Kā zinātne atdala "saprātīgi zinātniskās" hipotēzes no "nezinātniskajām"
Citu Visumu ideja ir dziļi iesakņojusies zinātniskajā fantastikā. Bet pat ārpus daiļliteratūras var atrast argumentāciju par multiversu un daudzām paralēlām pasaulēm, tāpēc Bēniņi nolēma noskaidrot, cik tuvu šīs idejas ir reālajai fizikai.
Multiverse, par kuru Šons Karols, kosmoloģijas eksperts un nesen krievu valodā publicētās grāmatas “Mūžība. Laika galīgās teorijas meklējumos”ir hipotēze par mūsu Visuma uzbūvi, kas pārsniedz mūsu novērojumiem pieejamā reģiona robežas.
Ko tas nozīmē? Gaismas ātrums ir ierobežots, un Visums paplašinās visos virzienos - kamēr mēs varam redzēt tikai noteiktu telpas daļu. Un tas ir tālu no tā, ka pasaule ārpus tās robežām ir sakārtota tāpat kā Zemes tuvumā. Hipotētiski ārpus novērošanai pieejamās sfēras var būt, piemēram, pilnīgi atšķirīga parastās un tumšās vielas attiecība. Vai vispār - darbojas daži citi fizikāli principi, līdz tiek palielināts dimensiju skaits.
Ilustrācija: Anatolijs Lapushko / Chrdk.
Veselais saprāts, protams, saka mums, ka Visuma īpašībām visur jābūt vienādām. Tomēr "veselais saprāts" nav ļoti laba lieta kosmoloģijai, kosmosa laika zinātnei ļoti lielā mērogā. Pieņēmums, ka viela, kuru mēs zinām Visumā, ir desmit reizes mazāka nekā kāda noslēpumaina tumšā matērija, arī bija pilnīgi pretējs veselajam saprātam, taču tieši šādā pasaulē, kas sastāv galvenokārt no tumšās matērijas, mēs šodien dzīvojam. Problēma ar domu, ka Visums dramatiski mainās tur, kur mēs to vairs nevaram redzēt, nav nekas neparasts, taču šādu ideju nevar pārbaudīt.
Visumu ar hipotētiski atšķirīgiem fizikāliem likumiem sauc par kosmoloģisko multiversu. Šāds Visums ir ģeometriski viens - tādā nozīmē, ka starp jebkuriem diviem tā punktiem var novilkt nepārtrauktu līniju, neizveidojot nevienu portālu un citas eksotiskas lietas. Un šo kosmoloģisko daudzējādību nevajadzētu jaukt, piemēram, ar daudzu Visumu kvantu mehānikas daudzu pasaules interpretācijā.
Reklāmas video:
Daudzu pasaules kvantu mehānika
"Visuma mēroga režģa" otrā galā ir mikrokosms, kura notikumus apraksta kvantu mehānika. Mēs jau zinām, ka elementārdaļiņas: elektroni, kvarki, gluoni un citi brālēni uzvedas saskaņā ar noteikumiem, kas netiek ievēroti pasaulē, pie kuras esam pieraduši. Tātad katru kvantu mehānikas daļiņu var uzskatīt par viļņu - un šķietami "cietiem" atomiem, kas skolas ķīmijas kursos tiek attēloti kā bumbiņas, ja saduras ar šķērsli, tie izkliedēsies kā viļņi. Katrs kvantu objekts tiek matemātiski aprakstīts nevis kā bumba vai punkts, kas norobežots telpā, bet kā viļņa funkcija - vienlaicīgi eksistējoša visos tā trajektorijas punktos caur kosmosu. Mēs varam aprēķināt tikai varbūtību, ka tā tiks atrasta vienā vai otrā vietā. Daudzumi, piemēram, daļiņas impulss,tā enerģija un eksotiskākas īpašības, piemēram, spin, tiek aprēķinātas arī no viļņu funkcijas: mēs varam teikt, ka šis matemātiskais objekts, kas aptver visu kosmosu, ir kvantu mehānikas un visas 20. gadsimta fizikas pamats.
Aprēķini, kas veikti, pamatojoties uz viļņu funkcijām un operatoriem (operatori ļauj no viļņu funkcijas iegūt konkrētus daudzumus), lieliski sakrīt ar realitāti. Piemēram, kvantu elektrodinamika, piemēram, šodien ir visprecīzākais fiziskais modelis cilvēces vēsturē, un starp kvantu tehnoloģijām ir lāzeri, visa modernā mikroelektronika, ātrais internets, pie kura esam pieraduši, un pat vairākas zāles: daudzsološu vielu meklēšana medicīnā tiek veikta arī, modelējot molekulu mijiedarbību. ar draugu. No izmantotā viedokļa kvantu modeļi ir ļoti labi, taču konceptuālā līmenī rodas problēma.
Viļņu funkcijas, kas atbilst elektronam ūdeņraža atomā dažādos enerģijas līmeņos. Gaismas laukumi atbilst viļņu funkcijas maksimālajam lielumam, un šajās vietās visdrīzāk tiks atklāta daļiņa; varbūtība atrast to pašu elektronu nākamajā telpā, lai arī tas ir nenozīmīgi mazs, nav nulle.
