров, от мира 3 до мира N, Зейн женится на одной из других несчастных девушек.

В каждом из миллиона миров, входящих в почти бесчисленное множество возможных вариантов, Зейн не только остается в группе, но и женится на одной из девушек, сердца которых разбиты в этом мире.

Вавилонскую библиотеку, описанную Хорхе Луисом Борхесом в одноименном рассказе, можно рассматривать как аналогию и для квантовых миров, и для бесконечного количества сфер Хаббла. Размер каждой книги в этой библиотеке составляет 410 страниц. Все эти книги в совокупности представляют собой аналоги для всех возможных квантовых миров или всех похожих на нашу Вселенную параллельных вселенных уровня I, состоящих из такой же сферы Хаббла и такого же количества исходного материала (410 страниц). Все возможные истории, которые вы можете себе представить, рано или поздно случатся в одном из этих миров!

Мультифизическое моделирование

Нам остается только присоединиться к совету Хокинга и порекомендовать разочарованным поклонникам группы One Direction получить техническое образование и изучить решение уравнения Шредингера и теорию инфляции, используя разработанные при помощи мультифизического моделирования средства и устройства, изображенные на рисунке ниже.

К счастью, законы физики в мультиверсах уровня I и уровня III одинаковы, а глобальная сетевая лицензия COMSOL Server дает возможность запускать приложения, моделирующие уравнение Шредингера, во всех сферах Хаббла и вселенных уровня III.

Результаты моделирования, демонстрирующие волновую функцию энергии электрона для модели конической квантовой точки на основе арсенида индия (InAs). Для вычисления электронных состояний, которые может принимать квантовая точка, было решено уравнение Шредингера для одной полосы.

Перед тем как открыть параллельную вселенную (или множество вселенных), где Зейн все еще поет в One Direction, девушки могут заняться множеством других увлекательных вещей, например, квантовыми точками для квантовых компьютеров и биологических маркеров. Также они могут разработать инструменты для исследования глубокого космоса и изучения галактик в этой сфере Хаббла, которую мы зовем нашей Вселенной.

В одном из этих миров фанат группы One Direction может являться основателем и создателем самого мощного мультифизического программного обеспечения во Вселенной — или стать им! Но когда и в каком мире?

В еще одном мире Стивен Хокинг стал священником в Кембридже — и теперь он женит Зейна на поклоннице One Direction. В этом мире люди в Британии говорят на китайском, а в Китае говорят на английском — хотя, конечно же, его там называют китайским.

Другие статьи о применении мультифизического моделирования для исследования космоса

• Моделирование помогает улучшить систему регенерации атмосферы в пилотируемых космических аппаратах
• Метаматериалы: физика или магия?
• Эд Этридж (Ed Ethridge) — ученый из НАСА, использовавший COMSOL Multiphysics для извлечения воды из лунного грунта
• COMSOL помогает защитить оборудование на борту марсохода Mars Rover с помощью моделирования теплопередачи
• Розетта и Филы: историческая высадка на комету
• Уильям Т. Веттерлинг (William T. Vetterling): COMSOL Multiphysics и Вавилонская библиотека (запись доклада с конференции COMSOL)

Существуют ли параллельные вселенные? Мы могли бы жить в мультивселенной

Существуют ли параллельные вселенные? Мы живем только в одной из множества пузырьковых вселенных?
(Изображение предоставлено: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

Параллельные вселенные больше не являются просто частью хорошей научной фантастики. В настоящее время существует несколько научных теорий, поддерживающих идею существования параллельных вселенных помимо нашей. Однако теория мультивселенной остается одной из самых противоречивых теорий в науке.

Наша Вселенная невообразимо велика. Сотни миллиардов, если не триллионов, галактик (открывается в новой вкладке) вращаются в пространстве, каждая из которых содержит миллиарды или триллионы звезд (открывается в новой вкладке). Некоторые исследователи, изучающие модели Вселенной, предполагают, что диаметр Вселенной может составлять 7 миллиардов световых лет в поперечнике. Другие думают, что это может быть бесконечно.

