Вселенных сколько: Ученые подсчитали число параллельных вселенных: Наука и техника: Lenta.ru

Сколько Вселенных в Теории струн?: crithin — LiveJournal

Некоторые физики утверждают, что популярный ландшафт Теории струн не существует. Но почему?

Основная проблема теории струн по мнению некоторых учёных заключается в слишком большом количестве производных Вселенных. Теория струн предсказывает не одну, а 10 (в 500 степени) версий существования пространства-времени, и каждая из этих Вселенных обладает собственными законами физики. Но если существует такое большое количество Вселенных, как теория струн объясняет существование нашей Вселенной со всеми её особенностями?

Сегодня мнения учёных разделились — часть из них предполагают, что большинство Вселенных (не все) на самом деле схлопываются, по крайней мере, если мы хотим чтобы в них наблюдалась определённое количество тёмной энергии — (предположительно существующая) сила, ускоряющая расширение Вселенной. Подобный подход (уменьшение количества Вселенных) не является недостатком для некоторых учёных — по их мнению это шаг вперёд для теории струн, благодаря которому могут появиться новые прогнозы. Их оппоненты говорят, что мультивселенная никуда не денется а предложенная проблема (большое количество вселенных) проблемой вовсе не является.

На конференции посвященной теории струн, проходившей в Японии в июне 2018 года, данная тема вызвала огромный интерес.

Ульф Даниэлсон

“Это действительно нечто новое в теории струн и привело к широкому обсуждению,” говорит Ульф Даниэлсон, физик из Упсальского университета в Швеции. Разговор был сосредоточен на двух документах, опубликованных на сервере preprint arXiv в прошлом месяце и был посвящен ландшафту теории струн — неизвестное количество потенциальных Вселенных, которые являются результатом множества уравнений теории струн, создающих «ингредиенты» нашего собственного космоса, включая тёмную энергию.

Но подавляющее большинство найденных решений на данный момент математически необоснованны, а в документах утверждается что Вселенные и вовсе не могут существовать не только в ландшафте теории струн, но и в так называемой «трясине» (swampland — в физике термин swampland используется для контраста термина»ландшафт» (landscape) и указывает на теории и их аспекты, которые могут быть истинными, но только в том случае, если гравитация не является проблемой. С теорией струн гравитация не совместима — прим. переводчика). Учёным известно что множество решений могут попасть как раз в область «трясины» и на многие годы застрять в ней, но идея о том, что большинство, или, возможно, все решения ландшафта теории струн могут надолго остановиться, способна многое изменить уже сегодня. На самом деле теоретически найти правильное решение теории струн, которое включало бы в себя определённое количество тёмной энергии невозможно, говорит Камран Вафа, физик Гарвардского университета, который руководил работой над двумя статьями.

Потерянные в мультивселенной

Теория струн — попытка описать Вселенную с помощью единой “теории всего” путем добавления дополнительных измерений пространства-времени и представления частиц крошечными вибрирующими петлями. Многие физики, занимающиеся теорией струн, полагают, что теория является самым перспективным направлением в стремлении исполнения мечты Альберта Эйнштейна — объединение общей теории относительности и квантовой механики. Тем не менее, ландшафт теории струн, предсказывающий большое количество одновременно существующих Вселенных, заставил многих физиков прекратить заниматься теорией вовсе.

“Если это действительно ландшафт, то, на мой взгляд, для теории это смерть, потому что она теряет всю прогностическую ценность”, — говорит физик Принстонского университета Пол Штайнхардт, соавтор одной из последних работ. “Откровенно говоря, всё возможно.” Для Штейнхардта и остальных, недавно обнаруженные проблемы с тёмной энергией наоборот являются решением теории струн.

“Картинка с большим количеством мультивселенных может быть неправильной с точки зрения математики,” говорит Дениэлсон. “Парадоксально, но это делает теорию еще более интересной и означает, что она намного глубже и интереснее, чем мы когда-либо предполагали. ”

Некоторые учёные, занимающиеся теорией струн, например Савдип Сети из Чикагского Университета приветствует произошедшую переоценку в теории струн. “Мне кажется это крайне интересным,” говорит он. “Долгое время я был противником идеи ландшафта. Я очень рад что парадигма отходит от догматов и что у нас есть проверенный набор решений.” Но аргумент о принадлежности ландшафта к «трясине» подкупает далеко не всех — особенно команду исследователей, которые разработали раннюю версию ландшафта еще в 2003 году, проект носит название KKLT (согласно первым буквам в фамилиях учёных). “Я думаю, что делать новые догадки и проверять на сколько они верны или неверны крайне полезно, но я не вижу ни теоретических, ни экспериментальных предпосылок всерьёз относиться к такой гипотезе” говорит Шамит Качру, член исследовательской группы KKLT из Стэндфордского университета. Эва Силверстайн, физик Стэндфордского университета, которая также принимала участие в разработке ранней модели, сомневается в аргументах коллег. «Я думаю, что первоначальная модель KKLT совершенно верна», — говорит она. Хуан Мальдацена, физик-теоретик из Института перспективных исследований, говорит, что он также по-прежнему поддерживает идею со стабильным количеством тёмной энергии.

Многие физики согласны с теорией о мультивселенных. “Если картина ландшафта верна, то размер нашей Вселенной по сравнению с мультивселенной в соотношении будет похож на нашу солнечную систему, находящуюся во Вселенной,” говорит Качру. По его мнению это хорошо. Иоганн Кеплер изначально был в поисках основополагающей причины — почему Земля находится на определенном расстоянии от солнца. Сегодня нам известно, что солнце такая же звезда, как и миллиарды звёзд в галактике — практически каждая со своими планетами, а расстояние между Землей и солнцем — случайное число, а не результат некоего сложного математического принципа. Аналогично, если наша Вселенная одна из триллиона в мультивселенной, то особые параметры и структура (нашего) космоса аналогичны случайным. Важно понимать. что эти цифры кажутся идеально выверенными для создания обитаемой Вселенной, но это лишь эффект выбора — люди появятся в том небольшом уголке Вселенной, где может развиться жизнь и впоследствии эволюционировать.

Ускорение Вселенной

Если теория струн и вправду не может быть совместима с определённым количеством тёмной энергии, то это повод усомниться в самой теории.

Камран Варфа

Но для физика Камрана Вафы это причина сомневаться в существовании тёмной энергии — то есть тёмной энергии в ее самой популярной форме, называемой космологической постоянной. В 1917 году эта идея впервые посетила Эйнштейна, но лишь в 1998 году астрономы обнаружили, что пространство-время не просто расширяется — скорость этого расширения накапливается. Космологическая постоянная может быть формой энергии в вакууме пространства, которая остается неизменной и противодействует внутреннему притяжению силы тяжести. Но это не единственное возможное объяснение ускорения Вселенной. Альтернативой будет «квинтэссенция» — поле, пронизывающее пространство-время, способное эволюционировать.