Šīs problēmas būtība ir tāda, ka kvantu objektus var iznīcināt: piemēram, kad fotons (gaismas kvants) nonāk kameras matricā vai vienkārši saduras ar necaurspīdīgu virsmu. Līdz šim brīdim fotonu lieliski raksturoja viļņu funkcija, un pēc brīža kosmosā pagarinātais vilnis pazūd: izrādās, ka noteiktas izmaiņas skāra visu Visumu un notika ātrāk nekā gaismas ātrums (kā tas var būt pat?). Tas ir problemātiski pat viena fotona gadījumā, bet kā ir ar divu fotonu, kas izstaroti no viena avota divos pretējos virzienos, viļņu funkciju? Ja, piemēram, šādi divi fotoni ir dzimuši netālu no tālās zvaigznes virsmas un vienu no tiem ar teleskopu noķēra uz Zemes, kā ir ar otro, kas atrodas daudz gaismas gadu attālumā? Formāli tas veido vienotu sistēmu ar pirmo,taču ir grūti iedomāties scenāriju, kurā izmaiņas vienā sistēmas daļā tiek nekavējoties paziņotas visām pārējām daļām. Vēl viens kvantu sistēmas piemērs, kurā viļņa funkcijas izzušana rada konceptuālas problēmas, ir slavenais Šrēdingera kaķis, kurš atrodas slēgtā kārbā ar ierīci, kas, balstoties uz varbūtības kvantu procesu, vai nu salauž indes ampulu, vai arī atstāj to neskartu. Pirms kastes atvēršanas Šrīdingera kaķis vienlaikus ir dzīvs un miris: tā stāvoklis atspoguļo kvantu sistēmas viļņu funkciju mehānisma iekšienē ar indēm.kas atrodas slēgtā kārbā ar ierīci, kas, balstoties uz varbūtības kvantu procesu, vai nu salauž ampulu ar indi, vai arī atstāj to neskartu. Pirms kastes atvēršanas Šrīdingera kaķis vienlaikus ir dzīvs un miris: tā stāvoklis atspoguļo kvantu sistēmas viļņu funkciju mehānisma iekšienē ar indēm.kas atrodas slēgtā kārbā ar ierīci, kas, balstoties uz varbūtības kvantu procesu, vai nu salauž ampulu ar indi, vai arī atstāj to neskartu. Pirms kastes atvēršanas Šrīdingera kaķis vienlaikus ir dzīvs un miris: tā stāvoklis atspoguļo kvantu sistēmas viļņu funkciju mehānisma iekšienē ar indēm.
Visizplatītākā kvantu mehānikas interpretācija - Kopenhāgena - iesaka vienkārši pieņemt pasaules paradoksu un atzīt, ka jā, neskatoties uz visu, vilnis / daļiņa uzreiz pazūd. Alternatīva tam ir daudzo pasaules interpretācija. Pēc viņas teiktā, mūsu Visums ir mijiedarbīgu pasauļu kolekcija, no kurām katra attēlo vienu kvantu stāvokli: atverot kārbu ar kaķi, parādās divas pasaules - vienā no tām kaķis ir dzīvs, bet otrā tas ir miris. Kad fotons iziet cauri puscaurspīdīgam spogulim, pasaule tiek sadalīta arī divās: vienā gaismas kvants tiek atstarots no virsmas, bet otrā - nē. Un tā, katrs kvantu process noved pie arvien vairāk un vairāk sazarojošu pasaules parādīšanās.
Teorētiski dažas no šīm nozarēm var ļoti atšķirties no mūsējām. Viens atoms, kas drīz pēc Lielā sprādziena lidoja nepareizajā virzienā, varēja izraisīt atšķirīgu karsto gāzu sadalījumu, zvaigžņu piedzimšanu pilnīgi dažādās vietās un rezultātā to, ka Zeme principā neradās. Bet šo ainu nevar saukt par daudzu pasaules interpretācijas problēmu. Patiesa problēma ir tas, ka praksē nav iespējams pārbaudīt šīs kvantu mehānikas izpratnes pareizību: daudzējā Visuma atsevišķās sastāvdaļas pēc definīcijas savstarpēji nesaskaras.
Laika ceļojuma un alternatīvo Visumu ideja kopš klasiskās fantastikas laikiem ir ļoti nolietojusies. Papildus bēdīgi slavenajam vārdam "hitman" žanra fanu vidū (varonis no mūsu dienām atrod sevi, piemēram, Ivana Briesmīgā laikā) var atsaukt atmiņā parodijas filmu Kung Fury, no kurienes tika uzņemts šis ekrānuzņēmums.
Kaut kur, iespējams, ir Zeme, kuru apdzīvo inteliģenti dinozauri, kaut kur 1564. gadā uz Jupitera krastiem nolaidās Lielā Mongoļu impērija, taču starp šīm pasaulēm nav portālu - tie atšķīrās kvantu procesu rezultātā tālā pagātnē. Teorija, kas ierosinātu iespēju iekļūt kādā no šīm pasaulēm no zinātnes filozofijas viedokļa, būtu ne mazāk, bet vairāk zinātniska, jo varētu mēģināt to pārbaudīt.