Но все ли там? Научная фантастика любит идею параллельной вселенной и мысль о том, что мы можем жить лишь одной из бесконечного числа возможных жизней. Однако мультивселенная не предназначена для «Звездного пути», «Человека-паука» и «Доктора Кто». Настоящая научная теория исследует и в некоторых случаях поддерживает доводы в пользу существования вселенных вне нашей, параллельных или удаленных от нее, но отражающих нашу.

Мультивселенные и параллельные миры часто обсуждаются в контексте других важных научных концепций, таких как Большой взрыв , теория струн и квантовая механика . 9в 26 раз больше своего первоначального размера в процессе, называемом космической инфляцией (откроется в новой вкладке). И это все до фактического расширения материи, о котором мы обычно думаем как о самом Большом взрыве, которое было следствием всей этой инфляции: по мере замедления инфляции появился поток материи и излучения, создавший классический огненный шар Большого взрыва, и начали формироваться атомы, молекулы, звезды и галактики, населяющие окружающие нас просторы космоса.

Связанный: Как расширяющаяся вселенная может создать мультивселенную (открывается в новой вкладке) 

Таинственный процесс инфляции и Большой взрыв убедили некоторых исследователей в том, что множественные вселенные возможны или даже очень вероятны. По словам физика-теоретика Александра Виленкина из Университета Тафтса в Массачусетсе, инфляция не закончилась везде одновременно. Хотя она закончилась для всего, что мы можем обнаружить на Земле 13,8 миллиарда лет назад, космическая инфляция фактически продолжается в других местах. Это называется теорией вечной инфляции. И поскольку инфляция заканчивается в определенном месте, формируется новый пузырь Вселенной, писал Виленкин для журнала Scientific American в 2011 году. 

Эти пузырьковые вселенные не могут контактировать друг с другом, потому что они продолжают бесконечно расширяться. Если бы мы направились к краю нашего пузыря, где он мог бы упереться в следующий пузырь вселенной, мы бы никогда не достигли его, потому что край уносится от нас быстрее скорости света и быстрее, чем мы сами. мог когда-либо путешествовать.

Связанный: Сколько звезд во Вселенной?

Но даже если бы мы смогли добраться до следующего пузыря, согласно вечной инфляции (в сочетании с теорией струн), наша знакомая вселенная с ее физическими константами и обитаемыми условиями могла бы полностью отличаться от гипотетической вселенной-пузыря рядом с нашей.

«Эта картина Вселенной, или, как ее называют, мультивселенной, объясняет давнюю загадку того, почему константы природы кажутся точно настроенными для возникновения жизни», — писал Виленкин. «Причина в том, что разумные наблюдатели существуют только в тех редких пузырях, в которых по чистой случайности константы оказываются как раз подходящими для развития жизни. Остальная часть мультивселенной остается бесплодной, но никто не может пожаловаться на это. »

Объяснение Виленкина подразумевает, что в некоторых бесконечных пузырьковых вселенных за пределами нашей могут быть другие разумные наблюдатели. Но с каждым прошедшим мгновением мы удаляемся от них все дальше и никогда не пересечемся.

Квантовая механика и параллельные вселенные

Некоторые исследователи основывают свои представления о параллельных вселенных на квантовой механике, математическом описании субатомных частиц. В квантовой механике множественные состояния существования крошечных частиц возможны одновременно — «волновая функция» заключает в себе все эти возможности. Однако, когда мы на самом деле смотрим, мы наблюдаем только одну из возможностей. Согласно копенгагенской интерпретации квантовой механики, описанной в Стэнфордской энциклопедии философии , мы наблюдаем результат, когда волновая функция «коллапсирует» в единую реальность.

Но вместо этого теория многих миров предполагает, что каждый раз, когда наблюдается одно состояние или результат, существует другой «мир», в котором другой квантовый результат становится реальностью. Это ветвящееся устройство, в котором наша воспринимаемая вселенная разветвляется на почти бесконечные альтернативы. Эти альтернативные вселенные полностью разделены и не могут пересекаться, поэтому, хотя может существовать бесчисленное множество версий вашей жизни, которая немного — или сильно — отличается от вашей жизни в этом мире, вы никогда об этом не узнаете.