“Возможно или нет реализация устойчивого, определенного количества тёмной энергии, оказывается, что идея изменения количества тёмной энергии со временем более естественна в теории струн”, — говорит Вафа. “Если дело обстоит именно так, то мы можем измерить «скольжение» тёмной энергии при помощи наблюдений, которые ведутся учёными в данный момент.”

Пока что все астрофизические данные подтверждают идею космологической константы, но в измерениях есть место для маневра. Запланированные эксперименты, например запуск космического телескопа Europe’s Euclid, широкомасштабного ИК телескопа NASA (WFIRST) и обсерватории Саймонса, построенной в пустыне Чили, будут искать признаки темной энергии, которая была сильнее или слабее в прошлом, чем в настоящем. “Самым интересным является то, что мы практически в состоянии оказывать некое «давление» на теорию космологической константы [проблема космологической постоянной]. ” говорит Штэйнхард. “Нам не нужно ждать появление новых технологий. Мы уже в игре.” И даже те, кто скептически относится к предложению Вафы поддерживают идею рассмотрения альтернатив космологической постоянной. “Я согласен с тем, что [изменения поля тёмной энергии] — упрощенный метод для ускоренного расширения,” говорит Сильверстейн. “Но я не думаю, что есть какое-либо подтверждение для создания прогнозов наблюдения о тёмной энергии на этом этапе.”

Квинтэссенция не единственный вариант. Вслед за работами доктора Вафы, Дэниелсон и его коллеги предложили иной способ «подгонки» тёмной энергии в теорию струн. По их мнению наша Вселенная это трехмерная поверхность пузыря, расширяющаяся в гигантском пространстве.“Физика внутри этой поверхности может мимикрировать под физику космологической константы,” считает Дэниелсон. “Это совершенно иной способ нежели все, которые мы обсуждали до сих пор.”

Красивая теория

В конечном итоге, все дебаты посвященные теории струн заканчиваются одним вопросом: в чем смысл физики? Сможет ли хорошая теория объяснить конкретные характеристики Вселенной вокруг нас или мы хотим слишком многого?

Когда теория противоречит нашим знаниям о Вселенной и о том, как она устроена, откажемся ли мы от того, что уже знаем?

Теория струн нравится многим ученым потому что она “красивая”— уравнения дают удовлетворительные результаты а предложенные объяснения элегантны. Но теории струн не достаёт доказательств —а то и хуже, любых разумных предложений по сбору информации и получения данных. Тем не менее, тот факт, что даже гипотетическая теория струн не может уместиться с тёмной энергией, которую мы наблюдаем в космосе, не отталкивает некоторых учёных. Теория струн настолько прекрасна, богата и настолько во многим правильна, что учит нас, что ошибка не в теории ,а в нас самих. Но, возможно, погоня за красотой не самый лучший способ поиска правильной теории. “Математика наполнена прекрасными, красивейшими вещами, но мы не можем описать их большинству живущих на планете людей,” так физик Сабина Хоссенфелдер из Франкфуртского института перспективных исследований написала в своей последней книге, Потерянные в математике: Как красота приводит к физике звёзд (Basic Books, 2018).

Несмотря на расхождения во мнениях, физики много общаются друг с другом, дружат, к тому же, их объединяет общая цель — понимание Вселенной. Качру, один из авторов идеи о ландшафте теории струн, работал вместе с доктором Вафой — одним из критиков ландшафта. Качру рассказывает: “однажды он спросил меня уверен ли я в правильности расчетов и готов ли поставить на это свою жизнь, на что я ответил, что свою жизнь бы не поставил, а вот его запросто!”

Оригинал 

Перевод: Любовь Соковикова

Редактор: Виталий Соковиков

Материал подготовлен специально для Critical Thinking

Обнаружили ошибку или у вас остались вопросы? Напишите нам: [email protected]

Сколько вселенных поместится на 16ти гигабайтную флешку на пальцах™: sly2m — LiveJournal

Эпиграф:
«Не так уж глубока оказалась ваша кроличья нора», — думал утром Нео, держась за голову и попивая воду из крана.

Сегодня я расскажу как вселенные на флешки записывать, а так же сколько для этого может понадобиться флешек и сколько вселенных. Но не все сразу, для начала, как повелось, вводная теоретическая часть на пальцах™, а потом уже практические расчеты. Ведь для точных численных решений нам понадобится некая дополнительная информация, что это за информация и какие будут расчеты станет ясно из теоретической части, рекомендую ее мимо ушей не пропускать, даже если какие–то вещи по ходу будут не совсем понятны. Как всегда буду стараться оставаться в рамках пальцевых аналогий, а с возникающими вопросами и непонятками пожалуйте в комментарии.

Начнем с определения, как в принципе Вселенную можно записать на флешку? Это же Вселенная! В ней встречаются такие вещи как галактики, звезды, квазары, пылевые туманности, метеоритные потоки, планеты, страны и континенты, пирамиды Хеопса, Эйфелевы башни, кольцевые автодороги, крабы и креветки, столы, мониторы, и даже сайт, на котором вы в эту секунду читаете данный пост, вот эту вот самую конкретную строчку — тоже является частью Вселенной.

Тут многие могут добавить — ведь и сама флешка тоже является частью Вселенной! Как можно флешку записать на флешку, это же рекурсия какая–то получается! Поясню сразу — предположим, что мы будем писать на флешку какую–то другую Вселенную. Или же эта флешка находится вне пределов нашей Вселенной. Можно даже сказать, что это и не флешка вовсе, а мы пытаемся выяснить, какого размера винчестерная стойка на сервере у Бога.

С самим постом вроде бы понятно. Его текстовый размер не превышает 30Кб (если не считать приложенных картинок), а вот со всем остальным вышеперечисленным придется поработать отдельно.

Прежде чем записывать на флешку всю эту груду предметов, вещей и галактик, их необходимо каким–то образом оцифровать. Перевести все встречающееся вокруг многообразие информации в цифру и записать на какой–нибудь носитель. И тут встает вопрос, насколько глубоко придется копать, прежде чем мы доберемся до минимальной единицы информации — бита?

Довольно широко известно (как минимум гуглится), что в обозримой Вселенной находится около 1080 индивидуальных атомов (плюс–минус порядок туда–сюда), означает ли, что для оцифровки всей Вселенной необходимо как минимум 1080 бит информации?

Необходимо — однозначно, но вот достаточно ли? Ведь атомы тоже состоят из набора электронов, протонов и нейтронов, значит для полной оцифровки Вселенной придется использовать много больше бит. И что, кстати говоря, может означать фраза «полная оцифровка Вселенной»?

