Iedomājieties, kā fiziķis sēž būrī ar pistoli, kas norādīts tieši uz galvu. Nejaušas daļiņas griešanās virzienu telpā mēra ik pēc dažām sekundēm. Ja griešanās notiek vienā virzienā, lielgabals izšauj un fiziķis nomirst. Ja viens otram, tad dzird tikai klikšķa skaņu un fiziķis izdzīvo. Tātad fiziķa izredzes izdzīvot ir 50-50, vai ne?
Viss varbūt nav tik vienkārši, ja mēs dzīvojam daudznozarē - tas ir, līdzās visumam, kuru mēs saucam par savējo, ir arī daudz citu.
Slavenais domu eksperiments ar nosaukumu “kvantu pašnāvība” sākas ar scenāriju ar fiziķi un pistoli, un tas ir viens no veidiem, kā mēģināt saprast, vai mēs dzīvojam tikai vienā no daudzajiem (un potenciāli bezgalīgajiem) Visumiem.
Šis domu eksperiments balstās uz kvantu mehāniku un ideju, ka nav vienas objektīvas realitātes. Viss, ko mēs redzam sev apkārt, ir tikai viena no iespējamām konfigurācijām visām varbūtībām, ka notiks šis vai tas notikums. Viena kvantu mehānikas interpretācija ir tāda, ka visas pārējās varbūtību kopas var pastāvēt viņu atsevišķajos Visumos. Tātad, ja jūs sekojat domu eksperimentam, ņemot vērā šo interpretāciju, tad, izmērot otro daļiņu, Visums sadalīsies divās daļās, no kurām katrai būs sava iespējamā notikumu rašanās versija: kurā fiziķis ir dzīvs un kurā fiziķis nomira.
Viņa izdzīvošana tagad ir saistīta ar kvantu varbūtību, tāpēc šķiet, ka viņš vienlaikus ir dzīvs un miris - tikai dažādos visumos. Ja katru reizi, kad tiek izmērīta daļiņa, sadalās jauns Visums un lielgabals izšauj vai nē, tad vienā no šiem Visumiem fiziķis galu galā izdzīvos, teiksim, 50 daļiņu mērījumus. To var salīdzināt ar monētu, kas izmesta 50 reizes pēc kārtas. Varbūtība, ka 50 reizes pēc kārtas nāks klajā astes, ir ārkārtīgi maza, taču tā ir - tendence ir nulle.
Un, ja tas notiks, fiziķis sapratīs, ka daudzfunkcionālā daļa ir reāla, un konkrētā gadījumā - aprakstītajā eksperimentā - fiziķis ir patiesi nemirstīgs, jo lielgabals nekad nešaudīs. Bet viņš arī kļūs par vienīgo cilvēku, kurš zina, ka šie paralēli Visumi pastāv. Un cik daudz fiziķu būs "jāpavada", lai pārliecinātos par to droši.
Tomēr ir arī citas, saprātīgākas vairāku Visumu versijas, kas ir matemātiski dublētas un potenciāli pārbaudāmas.
"Dažiem cilvēkiem paralēli visumi ir kā lēkšana caur portālu uz citu pasauli vai kaut kas tamlīdzīgs," saka Metjū Džonsons, Perimetra institūta fiziķis. "Bet tas ir pavisam savādāk."
Reklāmas video:
Būs grūti atrast faktiskus novērojumus par vairākiem Visumiem. Un tieši šādi fiziķi plāno to darīt.
Multiverse versijas
Faktiski ir diezgan daudz teoriju par daudzveidīgu Visumu, un daudzējādība no domu eksperimenta ar "kvantu pašnāvību", kurā katra iespēja kļūst par realitāti, ir viena no radikālākajām.
Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta fiziķis Makss Tegmarks iesaka sadalīt vairākas Visuma teorijas četros dažādos veidos, lai būtu vieglāk domāt.
Mēs koncentrēsimies uz multivides pirmo līmeni - šīs versijas ir vieglāk saprotamas nekā citas. Pirmajā līmenī mums ir arī diezgan labas iespējas atrast pierādījumus, kas pierāda, ka multiverse ir reāla.
Vairāki Visumi izriet no jau pastāvošo teoriju matemātiskajiem pareģojumiem, un 1. līmeņa multiversu prognozē ļoti ievērota un spēcīga ideja fizikā: inflācija.
Ko mēs domājam ar "Visumu"?
Lai saprastu vairāku universu ideju, vispirms jādefinē, ko mēs domājam, sakot “Visums”. Mūsu definīcija par "Visumu" ir mainījusies vairāk nekā vienu reizi, piemēram, kad mēs izgudrojām pirmo teleskopu, ieskatījāmies kosmosā un uzzinājām, ka zvaigznes nav piestiprinātas debesīm ar nagiem un Zeme nav viena pati kosmosā.
Bet Visums ir daudz lielāks, nekā mēs varam redzēt caur teleskopu, saka Džonsons. Mūsu Visums ir tikai gaismas sfēra, kurai ir bijis pietiekami daudz laika, lai mūs sasniegtu. Ja mēs gaidīsim vēl miljardu gadu, mēs redzēsim vēl vairāk, un mūsu Visuma koncepcija atkal apvērsīsies otrādi, saka Tegmarks.