Связанный: Черные дыры, инопланетяне, мультивселенная и Марс: Космос Выступления TED, которые вам нужно посмотреть (открывается в новой вкладке) 

Теория многих миров — самый «смелый» подход к затруднительному положению квантовой механики, физик Шон Кэрролл написал в своей книге «Что-то глубоко скрытое: квантовые миры и возникновение пространства-времени (открывается в новой вкладке)» (Dutton, 2019). Он также утверждал, что это самая простая теория, хотя и не лишенная недостатков.

Одной из таких проблем является то, что идея многих миров на самом деле не поддается фальсификации. Это важный компонент научной мысли, с помощью которого научное сообщество развивает идеи, которые можно исследовать с помощью наблюдений и экспериментов. Если нет возможности найти доказательства против теории, это плохо для науки в целом, утверждает научный журналист Джон Хорган в своем блоге для Scientific American .

Бесконечное пространство, бесконечные вселенные?

Млечный Путь, показанный здесь с Земли, — всего лишь одна из сотен миллиардов, а может быть, и триллионов галактик во Вселенной. Каждая галактика состоит из миллиардов или триллионов звезд, у каждой из которых могут быть планеты. Может ли кто-нибудь из них быть таким же, как наш? (Изображение предоставлено Weerakarn Satitniramai через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Некоторые физики верят в более плоскую версию множественных вселенных. То есть, если вселенная, в которой мы живем, существует вечно, существует не так уж много способов, которыми строительные блоки материи могут упорядочиваться по мере их сборки в бесконечном пространстве. В конце концов, любое конечное число типов частиц должно повторять определенное расположение. Гипотетически в достаточно большом пространстве эти частицы должны повторять расположение целых солнечных систем и галактик.

Итак, вся ваша жизнь может повториться в другом месте во вселенной, вплоть до того, что вы съели вчера на завтрак. По крайней мере, это теория.

Но если Вселенная началась в конечной точке, как соглашается почти каждый физик, альтернативной версии вас, скорее всего, не существует, согласно статье астрофизика Итана Сигела 2015 года на Medium .

По словам Зигеля, «количество возможных исходов от частиц в любой Вселенной, взаимодействующих друг с другом, стремится к бесконечности быстрее, чем количество возможных Вселенных увеличивается из-за инфляции».

«Что это значит для вас?» — написал Сигель. «Это означает, что вы должны сделать эту Вселенную значимой».

Вселенная в зеркальном отражении

Некоторые исследователи предполагают, что на противоположной стороне временной шкалы Большого Взрыва, уходящей назад во времени, когда-то существовала вселенная, которая была точным зеркальным отражением нашей собственной. Вот художественная иллюстрация истории Вселенной, представленная WMAP (микроволновым зондом анизотропии Уилкинсона), который потратил девять лет на создание карт всего неба космического микроволнового фона. WMAP изучил свет, выпущенный примерно через 375 000 лет после Большого взрыва, до того, как сформировались звезды и галактики. (Изображение предоставлено НАСА / научной группой WMAP)

В относительно недавнем дополнении к пантеону теорий мультивселенной исследователи из Института теоретической физики Периметра в Ватерлоо, Онтарио, предположили, что Вселенная началась в результате Большого взрыва — и на противоположной стороне временной шкалы Большого взрыва, уходящей назад во времени, когда-то существовала вселенная, которая была точным зеркальным отражением нашей собственной.

«Вместо того, чтобы говорить, что до взрыва существовала другая Вселенная, мы говорим, что вселенная до взрыва на самом деле в некотором смысле является образом Вселенной после взрыва», — Нил Турок, исследователь Института периметра, сообщил дочерний сайт Space.com Live Science (открывается в новой вкладке).

Это означает, что все — протоны, электроны, даже такие действия, как разбивание яйца — будут изменены на противоположные. Антипротоны и положительно заряженные электроны будут составлять атомы, а яйца будут раскалываться и возвращаться внутрь цыплят. В конце концов, эта вселенная сожмется, предположительно, до сингулярности, прежде чем расширится до нашей собственной вселенной.

С другой стороны, обе вселенные были созданы в результате Большого взрыва и одновременно взорвались назад и вперед во времени.