Сколько в принципе информации теоретически может поместиться в неком объеме пространства?

Для решения этой задачи нам потребуется сделать шаг назад и рассмотреть прямую, но не сильно очевидную связь между информацией и энтропией.

Энтропия является одной из самых непонятых, не интуитивных и не очевидных вещей в современной физике. В смысле, конечно, не очевидных для широкой публики. Хотя на нее завязано большинство известных каждому школьнику законов и явлений, начиная с невозможности построения вечного двигателя (см. второй закон термодинамики) и добираясь до определения понятия «времени» как такового.

Энтропия имеет множество формулировок, в этом тексте удобней всего будет воспользоваться такой:
«Энтропия это мера хаоса, неупорядоченности системы, в конечном итоге определяющаяся количеством различных состояний, которые данная система может принимать».
Не совсем точно, но в нашем случае объяснения на пальцах™ вполне сгодится.

Представим себе сферу, заполненную неким газом. Не будем долго тупить, возьмем обычный воздушный шарик и наполним его воздухом.

Молекулы воздуха (в основном молекулы азота, кислорода, воды и углекислого газа) летают по шарику в совершеннейшем беспорядке, можно сказать, что система находится в состоянии «полной энтропии». Шутка. Так говорить нельзя. Можно и нужно сказать, что энтропия этой системы довольно высока.

Теперь возьмем другой шарик такого же размера и соединим оба шарика трубочкой. Объем системы увеличился в два раза, у молекул появилось в два раза больше пространства занимать свои случайные беспорядочные положения, а значит энтропия системы тоже в целом увеличилась в два раза.

Читатель со звездочкой(*) наверняка знает, что там не все так просто, что для количественной оценки изменения термодинамической энтропии в формуле появляются логарифмы и постоянная Больцмана k, куда же без нее, но вся прелесть формул в том, что при двойном увеличении объема при постоянной температуре логарифмы сокращаются и можно смело говорить, что энтропия увеличилась ровно вдвое.

Увеличим объем втрое, энтропия системы увеличится втрое и так далее. Все довольно просто (ну, так на пальцах™ же!) но все–таки не совсем. Предположим, что мы не станем увеличивать объем системы, а вместо этого в тот же самый объем накачаем в два раза больше воздуха. По идее, раз молекул стало в два раза больше, то и сложность (в конечном итоге, та же самая энтропия) системы увеличилась в два раза. В три раза больше молекул — в три раза больше энтропии, и т.д.

Если считать полной информацией о системе, информацию о том, какое положение и какую скорость имеет каждая молекула в этом воздушном шарике в каждый конкретный момент времени, получается, что если мы увеличиваем объем вдвое (больше места для распределения тех же молекул) или увеличиваем давление (больше молекул в том же самом объеме) энтропия увеличивается в два раза, и, соответственно, полная информация о системе тоже увеличивается в два раза. В три раза повысили количество молекул — в три раза увеличили энтропию, в три раза возрос объем информации…

И так далее вроде бы до бесконечности. Но не совсем. Все знают, что если собрать слишком много массы в ограниченном месте, в конечном итоге все схлопнется в сингулярность и мы получим черную дыру с радиусом горизонта событий равному радиусу изначального воздушного шарика. Дальше увеличивать количество вещества (количество молекул) в системе не получится, невозможно упаковать что–то плотней, чем черная дыра. Если в черную дыру продолжать сыпать материал, она будет расти в размерах, но более плотной от этого не станет, а просто расширится сама, и значит расширит свой горизонт событий.

Получается, что мы нашли предельную плотность вещества, оно же — предельное количество энтропии, оно же предельное количество информации, которая может заключаться в конкретном конечном участке пространства. Больше информации (по сути — частиц и их расположения относительно друг друга) чем те, что помещаются в черную дыру собрать в заданном объеме пространства физически невозможно.

И тут происходит совершенно не интуитивная штука до которой первым докопался Стивен Хокинг в 70х годах прошлого столетия. Точнее первым понял данную штуку физик Якоб Бекенштейн за пару лет до Хокинга, а последний подтвердил догадку коллеги формулами и количественными расчетами.

Теория там весьма сложная, я и сам не все места досконально понимаю, а уж тем более затрудняюсь воспроизвести на пальцах™, но в двух словах по расчетам получается, что максимальное количество энтропии, которое может содержаться в границах горизонта событий черной дыры, пропорционально не объему этой черной дыры, а площади поверхности горизонта событий.

Если совсем–совсем по–простецки, так получается от того, что чем больше мы добавляем молекул в замкнутый объем, тем больше они начинают гравитационно воздействовать друг на друга, связывая систему, и не давая занимать ей такое большое количество свободных беспорядочных состояний, которое бы ей хотелось. Тут вам придется поверить мне на слово, или обратиться к первоисточнику, к публикации Хокинга «The four laws of black hole mechanics» («Четыре закона механики черных дыр»), но долго ли, коротко, Стивен пришел к такому выводу — полная энтропия не вращающейся незаряженной черной дыры находится по формуле:

Что читается как:

Энтропия черной дыры (SBH) количественно равна площади горизонта событий черной дыры (А) выраженной в маленьких квадратиках планковской длины (l2p).

Ну, там еще постоянная Больцмана k деленная на 4, но это уже чисто математические детали.

«Маленькие квадратики планковской длины» забавная, но вполне очевидная штука. Ученые давно подозревали, что существует некая маааааленькая длина, при которой сами понятия длины и расстояния начинают терять смысл и расплываться в пространстве–времени. Это та самая планковская длина размерами порядка 10–35 метра, о которой вы наверняка что–то слышали. Если взять квадрат размерами «планковская длина на планковская длина» и покрыть всю черную дыру (в смысле сферу горизонта событий) сеткой из этих квадратиков, мы получим количественное выражение энтропии черной дыры, или (внимание!) если умудримся записать в каждый квадратик или 0 или 1, и посчитаем общую сумму этих квадратиков — найдем максимальное количество информации, который может содержаться в этом объеме пространства.

Получается, что максимальный объем информации, который теоретически в принципе может содержаться в каком–то объеме пространства количественно равен площади сферы (а максимальный объем при минимуме площади поверхности из известных фигур бывает именно у сферы), выраженной в квадратиках (на рисунке в треугольничках, что не суть) планковской величины.

Итого. Максимальный объем информации, который может содержаться в обозримой Вселенной пропорционален площади поверхности сферы, которая ее ограничивает, если считать в планковских единицах.

Не забываем, однако, что это максимальный объем информации, который может туда поместиться, в реальности, т.е. на самом деле ее, конечно же, гораздо меньше, мы ведь не в черной дыре живем. Хотя… может и в черной дыре. Тут следует сделать отступление и рассказать про теорию голографической Вселенной, по которой все мы суть не материальные тела и предметы, а лишь голографическая проекция событий, происходящих где–то на гипотетических границах Вселенной, но это как–нибудь в другой раз, итак пост затягивается, а тут целый новый пост потребуется.

