Почему так важно выяснить, существуют ли параллельные вселенные?

10 Сентября 2015 в 15:00, Илья Хель 14 404 просмотра 19

Параллельная Вселенная

Существование параллельных вселенных может казаться каким-то фантастическим вопросом, которым впору задаваться лишь писателям-фантастам и который не имеет отношения к современной теоретической физике. Но идея того, что мы живем во множественной вселенной, состоящей из параллельных вселенных, долгое время считалась научно обоснованной — хотя и очень спорной. И все же поиск способов проверки этой теории, включая просмотр неба в поисках мест столкновений с другими вселенными, идет полным ходом.

Важно иметь в виду, что теория множественных вселенных не совсем теория, а скорее следствие нашего текущего понимания теоретической физики. Это важная разница. Мы не можем махнуть рукой и сказать: «Ладно, пусть будет мультивселенная». То, что наша Вселенная может быть одной из множества других, вытекает из текущих теорий вроде квантовой механики и теории струн.

Многомировая интерпретация

Кот Шрёдингера

Вы, возможно, слышали о мысленном эксперименте с котом Шрёдингера, жутким животным, которое живет в закрытой коробке. Акт открытия коробки позволяет нам узнать одну из возможных историй будущего нашего кота, включая и то, в котором он одновременно и жив, и мертв. Причина того, что это кажется невозможным, заключается в том, что наша человеческая интуиция попросту не знакома с таким исходом.

Однако согласно странным правилам квантовой механики, такое будущее вполне возможно. Причина того, что это может случиться, заключается в огромном пространстве возможностей в квантовой механике. Математически квантово-механическое состояние является суммой (суперпозицией) всех возможных состояний. В случае с котом Шрёдингера, кот находится в суперпозиции состояний «жив» и «мертв».

Но как нам привести все это в соответствие с нашим здравым смыслом? Можно предполагать, что из всех этих состояний «объективно истинно» лишь одно: которое мы наблюдаем. Но можно предположить, что истинны все возможности и что они существуют в разных вселенных множественной вселенной.

Струнный пейзаж

Теория струн — одно из наших самых (если не самая) многообещающих направлений, которые могут объединить квантовую механику и гравитацию. Это чрезвычайно трудно, поскольку гравитационную силу сложно описать на малых дистанциях, где функционируют атомы и субатомные частицы — в царстве квантовой механики.

Но теория струн, которая утверждает, что все фундаментальные частицы состоят из одномерных струн, может описать все известные силы природы одновременно: гравитацию, электромагнетизм и ядерные взаимодействия.

Тем не менее, чтобы теория струн работала математически, она требует минимум десять физических измерений. Поскольку мы можем наблюдать только четыре измерения: высоту, ширину, глубину (пространственные) и время (временное), дополнительные измерения теории струн должны быть каким-то образом скрытыми.

Чтобы использовать эту теорию для объяснения физических явлений, которые мы знаем, эти дополнительные измерения должны быть «компактифицированы», свернувшись так, чтобы их и разглядеть нельзя было. Возможно, в каждой точке наших четырех крупных измерений существует шесть дополнительных неразличимых измерений.

Проблема, или, как сказали бы некоторые, особенность, теории струн в том, что есть много способов сделать такую компактификацию — 10^500 возможностей. Каждая из таких компактификаций приводит к вселенной с другими физическими законами — с другими массами электронов и гравитационными постоянными. Однако есть и энергичные возражения к методологии компактификации, поэтому вопрос считать решенным нельзя.

Из всего этого вытекает вопрос: в каком из возможных струнных пейзажей мы живем? Сама теория струн не предоставляет механизм для такого прогноза, что делает ее бесполезной по причине непроверяемости. К счастью, идея нашего исследования космологии ранней Вселенной превратила этот баг в фичу.

Ранняя Вселенная

Во времена самой ранней Вселенной, еще до Большого Взрыва, Вселенная претерпела период ускоренного расширения — инфляцию. Инфляция изначально должна была объяснить, почему температура нынешней наблюдаемой Вселенной почти равномерна.

Тем не менее эта теория также предсказала спектр колебания температур вокруг этого равновесия, что позднее подтвердили космические аппараты Cosmic Backgroung Explorer, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe и PLANCK.

Вселенная

Хотя точные детали этой теории до сих пор горячо обсуждаются, инфляция хорошо принята физиками. Тем не менее следствием этой теории является то, что должны быть и другие части Вселенной, которые до сих пор ускоряются.

Тем не менее из-за квантовых флуктуаций пространства-времени некоторые части Вселенной никогда не достигнут конечного состояния инфляции. Это означает, что Вселенная, по крайней мере в соответствии с нашим текущим пониманием, будет в состоянии вечной инфляции. Некоторые ее части в конечном счете могут стать другими вселенными, те, в свою очередь, другими. Такой механизм производит бесконечное число вселенных.

