Teorija beskonačnih univerzuma. Multiverzum protiv monoverzuma. Kako nauka odvaja “razumno naučne” hipoteze od “nenaučnih” hipoteza. Kosmička prirodna selekcija

• Prevod

Ako se koncept multiverzuma čini čudnim, to je zato što moramo promijeniti svoje razumijevanje vremena i prostora.

Naziv slike, Flammarion Engraving, možda vam je nepoznat, ali ste je najvjerovatnije vidjeli mnogo puta. Prikazuje hodočasnika u ogrtaču i sa štapom. Iza njega je pejzaž gradova i drveća. Okružen je kristalnom školjkom, prošaranom bezbrojnim zvijezdama. Stigao je do ruba svijeta, prodro na njegovu drugu stranu i začuđeno gleda u novi svijet svjetlosti, duga i vatre.

Slika je prvi put objavljena u knjizi Atmosfera: Popularna meteorologija iz 1888. francuskog astronoma iz 19. stoljeća Camille Flammarion. U početku je bio crno-bijeli, iako se sada mogu naći i verzije u boji. On napominje da nebesa zaista izgledaju kao kupola na kojoj su fiksirana nebeska tijela, ali su utisci varljivi. „Naši preci“, piše Flammarion, „zamišljali su da je ovaj plavi svod bio onakav kakvim ga njihove oči vide. Ali, kao što je Volter napisao, ona je značajna poput svilene bube koja pletu svoju mrežu do krajeva svemira.”

Gravura se smatra simbolom potrage čovječanstva za znanjem, ali ja više volim da je vidim kao bukvalnije značenje kako je to opisao Flammarion. Mnogo puta smo u istoriji nauke pronašli jaz u marginalnom znanju i probili ga. Univerzum se ne završava izvan orbite Saturna, ili iza najudaljenijih zvijezda u Mliječnom putu, ili iza najudaljenijih galaksija koje možemo vidjeti. Danas kosmolozi vjeruju da mogu postojati potpuno drugačiji svemiri.

Ali u poređenju sa otkrićima kvantne fizike, ovo je gotovo banalno. Ovo nije samo nova rupa u kupoli, već nova vrsta rupe. Fizičari i filozofi dugo su raspravljali o značenju kvantne teorije, ali na ovaj ili onaj način, slažu se da ona otvara ogroman svijet izvan naših osjetila. Možda najjednostavniji rezultat ovog principa je najdirektnije čitanje jednadžbi kvantne teorije – interpretacije mnogih svjetova koju je napravio Hugh Everett 1950-ih. Sa njegove tačke gledišta, sve što se može dogoditi događa se negdje u neograničenom skupu svemira, a vjerovatnoće kvantne teorije predstavljaju relativni broj univerzuma u kojem se dešava jedan ili drugi scenario. Kao što je David Wallace, filozof fizike na Univerzitetu Južne Kalifornije, napisao u svojoj knjizi Manifesting Multiverse iz 2012., kada se kvantna mehanika shvati doslovno, „ispada da je svijet mnogo veći nego što smo očekivali: zapravo, naš klasični Ispostavilo se da je 'svijet' mali dio mnogo veće realnosti."

Ovaj skup univerzuma, na prvi pogled, izgleda veoma različit od onog o kome govore kosmolozi. Kosmološki multiverzum izrastao je iz modela koji pokušavaju da objasne homogenost svemira na skalama većim od galaktičkih. Navodni paralelni univerzumi su udaljeni odvojeni regioni prostor-vremena, stvoreni njihovim sopstvenim velikim praskom, koji su evoluirali iz njihovih mehurića kvantne pene (ili bilo čega iz čega izrastu univerzumi). One postoje na isti način kao i galaksije - možete zamisliti kako se ukrcamo na svemirski brod i idemo do njih.

Ali za razliku od ovog pristupa, Everettova interpretacija više svjetova ne vodi nas tako daleko. Koncept je nastao kroz pokušaje razumijevanja procesa laboratorijskih mjerenja. Čestice koje ostavljaju tragove u komori oblaka, atomi reflektovani od magneta, vrući objekti koji emituju svjetlost: to su bili praktični eksperimenti koji su doveli do stvaranja kvantne teorije i traženja logički konzistentne interpretacije. Kvantno grananje koje se javlja u procesu mjerenja stvara nove svjetove koji se preklapaju sa istim prostorom u kojem postojimo.

Međutim, ove dvije vrste multiverzuma imaju mnogo zajedničkog. Samo mentalno možemo biti prebačeni na bilo koji od tipova. U svemirskom brodu neće biti moguće letjeti u drugi svemir s balončićima, jer će se svemir brže širiti. Stoga su ovi mjehurići odvojeni jedan od drugog. Takođe smo inherentno odvojeni od drugih univerzuma u kvantnom multiverzumu. Ovi svjetovi, iako su stvarni, zauvijek će ostati izvan našeg vidnog polja.

Štaviše, iako kvantni multiverzum nije dizajniran za kosmologiju, on mu izuzetno dobro odgovara. U konvencionalnoj kvantnoj mehanici - u Kopenhagenskoj interpretaciji koju su usvojili Nielsbohr i njegovi drugovi - mora se razlikovati između posmatrača i onoga što on posmatra. Za običnu fiziku u laboratorijama sve je u redu. Vi ste posmatrač i posmatrate eksperiment. Ali šta ako je predmet posmatranja ceo univerzum? Ne možete ići dalje od toga da biste ga izmjerili. Tumačenje mnogih svjetova ne pravi takve vještačke podjele. U novom radu, fizičar sa Caltecha Sean Carroll, zajedno sa diplomiranim studentima Jasonom Pollackom i Kimberly Boddy, direktno primjenjuje tumačenje mnogih svjetova na stvaranje svemira u kosmološkom multiverzumu. „Sve što u običnoj kvantnoj mehanici nije bilo ni riba ni meso postaje, u principu, izbrojivo sa Everetove tačke gledišta“, kaže Kerol.

Konačno, dvije vrste multiverzuma daju ista opservacijska predviđanja. Razlika je u tome što moguće rezultate stavljaju na različita mjesta. Carroll smatra sličnim "kosmološki multiverzum, u kojem su različita stanja u odvojenim regijama prostor-vremena, i lokalizirani multiverzum, gdje su različita stanja upravo ovdje, samo u različitim granama valne funkcije."

Kosmolog sa MIT-a Maks Tegmark izložio je ovu ideju tokom govora iz 2002. koji je evoluirao u njegovu knjigu iz 2014. Naš matematički univerzum. Opisuje nekoliko nivoa multiverzuma. Nivo I - izuzetno udaljeni regioni našeg sopstvenog univerzuma. Nivo III je njegova oznaka kvantnog skupa svjetova (ima i nivoe II i IV, ali sada ne govorimo o njima). Da biste vidjeli sličnost između nivoa I i III, morate razmisliti o prirodi vjerovatnoće. Ako nešto može imati dva ishoda, vidite jedan od njih, ali možete biti sigurni da se i drugi dogodio - bilo u drugom dijelu džinovskog univerzuma, ili upravo ovdje u paralelnom svijetu. Ako je kosmos dovoljno velik i ispunjen materijom, događaji koji se dešavaju ovdje na Zemlji će se desiti i negdje drugdje, kao i sve moguće varijacije ovih događaja.

Na primjer, radite eksperiment u kojem usmjeravate atom na par magneta. Vidjet ćete kako juri na donji ili gornji magnet, sa vjerovatnoćom od 50%. U interpretaciji više svjetova, postoje dva svijeta koja se ukrštaju u vašoj laboratoriji. U jednom atomu ide gore, u drugom opada. U kosmološkom multiverzumu postoje i drugi univerzumi (ili dijelovi našeg univerzuma) sa identičnim zemaljskim blizancem, na kojem humanoid izvodi potpuno isti eksperiment, ali s drugačijim rezultatom. Matematički, ove situacije su identične.

Ne vole svi multiverzum, posebno slične verzije multiverzuma. Ali s obzirom na probnu prirodu ovih hipoteza, hajde da vidimo kuda nas vode. Oni nude radikalnu ideju: da dva multiverzuma ne moraju biti odvojena – da se multisvjetska interpretacija ne razlikuje od kosmološkog koncepta multiverzuma. Ako izgledaju drugačije, to je zato što pogrešno razumijemo stvarnost.