Ну, ладно. Один абзац, буквально. Прежде всего следует четко уяснить. Мы не живем в черной дыре! Метрика внутри горизонта событий черной дыры совершенно не такая, как метрика нашей Вселенной. Просто расчеты энтропии очень похожи, поэтому лишь в качестве аналогии можно считать, что все процессы, которые происходят в нашей трехмерной Вселенной математически эквивалентны процессам, которые могли бы происходить на гипотерической(!) двухмерной границе Вселенной (если бы таковая граница существовала). И это не прямое следствие и логический вывод, а лишь повод задуматься — а что если? А вдруг настоящие, реальные физические события происходят там, на границе Вселенной, а все мы здесь лишь объемная голографическая проекция тех событий.

Но тут уже начинается метафизика и гадание на кофейной гуще. То, что формулы похожи, совсем не означает, что существует реальная причинно–следственная связь. Как говорится, I want to believe, т.е. хотелось бы верить…

Возвращаясь к нашим баранам, в смысле к флешкам, все что нам нужно, это узнать радиус обозримой Вселенной, по формуле посчитать площадь поверхности границы ее сферы и поделить на планковскую площадь (~10–66м2).

Вот тут–то и возникает необходимость дополнительной информации — требуется знать радиус обозримой Вселенной, который, по идее, в световых годах расстояния равен ее возрасту в годах времени (ну, если не считать, что Вселенная расширяется быстрее скорости света и вместо 13 миллиардов световых лет получим 45 миллиардов, все равно расстояния примерно одного порядка).

И конечно следует помнить, что это оценка сверху. Наша Вселенная это что–то среднее между двумя экстримами. С одной стороны у нас был идеальный газ в шарике, совершенно гравитационно не связанный. Энтропия такого газа зависит от его объема. С другой стороны черная дыра, где вещество гравитационно связано максимально возможным образом. Там энтропия зависит от площади поверхности.

В нашей Вселенной гравитация присутствует, но она далека от экстремальных условий черной дыры, значит мы имеем что–то среднее. А расчеты будем делать по максимуму, чтобы объема флешки точно хватило.

Поэтому на вопрос «Сколько вселенных поместится на 16ти гигабайтную флешку?» необходимо отвечать встречным вопросом: «А почему вы спраш…», т.е. тьфу!… — «О вселенных какого возраста идет речь»?

Когда наша Вселенная была маленькая и горячая, а размер ее не превосходил размер ядра атома водорода, площадь поверхности составляла всего около миллиарда квантовых ячеек (планковских квадратиков), а значит на 16Гб–ю флешку можно было бы записать около 16ти таких вселенных. Славные были денечки, это как же в то время можно было разгуляться с 4х–терабайтным винчестером!

Сегодня наша Вселенная уже не такая маленькая, и совсем не такая горячая.

Примем диаметр обозримой Вселенной за 93 миллиарда световых лет или 8.8·1026 метров, тогда площадь поверхности сферы с таким диаметром рассчитывается по формуле S = πd2 = 2.4·1054 квадратных метров, что в планковских квадратах (2.56·1070) окажется примерно равным 9·10123 бит.

Ну, или примерно 10123 байт.
Что примерно равно 10120 килобайт.
Что примерно равно 10114 гигабайт.
Что примерно равно 10108 петабайт, что в свою очередь является 100 миллионов петабайт (примерные объемы, обрабатываемые серверами корпорации Google в день), только еще умноженные на сам гугол — 10100.

Такова максимальная теоретическая информационная емкость нашей Вселенной.

Но на самом деле, как я уже говорил выше — все гораздо меньше. Это, так сказать, оценка сверху, емкость, которая необходима чтобы точно хватило. Так как у нашей Вселенной плотность поменьше плотности черной дыры, и информации потребуется хранить на десятки порядков меньше. Но когда речь идет о гугле (о реальном числе гугле), что порядки, что десятки порядков туда–сюда особой роли не играют.

Читателям со звездочкой(*) в качестве домашнего задания предлагаю самостоятельно рассчитать — когда Гугл, наконец, проснется, осознает себя и получит власть над всеми компьютерами, подключенными к Интернету, какого размера (т.е. какого возраста) Вселенную он сможет полностью обсчитать и Матрицу какого размера, соответственно, воплотить.

Теория многих миров, объяснение | The MIT Press Reader

Невероятное изложение популярной интерпретации квантовой механики без профессионального жаргона.

Согласно многомировой интерпретации квантовой механики, может существовать несколько наших копий, живущих в нескольких мирах. Исходное изображение: Келли Сиккема, через Unsplash.

Автор: Джон Гриббин

Послушайте эту статью
Прислал вам Курион, партнер MIT Press

Квантовая физика странна. По крайней мере, нам это странно, потому что правила квантового мира, управляющие тем, как устроен мир на уровне атомов и субатомных частиц (поведением света и материи, как выразился известный физик Ричард Фейнман), — это не те правила, с которыми мы знакомы — правила того, что мы называем «здравым смыслом».

Квантовые правила, которые в основном были установлены к концу 1920-х годов, как бы говорят нам, что кошка может быть и живой, и мертвой одновременно, а частица может находиться в двух местах одновременно. Но, к великому огорчению многих физиков, не говоря уже о простых смертных, никто (ни тогда, ни после) не смог дать разумного объяснения происходящему. Разумеется, более вдумчивые физики искали утешения другими способами, а именно придумывали множество более или менее отчаянных способов «объяснить» то, что происходит в квантовом мире.

Эта статья взята из книги Джона Гриббина «Шесть невозможных вещей», краткого исследования шести интерпретаций квантовой физики.

Эти лекарства, кванты утешения, называются «интерпретациями». На уровне уравнений ни одна из этих интерпретаций не лучше любой другой, хотя толкователи и их последователи каждый скажут вам, что их собственная излюбленная интерпретация является единственной истинной верой, а все те, кто следуют другим верам, являются еретиками. С другой стороны, с математической точки зрения ни одна из интерпретаций не хуже любой другой. Скорее всего, это означает, что мы что-то упускаем. Однажды может быть обнаружено великолепное новое описание мира, которое делает все те же предсказания, что и современная квантовая теория, но также имеет смысл. Ну, по крайней мере, мы можем надеяться.

Между тем, я подумал, что могу представить независимый обзор одной из наиболее красочных гипотез, теории многих миров или множественных вселенных. Для обзора других пяти ведущих интерпретаций я отсылаю вас к моей книге «Шесть невозможных вещей». Я думаю, вы обнаружите, что все они безумны по сравнению со здравым смыслом, а некоторые еще более безумны, чем другие. Но в этом мире быть сумасшедшим не обязательно значит быть неправильным, а быть более сумасшедшим не обязательно значит более неправильным.