Мультивселенная: Аргументы за и против

Аргументы в пользу теории мультивселенной

Космическая инфляция

Наша Вселенная росла экспоненциально в первые моменты своего существования, но было ли это расширение однородным? Если нет, то это предполагает, что разные регионы космоса росли с разной скоростью и могут быть изолированы друг от друга.

Математические константы 

Почему законы Вселенной так точны? Некоторые предполагают, что это произошло случайно — мы — единственная вселенная из многих, которая случайно получила правильные числа.

Наблюдаемая Вселенная

Что находится за краем наблюдаемого пространства вокруг нас? Никто не знает наверняка, и до тех пор, пока мы этого не узнаем (а это может быть никогда), мысль о том, что наша Вселенная простирается на неопределенный срок, интересна.

Аргументы против теории мультивселенной

Опровержимость 

У нас нет возможности проверить теории мультивселенной. Мы никогда не заглянем за пределы наблюдаемой Вселенной, поэтому, если нет способа опровергнуть теории, стоит ли им вообще верить?

Бритва Оккама 

Иногда самые простые идеи оказываются самыми лучшими. Некоторые физики утверждают, что нам вообще не нужна теория мультивселенной. Никаких парадоксов это не решает, а только усложняет.

Нет доказательств

Мы не можем не только не опровергнуть никакую теорию мультивселенной, но и не можем ее доказать. В настоящее время у нас нет доказательств существования мультивселенных, и все, что мы можем видеть, предполагает, что существует только одна вселенная — наша собственная.

Параллельные вселенные в художественной литературе

Главный герой марвеловского «Доктора Стрэнджа» (2016) может прыгать в разные измерения. (Изображение предоставлено Marvel.com)

Бесчисленные произведения мифов и художественной литературы основаны на идеях параллельных вселенных и мультивселенной. Перекрывающиеся миры появляются в скандинавской мифологии, а также в буддийской и индуистской космологии. Идея соприкосновения нескольких вселенных появилась в печати еще в новелле Эдвина А. Эбботта «Флатландия: многомерный роман» (Seeley & Co., 1884), и ее до сих пор можно увидеть в недавних фильмах, таких как фильм 2016 года. Фильм Марвел «Доктор Стрэндж». Целый жанр японских графических романов, называемый исекай, имеет дело с персонажами, переносимыми в параллельные миры, как описано в Нью-Йоркской публичной библиотеке .

Почти каждый сериал «Звездный путь» включает в себя ту или иную форму зеркальной вселенной, а фильм-перезагрузка 2009 года с Крисом Пайном и Закари Куинто в главных ролях перенес последующие фильмы «Звездного пути» в совершенно новую временную шкалу, явно ответвляющуюся от оригинальной серии.

И комиксы, и соответствующие им фильмы глубоко погружаются в идею параллельных миров. Сюжетные линии недавних комиксов Marvel (как в фильмах, так и в печати), арка DC Flashpoint и «Into the Spider-Verse» 2018 года — все они исследуют несколько вселенных и пересечения между ними.

Это неполный список некоторых проявлений мультивселенных, вселенных с разделенной временной шкалой и параллельных вселенных в художественной литературе:

Фильмы

• Через вселенные (2018)
• Терминатор: Генезис (2015)
• Финес и Ферб Фильм: Через второе измерение (2011)
• Звездный путь (2009)
• Донни Дарко (2001)
• Беги, Лола, беги (1998)
• Раздвижные двери (1998)
• Назад в будущее, (19 1-5, (19 1-5) 1989 г. , 1990) 
• Приключения Бакару Банзая в восьмом измерении (1984)

Телевидение

• Звездный путь: Дискавери, несколько серий 
• Звездный путь: Энтерпрайз, несколько серий 

9014 Звездный путь: Энтерпрайз, несколько серий 

9014 эпизоды

• Звездный путь: Следующее поколение, «Параллели» (Эпизод 11, Сезон 7) (1993)
• Звездный путь: Оригинальный сериал, «Зеркало, Зеркало» (Эпизод 4, Сезон 2) (1967)
• Доктор Кто, несколько серий  
• Слайдеры, вся серия
• Сообщество, «Remedial Chaos Theory» (Эпизод 4, Сезон 3) (2011)
• Рик и Морти, несколько серий
• Футурама, несколько серий
• Эврика, несколько серий