Fizičar sa Stanforda Leonard Suskind predložio je da budu jednaki u svojoj knjizi Kosmički pejzaž iz 2005. godine. "Everettova multi-svjetska interpretacija, na prvi pogled, izgleda veoma različita od megaverzuma koji se stalno naduvava", piše on (koristeći vlastiti izraz za multiverzum). "Međutim, mislim da dvije interpretacije mogu govoriti o istoj stvari." Godine 2011. on i Raphael Busso, fizičar sa Berklija, zajedno su napisali rad u kojem tvrde da su te dvije ideje identične. Oni kažu da je jedini način da se dobije smisao vjerovatnoća povezanih s kvantnom mehanikom i fenomenom dekoherencije - što dovodi do naših klasičnih kategorija položaja i brzina - primjena tumačenja više svjetova na kosmologiju. Rezultat bi prirodno trebao biti kosmološki multiverzum. Iste godine, Yasunori Nomura sa Univerziteta Kalifornije u Berkliju argumentirao je sličnu ideju u svom radu, gdje "osigurava ujedinjenje procesa kvantnog mjerenja i multiverzuma". Tegmark koristi skoro isti način razmišljanja u radu iz 2012. napisanom sa Anthonyjem Aguireom sa Univerziteta Kalifornije, Santa Cruz.

Sa ove tačke gledišta, mnogi kvantni svetovi nisu direktno pored nas, već daleko od nas. Talasna funkcija, piše Tegmark, ne opisuje "neki opskurni imaginarni skup mogućnosti onoga što objekt može učiniti, već stvarnu prostornu kolekciju identičnih kopija objekta koji postoje u beskonačnom prostoru."

Suština je da morate pažljivo razmisliti o svom gledištu. Zamislite da multiverzum gledate sa pozicije Boga, iz kojeg možete vidjeti sve mogućnosti koje se ostvaruju. Nema šanse. Sve se sa sigurnošću dešava na jednom od mesta. Iz ograničene perspektive našeg svijeta, vezanog za planetu Zemlju, različiti događaji se odvijaju s različitim vjerovatnoćama. “Mi mijenjamo globalnu sliku, u kojoj se apsolutno sve događa negdje, ali niko ne može sve vidjeti odjednom, u lokalnu, u kojoj imate jedno, u principu, poznato područje”, kaže Busso.


Mnogi kosmolozi nalaze na slici CMB-a dokaze o postojanju mnogo većeg prostora nego što ga možemo direktno uočiti.

Da bismo prešli sa globalnog na lokalno, potrebno je da presečemo univerzum da odvojimo merljivo od nemerljivog. Izmjereno je naše "uzročno mjesto", kako ga Busso naziva. Ovo je zbir svega što može uticati na nas – ne samo svemir koji se može posmatrati, već i oblast prostora koja će biti dostupna našim dalekim potomcima. Izrezivanjem našeg dijela iz ostatka prostora-vremena, možemo zamisliti kakva zapažanja možemo napraviti, a kao rezultat dobijamo kvantnu mehaniku starog stila.

S ove tačke gledišta, razlog za neizvjesnost kvantnih događaja je taj što ne znamo gdje se nalazimo u multiverzumu. U beskonačnom prostoru postoji beskonačan broj stvorenja koja izgledaju i ponašaju se baš kao vi u svemu. Glavnu misteriju rasvjetljava klasični crtani film iz New Yorkera. Na komadu leda je gomila identičnih pingvina. Jedan od njih pita: "A ko sam ja od nas?"

I dalje je moguće da se jadni pingvin locira triangulacijom obližnjeg plutajućeg leda, ali takve referentne tačke ne postoje u multiverzumu, tako da nikada nećemo moći odvojiti naše višestruke kopije. David Deutsch, fizičar iz Oksforda i, poput Carrolla i Tegmarka, nepokolebljivi pristalica tumačenja više svjetova, piše u svojoj knjizi Tkanina stvarnosti: izvan multiverzuma, u odnosu na koje se može odgovoriti na ovo pitanje: „Ja m treći slijeva." Ali šta je ovo "levo", a šta ovo "treće"? Ne postoji 'tačka gledišta izvan multiverzuma'."

Tegmark kaže da, u suštini, koncept vjerovatnoće u kvantnoj mehanici odražava "vašu nesposobnost da se nađete u multiverzumu prvog nivoa, odnosno da znate koja od beskonačnog broja vaših kopija u svemiru ima vaše subjektivno iskustvo." Drugim riječima, događaji izgledaju vjerovatno jer nikad ne znate ko ste od vas. Umjesto da niste sigurni kojim će putem eksperiment ići, ide do kraja; samo niste sigurni koji "vi" posmatrate koji od njegovih rezultata.

Za Bussoa je dovoljan matematički uspjeh ovog pristupa, i on neće patiti od nesanice oko toga kako će iko odrediti dublje značenje spojenih multiverzuma. „U suštini, ono što je važno jeste kakva predviđanja vaša teorija daje i kako se ona upoređuju sa zapažanjima“, kaže on. – Regije izvan našeg kosmološkog horizonta se ne mogu uočiti, kao ni grananje talasne funkcije, na kojima se mi nismo pojavili. Oni su samo alati koje koristimo za izračunavanje.”

Ali takav instrumentalni pristup fizičkoj teoriji ne zadovoljava mnoge. Želimo da znamo šta sve ovo znači – kako čitanje očitanja sa uređaja može odati postojanje beskonačnih mehurića u prostor-vremenu. Massimo Pigliucci, naučni filozof na Gradskom univerzitetu u Njujorku, kaže: "Ako govorite o stvarnoj podeli univerzuma, onda mi objasnite kako se to tačno dešava i gde se tačno nalaze ovi drugi svetovi."

Možda je da bismo shvatili vezu između varijanti multiverzuma potrebno ažurirati naše razumijevanje prostora i vremena. Ako je multiverzum istovremeno i daleko i upravo ovdje, možda je to znak da nas naše kategorije "tamo van" i "ovdje" iznevjeravaju.

Prije skoro dvije decenije, Deutsch je u The Fabric of Reality tvrdio da multiverzum izmišlja novi koncept vremena. Kao u svakodnevnom životu, tako i u fizici pretpostavljamo postojanje nečeg poput njutnovskog vječno aktuelnog vremena. Multiverzum se obično opisuje kao struktura koja se razvija tokom vremena. U stvari, vrijeme ne teče i ne prolazi, a mi se kroz njega ne krećemo na neki misteriozan način. Vrijeme je način na koji definiramo kretanje. Ne može da se kreće. Dakle, multiverzum ne evoluira. Ona jednostavno postoji. Deutsch piše: „Multiverzum se nije 'pojavio' i 'nestao'; ovi termini ukazuju na protok vremena.”

Umjesto da zamišljamo kako se multiverzum odvija u vremenu, Deutsch vjeruje da bismo trebali zamisliti kako se vrijeme odvija u multiverzumu. Druga vremena su samo posebni slučajevi drugih univerzuma. Nezavisno, fizičar Julian Barbour se također bavio tom idejom u svojoj knjizi The End of Time iz 1999. godine. Neki od ovih drugih univerzuma, piše Deutsch, liče na naš – naše „sada“ toliko snažno – da ih tumačimo kao dijelove istorije našeg univerzuma, a ne kao zasebne svemire. Za nas oni nisu negdje u svemiru, već na našoj vremenskoj liniji. Kao što ne možemo percipirati cijeli univerzum odjednom, ne možemo percipirati beskonačan niz trenutaka odjednom. Umjesto toga, naša percepcija odražava našu perspektivu ugrađenih posmatrača koji žive u pojedinačnim trenucima. Krećući se sa globalne na lokalnu tačku gledišta, vraćamo poznate znakove vremena.

Multiverzum također može ispraviti naše razumijevanje prostora. "Zašto svijet izgleda klasično?" - pita Carroll. “Zašto prostor-vrijeme postoji u četiri dimenzije?” Carroll, koji je pisao blog o ujedinjenju multiverzuma, priznaje da Everett ne odgovara na ova pitanja, “ali vam daje platformu na kojoj ih možete postaviti.”

On smatra da prostor nije fundamentalan, već je rezultat nekog fenomena. Ali odakle dolazi? Šta zaista postoji? Za Kerola, slika Everetta pruža jednostavan odgovor na ovo pitanje. „Svet je talasna funkcija“, kaže Kerol. – Ovo je element Hilbertovog prostora. To je sve".

Hilbertov prostor je matematički prostor povezan s kvantnom valnom funkcijom. To je apstraktna reprezentacija svih mogućih stanja sistema. Pomalo je sličan Euklidskom, ali broj dimenzija varira i zavisi od broja dozvoljenih stanja sistema. Kubit, osnovna jedinica podataka u kvantnim kompjuterima koja može poprimiti vrijednost 0, 1 ili biti u njihovoj superpoziciji, ima dvodimenzionalni Hilbertov prostor. Kontinuirana veličina, kao što je pozicija ili brzina, odgovara beskonačno-dimenzionalnom Hilbertovom prostoru.