Если вы слышали о Интерпретации многих миров (MWI), скорее всего, вы думаете, что она была изобретена американцем Хью Эвереттом в середине 1950-х годов. В некотором смысле это правда. Он сам придумал эту идею. Но он не знал, что, по сути, та же самая идея пришла в голову Эрвину Шредингеру полвека назад. Версия Эверетта более математическая, версия Шрёдингера более философская, но существенно то, что оба они руководствовались желанием избавиться от идеи «коллапса волновой функции», и им обоим это удалось.

Как Шредингер обычно указывал любому, кто готов был его слушать, в уравнениях (включая его знаменитое волновое уравнение) нет ничего о коллапсе. Это было то, что Бор прикрутил к теории, чтобы «объяснить», почему мы видим только один результат эксперимента — мертвую кошку или живую кошку, а не смесь, суперпозицию состояний. Но поскольку мы обнаруживаем только один результат — одно решение волновой функции — это не обязательно означает, что альтернативных решений не существует. В статье, опубликованной им в 1952 Шредингер указал на нелепость ожидания коллапса квантовой суперпозиции только потому, что мы смотрим на нее. Он писал, что «совершенно абсурдно» то, что волновая функция должна «контролироваться двумя совершенно разными способами, иногда с помощью волнового уравнения, а иногда с помощью прямого вмешательства наблюдателя, не контролируемого волновым уравнением».

Эрвин Шредингер наиболее известен своим мысленным экспериментом с котом в коробке, одновременно живым и мертвым, который раскрыл кажущуюся парадоксальной природу квантовой механики.

Хотя сам Шредингер не применил свою идею к знаменитому коту, она аккуратно решает эту загадку. Обновляя его терминологию, существуют две параллельные вселенные, или миры, в одной из которых кошка живет, а в одной умирает. Когда ящик открывается в одной вселенной, обнаруживается мертвый кот. В другой вселенной есть живой кот. Но всегда существовали два мира, которые были идентичны друг другу до того момента, пока дьявольское устройство не определило судьбу кота(ов). Коллапса волновой функции нет. Шредингер предвидел реакцию своих коллег в своем выступлении в Дублине, где он тогда жил, в 1919 г.52. Подчеркнув, что, когда его одноименное уравнение описывает разные возможности (это «не альтернативы, но все они действительно происходят одновременно»), он сказал: то или иное… происходит — обычно с большим количеством альтернатив. Мысль о том, что они могут быть не альтернативами, а действительно происходят одновременно, кажется ему безумной, просто невозможной. Он думает, что если бы законы природы приняли такую ​​форму, скажем, на четверть часа, то мы обнаружили бы, что наше окружение быстро превращается в трясину, в какое-то безликое желе или плазму, все контуры стираются, мы сами вероятно, превратится в медузу. Странно, что он должен в это поверить. Я так понимаю, он допускает, что ненаблюдаемая природа ведет себя именно так, а именно в соответствии с волновым уравнением. Вышеупомянутые альтернативы вступают в игру только тогда, когда мы делаем наблюдение, которое, конечно, не обязательно должно быть научным наблюдением. Тем не менее, может показаться, что, по мнению квантового теоретика, природе препятствует быстрое превращение в студень только благодаря нашему восприятию или наблюдению за ней… это странное решение.

На самом деле на идею Шредингера никто не откликнулся. Его игнорировали и забывали, считали невозможным. Таким образом, Эверетт совершенно независимо разработал свою собственную версию MWI, только для того, чтобы ее почти так же полностью проигнорировали. Но именно Эверетт ввел идею о том, что Вселенная «расщепляется» на разные версии самой себя, когда сталкивается с квантовым выбором, мутя воду на десятилетия.

Именно Хью Эверетт представил идею о том, что Вселенная «расщепляется» на разные версии самой себя, когда сталкивается с квантовым выбором, мутя воду на десятилетия.

Идея пришла к Эверетту в 1955 году, когда он был аспирантом в Принстоне. В первоначальном варианте своей идеи, развитом в черновике диссертации, который в то время не был опубликован, он сравнил ситуацию с амебой, которая делится на две дочерние клетки. Если бы у амеб был мозг, каждая дочь помнила бы идентичную историю до момента разделения, а затем имела бы свои собственные личные воспоминания. В известной аналогии с кошками у нас есть одна вселенная и одна кошка до того, как сработает дьявольское устройство, затем две вселенные, каждая со своим котом, и так далее. Научный руководитель Эверетта, Джон Уилер, призвал его разработать математическое описание своей идеи для своей диссертации и статьи, опубликованной в Reviews of Modern Physics в 1919 году.57, но попутно аналогия с амебой была отброшена и появилась в печати лишь позже. Но Эверетт указал, что, поскольку ни один наблюдатель никогда не узнает о существовании других миров, утверждение, что они не могут быть там, потому что мы не можем их видеть, не более справедливо, чем утверждение, что Земля не может вращаться вокруг Солнца, потому что мы не чувствует движения.

Сам Эверетт никогда не продвигал идею MWI. Еще до того, как он защитил докторскую диссертацию, он принял предложение о работе в Пентагоне, работая в группе по оценке систем вооружений над применением математических методов (невинно названной теорией игр) к секретным проблемам холодной войны (некоторые из его работ были настолько тайна, что она до сих пор засекречена) и практически исчезла с академического радара. Только в конце 19В 60-х годах эта идея набрала обороты, когда ее подхватил и с энтузиазмом продвигал Брайс ДеВитт из Университета Северной Каролины, который писал: «Каждый квантовый переход, происходящий в каждой звезде, в каждой галактике, в каждом отдаленном уголке Вселенной разделяет наш локальный мир на Земле на множество копий самого себя». Это стало слишком для Уилера, который отказался от своей первоначальной поддержки MWI и в 1970-х годах сказал: «В конце концов мне неохотно пришлось отказаться от поддержки этой точки зрения, потому что я боюсь, что она слишком большой груз метафизического багажа». По иронии судьбы, как раз в тот момент идея возрождалась и трансформировалась посредством приложений в космологии и квантовых вычислениях.

«Каждый квантовый переход, происходящий в каждой звезде, в каждой галактике, в каждом отдаленном уголке Вселенной, расщепляет наш локальный мир на Земле на множество его копий».