Если совместить такой сценарий с теорией струн, есть возможность, что каждая из этих вселенных обладает разной компактификацией дополнительных измерений, а значит и разными физическими законами.

Проверка теории

Такие вселенные, предсказанные теорией струн и инфляции, которые живут в одном физическом пространстве (в отличие от многих квантово-механических вселенных, которые живут в математическом пространстве), могут накладываться или сталкиваться. Они неизбежно будут сталкиваться, оставляя возможные сигнатуры в космическом небе, которые мы можем попытаться поискать.

Точные детали этих сигнатур зависят уже от конкретных моделей — от холодных до горячих пятен в космическом микроволновом фоне до аномальных пустот в распределении галактик. Тем не менее, поскольку столкновения с другими вселенными должны происходить в определенном направлении, ожидается, что любые сигнатуры будут разрывать однородность нашей наблюдаемой вселенной.

Эти сигнатуры активно ищут ученые. Некоторые вглядываются в отпечатки космического микроволнового фона, послесвечения Большого Взрыва. Тем не менее подобных сигнатур пока не нашли. Другие ищут косвенное подтверждение в виде гравитационных волн, ряби в ткани пространства-времени, которая появляется при прохождении сквозь нее массивных объектов. Такие волны могут напрямую подтвердить существование инфляции, что еще больше укрепит теорию множественных вселенных.

Сможем мы доказать их существование или нет, пока неизвестно. Но учитывая грандиозные последствия такого доказательства, поиск, безусловно, стоит продолжать.

Почему так важно выяснить, существуют ли параллельные вселенные?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

19 комментариев

  1. mr Vanya

    "Кот шреденгера" философский термин означающий "пока не узнаешь - не узнаешь"

    из той же оперы
    - может да, а может нет
    - вилами по воде писано
    - вероятность встретить на улице динозавра 50%

    • JollyRoger

      Котэ одобряэ. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • 0.5l

      пациент скорее мёртв, чем мёртв
      пациент скорее жив, чем мёртв
      одно из двух: или пациент жив или пациент мёртв.

    • VZH

      что же в нем философского? это же наоборот, иллюстрация невозможности применения законов квантовой механики на макрообъекты... теоретически, кот должен быть в суперпозиции состояний, однако на практике это бессмысленно

      • mr Vanya

        Кот один и состояние у него одно. Просто в макромире мы получаем поток отражённых фотонов которые мгновенно (по меркам макромира) демонстрируют нам состояние кота.
        В квантовом мире вечная ночь. Фотон там как в нашем мире автомобиль. Согласитесь определять жив-ли кот ударяя его машиной и замеряя изменение импульса в её движении было бы грустно.
        Поэтому квантовая физика вынуждена удариться в философию подменяя физические параметры их вероятностными выражениями

        • VZH

          Однако, этот странный автомобиль, как вы его назвали, и не автомобиль вовсе, а всего-лишь бесконечно растянутое поле вероятности, причем, похоже реально существующее... как иначе еще можно объяснить знаменитый двухщелевой эксперимент? Видели ли вы где-то автомобили, способные проехать под мостом, обогнув опору одновременно и справа и слева? Как быть коту который оказался на дороге в этот момент? Ничего не остается кроме как тоже "раздвоиться".

          • mr Vanya

            Не для спора, а так просто. Нас же в нашем мире не удивляет что звук огибает опору. Я уверен мы даже можем построить хитрый эхолокатор, способный сказать нам есть кот за опорой или нет.
            Вся наша проблема, что способы измерения которые мы нашли слишком грубы для микромира. Вот если удастся обнаружить нечто, что в миллионы раз меньше фотона и в миллионы раз быстрее него возможно квантовая физика тут же перейдёт в разряд точных наук наподобие ньютоновской механики. Но нас начнёт мучать проблема познания природы наших новых быстрых носителей информации.

            • VZH

              Ну на самом то деле, квантовая механика еще огого какая точная, до той поры пока мы не произвели наблюдение...

        • VZH

          Я хочу сказать, это безусловно странно с точки зрения человека привыкшего к явлениям макромира, однако в микромире это столь же естественно как и то что по нашим дорогам ездят машины сжигая топливо в цилиндрах. Скорее всего, мы когда-то подберемся к более логичному обоснованию поля амплитуд вероятностей, насколько они "реальны" и вообще откуда взялись, а пока что действует правило "заткнись и считай" :)

  2. toge

    О как! инфляция была еще до Большого взрыва

  3. botancik

    нет. если кто и знает то умеет путешествовать во времени - что не реально.... (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  4. CUSTOS