Obično fizičari počinju sa sistemom koji postoji u stvarnom prostoru i iz njega izvode Hilbertov prostor, ali Kerol misli da se ovaj proces može obrnuti. Zamislite sva moguća stanja svemira i smislite u kojem bi od prostora sistem trebao postojati – ako uopće postoji u nekom prostoru. Sistem može postojati ne u jednom, već u više prostora istovremeno, i tada ćemo ga nazvati multiverzumom. Takav pogled "prirodno pada na ideju o nastajanju prostor-vremena", kaže Kerol.

Neki ljudi - posebno filozofi - odbijaju ovaj pristup. Hilbertov prostor je možda valjan matematički alat, ali to ne znači da živimo u njemu. Wallace, koji podržava tumačenje mnogih svjetova, kaže da Hilbertov prostor nije doslovno postojeća struktura, već način opisivanja stvarnih stvari - struna, čestica, polja ili bilo čega drugog od čega je svemir napravljen. „U metaforičkom smislu, živimo u Hilbertovom prostoru, ali ne doslovno“, kaže on.

Hugh Everett nije doživio oživljavanje interesovanja za njegovu verziju kvantne mehanike. Umro je od srčanog udara 1982. godine u 51. godini. Bio je nepokolebljivi ateista i bio je siguran da je ovo kraj; njegova supruga je po njegovim uputstvima bacila pepeo zajedno sa smećem. Ali njegova poruka možda počinje puštati korijene. Može se ukratko sažeti: shvatite kvantnu mehaniku ozbiljno. U ovom slučaju, nalazimo da je svijet iznenađenje! – postajemo bogatiji i veći nego što smo zamišljali. Baš kao što je u Voltaireu svila buba vidjela samo svoju mrežu, mi vidimo samo mali komad multiverzuma, ali zahvaljujući Everettu i njegovim sljedbenicima, još uvijek možemo da se provučemo kroz pukotinu u kristalnoj ljusci "gdje se zemlja susreće s nebom" i na brzinu pogledajte šta se proteže izvan njih.

Tagovi:

• Univerzum
• multiverzum
• teorija višestrukog svijeta
• kvantna fizika
• kosmologija

Koliko često razmišljate o tome kakav bi bio naš svijet danas da je rezultat nekih ključnih istorijskih događaja drugačiji? Kakva bi bila naša planeta da dinosaurusi, na primjer, nisu izumrli? Svaki naš postupak, odluka automatski postaje dio prošlosti. U stvari, ne postoji sadašnjost: sve što radimo u ovom trenutku ne može se promijeniti, to je zabilježeno u sjećanju Univerzuma. Međutim, postoji teorija prema kojoj postoji mnogo svemira u kojima živimo potpuno drugačijim životom: svaki naš postupak povezan je s određenim izborom i, čineći taj izbor u našem Univerzumu, u paralelnom, „drugi ja“ donosi suprotnu odluku. Koliko je takva teorija opravdana sa naučne tačke gledišta? Zašto su naučnici pribjegli tome? Pokušajmo razumjeti naš članak.

Višesvjetski koncept univerzuma

Po prvi put, teoriju vjerovatnog skupa svjetova spomenuo je američki fizičar Hugh Everett. On je ponudio svoje rješenje za jednu od glavnih kvantnih misterija fizike. Prije nego što pređemo direktno na teoriju Hugha Everetta, potrebno je razumjeti koja je to misterija kvantnih čestica, koja proganja fizičare širom svijeta više od deset godina.

Zamislite običan elektron. Ispostavilo se da kao kvantni objekat može biti na dva mjesta u isto vrijeme. Ovo svojstvo se zove superpozicija dva stanja. Ali magija se tu ne završava. Čim želimo nekako odrediti lokaciju elektrona, na primjer, pokušamo ga srušiti drugim elektronom, tada će od kvantnog postati običan. Kako je to moguće: elektron je bio i u tački A i u tački B, i odjednom je u određenom trenutku skočio u B?

Hugh Everett je ponudio svoje tumačenje ove kvantne zagonetke. Prema njegovoj teoriji mnogih svijeta, elektron nastavlja postojati u dva stanja u isto vrijeme. Sve je u vezi sa samim posmatračem: on se sada pretvara u kvantni objekat i podeljen je u dva stanja. U jednoj od njih on vidi elektron u tački A, u drugoj - u tački B. Postoje dvije paralelne realnosti, a ne zna se u kojoj će se od njih posmatrač naći. Podjela na stvarnost nije ograničena na dva: njihovo grananje zavisi samo od varijacije događaja. Međutim, sve ove realnosti postoje nezavisno jedna od druge. Mi kao posmatrači spadamo u jedno, iz kojeg je nemoguće izaći, kao ni preći u paralelno.

Octavio Fossatti / Unsplash.com

Sa stanovišta ovog koncepta, eksperiment sa najnaučnijom mačkom u istoriji fizike, Schrödingerovom mačkom, takođe se lako objašnjava. Prema višesvjetskoj interpretaciji kvantne mehanike, nesretna mačka u čeličnoj komori istovremeno je živa i mrtva. Kada otvorimo ovu komoru, čini nam se da se stapamo sa mačkom i formiramo dva stanja – živa i mrtva, koja se ne ukrštaju. Formiraju se dva različita univerzuma: u jednom posmatrač sa mrtvom mačkom, u drugom sa živom.

Odmah treba napomenuti da koncept višesvijeta ne podrazumijeva prisustvo mnogih univerzuma: on je jedan, samo višeslojan, i svaki objekt u njemu može biti u različitim stanjima. Takav koncept se ne može smatrati eksperimentalno potvrđenom teorijom. Za sada je ovo samo matematički opis kvantne slagalice.

Teoriju Hugha Everetta podržavaju Howard Wiseman, fizičar sa Univerziteta Griffith u Australiji, dr Michael Hall sa Centra za kvantnu dinamiku Univerziteta Griffith i dr Dirk-Andre Deckert sa Univerziteta Kalifornije. Po njihovom mišljenju, zaista postoje paralelni svjetovi i obdareni su različitim karakteristikama. Sve kvantne zagonetke i obrasci posljedica su „odbijanja“ susjednih svjetova jedan od drugog. Ovi kvantni fenomeni nastaju tako da svaki svijet nije sličan drugom.

Koncept paralelnih univerzuma i teorija struna

Dobro se sjećamo iz školskih časova da postoje dvije glavne teorije u fizici: opća teorija relativnosti i kvantna teorija polja. Prvi objašnjava fizičke procese u makrokosmosu, drugi - u mikro. Ako se obje ove teorije koriste na istoj skali, one će biti u suprotnosti jedna s drugom. Čini se logičnim da postoji neka opća teorija primjenjiva na sve udaljenosti i razmjere. Kao takvi, fizičari su iznijeli teoriju struna.

Činjenica je da na vrlo malim skalama postoje neke vibracije koje su slične vibracijama obične žice. Ove žice su nabijene energijom. "Strings" nisu žice u pravom smislu. Ovo je apstrakcija koja objašnjava interakciju čestica, fizičkih konstanti, njihovih karakteristika. 1970-ih, kada je teorija rođena, naučnici su vjerovali da će postati univerzalna za opisivanje cijelog našeg svijeta. Međutim, pokazalo se da ova teorija funkcionira samo u 10-dimenzionalnom prostoru (a mi živimo u četverodimenzionalnom prostoru). Ostalih šest dimenzija prostora jednostavno se urušava. Ali, kako se pokazalo, oni se ne sklapaju na lak način.

2003. godine naučnici su otkrili da mogu sastaviti ogroman broj metoda, a svaka nova metoda proizvodi svoj svemir s različitim fizičkim konstantama.

Jason Blackeye / Unsplash.com

Kao i kod koncepta više svjetova, teoriju struna je teško eksperimentalno dokazati. Osim toga, matematički aparat teorije je toliko težak da se za svaku novu ideju mora tražiti matematičko objašnjenje doslovno od nule.

Hipoteza matematičkog univerzuma

Kosmolog, profesor na Massachusetts Institute of Technology Max Tegmark je 1998. iznio svoju "teoriju svega" i nazvao je hipotezom matematičkog univerzuma. On je na svoj način riješio problem postojanja velikog broja fizičkih zakona. Po njegovom mišljenju, svaki skup ovih zakona, koji su konzistentni sa stanovišta matematike, odgovara nezavisnom univerzumu. Univerzalnost teorije je da se njome može objasniti čitav niz fizičkih zakona i vrijednosti fizičkih konstanti.

Tegmark je predložio da se svi svjetovi podijele prema njegovom konceptu u četiri grupe. Prvi uključuje svjetove koji su izvan našeg kosmičkog horizonta, takozvane ekstrametagalaktičke objekte. Druga grupa uključuje svjetove sa drugim fizičkim konstantama, različitim od konstanti našeg Univerzuma. U trećem - svjetovi koji se pojavljuju kao rezultat tumačenja zakona kvantne mehanike. Četvrta grupa je određeni skup svih svemira u kojima se manifestuju određene matematičke strukture.