Сила интерпретации стала цениться даже теми, кто не хотел ее полностью поддерживать. Джон Белл заметил, что «люди, конечно, размножаются вместе с миром, и те, кто принадлежит к какой-либо конкретной отрасли, испытают только то, что происходит в этой отрасли», и неохотно признал, что в этом что-то может быть:

«Многомировая интерпретация» кажется мне экстравагантной и, прежде всего, экстравагантно расплывчатой ​​гипотезой. Я мог почти отвергнуть это как глупость. И все же… В связи с «загадкой Эйнштейна Подольского-Розена» в ней может быть что-то особенное, и стоило бы, я думаю, сформулировать какую-то ее точную версию, чтобы увидеть, так ли это на самом деле. И существование всех возможных миров может сделать нас более уверенными в существовании нашего собственного мира… который кажется в некотором смысле маловероятным.

Точная версия MWI была получена от Дэвида Дойча из Оксфорда и, по сути, закрепила версию идеи Шредингера, хотя когда он сформулировал свою интерпретацию, Дойч не знал о версии Шредингера. Дойч работал с ДеВиттом в 1970-х, а в 1977 году он встретил Эверетта на конференции, организованной ДеВиттом, — единственный раз, когда Эверетт представил свои идеи большой аудитории. Убежденный, что MWI — это правильный способ понять квантовый мир, Дойч стал пионером в области квантовых вычислений не из-за интереса к компьютерам как таковым, а из-за своей веры в то, что существование работающего квантового компьютера докажет, что реальность МВИ.

Здесь мы возвращаемся к версии идеи Шредингера. В версии загадки с котом Эверетта до момента срабатывания устройства есть один кот. Тогда вся Вселенная разделится надвое. Точно так же, как указал ДеВитт, электрон в далекой галактике, столкнувшийся с выбором из двух (или более) квантовых путей, заставляет всю Вселенную, включая нас самих, расщепляться. В версии Дойча-Шредингера существует бесконечное множество вселенных (Мультивселенная), соответствующих всем возможным решениям квантовой волновой функции. Что касается эксперимента с кошкой, то существует множество одинаковых вселенных, в которых одни и те же экспериментаторы создают одинаковые дьявольские устройства. Эти вселенные идентичны до момента срабатывания устройства. Затем в некоторых вселенных кошка умирает, в некоторых живет, и последующие истории соответственно различны. Но параллельные миры никогда не смогут общаться друг с другом. Или могут?

Точная версия Интерпретации многих миров пришла от Дэвида Дойча и, по сути, поставила версию идеи Шредингера на прочную основу.

Дойч утверждает, что, когда две или более ранее идентичных вселенных вынуждаются квантовыми процессами стать различными, как в эксперименте с двумя дырами, между вселенными возникает временное взаимодействие, которое подавляется по мере их эволюции. Именно это взаимодействие обуславливает наблюдаемые результаты этих экспериментов. Его мечта — увидеть создание интеллектуальной квантовой машины — компьютера, — который будет отслеживать некое квантовое явление, связанное с интерференцией, происходящей в его «мозге». Используя довольно тонкий аргумент, Дойч утверждает, что интеллектуальный квантовый компьютер сможет запомнить опыт временного существования в параллельных реальностях. Это далеко не практический эксперимент. Но у Дойча есть и гораздо более простое «доказательство» существования Мультивселенной.

Квантовый компьютер качественно отличается от обычного компьютера тем, что «переключатели» внутри него существуют в суперпозиции состояний. Обычный компьютер состоит из набора переключателей (элементов в электрических цепях), которые могут быть включены или выключены, что соответствует цифрам 1 или 0. Это позволяет выполнять вычисления, манипулируя строками чисел в двоичном коде. Каждый переключатель известен как бит, и чем больше битов, тем мощнее компьютер. Восемь бит составляют байт, а компьютерная память сегодня измеряется миллиардами байтов — гигабайтами или Гб. Строго говоря, поскольку мы имеем дело с двоичным кодом, гигабайт равен 2 9.0057 30 байт, но это обычно считается прочитанным. Однако каждый переключатель в квантовом компьютере — это объект, который может находиться в суперпозиции состояний. Обычно это атомы, но вы можете думать о них как об электронах, спин которых либо направлен вверх, либо направлен вниз. Разница в том, что в суперпозиции они одновременно вращаются вверх и вниз — 0 и 1. Каждый переключатель называется кубитом, произносится как «кубит».

Используя довольно тонкий аргумент, Дойч утверждает, что интеллектуальный квантовый компьютер сможет запомнить опыт временного существования в параллельных реальностях.

Из-за этого квантового свойства каждый кубит эквивалентен двум битам. На первый взгляд это не выглядит впечатляюще, но это так. Например, если у вас есть три кубита, их можно расположить восемью способами: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Суперпозиция охватывает все эти возможности. Таким образом, три кубита эквивалентны не шести битам (2 x 3), а восьми битам (2 в степени 3). Эквивалентное количество битов всегда равно 2 в степени числа кубитов. Всего 10 кбит будут эквивалентны 2 10 бит, на самом деле 1024, но обычно называется килобит. Подобные экспоненты быстро убегают сами с собой. Компьютер всего с 300 кбитами будет эквивалентен обычному компьютеру с большим количеством битов, чем атомов в наблюдаемой Вселенной. Как такой компьютер мог выполнять вычисления? Этот вопрос более актуален, поскольку простые квантовые компьютеры, включающие в себя несколько кубитов, уже были построены и показали, что они работают должным образом. Они действительно более мощные, чем обычные компьютеры с таким же количеством битов.

Ответ Дойча заключается в том, что расчет ведется одновременно на идентичных компьютерах в каждой из параллельных вселенных, соответствующих суперпозициям. Для трехкубитного компьютера это означает, что восемь суперпозиций компьютерных ученых работают над одной и той же проблемой, используя одинаковые компьютеры, чтобы получить ответ. Неудивительно, что они должны «сотрудничать» таким образом, поскольку экспериментаторы идентичны и имеют одинаковые причины для решения одной и той же проблемы. Это не так уж сложно представить. Но когда мы построим машину на 300 кбит — а это обязательно произойдет — мы, если Дойч прав, задействуем «сотрудничество» между большим количеством вселенных, чем атомов в нашей видимой Вселенной. Это вопрос выбора, считаете ли вы, что это слишком большой груз метафизического багажа. Но если вы это сделаете, вам понадобится какой-то другой способ объяснить, почему квантовые компьютеры работают.

Большинство ученых, занимающихся квантовыми компьютерами, предпочитают не думать об этих последствиях. Но есть одна группа ученых, которые привыкли перед завтраком думать о более чем шести невозможных вещах, — это космологи. Некоторые из них поддержали многомировую интерпретацию как лучший способ объяснить существование самой Вселенной.

Их отправной точкой является отмеченный Шредингером факт, что в уравнениях нет ничего, относящегося к коллапсу волновой функции. И они означают волновая функция ; только один, который описывает весь мир как суперпозицию состояний — Мультивселенную, состоящую из суперпозиции вселенных.