2 , несколько эпизодов

Печать

• Серия «Хроники Нарнии» (Джеффри Блес, 1950-56) К. С. Льюиса
• Серия «Его темные начала» (Scholastic, 1995-2000) Филиппа Пуллмана
• Серия «Плоский мир» (HarperCollins, 1983–2015) Терри Пратчетта
• «Люди как боги» (Макмиллан, 1923) Герберта Уэллса
• Серия «Темная башня» (Дональд М. Грант, 1982–2012) Stephen King

Video games

• BioShock Infinite, 2013
• Kingdom Hearts, 2002-2020
• Chrono Cross, 1999
• Half-Life, 1998-2020
• Metroid Prime 2: Echoes, 2004
• Zero Escape , 2009-2016

Эта статья была частично адаптирована из предыдущей работы автора Space.com Элизабет Хауэлл.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Вики Стейн — научный писатель из Калифорнии. Она имеет степень бакалавра экологии и эволюционной биологии Дартмутского колледжа и диплом о высшем образовании в области научного письма Калифорнийского университета в Санта-Круз (2018 г.). После этого она работала помощником по новостям в PBS NewsHour, а теперь работает внештатным сотрудником, освещая все, от астероидов до зебр. Следите за ее последними работами (и последними фотографиями голожаберников) в Твиттере.

Существуют ли параллельные вселенные? Мы могли бы жить в мультивселенной

Существуют ли параллельные вселенные? Мы живем только в одной из множества пузырьковых вселенных?
(Изображение предоставлено: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

Параллельные вселенные больше не являются просто частью хорошей научной фантастики. В настоящее время существует несколько научных теорий, поддерживающих идею существования параллельных вселенных помимо нашей. Однако теория мультивселенной остается одной из самых противоречивых теорий в науке.

Наша вселенная невообразимо велика. Сотни миллиардов, если не триллионов, галактик (открывается в новой вкладке) вращаются в пространстве, каждая из которых содержит миллиарды или триллионы звезд (открывается в новой вкладке). Некоторые исследователи, изучающие модели Вселенной, предполагают, что диаметр Вселенной может составлять 7 миллиардов световых лет в поперечнике. Другие думают, что это может быть бесконечно.

Но это все, что там? Научная фантастика любит идею параллельной вселенной и мысль о том, что мы можем жить лишь одной из бесконечного числа возможных жизней. Однако мультивселенная не предназначена для «Звездного пути», «Человека-паука» и «Доктора Кто». Настоящая научная теория исследует и в некоторых случаях поддерживает доводы в пользу существования вселенных вне нашей, параллельных или удаленных от нее, но отражающих нашу.

Мультивселенные и параллельные миры часто обсуждаются в контексте других основных научных концепций, таких как Большой взрыв , теория струн и квантовая механика .

Связанный: Насколько велика Вселенная?

Вечная инфляция, теория Большого взрыва и параллельные вселенные

Около 13,7 миллиардов лет назад все, что мы знали, было бесконечно малой сингулярностью. Затем, согласно теории Большого Взрыва, он взорвался, раздувшись во всех направлениях со скоростью, превышающей скорость света, за крошечную долю секунды. 26 раз превышающего ее первоначальный размер, в процессе, называемом космической инфляцией (откроется в новой вкладке). И это все до фактического расширения материи, о котором мы обычно думаем как о самом Большом взрыве, которое было следствием всей этой инфляции: по мере замедления инфляции появился поток материи и излучения, создавший классический огненный шар Большого взрыва, и начали формироваться атомы, молекулы, звезды и галактики, населяющие окружающие нас просторы космоса.

Связанный: Как расширяющаяся вселенная могла создать мультивселенную  

Этот загадочный процесс инфляции и Большого взрыва убедил некоторых исследователей в том, что множественные вселенные возможны или даже очень вероятны. По словам физика-теоретика Александра Виленкина из Университета Тафтса в Массачусетсе, инфляция не закончилась везде одновременно. Хотя она закончилась для всего, что мы можем обнаружить на Земле 13,8 миллиарда лет назад, космическая инфляция фактически продолжается в других местах. Это называется теорией вечной инфляции. И поскольку инфляция заканчивается в определенном месте, формируется новый пузырь Вселенной, писал Виленкин для журнала Scientific American в 2011 году. 