Kako istraživač napominje, naš svemir nije jedini, jer je prostor neograničen. Naš svijet, u kojem živimo, ograničen je prostorom, svjetlost iz kojeg je stigla do nas 13,8 milijardi godina nakon Velikog praska. O drugim svemirima moći ćemo sa sigurnošću znati za najmanje još milijardu godina, dok svjetlost iz njih ne stigne do nas.

Stephen Hawking: Crne rupe su put do drugog univerzuma

Stephen Hawking je također zagovornik teorije višestrukog univerzuma. Jedan od najpoznatijih naučnika našeg vremena je 1988. godine prvi put predstavio svoj esej "Crne rupe i mladi univerzumi". Istraživač sugerira da su crne rupe put do alternativnih svjetova.

Zahvaljujući Stephenu Hawkingu, znamo da crne rupe gube energiju i isparavaju, oslobađajući Hawkingovo zračenje, koje je dobilo ime istraživača. Prije nego što je veliki naučnik došao do ovog otkrića, naučna zajednica je vjerovala da je sve što je nekako palo u crnu rupu nestalo. Hawkingova teorija opovrgava ovu pretpostavku. Prema fizičaru, hipotetički, bilo koja stvar, predmet, predmet koji upadne u crnu rupu izleti iz nje i uđe u drugi univerzum. Međutim, takvo putovanje je jednosmjerno kretanje: nema načina da se vratite nazad.

Multiverzum je naučni koncept koji sugeriše postojanje mnogih paralelnih univerzuma. Postoji niz hipoteza koje opisuju raznolikost ovih svjetova, njihova svojstva i interakcije.

Uspjeh kvantne teorije je neosporan. Uostalom, on zajedno sa sobom predstavlja sve fundamentalne zakone fizike poznate savremenom svijetu. Unatoč tome, kvantna teorija i dalje postavlja brojna pitanja na koja još uvijek nema definitivnih odgovora. Jedan od njih je dobro poznati "problem Schrödingerove mačke", koji jasno pokazuje poljuljane temelje kvantne teorije, koje se formiraju na predviđanjima i vjerovatnoći događaja. Poenta je da je karakteristika čestice, prema kvantnoj teoriji, njeno postojanje u stanju jednakom zbiru svih mogućih stanja. U ovom slučaju, ako ovaj zakon primijenimo na kvantni svijet, ispada da je mačka zbir stanja žive i mrtve mačke!

I iako se zakoni kvantne teorije uspješno koriste u primjeni tehnologija kao što su radar, radio, mobilni telefoni i internet, treba se pomiriti s gornjim paradoksom.

U pokušaju da se riješi kvantni problem formirana je takozvana "kopenhaška teorija" prema kojoj stanje mačke postaje izvjesno kada otvorimo kutiju i promatramo njeno stanje, a prije toga je bilo neodređeno. Međutim, primjena teorije iz Kopenhagena, recimo, znači da Pluton postoji tek od trenutka kada ga je otkrio američki astronom Clyde Tombaugh 18. februara 1930. godine. Samo na ovaj dan je fiksirana valna funkcija (stanje) Plutona, a sve ostalo je kolabirano. Ali poznato je da je Pluton mnogo stariji od 3,5 milijardi godina, što ukazuje na probleme sa tumačenjem iz Kopenhagena.

Mnoštvo svjetova

Drugo rješenje kvantnog problema predložio je američki fizičar Hugh Everett 1957. godine. Formulirao je takozvanu "mnogo svjetova tumačenje kvantnih svjetova". Prema njemu, svaki put kada objekt prijeđe iz neodređenog stanja u određeno, ovaj objekt se dijeli na broj mogućih stanja. Koristeći Schrödingerovu mačku kao primjer, kada otvorimo kutiju, pojavljuje se svemir sa scenarijem u kojem je mačka mrtva, a svemir se pojavljuje tamo gdje ostaje živ. Dakle, on je u dva stanja, ali već u paralelnim svjetovima, odnosno sve mačje valne funkcije ostaju važeće i nijedna se ne urušava.

Ovu hipotezu su mnogi pisci naučne fantastike koristili u svojim djelima naučne fantastike. Mnoštvo paralelnih svjetova ukazuje na postojanje niza alternativnih događaja, zbog kojih je historija krenula drugačijim tokom. Na primjer, u nekom svijetu nepobjediva španska Armada nije poražena ili je Treći Rajh pobijedio u Drugom svjetskom ratu.

Modernija interpretacija ovog modela objašnjava nemogućnost interakcije s drugim svjetovima nedostatkom koherentnosti valnih funkcija. Grubo govoreći, u nekom trenutku naša valna funkcija je prestala da fluktuira u vremenu s funkcijama paralelnih svjetova. Tada je sasvim moguće da možemo koegzistirati u stanu sa "cimerima" iz drugih univerzuma, a da s njima na bilo koji način ne stupamo u interakciju, i, poput njih, biti uvjereni da je naš Univerzum stvaran.

U stvari, termin „više-svijet” nije u potpunosti prikladan za ovu teoriju, jer pretpostavlja jedan svijet sa mnogo opcija za događaje koji se dešavaju istovremeno.

Većina teorijskih fizičara slaže se da je ova hipoteza nevjerovatno fantastična, ali objašnjava probleme kvantne teorije. Međutim, jedan broj naučnika ne smatra tumačenje više svjetova naučnim, jer se ne može potvrditi ili opovrgnuti naučnom metodom.

U kvantnoj kosmologiji

Danas se hipoteza o mnoštvu svjetova ponovo vraća na naučnu scenu, jer naučnici namjeravaju da koriste kvantnu teoriju ne za bilo koje objekte, već da je primjene na cijeli Univerzum. Riječ je o takozvanoj "kvantnoj kosmologiji", koja je, kako se na prvi pogled čini, apsurdna čak i u svojoj formulaciji. Pitanja ove naučne oblasti povezana su sa Univerzumom. Oskudne dimenzije Univerzuma u prvim fazama njegovog formiranja sasvim su u skladu sa skalom kvantne teorije.

U ovom slučaju, ako su dimenzije Univerzuma bile reda veličine , onda primjenom kvantne teorije na njega možemo dobiti i neodređeno stanje Univerzuma. Ovo poslednje implicira prisustvo drugih univerzuma koji su u različitim stanjima sa različitim verovatnoćama. Tada stanja svih paralelnih svjetova ukupno daju jednu jedinu "valnu funkciju Univerzuma". Za razliku od tumačenja mnogih svjetova, kvantni univerzumi postoje odvojeno.

Kao što znate, postoji problem finog podešavanja Univerzuma, koji skreće pažnju na činjenicu da su fizičke fundamentalne konstante koje postavljaju osnovne zakone prirode u svijetu idealno usklađene za postojanje života. Kada bi masa protona bila nešto manja, formiranje elemenata težih od vodonika bilo bi nemoguće. Ovaj problem se može riješiti korištenjem modela multiverzuma, koji implementira mnogo paralelnih univerzuma s različitim fundamentalnim . Tada je vjerovatnoća postojanja nekog od ovih svjetova mala i oni "umiru" nedugo nakon svog rođenja, na primjer, smanjuju se ili razlijeću. Drugi, čije konstante formiraju konzistentne zakone fizike, ostaju stabilne sa velikom vjerovatnoćom. Prema ovoj hipotezi, multiverzum uključuje veliki broj paralelnih svjetova, od kojih je većina "mrtva", a samo mali broj paralelnih univerzuma im omogućava dugotrajno postojanje, pa čak i daje pravo na inteligentni život.

U teoriji struna

Jedno od oblasti teorijske fizike koje najviše obećava jeste. Ona se bavi opisom kvantnih struna - produženih jednodimenzionalnih objekata, čija nam se vibracija predstavlja u obliku čestica. Prvobitni poziv ove teorije je da kombinuje dve fundamentalne teorije: opštu teoriju relativnosti i kvantnu teoriju. Kako se kasnije ispostavilo, postoji nekoliko načina da se to učini, što je rezultiralo nekoliko teorija struna. Sredinom 1990-ih, brojni teorijski fizičari otkrili su da su ove teorije različite slučajeve iste konstrukcije, kasnije nazvane "M-teorija".

Njegova posebnost leži u postojanju određene 11-dimenzionalne membrane, čije žice prožimaju naš Univerzum. Međutim, živimo u svijetu sa četiri dimenzije (tri koordinate prostora i jednom vremenom), gdje idu ostale dimenzije? Naučnici sugeriraju da se zatvaraju u sebe u najmanjoj mjeri koja još nije uočena, zbog nedovoljnog razvoja tehnologije. Iz ove izjave proizlazi još jedan čisto matematički problem - javlja se veliki broj "lažnih vakuuma".