Некоторые космологи поддерживают Интерпретацию многих миров как лучший способ объяснить существование самой Вселенной.

Первая версия докторской диссертации Эверетта (позже измененная и сокращенная по совету Уилера) называлась «Теория универсальной волновой функции». И под «всеобщим» он имел в виду буквально это, говоря:

Поскольку утверждается универсальная достоверность описания функции состояния, можно рассматривать сами функции состояния как фундаментальные сущности и даже можно рассматривать функцию состояния всего универсума. В этом смысле эту теорию можно назвать теорией «универсальной волновой функции», поскольку предполагается, что вся физика следует только из этой функции.

… где для настоящей цели «функция состояния» — это другое название «волновой функции». «Вся физика» означает все, включая нас — «наблюдателей» на физическом жаргоне. Космологов это волнует не потому, что они включены в волновую функцию, а потому, что эта идея единой несколлапсировавшей волновой функции — единственный способ, которым вся Вселенная может быть описана в терминах квантовой механики, но при этом совместимая с общим теория относительности. В кратком варианте своей диссертации, опубликованном в 1957, Эверетт пришел к выводу, что его формулировка квантовой механики «поэтому может оказаться плодотворной основой для квантования общей теории относительности». Хотя эта мечта еще не осуществилась, она вдохновила космологов на большую работу с середины 1980-х годов, когда они ухватились за эту идею. Но это приносит с собой много багажа.

Универсальная волновая функция описывает положение каждой частицы во Вселенной в определенный момент времени. Но он также описывает все возможные местоположения этих частиц в данный момент. И он также описывает каждое возможное местоположение каждой частицы в любой другой момент времени, хотя количество возможностей ограничено квантовой зернистостью пространства и времени. Из этого множества возможных вселенных будет множество версий, в которых не могут существовать стабильные звезды и планеты, а также люди, живущие на этих планетах. Но будут, по крайней мере, некоторые вселенные, более или менее точно напоминающие нашу, как это часто изображают в фантастических рассказах. Или, действительно, в другой фантастике. Дойч указал, что согласно MWI любой мир, описанный в художественном произведении, при условии, что он подчиняется законам физики, действительно существует где-то в Мультивселенной. Действительно есть, например, мир «Грозового перевала» (но не мир «Гарри Поттера»).

Это еще не конец. Единая волновая функция описывает все возможные вселенные во все возможные моменты времени. Но ничего не говорится о переходе из одного состояния в другое. Время не течет. Не отходя от дома, параметр Эверетта, называемый вектором состояния, включает описание мира, в котором мы существуем, и существуют все записи об истории этого мира, от наших воспоминаний до окаменелостей и до света, доходящего до нас из далеких галактик. Будет и другая вселенная, точно такая же, за исключением того, что «временной шаг» будет сдвинут вперед, скажем, на одну секунду (или на один час, или на один год). Но нет никаких предположений, что какая-либо вселенная движется от одного временного шага к другому. В этой второй вселенной будет «я», описываемое универсальной волновой функцией, обладающее всеми воспоминаниями, которые у меня есть в первый момент, плюс воспоминания, соответствующие следующей секунде (или часу, или году, или чему-то еще). Но нельзя сказать, что эти версии «я» — один и тот же человек. Различные временные состояния могут быть упорядочены с точки зрения событий, которые они описывают, определяя разницу между прошлым и будущим, но они не меняются от одного состояния к другому. Все государства просто существуют. Время в том смысле, в каком мы привыкли его представлять, не «течет» в MWI Эверетта.

Джон Гриббин, которого журнал Spectator назвал «одним из лучших и самых плодовитых научно-популярных авторов», является автором, среди прочего, книг «В поисках кота Шредингера», «Вселенная: биография». » и «Шесть невозможных вещей», из которых взята эта статья. Он является приглашенным научным сотрудником по астрономии в Университете Сассекса, Великобритания.

Нашли ли мы наконец доказательства существования параллельной вселенной?

Хайме Сальсидо/моделирование коллаборации EAGLE

Для некоторых из нас идея параллельных вселенных порождает самые смелые мечты. Если есть другие Вселенные, в которых определенные события имели другие результаты — где только одно решающее решение было принято по-другому — возможно, к ним можно было бы получить доступ. Возможно, частицы, поля или даже люди могут переноситься из одного в другое, что позволит нам жить во Вселенной, которая в некоторых отношениях лучше, чем наша собственная. Эти идеи прочно закрепились и в теоретической физике благодаря множеству возможных результатов квантовой механики, а также идей мультивселенной. Но имеют ли они какое-либо отношение к наблюдаемой, измеримой реальности? Недавно появилось заявление о том, что мы нашли доказательства существования параллельных вселенных, и Джордан Колби Кокс хочет знать, что это значит, спрашивая:

Существует статья, в которой утверждается, что физики в Антарктиде нашли доказательства существования параллельной вселенной. Я нахожу это крайне маловероятным, но я хотел убедиться, попросив вас указать на правдивость этой истории.

Давайте посмотрим и выясним.

Ozytive / Общественное достояние

С точки зрения физики, параллельные вселенные — одна из тех интригующих идей, которые являются творческими, неотразимыми, но очень трудными для проверки. Впервые они возникли в контексте квантовой физики, печально известной своими непредсказуемыми результатами, даже если вы знаете все возможное о том, как устроена ваша система. Если вы возьмете один электрон и пропустите его через двойную щель, вы сможете узнать только вероятность того, где он приземлится; вы не можете точно предсказать, где он появится.

Одна замечательная идея — известная как многомировая интерпретация квантовой механики — постулирует, что все исходы, которые могут произойти, на самом деле происходят, но в каждой Вселенной может произойти только один исход. Для объяснения всех возможностей требуется бесконечное число параллельных Вселенных, но эта интерпретация так же верна, как и любая другая. Нет никаких экспериментов или наблюдений, исключающих это.

Кристиан Ширм

Второе место, где в физике возникают параллельные Вселенные, связано с идеей мультивселенной. Наша наблюдаемая Вселенная началась 13,8 миллиарда лет назад с горячего Большого взрыва, но сам по себе Большой взрыв не был самым началом. До Большого Взрыва произошла совершенно другая фаза Вселенной: космологическая инфляция. Когда и где заканчивается инфляция, происходит Большой взрыв.

Но инфляция не заканчивается везде сразу, и места, где инфляция не заканчивается, продолжают раздуваться, создавая больше пространства и больше потенциальных Больших Взрывов. На самом деле, как только инфляция начинается, практически невозможно остановить ее постоянное возникновение хотя бы где-то. С течением времени происходит больше Больших взрывов — все они не связаны друг с другом — и возникает неисчислимое количество независимых Вселенных: мультивселенная.

