Kako znanost ločuje "razumno znanstvene" hipoteze od "nenaučnih"
Ideja o drugih vesoljih je globoko zakoreninjena v znanstveni fantastiki. Toda tudi zunaj fikcije je mogoče najti razmišljanje o multiverzumu in številnih vzporednih svetovih, zato se je Attic odločil ugotoviti, kako blizu so te ideje resnični fiziki.
Multiverse, o katerem je Sean Carroll, poznavalec kozmologije in avtor nedavno objavljene ruske priljubljene knjige Večnost. V iskanju končne teorije časa”je hipoteza o strukturi našega Vesolja zunaj meja regije, ki je dostopna našemu opazovanju.
Kaj to pomeni? Hitrost svetlobe je omejena, vesolje pa se širi v vse smeri - medtem ko lahko vidimo le določen del prostora. In še zdaleč ni dejstvo, da je svet zunaj njegovih meja urejen na enak način kot v bližini Zemlje. Hipotetično je zunaj sfere, dostopne za opazovanje, na primer popolnoma drugačno razmerje navadne in temne snovi. Ali pa sploh - delujejo nekateri drugi fizični principi, do povečanja števila dimenzij.
Ilustracija: Anatolij Lapuško / Chrdk.
Zdrav razum seveda govori, da bi morale biti lastnosti vesolja povsod enake. Vendar "zdrav razum" ni zelo dobra stvar za kozmologijo, znanost o vesolju in času v zelo velikem obsegu. Domneva, da je snov, ki jo poznamo v vesolju, desetkrat manjša od neke skrivnostne temne snovi, je bila tudi popolnoma v nasprotju z zdravim razumom, vendar pa danes živimo v takem svetu, sestavljenem predvsem iz temne snovi. Težava z idejo, da se vesolje dramatično spreminja, če ga ne vidimo več, ni nič nenavadnega, ampak da takšne ideje ni mogoče preizkusiti.
Vesolje s hipotetično različnimi fizikalnimi zakoni se imenuje kozmološki multiverse. Takšno vesolje je geometrijsko eno - v smislu, da se lahko med dvema točkama vleče neprekinjena črta brez gradnje kakršnih koli portalov in drugih eksotičnih stvari. In tega kozmološkega multiverzuma ne bi smeli zamenjevati, na primer, z več vesoljem v razlagi kvantne mehanike z več svetov.
Promocijski video:
Kvantna mehanika mnogih svetov
Na drugem koncu "skale mreže vesolja" je mikrokozmos, dogodke v katerih opisuje kvantna mehanika. Že vemo, da se osnovni delci: elektroni, kvarki, gluoni in njihovi drugi bratranci obnašajo v skladu s pravili, ki jih v svetu, ki smo ga vajeni, ne upoštevamo. Torej je vsak delček v kvantni mehaniki mogoče gledati kot val - in na videz "trdni" atomi, ki so v šolskem tečaju kemije predstavljeni kot kroglice, se ob trku z oviro razkropijo kot valovi. Vsak kvantni predmet matematično ni opisan kot žoga ali točka, omejena v prostoru, temveč kot valovna funkcija - ki obstaja istočasno na vseh točkah svoje poti skozi vesolje. Izračunamo lahko le verjetnost, da jo bomo našli na enem ali drugem mestu. Količine, kot je zagon delca,njegova energija in bolj eksotične lastnosti, kot je spin, se izračunajo tudi iz valovne funkcije: lahko rečemo, da je ta matematični predmet, ki pokriva ves prostor, temeljna osnova kvantne mehanike in vse fizike 20. stoletja.
Izračuni na podlagi valovnih funkcij in operaterjev (operaterji omogočajo pridobivanje določenih količin iz valovne funkcije) so v popolni skladnosti z resničnostjo. Kvantna elektrodinamika je denimo danes najbolj natančen fizični model v zgodovini človeštva, med kvantnimi tehnologijami pa so laserji, vsa sodobna mikroelektronika, hiter internet, ki smo ga vajeni in celo številna zdravila: iskanje obetavnih snovi za medicino poteka tudi z modeliranjem interakcij molekul. s prijateljem. Z aplikativnega vidika so kvantni modeli zelo dobri, a na konceptualni ravni se pojavi problem.
Valovne funkcije, ki ustrezajo elektronu v atomu vodika, pri različnih energijskih ravneh. Svetlobna območja ustrezajo največji valovni funkciji in na teh mestih najverjetneje zaznamo delce; verjetnost, da najdemo isti elektron v sosednji sobi, čeprav je zanemarljivo majhna, ni nič.