Najjednostavnije objašnjenje za ovu konvoluciju prostora koju ne opažamo, kao i za prisustvo lažnih vakuuma, je multiverzum. Teoretičari struna se oslanjaju na tvrdnju da postoji ogroman broj drugih univerzuma koji ne samo da imaju različite fizičke zakone, već i različit broj dimenzija. Tako se membrana našeg Univerzuma u pojednostavljenom obliku može predstaviti kao sfera, mehur, na čijoj površini živimo, a čijih 7 dimenzija je u "srušenom" stanju. Tada je naš svijet, zajedno sa drugim membranskim univerzumima, nešto poput mnoštva mjehurića od sapunice koji lebde u 11-dimenzionalnom hiperprostoru. Ali mi, koji postojimo u 3-dimenzionalnom prostoru, ne možemo izaći iz njegovih granica, pa stoga nemamo priliku za interakciju s drugim svemirima.

Kao što je ranije spomenuto, većina paralelnih svjetova, univerzuma je mrtva. Odnosno, zbog nestabilnih ili neprikladnih za život fizičkih zakona, njihova supstanca može biti predstavljena, na primjer, samo u obliku bestrukturne akumulacije elektrona i. Razlog tome je raznolikost mogućih kvantnih stanja čestica, druge vrijednosti fundamentalnih konstanti i različit broj dimenzija. Važno je napomenuti da takva pretpostavka nije u suprotnosti sa Kopernikanskim principom, koji kaže da naš svijet nije jedinstven. Budući da, iako u malom broju, mogu postojati svjetovi čiji fizički zakoni, uprkos njihovoj različitosti od naših, ipak dopuštaju formiranje složenih struktura i nastanak inteligentnog života.

Konzistentnost teorije

Iako hipoteza o multiverzumu izgleda kao scenario za knjigu naučne fantastike, ona ima samo jedan nedostatak - naučnici je ne mogu dokazati ili opovrgnuti pomoću naučnog metoda. Ali iza toga stoji složena matematika i na njoj se zasniva niz značajnih i obećavajućih fizičkih teorija. Argumenti u korist multiverzuma predstavljeni su sljedećom listom:

• To je temelj za postojanje višesvjetske interpretacije kvantne mehanike. Jedna od dvije napredne teorije (zajedno sa Kopenhagenskom interpretacijom) koje rješavaju problem neizvjesnosti u kvantnoj mehanici.
• Objašnjava razloge postojanja finog podešavanja Univerzuma. U slučaju multiverzuma, parametri našeg svijeta su samo jedna od mnogih mogućih opcija.
• To je takozvani „pejzaž teorije struna“, jer rješava problem lažnih vakuuma i omogućava nam da opišemo razlog zašto je određeni broj dimenzija našeg Univerzuma presavijen.

• Podržano što najbolje objašnjava njegovo proširenje. U ranim fazama formiranja Univerzuma, najvjerovatnije se mogao podijeliti na dva ili više svemira, od kojih je svaki evoluirao nezavisno od drugog. Savremeni standardni kosmološki model Univerzuma — Lambda-CDM — izgrađen je na teoriji inflacije.

Švedski kosmolog Max Tegmark predložio je klasifikaciju različitih alternativnih svjetova:

1. Univerzumi izvan našeg vidljivog univerzuma.
2. Univerzumi sa drugim fundamentalnim konstantama i brojevima dimenzija, koji se, na primjer, mogu locirati na drugim membranama, prema M-teoriji.
3. Paralelni univerzumi koji nastaju prema višesvjetskoj interpretaciji kvantne mehanike.
4. Konačni ansambl su svi mogući univerzumi.

Nema šta da se kaže o daljoj sudbini teorije multiverzuma, ali ona danas zauzima počasno mesto u kosmologiji i teorijskoj fizici, a podržavaju je i brojni izvanredni fizičari našeg vremena: Stephen Hawking, Brian Green, Max Tegmark, Michio Kaku, Alan Gut, Neil Tyson i drugi.

• Prevod

Šta mislite o multiverzumu? Pitanje nije bilo sasvim iz vedra neba za naše improvizovano predavanje za stolom za večerom, ali me iznenadilo. Nije da me nikada ranije nisu pitali o multiverzumu, ali objasniti teorijsku konstrukciju je jedna stvar, ali objasniti kako se osjećate u vezi s tim je sasvim druga. Mogu iznijeti sve standardne argumente i glavna pitanja o multiverzumu, mogu se kretati kroz činjenice i tehničke detalje, ali se gubim u rezultatima.

Fizičari nisu navikli da pričaju o tome šta misle o nečemu. Mi smo za solidno znanje, kvantitativne procjene i eksperimente. Ali čak i najbolje nepristrasne analize počinju tek nakon što odlučimo kojim putem da krenemo. U polju u nastajanju obično postoji izbor mogućnosti, od kojih svaka ima svoje prednosti, a često mi biramo jednu od njih instinktivno. Ovaj izbor je određen emocionalnim rasuđivanjem, iznad logike. Stav sa kojim se povezujete je, kako kaže fizičar sa Univerziteta Stanford, Leonard Saskind, „više od samo naučnih činjenica i filozofskih principa. Ovo je stvar dobrog ukusa u nauci. I, kao i svi sporovi oko ukusa, uključuje i estetska osećanja.

I sam se bavim teorijom struna, a jedna od njenih karakteristika je mogućnost postojanja mnogih logički konzistentnih verzija univerzuma različitih od naših. Proces koji je stvorio naš univerzum može stvoriti i jedno i drugo, što dovodi do beskonačnog broja svemira u kojima se događa sve što se može dogoditi. Slijed razmišljanja počinje na poznatom mjestu, i mogu pratiti vrtloge koje jednačine plešu na stranici do ovog zaključka, ali iako zamišljam multiverzum kao matematičku konstrukciju, ne mogu vjerovati da bi iznenada iskočio iz područja teorija i manifestuje se u stvarnosti. Kako se mogu pretvarati da nemam problema s beskrajnim kopijama sebe koje lutaju paralelnim svjetovima donoseći odluke slične i različite od mojih?

Nisam jedini koji je ambivalentan. Debata o multiverzumu je žestoka, a on ostaje izvor kontroverzi među najistaknutijim naučnicima našeg vremena. Rasprava o multiverzumu nije samo rasprava o pojedinostima teorije. To je borba oko identiteta i ishoda, oko toga na čemu se zasniva objašnjenje, od čega se prave dokazi, kako definišemo nauku i ima li sve to smisla.

Kad god govorim o multiverzumu, imam odgovor na jedno od neizbježnih pitanja. Bilo da živimo u univerzumu ili multiverzumu, ove klasifikacije se odnose na razmjere izvan mašte. Bez obzira na ishod, život oko nas se neće promijeniti. U čemu je razlika?

Postoji razlika jer to gde se nalazimo utiče na to ko smo. Različita mjesta dovode do različitih reakcija, iz kojih proizlaze različite mogućnosti. Jedan predmet može izgledati drugačije na različitim pozadinama. Prostor koji živimo definiše nas na više načina nego što shvaćamo. Univerzum je granica širenja. Sadrži sva mjesta radnje, sve kontekste u kojima možemo predstavljati biće. Predstavlja zbir mogućnosti, ukupnost svega što možemo biti.

Mjerenje ima smisla samo u referentnom sistemu. Brojevi su očigledno apstraktni dok im se ne dodijele jedinice, ali čak i takve nejasne definicije kao što su "predaleko", "premalo", "previše čudno" impliciraju neku vrstu koordinatnog sistema. Predaleko implicira referentnu tačku. Premalo se odnosi na skalu. Previše čudno implicira kontekst. Za razliku od uvijek deklariranih mjernih jedinica, referentni okvir za pretpostavke je rijetko definiran, ali vrijednosti dodijeljene stvarima – objektima, pojavama, iskustvima – su kalibrirane duž ovih nevidljivih osa.

Ako otkrijemo da je sve što znamo i možemo naučiti samo u jednom od džepova multiverzuma, pomjerit će se cijeli temelj na koji smo postavili našu mrežu. Opažanja se neće promijeniti, ali će se zaključci promijeniti. Postojanje drugih univerzuma mehurića je moguće i neće uticati na merenja koja vršimo, ali može uticati na to kako ih tumačimo.

Prva stvar koja vas pogađa u vezi multiverzuma je njegova neizmjernost. Ona je više od svega čime se čovječanstvo bavilo - takva egzaltacija implicira se u samom imenu. Bilo bi razumljivo da emocionalna reakcija na multiverzum dolazi iz osjećaja samopotcjenjivanja. Ali veličina multiverzuma je možda najmanje kontroverzna od njegovih svojstava.