Эти пузырьковые вселенные не могут контактировать друг с другом, потому что они продолжают бесконечно расширяться. Если бы мы направились к краю нашего пузыря, где он мог бы упереться в следующий пузырь вселенной, мы бы никогда не достигли его, потому что край уносится от нас быстрее скорости света и быстрее, чем мы сами. мог когда-либо путешествовать.

Связанный: Сколько звезд во Вселенной?

Но даже если бы мы смогли добраться до следующего пузыря, согласно вечной инфляции (в сочетании с теорией струн), наша знакомая вселенная с ее физическими константами и обитаемыми условиями могла бы полностью отличаться от гипотетической вселенной-пузыря рядом с нашей.

«Эта картина Вселенной, или, как ее называют, мультивселенной, объясняет давнюю загадку того, почему константы природы кажутся точно настроенными для возникновения жизни», — писал Виленкин. «Причина в том, что разумные наблюдатели существуют только в тех редких пузырях, в которых по чистой случайности константы оказываются как раз подходящими для развития жизни. Остальная часть мультивселенной остается бесплодной, но никто не может пожаловаться на это. »

Объяснение Виленкина подразумевает, что в некоторых бесконечных пузырьковых вселенных за пределами нашей могут быть другие разумные наблюдатели. Но с каждым прошедшим мгновением мы удаляемся от них все дальше и никогда не пересечемся.

Квантовая механика и параллельные вселенные

Некоторые исследователи основывают свои представления о параллельных вселенных на квантовой механике, математическом описании субатомных частиц. В квантовой механике множественные состояния существования крошечных частиц возможны одновременно — «волновая функция» заключает в себе все эти возможности. Однако, когда мы на самом деле смотрим, мы наблюдаем только одну из возможностей. Согласно копенгагенской интерпретации квантовой механики, описанной в Стэнфордской энциклопедии философии , мы наблюдаем результат, когда волновая функция «коллапсирует» в единую реальность.

Но вместо этого теория многих миров предполагает, что каждый раз, когда наблюдается одно состояние или результат, существует другой «мир», в котором другой квантовый результат становится реальностью. Это ветвящееся устройство, в котором наша воспринимаемая вселенная разветвляется на почти бесконечные альтернативы. Эти альтернативные вселенные полностью разделены и не могут пересекаться, поэтому, хотя может существовать бесчисленное множество версий вашей жизни, которая немного — или сильно — отличается от вашей жизни в этом мире, вы никогда об этом не узнаете.

Связанный: Черные дыры, инопланетяне, мультивселенная и Марс: Космос Выступления TED, которые вам нужно посмотреть (открывается в новой вкладке) 

Теория многих миров — самый «смелый» подход к затруднительному положению квантовой механики, физик Шон Кэрролл написал в своей книге «Что-то глубоко скрытое: квантовые миры и возникновение пространства-времени (открывается в новой вкладке)» (Dutton, 2019). Он также утверждал, что это самая простая теория, хотя и не лишенная недостатков.

Одной из таких проблем является то, что идея многих миров на самом деле не поддается фальсификации. Это важный компонент научной мысли, с помощью которого научное сообщество развивает идеи, которые можно исследовать с помощью наблюдений и экспериментов. Если нет возможности найти доказательства против теории, это плохо для науки в целом, утверждает научный журналист Джон Хорган в своем блоге для Scientific American .

Бесконечное пространство, бесконечные вселенные?

Млечный Путь, показанный здесь с Земли, — всего лишь одна из сотен миллиардов, а может быть, и триллионов галактик во Вселенной. Каждая галактика состоит из миллиардов или триллионов звезд, у каждой из которых могут быть планеты. Может ли кто-нибудь из них быть таким же, как наш? (Изображение предоставлено Weerakarn Satitniramai через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Некоторые физики верят в более плоскую версию множественных вселенных. То есть, если вселенная, в которой мы живем, существует вечно, существует не так уж много способов, которыми строительные блоки материи могут упорядочиваться по мере их сборки в бесконечном пространстве. В конце концов, любое конечное число типов частиц должно повторять определенное расположение. Гипотетически в достаточно большом пространстве эти частицы должны повторять расположение целых солнечных систем и галактик.