Karen46 / FreeImages

Большая проблема для обеих этих идей заключается в том, что нет способа проверить или ограничить предсказание этих параллельных вселенных. В конце концов, если мы застряли в нашей собственной Вселенной, как мы можем надеяться получить доступ к другой? У нас есть свои законы физики, но они сопровождаются целым рядом величин, которые всегда сохраняются.

Частицы не просто появляются, исчезают или трансформируются; они могут взаимодействовать только с другими квантами материи и энергии, и результаты этих взаимодействий также регулируются законами физики.

Во всех экспериментах, которые мы когда-либо проводили, во всех наблюдениях, которые мы когда-либо записывали, и во всех когда-либо сделанных измерениях мы еще ни разу не обнаружили взаимодействия, которое требует существования чего-то за пределами нашей собственной изолированной Вселенной для объяснения .

Образовательный проект по современной физике / DOE / NSF / LBNL

Если, конечно, вы не читали заголовки, вышедшие на этой неделе, сообщающие, что ученые в Антарктиде обнаружили доказательства существования параллельных вселенных. Если бы это было правдой, это было бы абсолютно революционно. Это грандиозное заявление должно показать нам, что Вселенная в том виде, в каком мы ее сейчас представляем, неадекватна, и существует гораздо больше вещей, о которых нужно узнать и открыть, чем мы когда-либо считали возможным.

Мало того, что эти другие Вселенные были бы там, но материя и энергия из них могли бы переходить и взаимодействовать с материей и энергией в нашей собственной Вселенной. Возможно, если бы это утверждение было верным, некоторые из наших самых смелых фантастических мечтаний были бы возможны. Возможно, вы могли бы отправиться во вселенную:

  • Где вы выбрали работу за границей вместо той, которая удерживала вас в вашей стране?
  • Где вы противостояли хулигану вместо того, чтобы позволить собой воспользоваться?
  • Где ты поцеловал убежавшего в конце ночи вместо того, чтобы отпустить его?
  • Или когда событие жизни или смерти, с которым вы или ваш любимый человек столкнулись в какой-то момент в прошлом, имело другой исход?

Общественное достояние

Так что же было замечательным свидетельством, демонстрирующим существование параллельной Вселенной? Какое наблюдение или измерение привели нас к этому замечательному и неожиданному выводу?

В ходе эксперимента ANITA (ANtarctic Impulsive Transient Antenna) — эксперимента на воздушном шаре, чувствительного к радиоволнам — обнаружены радиоволны определенного набора энергий и направлений, исходящие из-под антарктического льда. Это хорошо; это то, что эксперимент был разработан, чтобы сделать! Как в теории, так и на практике у нас есть все виды космических частиц, путешествующих в космосе, включая призрачные нейтрино. Хотя многие нейтрино, проходящие через нас, исходят от Солнца, звезд или Большого взрыва, некоторые из них исходят от астрофизических источников с колоссальной энергией, таких как пульсары, черные дыры или даже таинственные неопознанные объекты.

НАСА

Эти нейтрино также бывают разных энергий, причем наиболее энергичные (что неудивительно) являются самыми редкими и, по мнению многих физиков, наиболее интересными. Нейтрино в основном невидимы для обычной материи — потребуется световой год свинца, чтобы остановить один из них в соотношении 50/50 — поэтому они реально могут прийти с любого направления.

Однако большинство нейтрино высоких энергий, которые мы видим, не образуются издалека, а образуются, когда другие космические частицы (также чрезвычайно высоких энергий) ударяются о верхние слои атмосферы, производя каскады частиц, которые также приводят к нейтрино. . Некоторые из этих нейтрино пройдут сквозь Землю почти полностью, только взаимодействуя с последними слоями земной коры (или льда), где они могут дать сигнал, к которому чувствительны наши детекторы.

Альберто Искьердо; любезно предоставлено Франсиско Баррадас Солас

Редкие события, которые наблюдала ANITA , соответствовали нейтрино, проходящему через Землю и производящему радиоволны, но с энергиями, которые должны быть настолько высокими, что беспрепятственное прохождение через Землю должно быть невозможным.

Сколько подобных событий они видели? Три.

Они должны были пройти через Землю? Нет. Первые два могли быть обычными тау-нейтрино из воздушного ливня (один из трех допустимых типов нейтрино), тогда как третий, вероятно, был лишь частью экспериментального фона.

На самом деле, есть экстраординарное доказательство, свидетельствующее о том, что они не проходят через Землю: детектор нейтрино IceCube существует, и если тау-нейтрино высокой энергии регулярно проходят через Землю (и антарктический лед), IceCube определенно заметит сигнал. И совершенно однозначно — нет.

Николь Р. Фуллер/NSF/IceCube

С научной точки зрения это означает, что:

  • ANITA видела радиосигналы, которые не могла объяснить,
  • их основная гипотеза заключалась в том, что высокоэнергетические нейтрино тау движутся вверх через Землю,
  • , и эта гипотеза была опровергнута наблюдениями IceCube,
  • учит нас, что нет никакого астрофизического точечного источника, создающего частицы, которые косвенно видит ANITA.

Так где же во всем этом параллельные вселенные?

Потому что было только три объяснения тому, что увидела АНИТА: либо был астрофизический источник этих частиц, либо ошибка в их детекторе, либо их интерпретация данных детектора, либо что-то очень экзотическое, замечательное и выходящее за рамки Стандартной модели ( известный как нарушение CPT). Какая-то очень хорошая наука исключила первый вариант (еще в январе), а это означает, что это почти наверняка второй вариант. Третий? Что ж, если наша Вселенная не может нарушить СРТ, возможно, это исходит из параллельной Вселенной, где СРТ перевернута: объяснение столь же маловероятное, сколь и плохо аргументированное.

E. Siegel, производное от Ævar Arnfjörð Bjarmason

Помните: в науке мы всегда должны исключать все общепринятые объяснения, не связанные с новой физикой, прежде чем прибегнуть к объяснению, ломающему правила игры. За последнее десятилетие был сделан ряд замечательных утверждений, которые после дальнейшего расследования развеялись. Нейтрино не движутся быстрее скорости света; мы не нашли ни темной материи, ни стерильных нейтрино; холодный синтез нереален; невозможный «безреактивный двигатель» потерпел неудачу.

Здесь есть замечательная история, посвященная хорошей науке. Эксперимент (ANITA) увидел нечто неожиданное и опубликовал свои результаты. За ним последовал гораздо лучший эксперимент (IceCube), который исключил их ведущую интерпретацию. Это убедительно свидетельствовало о том, что с первым экспериментом что-то не так, и больше науки поможет нам раскрыть то, что происходит на самом деле. На данный момент, исходя из имеющихся у нас научных данных, параллельные вселенные должны оставаться фантастикой.