Gian Judis, šef teoretičara CERN-a, govori u ime fizičara kada tvrdi da samo pogled u nebo čisti naš mozak. Već zamišljamo naš opseg. Ako multiverzum postoji, onda se, kako kaže, "problem suprotstavljanja ogromnom univerzumu neće promijeniti." Mnogi su čak i umireni takvom kosmičkom perspektivom. U poređenju sa univerzumom, svi naši problemi i životne drame su toliko smanjeni da "šta god da se ovdje dogodi nije važno", kaže fizičar i pisac Lawrence Krauss. "Meni je to veoma utješno."

Sa zadivljujućih fotografija snimljenih teleskopom. Hubble, prije pjesama Oktavija Paza o "ogromnoj noći" i "galaktičke pjesme" Monty Pythona, postoji romantizam povezan s našim liliputanskim razmjerom. U nekom trenutku naše istorije pomirili smo se sa svojom beskonačnom malenošću.

Je li zbog našeg straha od razmjera toliko nevoljni da prihvatimo koncept multiverzuma, uključujući svjetove koji su izvan našeg vidnog polja i koji su predodređeni da tamo budu? Ovo je, naravno, vrlo česta pritužba koju čujem od svojih kolega. Južnoafrički fizičar George Ellis, koji se snažno protivi multiverzumu, i britanski kosmolog Bernard Carr, koji je jednako snažno pro-multiverzum, raspravljali su o ovim pitanjima u nekoliko šarmantnih razgovora. Carr vjeruje da se njihova tačka razilaženja odnosi na "koja svojstva nauke se moraju smatrati neprikosnovenim". Eksperimenti su uobičajen pokazatelj. Komparativna zapažanja su valjana zamjena. Astronomi nisu u stanju da kontrolišu galaksije, već ih istražuju milionima, u različitim oblicima i stanjima. Nijedna metoda ne odgovara multiverzumu. Da li se, dakle, nalazi izvan naučne oblasti?

Saskind, jedan od očeva teorije struna, daje nam nadu. U empirijskoj nauci postoji treći pristup: izvući zaključke o nevidljivim objektima i pojavama iz onoga što možemo vidjeti. Na primjer, biće dovoljno uzeti subatomske čestice. Kvarkovi su zauvijek vezani u protone, neutrone i druge složene čestice. „Oni su, da tako kažem, skriveni iza vela“, kaže Saskind, „ali sada, iako nismo vidjeli nijedan izolovani kvark, niko neće ozbiljno dovoditi u pitanje ispravnost teorije kvarkova. To je dio temelja moderne fizike."

Kako se svemir širi ubrzano, galaksije koje se sada nalaze na horizontu vidnog polja uskoro će nestati iza njega. Ne vjerujemo da će otići u zaborav, kao što ne vjerujemo da će se brod raspasti, sakriti se iza horizonta. Ako nama poznate galaksije mogu postojati u udaljenim regijama izvan vidnog polja, ko može reći da nešto drugo ne može biti tamo? Stvari koje nikada nismo vidjeli i nikada nećemo vidjeti? Čim priznamo mogućnost postojanja regija koje su izvan našeg horizonta, posljedice rastu eksponencijalno. Britanski kraljevski astronom Martin Rees upoređuje ovu liniju razmišljanja s terapijom gađenja. Kada priznate prisustvo galaksija izvan našeg trenutnog horizonta, "počinjete s malim paukom koji je veoma udaljen", ali prije nego što to shvatite, oslobodit ćete mogućnost postojanja multiverzuma naseljenog beskonačnim svjetovima, možda vrlo različitim od vašeg - da je, "nađi tarantulu kako puzi po tebi."

Nemogućnost direktnog upravljanja objektima nikada nije bio moj lični kriterijum za određivanje podobnosti fizičke teorije. Ako me nešto brine o multiverzumu, siguran sam da to nema nikakve veze s tim.

Multiverzum izaziva još jedan koncept koji nam je drag: jedinstvenost. Može li ovo uzrokovati probleme? Kako kosmolog Aleksandar Vilenkin objašnjava, koliko god da je posmatrano područje veliko, sve dok je konačno, može biti u konačnom broju kvantnih stanja. A opis ovih država jedinstveno određuje sadržaj regije. Ako ovih regija ima beskonačno mnogo, onda će se isto stanje nužno reproducirati negdje drugdje. Čak će i naše riječi biti precizno reprodukovane. Budući da se proces nastavlja na neodređeno vrijeme, također će postojati beskonačan broj naših primjeraka.

“Posjedovanje ovih kopija me čini depresivnim,” kaže Vilenkin. – Naša civilizacija ima mnogo negativnih obilježja, ali bismo barem mogli proglasiti njenu posebnost – kao umjetničko djelo. A sada to ne možemo ni reći." Razumijem šta misli. I mene to zabrinjava, ali nisam siguran da je to pomisao koja je u osnovi mog nezadovoljstva. Kao što Vilenkin sa sjetom kaže: "Nisam dovoljno arogantan da kažem stvarnosti kakva bi trebala biti."

Glavna zagonetka debate leži u čudnoj ironiji. Iako multiverzum proširuje naš koncept fizičke stvarnosti do gotovo nezamislive veličine, on je klaustrofobičan jer povlači granicu između našeg znanja i naše sposobnosti da steknemo znanje. Teoretičari sanjaju o svijetu bez samovolje, opisanom samodovoljnim jednačinama. Naš cilj je pronaći logički potpunu teoriju, ozbiljno ograničenu samodovoljnošću i koja ima samo jedan oblik. Tada za nas, koji ni ne znamo odakle i zašto je ova teorija nastala, njena struktura neće izgledati slučajno. Sve fundamentalne konstante prirode proizaći će "iz matematike, broja pi i dva", kaže fizičar s Berklija Raphael Busso.

To je privlačnost Ajnštajnove Opšte teorije relativnosti - razlog zašto fizičari širom sveta uzvikuju zbog njene neobične besmrtne lepote. Razmatranja o simetriji tako jasno diktiraju jednačine da se teorija čini neizbježnom. To je ono što smo hteli da ponovimo u drugim oblastima fizike. I do sada nismo uspjeli.

Naučnici su decenijama tražili fizičke razloge zašto fundamentalne konstante moraju uzeti upravo one vrijednosti koje imaju, ali do sada nijedan razlog nije pronađen. I općenito, ako koristimo dostupne teorije za izračunavanje mogućih vrijednosti nekih od poznatih parametara, rezultati su smiješno daleko od izmjerenih vrijednosti. Ali kako objasniti ove parametre? Ako postoji samo jedan jedini univerzum, onda parametri koji njime upravljaju moraju biti obučeni u posebno značenje. Ili je proces koji upravlja izborom parametara slučajan, ili u njemu postoji neka vrsta logike, ili čak promišljena svrha.

Nijedna od opcija ne izgleda privlačno. Mi naučnici život provodimo tražeći zakone jer vjerujemo da se sve dešava s razlogom, čak i ako nam je nepoznat. Tražimo obrasce jer vjerujemo u neki poredak u svemiru, čak i ako ga ne možemo vidjeti. Čista slučajnost se ne uklapa u ovaj pogled na svijet.

Ali isto tako ne želim govoriti o razumnom planu, jer to podrazumijeva postojanje određene sile koja je prethodila zakonima prirode. Ova sila mora izabrati i presuditi šta, u nedostatku tako jasne, uravnotežene i ozbiljno ograničene strukture kao što je, na primjer, GR, implicira proizvoljnost. Postoji nešto iskreno nezadovoljavajuće u ideji da može postojati nekoliko logički konzistentnih univerzuma, od kojih je samo jedan izabran. Kada bi to bio slučaj, onda bi, kako kaže kosmolog Dennis Sciama, morali pomisliti da "postoji neko ko proučava takvu listu i kaže: 'Ne, nećemo imati takav univerzum, niti ćemo imati takav univerzum". univerzum. Postojaće samo ovaj'" .

Lično, ova opcija, sa svim svojim implikacijama o tome šta bi moglo biti, me uznemiruje. Padaju mi ​​na pamet razne scene: napuštena djeca u sirotištu iz nekog zaboravljenog filma, kada jedno od njih bude usvojeno; lica ljudi koji grozničavo teže snu, ali ga ne ostvaruju; pobačaja u prvom trimestru. Takve stvari koje su se skoro rodile, a nisu mogle, me muče. Osim ako ne postoji teorijsko ograničenje koje isključuje sve osim jedne od mogućnosti, takav izbor izgleda okrutan i nepravedan.

Kako u tako pažljivo izrađenoj kreaciji objasniti nepotrebnu patnju? Budući da ova filozofska, etička i moralna pitanja ne pripadaju području fizike, većina naučnika izbjegava da o njima raspravlja. No, nobelovac Steven Weinberg govorio je u njihovo ime: „Postoje li tragovi velikodušnog stvaraoca u našem životu - svako će sam sebi odgovoriti na ovo pitanje. Moj život je bio neverovatno srećan. Ali ipak sam vidio kako je moja majka bolno umrla od raka, kako je Alchajmerova bolest uništila ličnost mog oca i koliko je rođaka i rođaka ubijeno u Holokaustu. Znakovi prisustva dobroćudnog kreatora su veoma dobro skriveni.