Итак, вся ваша жизнь может повториться в другом месте во вселенной, вплоть до того, что вы съели вчера на завтрак. По крайней мере, это теория.

Но если Вселенная началась в конечной точке, как соглашается почти каждый физик, альтернативной версии вас, скорее всего, не существует, согласно статье астрофизика Итана Сигела 2015 года на Medium .

По словам Зигеля, «количество возможных исходов от частиц в любой Вселенной, взаимодействующих друг с другом, стремится к бесконечности быстрее, чем количество возможных Вселенных увеличивается из-за инфляции».

«Что это значит для вас?» — написал Сигель. «Это означает, что вы должны сделать эту Вселенную значимой».

Вселенная в зеркальном отражении

Некоторые исследователи предполагают, что на противоположной стороне временной шкалы Большого Взрыва, уходящей назад во времени, когда-то существовала вселенная, которая была точным зеркальным отражением нашей собственной. Вот художественная иллюстрация истории Вселенной, представленная WMAP (микроволновым зондом анизотропии Уилкинсона), который потратил девять лет на создание карт всего неба космического микроволнового фона. WMAP изучил свет, выпущенный примерно через 375 000 лет после Большого взрыва, до того, как сформировались звезды и галактики. (Изображение предоставлено НАСА / научной группой WMAP)

В относительно недавнем дополнении к пантеону теорий мультивселенной исследователи из Института теоретической физики Периметра в Ватерлоо, Онтарио, предположили, что Вселенная началась в результате Большого взрыва — и на противоположной стороне временной шкалы Большого взрыва, уходящей назад во времени, когда-то существовала вселенная, которая была точным зеркальным отражением нашей собственной.

«Вместо того, чтобы говорить, что до взрыва существовала другая Вселенная, мы говорим, что вселенная до взрыва на самом деле в некотором смысле является образом Вселенной после взрыва», — Нил Турок, исследователь Института периметра, сообщил дочерний сайт Space.com Live Science (открывается в новой вкладке).

Это означает, что все — протоны, электроны, даже такие действия, как разбивание яйца — будут изменены на противоположные. Антипротоны и положительно заряженные электроны будут составлять атомы, а яйца будут раскалываться и возвращаться внутрь цыплят. В конце концов, эта вселенная сожмется, предположительно, до сингулярности, прежде чем расширится до нашей собственной вселенной.

С другой стороны, обе вселенные были созданы в результате Большого взрыва и одновременно взорвались назад и вперед во времени.

Мультивселенная: Аргументы за и против

Аргументы в пользу теории мультивселенной

Космическая инфляция

Наша Вселенная росла экспоненциально в первые моменты своего существования, но было ли это расширение однородным? Если нет, то это предполагает, что разные регионы космоса росли с разной скоростью и могут быть изолированы друг от друга.

Математические константы 

Почему законы Вселенной так точны? Некоторые предполагают, что это произошло случайно — мы — единственная вселенная из многих, которая случайно получила правильные числа.

Наблюдаемая Вселенная

Что находится за краем наблюдаемого пространства вокруг нас? Никто не знает наверняка, и до тех пор, пока мы этого не узнаем (а это может быть никогда), мысль о том, что наша Вселенная простирается на неопределенный срок, интересна.

Аргументы против теории мультивселенной

Опровержимость 

У нас нет возможности проверить теории мультивселенной. Мы никогда не заглянем за пределы наблюдаемой Вселенной, поэтому, если нет способа опровергнуть теории, стоит ли им вообще верить?

Бритва Оккама 

Иногда самые простые идеи оказываются самыми лучшими. Некоторые физики утверждают, что нам вообще не нужна теория мультивселенной. Никаких парадоксов это не решает, а только усложняет.

Нет доказательств

Мы не можем не только не опровергнуть никакую теорию мультивселенной, но и не можем ее доказать. В настоящее время у нас нет доказательств существования мультивселенных, и все, что мы можем видеть, предполагает, что существует только одна вселенная — наша собственная.