Bistvo te težave je, da se kvantni predmeti lahko uničijo: na primer, ko foton (kvant svetlobe) zadene matrico fotoaparata ali preprosto trči v neprozorno površino. Do tega trenutka je foton odlično opisal valovno funkcijo, čez trenutek pa val, razširjen v vesolju, izgine: izkaže se, da je določena sprememba vplivala na celotno vesolje in se zgodila hitreje od svetlobne hitrosti (kako je to sploh mogoče?). To je problematično tudi v primeru enega fotona, kaj pa valovna funkcija dveh fotonov, ki izhajata iz enega vira v dveh nasprotnih smereh? Če sta se na primer taka dva fotona rodila blizu površine oddaljene zvezde in enega od njih je na Zemlji ujel teleskop, kaj pa drugi, ki je oddaljen veliko svetlobnih let? Formalno tvori enoten sistem s prvim oz.težko pa si predstavljamo scenarij, ko se sprememba v enem delu sistema takoj sporoči vsem drugim delom. Drug primer kvantnega sistema, za katerega izginotje valovne funkcije vodi do konceptualnih težav, je znamenita Schrödingerjeva mačka, ki je znotraj zaprte škatle z napravo, ki na podlagi verjetnostnega kvantnega postopka bodisi razbije ampulo strupa ali jo pusti nedotaknjeno. Pred odpiranjem škatle je Schrödingerjeva mačka hkrati živa in mrtva: njeno stanje odraža valovno funkcijo kvantnega sistema znotraj mehanizma s strupom.ki je znotraj zaprte škatle z napravo, ki na podlagi verjetnostnega kvantnega postopka ampulo razbije z strupom ali pa jo pusti nedotaknjeno. Pred odpiranjem škatle je Schrödingerjeva mačka hkrati živa in mrtva: njeno stanje odraža valovno funkcijo kvantnega sistema znotraj mehanizma s strupom.ki je znotraj zaprte škatle z napravo, ki na podlagi verjetnostnega kvantnega postopka ampulo razbije z strupom ali pa jo pusti nedotaknjeno. Pred odpiranjem škatle je Schrödingerjeva mačka hkrati živa in mrtva: njeno stanje odraža valovno funkcijo kvantnega sistema znotraj mehanizma s strupom.
Najpogostejša razlaga kvantne mehanike v Kopenhagnu predlaga preprosto sprejetje paradoksa sveta - in priznati, da da, kljub vsemu val / delček v trenutku izgine. Alternativa zanj je interpretacija z več svetov. Po našem mnenju je naše Vesolje zbirka nesodelujočih svetov, od katerih vsak predstavlja eno kvantno stanje: ko odprete škatlo z mačko, se pojavita dva svetova - v enem od njih je mačka živa, v drugem pa mrtva. Ko foton prehaja skozi polprozorno ogledalo, se svet razdeli tudi na dva: v enem se s površine odbije kvant svetlobe, v drugem pa ne. In tako vsak kvantni proces vodi do pojava vedno več razvejanih svetov.
Teoretično se lahko nekatere od teh vej zelo razlikujejo od naše. En atom, ki je kmalu po Velikem naletu letel v napačno smer, bi lahko privedel do drugačne porazdelitve vročega plina, rojstva zvezd na povsem različnih krajih in posledično do dejstva, da Zemlja načeloma ni nastala. Toda te slike ne moremo obravnavati kot problem razlage številnih svetov. Pravi problem je v nemožnosti preverjanja pravilnosti tega razumevanja kvantne mehanike v praksi: posamezne komponente več Vesolja po definiciji ne vplivajo med seboj.
Zamisel o potovanju v času in nadomestnih vesoljih se je v časih klasične fantastike precej izmučila. Poleg izraza "hitman", razvpit med ljubitelji žanra (junak iz naših dni, na primer v časih Ivana Groznega), se je mogoče spomniti parodijskega filma Kung Fury, od koder je bil posnet ta posnetek zaslona.
Nekje je morda Zemlja naseljena z inteligentnimi dinozavri, nekje je veliko mongolsko cesarstvo pristalo na lune Jupiter leta 1564, vendar med temi svetovi ni portalov - razhajali so kot posledica kvantnih procesov v daljni preteklosti. Teorija, ki bi z vidika filozofije znanosti predlagala možnost vstopa v enega od teh svetov, ne bi bila nič manjša, ampak bolj znanstvena, saj bi jo človek lahko poskusil preizkusiti.