Suočeni s bolom, mnogo je lakše prihvatiti slučajnost nego bezosjećajno zanemarivanje ili namjernu grozotu koja je prisutna u pomno dizajniranom univerzumu.

Multiverzum je obećao da će nas odvratiti od ovih strašnih misli, da će nam dati treću opciju koja bi prevazišla dilemu objašnjenja.

Naravno, fizičari nisu izmislili multiverzum za ovo. Došla je iz drugih razloga. Teorija kosmičke inflacije trebala je objasniti široku glatkoću i nedostatak zakrivljenosti svemira. „Tražili smo jednostavno objašnjenje zašto je svemir poput velike lopte“, kaže fizičar sa Stanforda Andrei Linde. “Nismo znali da će nešto ići na ovu ideju u opterećenju.” Teret je bio uviđanje da naš Veliki prasak nije jedinstven i da, zapravo, mora postojati beskonačan broj takvih eksplozija, od kojih svaka stvara prostor-vrijeme koje nije povezano s našim.

Zatim je došla teorija struna. Do sada je to najbolji kandidat za jedinstvenu teoriju svega. Ne samo da postiže nemoguće – pomirenje gravitacije i kvantne mehanike – već jednostavno insistira na tome. Ali za shemu koja svodi nevjerovatnu raznolikost svemira na minimalni skup građevnih blokova, teorija struna pati od ponižavajućeg problema: ne znamo kako odrediti točne vrijednosti osnovnih konstanti. Prema sadašnjim procjenama, potencijalnih mogućnosti ima - nemjerljivo ogroman broj, za koji nemamo ni ime. Teorija struna nabraja sve oblike koje zakoni fizike mogu imati, a inflacija pruža mogućnost za njihovu implementaciju. Sa rođenjem svakog novog univerzuma miješa se zamišljeni špil karata. Podijeljena ruka određuje zakone koji upravljaju svemirom.

Multiverzum objašnjava kako su konstante iz jednačina poprimile svoje inherentne vrijednosti bez uključivanja slučajnosti ili razumnog izbora. Ako postoji mnogo svemira u kojima su implementirani svi mogući zakoni fizike, dobijamo upravo te vrijednosti prilikom mjerenja, jer se naš svemir nalazi upravo na ovom mjestu u pejzažu. Nema dubljeg objašnjenja. Sve. Ovo je odgovor.

Ali oslobađajući nas od stare dihotomije, multiverzum nas ostavlja u nelagodnom stanju. Pitanje sa kojim se toliko dugo borimo možda nema dublji odgovor od „tako to funkcioniše“. Možda je ovo najbolje što možemo, ali nismo navikli na takve odgovore. On ne skida veo niti objašnjava kako stvari funkcioniraju. Štaviše, on razbija san teoretičara tvrdeći da se jedinstveno rješenje ne može naći, jer ono ne postoji.

Nekima se ovaj odgovor ne sviđa, drugi misle da se ne može ni nazvati odgovorom, a treći ga jednostavno prihvataju.

Nobelovcu Davidu Grosu čini se da multiverzum "miriše na anđele". Kaže da je prihvatanje multiverzuma kao odustajanje, prihvatanje da nikada ništa nećeš razumeti, jer se sve što se vidi može svesti na "istorijski slučaj". Kolega, dobitnik Nobelove nagrade, Gerard 't Hooft žali se da ne može prihvatiti scenario "iskušavanja svih rješenja dok ne pronađete ono koje odgovara našem svijetu". On kaže: “Fizičari nisu radili na ovaj način u prošlosti, a mi se još uvijek možemo nadati da ćemo imati bolje dokaze u budućnosti.”

Prinstonski kosmolog Paul Steinhardt naziva multiverzum "teorijom bilo čega" jer sve priznaje i ništa ne objašnjava. „Naučna teorija mora biti selektivna“, kaže on. “Njena snaga leži u velikom broju mogućnosti. Ako uključuje sve mogućnosti, onda ništa ne isključuje, a njegova moć je nula. Steinhardt je bio jedan od prvih zagovornika inflacije, sve dok nije shvatio da ona vodi u multiverzum i stvara prostor mogućnosti, umjesto da daje određena predviđanja. Od tada je postao jedan od najglasnijih kritičara inflacije. U nedavnoj epizodi Star Talk-a, predstavio se kao šampion multiverzalnih alternativa. „Šta je to u multiverzumu što te toliko nervira? - našalio se voditelj. "Uništila je jednu od mojih omiljenih ideja", odgovorio je Steinhardt.

Fizičari su morali da se bave istinom, apsolutnim konceptima, predviđanjima. Ili su stvari ovakve ili nisu. Teorije ne bi trebale biti fleksibilne ili inkluzivne, one bi trebale biti restriktivne, rigorozne, isključujući opcije. Za svaku situaciju želite da budete u stanju da predvidite verovatan - i idealno, jedini i neizbežan - ishod. Multiverzum ne radi ništa za nas.

Rasprava o multiverzumu često se pretvara u bučnu debatu, u kojoj skeptici optužuju zagovornike ideje o izdaji nauke. Ali važno je shvatiti da niko nije izabrao ovakvo stanje stvari. Svi žele univerzum koji organski proizlazi iz prekrasnih dubokih principa. Ali prema onome što znamo, ne postoji takva stvar u našem univerzumu. Ona je ono što jeste.

Da li je potrebno raspravljati protiv ideje multiverzuma? Da li treba da ostane po strani? Mnoge moje kolege pokušavaju da to predstave u povoljnijem svjetlu. Logično govoreći, lakše je raditi s beskonačnim brojem univerzuma nego samo s jednim – manje je stvari za objasniti. Scyamovim riječima, multiverzum "na neki način zadovoljava Occamovu britvu, jer želite da minimizirate broj nasumičnih ograničenja koja stavljate na svemir." Weinberg kaže da je teorija koja je slobodna od proizvoljnih pretpostavki i nije podvrgnuta "pažljivim prilagodbama u skladu sa opservacijama" lijepa sama po sebi. Može se ispostaviti da je ova ljepota slična ljepoti termodinamike, sa statističkom ljepotom koja objašnjava stanje makroskopskog sistema, ali ne i svake njegove pojedinačne komponente. „Kada tražite ljepotu, ne možete biti sigurni gdje ćete je naći, niti kakvu ćete ljepotu pronaći“, kaže Weisenberg.

Mnogo puta kada sam razmišljao o ovim složenim intelektualnim problemima, misli su mi se vraćale na jednostavnu i prelepu mudrost Malog princa iz dela Antoana de Sent Egziperija, koji je, smatrajući da mu je omiljena ruža jedina od svih svetova, pronašao sebe u ružičnjaku. Zbunjen ovom izdajom i ojađen gubitkom važnosti - njegove ruže i sebe - on plače. Na kraju shvati da je njegova ruža "važnija od stotina drugih" jer je njegova.

Možda ne postoji ništa posebno u našem univerzumu osim činjenice da je naš. Zar to nije dovoljno? Čak i ako se svi naši životi i sve što možemo znati ispostaviti kao beznačajni na skali kosmosa, oni su ipak naši. Postoji nešto posebno u vezi sa ovde i sada, to je nešto moje.

Nekoliko puta posljednjih mjeseci u mislima sam ponovio razgovor sa Gian Giudisom. Našao sam povjerenje u to koliko je bio opušten u pogledu ogromnog broja mogućih univerzuma i naizgled nasumičnih izbora koje smo napravili. Možda nam multiverzum samo daje do znanja da radimo na pogrešnim stvarima, kaže on. Možda, poput Keplera sa orbitama planeta, pokušavamo pronaći dublje značenje u brojevima nego što postoji.

Budući da je Kepler znao samo za postojanje Sunčevog sistema, vjerovao je da se u obliku orbita planeta i u udaljenostima između njih kriju neke važne informacije, ali se pokazalo da to nije tako. Ove vrijednosti nisu bile fundamentalne, one su jednostavno bili ekološki podaci. U to vrijeme to je možda izgledalo žalosno, ali sa stanovišta opšte relativnosti, više ne osjećamo osjećaj gubitka. Imamo odlično objašnjenje za gravitaciju. Samo što u ovom objašnjenju vrijednosti povezane s orbitama planeta nisu fundamentalne konstante.

Možda, kaže Judis, multiverzum implicira nešto slično. Možda trebamo pustiti ono čega se držimo. Možda trebamo razmišljati šire, pregrupisati se, promijeniti pitanja koja postavljamo prirodi. Prema njegovim riječima, multiverzum može otvoriti "izuzetno zadovoljavajuće, ugodne i šire oku mogućnosti".