Параллельные вселенные в художественной литературе

Главный герой марвеловского «Доктора Стрэнджа» (2016) может прыгать в разные измерения. (Изображение предоставлено Marvel.com)

Бесчисленные произведения мифов и художественной литературы основаны на идеях параллельных вселенных и мультивселенной. Перекрывающиеся миры появляются в скандинавской мифологии, а также в буддийской и индуистской космологии. Идея соприкосновения нескольких вселенных появилась в печати еще в новелле Эдвина А. Эбботта «Флатландия: многомерный роман» (Seeley & Co., 1884), и ее до сих пор можно увидеть в недавних фильмах, таких как фильм 2016 года. Фильм Марвел «Доктор Стрэндж». Целый жанр японских графических романов, называемый исекай, имеет дело с персонажами, переносимыми в параллельные миры, как описано в Нью-Йоркской публичной библиотеке .

Почти каждый сериал «Звездный путь» включает в себя ту или иную форму зеркальной вселенной, а фильм-перезагрузка 2009 года с Крисом Пайном и Закари Куинто в главных ролях перенес последующие фильмы «Звездного пути» в совершенно новую временную шкалу, явно ответвляющуюся от оригинальной серии.

И комиксы, и соответствующие им фильмы глубоко погружаются в идею параллельных миров. Сюжетные линии недавних комиксов Marvel (как в фильмах, так и в печати), арка DC Flashpoint и «Into the Spider-Verse» 2018 года — все они исследуют несколько вселенных и пересечения между ними.

Это неполный список некоторых проявлений мультивселенных, вселенных с разделенной временной шкалой и параллельных вселенных в художественной литературе:

Фильмы

• Через вселенные (2018)
• Терминатор: Генезис (2015)
• Финес и Ферб Фильм: Через второе измерение (2011)
• Звездный путь (2009)
• Донни Дарко (2001)
• Беги, Лола, беги (1998)
• Раздвижные двери (1998)
• Назад в будущее, (19 1-5, (19 1-5) 1989 г. , 1990) 
• Приключения Бакару Банзая в восьмом измерении (1984)

Телевидение

• Звездный путь: Дискавери, несколько серий 
• Звездный путь: Энтерпрайз, несколько серий 

9014 Звездный путь: Энтерпрайз, несколько серий 

9014 эпизоды

• Звездный путь: Следующее поколение, «Параллели» (Эпизод 11, Сезон 7) (1993)
• Звездный путь: Оригинальный сериал, «Зеркало, Зеркало» (Эпизод 4, Сезон 2) (1967)
• Доктор Кто, несколько серий  
• Слайдеры, вся серия
• Сообщество, «Remedial Chaos Theory» (Эпизод 4, Сезон 3) (2011)
• Рик и Морти, несколько серий
• Футурама, несколько серий
• Эврика, несколько серий

2 , несколько эпизодов

Печать

• Серия «Хроники Нарнии» (Джеффри Блес, 1950-56) К. С. Льюиса
• Серия «Его темные начала» (Scholastic, 1995-2000) Филиппа Пуллмана
• Серия «Плоский мир» (HarperCollins, 1983–2015) Терри Пратчетта
• «Люди как боги» (Макмиллан, 1923) Герберта Уэллса
• Серия «Темная башня» (Дональд М. Грант, 1982–2012) Stephen King

Video games

• BioShock Infinite, 2013
• Kingdom Hearts, 2002-2020
• Chrono Cross, 1999
• Half-Life, 1998-2020
• Metroid Prime 2: Echoes, 2004
• Zero Escape , 2009-2016

Эта статья была частично адаптирована из предыдущей работы автора Space.com Элизабет Хауэлл.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Вики Стейн — научный писатель из Калифорнии. Она имеет степень бакалавра экологии и эволюционной биологии Дартмутского колледжа и диплом о высшем образовании в области научного письма Калифорнийского университета в Санта-Круз (2018 г.). После этого она работала помощником по новостям в PBS NewsHour, а теперь работает внештатным сотрудником, освещая все, от астероидов до зебр.