    Чтобы реально понимать суть самого бытия окружающего мира, необходимо пере¬осмыслить «незыблемые каноны» фундаментальных знаний земной физики, ибо именно в самом подходе и осмыслении основных физических величин на Земле люди, заблуждаются.Именно по этой причине до сих пор понимание Вселенной недоступно, именно поэтому люди воспринимают знания о Боге как сказку. Но людям дан разум - необходимо думать, необходимо понимать !
    ВСЕЛЕННАЯ МНОГОМЕРНА И АСИММЕТРИЧНА - ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ЕДИНОЕ НЕРАЗРЫВНОЕ ЦЕЛОЕ, СОСТОЯЩЕЕ ИЗ МНОЖЕСТВА ПРОСTPAНCTB, РАЗЛИЧНЫХ ПО СЖАТИЮ И ЭНЕРГИИ, А СЛЕДОВАТЕЛЬНО, РАЗНЫХ ПО МАТЕРИИ.
    ВСЕ ПРОСТРАНСТВА ОБЪЕДИНЕНЫ ЕДИНОЙ И НЕИЗМЕННОЙ ДЛЯ ВСЕХ ПРОСТРАНСТВ ВЕЛИЧИНОЙ - ВРЕМЕНЕМ, ИМЕЮЩИМ ВО ВСЕХ ПРОСТРАНСТВАХ ОДИНАКОВУЮ СКОРОСТЬ И НАПРАВЛЕННОСТЬ.
    МАТЕРИИ ВСЕХ ПРОСТРАНСТВ СУЩЕСТВУЮТ ОДНОВРЕМЕННО В КАЖДОЙ ТОЧКЕ ЛЮБОГО ПРОСТРАНСТВА, ПРИЧЕМ КООРДИНАТЫ ДВУХ ТОЧЕК КОНКРЕТНОГО ПРОСТРАНСТВА СУЩЕСТВУЮТ В ЛЮБОМ ПРОСТРАНСТВЕ, НО РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ НИМИ В КАЖДОМ ПРОСТРАНСТВЕ РАЗЛИЧНЫ.

    • Krowzyx

      Интересно. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • VZH

      взято с форума Морозова, гениально ящщитаю:
      Психологический портрет Альтернативщика
      Думаю настало время составить краткий портрет альтернативщика. Итак средний альтернативщик характеризуется следующим:

      1. Святая убежденность в существовании семито-масонского заговора против классической физики. Ну типа захватили семиты все издательства и публикуют то что хотят. Разъубеждать их в этом бесполезно.
      2. Крайняя необразованность и неспособность к элементарным логическим выводам. Обычный альтернативщик как правило технарь занимавшийся каким то узким вопросом и так не овладевший матаппаратом в размере скажем теории групп. Ну обычно их познания по физике ограничиваются знанием существования опыта Майкельсона. Об его модификациях ни один из них даже не подозревает.
      3. Полное отсутствие абстрактного мышления. Т.е. сообразить, что кроме евклидовой геометрии существует еще сферическая они не в силах.
      4. Пробелы в школьных знаниях. Начиная с складывания дробей и кончая опытами с магнитами и опилками. Не лечится. На пожелание самому поставить опыт обижаются.(Они типа выше этого.)
      5. Нежелание прорабатывать детали. Вот надо сразу теорию всего и сразу чтоб нобелевку. Т.е. они не приучены к систематическому труду.
      6. Жуткая любовь к философии. Все готовы вывести из определения материи не представляя что такого определения нет.
      7. Каждый альтернативщик свято уверен, что ортодоксы не понимают СТО/ОТО/КМ и поэтому не видят очевидных ошибок

      • mr Vanya

        Я не альтернативщик, и не ортодокс но такие обвинения легко развернуть против написавшего понавставляв НЕ. Кратко
        1. Святая убежденность в НЕ существовании ...
        2,3,4,5,6 вообще оставляем как есть
        7. Каждый ортодокс свято уверен, что альтернативщики ...

        • VZH

          Хахахх :) это из серии "если у вас нет паранойи, это еще не значит что за вами не следят". Вообще, форум Морозова крайне рекомендую к ознакомлению, там просто зоопарк и описание альтернативщика, взятое оттуда, поверьте, вполне заслуженное.

        • VZH

          А еще, от себя уже добавлю, я тут на hi-news недавно и феномен альтернативщиков меня несколько обескураживает. Как можно всерьез чтото заявлять не имея ну ни малейшей теории за плечами, и то что они называют теориями оказывается просто какими-то построенными на неуместных аналогиях гипотезами. Если бы хоть один из них предоставил непротиворечивый с математической точки зрения концепт, который к тому же еще и не противоречил существующим (и многократно проверенным) экспериментам, то еще можно было бы воспринять сказанное ими "по моей теории" или "я считаю" по-тому-то и потому-то. Но нет, они все как один говрят про заговор, про то что настоящую науку душат, в советстком союзе/ША все было доказано и изготовлены чудо-устройстве а потом скрыто в застенках. Что только они знают ответ на все, но разговаривать предметно по теме своих теорий отказываются.

          • mr Vanya

            Для меня это, как всякие "оригинальные" течения в живописи (художники не кидайтесь тапками) учиться лень (не сложилось/ талантом обделён) а рисовать охота. Но без них скучно и некоторые вполне вменяемы. :-)

      • sairon

        ++++ (отправлено из приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.