Od svih argumenata za multiverzum, ovo mi je najdraže. U svakom scenariju, u bilo kom fizičkom sistemu, postoji beskonačno mnogo pitanja koja se mogu postaviti. Pokušavamo razriješiti problem do temelja i postaviti najosnovnija pitanja, ali naša intuicija je izgrađena na onome što je prošlo i moguće je da se temeljimo na paradigmama koje više nisu relevantne za nova područja koja pokušavamo istražiti. .

Multiverzum više liči na ključ nego na zatvorena vrata. Sa moje tačke gledišta, svijet je obojen nadom i ispunjen prilikama. On nije rasipniji od sjenice pune ruža.

Paralelni univerzumi - da li je to teorija ili realnost? Mnogi fizičari se više od godinu dana bore da riješe ovaj problem.

Postoje li paralelni univerzumi?

Da li je naš univerzum jedan od mnogih? Ideja o paralelnim svemirima, koja se ranije pripisivala isključivo znanstvenoj fantastici, sada postaje sve više poštovana među znanstvenicima - barem među fizičarima, koji obično svaku ideju guraju do samih granica onoga što se uopće može pretpostaviti. U stvari, postoji ogroman broj potencijalnih paralelnih univerzuma. Fizičari su predložili nekoliko mogućih oblika "multiverzuma", od kojih je svaki moguć prema nekom aspektu zakona fizike. Problem, koji proizilazi direktno iz same definicije, je taj što ljudi nikada neće moći posjetiti ove svemire kako bi potvrdili da oni postoje. Dakle, postavlja se pitanje kako provjeriti postojanje paralelnih univerzuma koji se ne mogu vidjeti ili dodirnuti drugim metodama?

Rođenje ideje

Pretpostavlja se da su barem neki od ovih univerzuma naseljeni ljudskim pandanima koji žive sličnim ili čak identičnim životima s ljudima iz našeg svijeta. Takva ideja dotiče vaš ego i budi fantazije - zbog čega su multiverzumi, ma koliko bili udaljeni i nedokazivi, uvijek bili popularni. Ideju o multiverzumu najslikovitije ste vidjeli u knjigama poput Čovjek u visokom zamku Philipa K. Dicka i filmovima poput Čuvaj se vrata se zatvaraju. U stvari, nema ničeg novog u ideji multiverzuma - to je jasno demonstrirala religijska filozofkinja Mary-Jane Rubenstein u svojoj knjizi Worlds Without End. Sredinom šesnaestog veka, Kopernik je tvrdio da Zemlja nije centar univerzuma. Decenijama kasnije, Galileov teleskop pokazao mu je zvezde van domašaja, dajući tako čovečanstvu prvi pogled na prostranstvo kosmosa. Tako je krajem šesnaestog veka italijanski filozof Đordano Bruno tvrdio da univerzum može biti beskonačan i da sadrži beskonačan broj naseljenih svetova.

matrjoška univerzum

Ideja da univerzum sadrži mnogo solarnih sistema postala je prilično uobičajena u osamnaestom veku. Početkom dvadesetog vijeka, irski fizičar Edmund Fournier D'Alba čak je sugerirao da može postojati beskonačna regresija "ugniježđenih" univerzuma različitih veličina, velikih i malih. Sa ove tačke gledišta, jedan atom se može smatrati pravim naseljenim Sunčevim sistemom. Moderni naučnici poriču postojanje multiverzuma matrjoške, ali su umjesto toga predložili nekoliko drugih opcija u kojima multiverzumi mogu postojati. Evo najpopularnijih među njima.

patchwork univerzum

Najjednostavnija od ovih teorija proizlazi iz ideje o beskonačnosti svemira. Nemoguće je sa sigurnošću znati da li je beskonačan, ali je isto tako nemoguće poreći. Ako je i dalje beskonačan, onda ga treba podijeliti na "zakrpe" - regije koje nisu vidljive jedna drugoj. Zašto? Činjenica je da su ove regije toliko udaljene da svjetlost ne može prevladati takvu udaljenost. Univerzum je star samo 13,8 milijardi godina, tako da su sve regije koje su udaljene 13,8 milijardi svjetlosnih godina potpuno odsječene jedna od druge. Po svemu sudeći, ove regije se mogu smatrati zasebnim univerzumima. Ali oni ne ostaju takvi zauvijek - na kraju svjetlost prijeđe granicu između njih i oni se šire. A ako se svemir zapravo sastoji od beskonačnog broja "ostrvskih univerzuma" koji sadrže materiju, zvijezde i planete, onda negdje moraju postojati svjetovi identični Zemlji.

Inflatorni multiverzum

Druga teorija proizlazi iz ideja o tome kako je svemir nastao. Prema dominantnoj verziji Velikog praska, počeo je kao beskonačno mala tačka koja se neverovatno brzo širila u vrućoj vatrenoj kugli. Delić sekunde nakon početka ekspanzije, ubrzanje je već dostiglo tako ogromnu brzinu da je daleko premašilo brzinu svetlosti. I ovaj proces se zove inflacija. Inflatorna teorija objašnjava zašto je univerzum relativno homogen u bilo kojoj tački u njemu. Inflacija je proširila ovu vatrenu loptu do kosmičkih razmjera. Međutim, početno stanje je imalo i veliki broj različitih slučajnih varijacija, koje su takođe bile podložne inflaciji. A sada su pohranjeni kao kosmičko mikrotalasno zračenje, blagi odsjaj Velikog praska. I ovo zračenje prožima ceo Univerzum, čineći ga ne tako ujednačenim.

Kosmička prirodna selekcija

Ovu teoriju formulirao je Lee Smolin iz Kanade. Godine 1992. sugerirao je da se univerzumi mogu razvijati i razmnožavati kao živa bića. Na Zemlji, prirodna selekcija favorizuje "korisne" osobine, kao što su veće brzine trčanja ili određeni položaj palca. Također mora postojati određeni pritisak u multiverzumu koji neke svemire čini boljim od drugih. Smolin je ovu teoriju nazvao "kosmičkom prirodnom selekcijom". Smolinova ideja je da "majčinski" univerzum može dati život "ćerkama" koje se formiraju u njemu. Matični univerzum to može učiniti samo ako ima crne rupe. Crna rupa nastaje kada se velika zvijezda sruši pod vlastitom gravitacijom, gurajući sve atome zajedno dok ne dostignu beskonačnu gustinu.

multiverse brane

Kada je opća teorija relativnosti Alberta Ajnštajna dvadesetih godina počela da dobija na popularnosti, mnogi su raspravljali o "četvrtoj dimenziji". Šta bi tu moglo biti? Možda skriveni univerzum? To je bila besmislica, Ajnštajn nije pretpostavio postojanje novog univerzuma. Sve što je rekao je da je vrijeme ista dimenzija, što je kao tri dimenzije prostora. Sva četiri su međusobno isprepletena, formirajući prostorno-vremenski kontinuum čija se materija iskrivljuje - i dobija se gravitacija. Uprkos tome, drugi naučnici su počeli da raspravljaju o mogućnosti postojanja drugih dimenzija u svemiru. Prvi nagovještaji skrivenih dimenzija pojavili su se u radovima teoretskog fizičara Theodora Kaluze. Godine 1921. pokazao je da se dodavanjem novih dimenzija Ajnštajnovoj jednačini opšte relativnosti može dobiti dodatna jednačina koja bi mogla da predvidi postojanje svetlosti.

Interpretacija više svijeta (kvantni multiverzum)

Teorija kvantne mehanike jedna je od najuspješnijih u cijeloj nauci. Raspravlja o ponašanju najmanjih objekata, kao što su atomi i njihove sastavne elementarne čestice. Može da predvidi sve, od oblika molekula do interakcije svetlosti i materije, sve sa neverovatnom preciznošću. Kvantna mehanika razmatra čestice u obliku valova i opisuje ih matematičkim izrazom koji se naziva valna funkcija. Možda je najčudnija karakteristika valne funkcije to što dozvoljava čestici da postoji u nekoliko stanja u isto vrijeme. Ovo se zove superpozicija. Ali superpozicije se raspadaju čim se objekt izmjeri na bilo koji način, jer mjerenja prisiljavaju objekt da odabere određenu poziciju. Godine 1957. američki fizičar Hugh Everett predložio je da se prestanemo žaliti na čudnu prirodu ovog pristupa i da jednostavno živimo s njim. On je također sugerirao da se objekti ne prebacuju u određeni položaj kada se mjere – umjesto toga, vjerovao je da su svi mogući položaji dati talasnoj funkciji jednako stvarni. Dakle, kada se neki predmet mjeri, osoba vidi samo jednu od mnogih stvarnosti, ali postoje i sve druge realnosti.