Kādam, kas stāv uz planētas, kas atrodas triljonu gaismas gadu attālumā, būs pilnīgi atšķirīgs "Visuma" attēls, pamatojoties uz to, cik daudz gaismas ir skāruši viņu planētu.
Nekādā veidā mēs nevaram sasniegt šos citus Visumu burbuļus pēc definīcijas, jo nav iespējas ceļot ātrāk par gaismu. Lai arī mēs tos nevaram redzēt, fiziķi uzskata, ka viņu dzimšanas pēdas joprojām ir atrodamas.
Kur ir pierādījums?
Inflācijas ideja ir tāda, ka pirmsākumos mūsu Visums piedzīvoja straujas izplešanās periodu (tieši pēc Lielā sprādziena), kad kosmosa nanometrs pēkšņi eksplodēja 250 miljonus gaismas gadu mazāk nekā triljondas sekundes laikā.
Kad sākās inflācija, tā nekad pilnībā neapstājās. Dažās telpas-laika zonās tā apstājas, kurās telpas zonas pārvēršas burbuļos, piemēram, Visumā, kuru mēs redzam apkārt, bet citās vietās telpa turpina paplašināties. Ja izplešanās ir bezgalīga, un daudzi tam tic, tad pastāvīgi veidojas jauni Visumu burbuļi. Tas atstāj burbuļu taku. Mēs pārvietojamies kosmosa laikā visuma putojošajā burbuļvannā.
Atkal nav iespējas sazināties ar šiem citiem burbuļu Visumiem, jo mēs nevaram ceļot ātrāk par gaismu. Bet teorētiski mēs varam pierādīt, ka tie pastāv. Un lūk, kā.
Kad pirmo reizi izveidojās mūsu burbuļu Visums, iespējams, ka tas sadūrās ar citiem burbuļu Visumiem, kas veidojas ap mums. Maz ticams, ka mēs joprojām esam viņu tuvumā, jo nepārtrauktā kosmosa laika paplašināšanās mūs ved arvien tālāk.
Tomēr agrīnu sadursmju sekas varēja sabojāt kosmisko mikroviļņu fonu (karstums no Lielā sprādziena). Teorētiski mēs šos teleskopus varēja pamanīt. Tas būtu izbalējis disks - kā zilums uz ķermeņa uz mikroviļņu fona.
Džounss meklē šādus "sasitumus", taču daudz kas ir atkarīgs no tā, cik ātri parādījās citi burbuļu Visumi un cik daudz no tiem varētu būt. Ja ir maz burbuļu, iespējams, mēs ar tiem nemaz neesam saskārušies.
Plankas kosmiskais teleskops šobrīd klausās debesis, lai pierādītu šādas sadursmes ar citiem Visumiem.
Multiverse LHC iekšpusē
Dažādiem fiziķiem ir dažādas daudznozaru teorijas. Šī versija izriet no stīgu teorijas, kā arī idejas par daudzu citu dimensiju esamību, kurām mums vienkārši nav piekļuves (kā situācijā, kurā Makonugheja varonis kritis filmā Starpzvaigžņu). Daži fiziķi domā, ka paralēli Visumi slēpjas šajās papildu dimensijās.
Arī šī multiverse ideja ir pārbaudāma
Fiziķi meklēs mikroskopiskus melnos caurumus Lielajā hadronu sadursmē, kas nesen tika nodots ekspluatācijā. LHC nevar radīt melno caurumu, kas būs bīstams, taču saskaņā ar šo teoriju ir iespējams izveidot mikroskopiskus melnos caurumus, kas uzreiz iztvaiko. Melno caurumu klātbūtne nozīmētu, ka mūsu Visuma smagums iekļūst papildu dimensijās.
"Tā kā smagums var izplūst no mūsu Visuma papildu dimensijās, šādu modeli var pārbaudīt, atklājot miniatūras melnos caurumus LHC," sacīja fiziķis Mir Faisāls. “Mēs esam aprēķinājuši enerģiju, ar kādu noteikt šos melnos caurumus gravitācijas varavīksnē. Ja pie šīs enerģijas atrodam melnos caurumus, mēs zinām, ka gan gravitācijas varavīksnes teorija, gan papildu dimensiju teorija ir pareiza.
Tas būtu pārliecinoši pierādījumi stīgu teorijai un paralēlajiem universiem, kā arī palīdzētu izskaidrot, kāpēc gravitācijas spēks ir tik vājāks nekā citiem pamata spēkiem.
Tomēr nopietna apstiprinājuma pagaidām nav. Tikai šaubos
“Es ticu tikai tam, ko atbalsta konkrēti, pārbaudāmi eksperimentāli pierādījumi, un paralēlu visumu jēdziens ar to nevar precīzi lepoties,” saka Kolumbijas universitātes teorētiskais fiziķis Braiens Grīns.
Džonsons saka, ka problēma ir tā, ka fiziķi attālinās no filozofiskām diskusijām par vairākiem Visumiem. Daži vienkārši vēlas pārbaudīt šo ideju. Citiem ir radikālas un neapstrīdamas teorijas. Tegmarks saka, ka viņš mēģinās eksperimentēt ar kvantu pašnāvību, kad viņš būs vecs un trausls. Bet cerēsim, ka viņš tikai joko.