Modul în care știința separă ipotezele „rezonabile” științifice de cele „neștiințifice”
Ideea altor universuri este adânc înrădăcinată în science fiction. Dar chiar și în afara ficțiunii, se poate găsi raționament despre multe universuri și multe lumi paralele, așa că Attic a decis să-și dea seama cât de apropiate sunt aceste idei de fizica reală.
Multiversul, despre care Sean Carroll, expert în cosmologie și autorul publicării recent în cartea populară rusă „Eternitatea. În căutarea teoriei ultime a timpului”, este o ipoteză despre structura Universului nostru dincolo de limitele regiunii accesibile observației noastre.
Ce înseamnă? Viteza luminii este limitată, iar Universul se extinde în toate direcțiile - în timp ce putem vedea doar o anumită parte a spațiului. Și este departe de faptul că lumea din afara granițelor sale este aranjată în același mod ca și în vecinătatea Pământului. Ipotetic, în afara sferei accesibile pentru observare, poate exista, de exemplu, un raport complet diferit de materia obișnuită și cea întunecată. Sau deloc - alte câteva principii fizice funcționează, până la o creștere a numărului de dimensiuni.
Ilustrație: Anatoly Lapushko / Chrdk.
Bunul simț, desigur, ne spune că proprietățile universului ar trebui să fie acelea peste tot. Cu toate acestea, „bunul simț” nu este un lucru foarte bun pentru cosmologie, știința spațiului-timp la scară foarte mare. Presupunerea că substanța pe care o cunoaștem în Univers este de zece ori mai mică decât o anumită materie întunecată misterioasă a fost, de asemenea, complet contrară bunului simț, cu toate acestea, este într-o astfel de lume, formată în principal din materie întunecată, pe care o trăim astăzi. Problema cu ideea că universul se schimbă dramatic acolo unde nu mai putem vedea că nu este neobișnuită, dar că o astfel de idee nu poate fi testată.
Un univers cu legi fizice ipotetic diferite se numește multivers cosmologic. Un astfel de Univers este geometric unul - în sensul că se poate trasa o linie continuă între oricare dintre punctele sale fără construirea de portaluri și alte lucruri exotice. Și acest multivers cosmologic nu trebuie confundat, de exemplu, cu un univers multiplu în interpretarea în multe lumi a mecanicii cuantice.
Video promotional:
Multe mecanici cuantice
La celălalt capăt al „grilei de scară a universului” există un microcosmos, evenimente în care sunt descrise de mecanica cuantică. Știm deja că particulele elementare: electroni, quark, gluoni și ceilalți veri ai acestora se comportă în conformitate cu reguli care nu sunt urmate în lumea cu care suntem obișnuiți. Așadar, fiecare particulă din mecanica cuantică poate fi privită ca o undă - și atomi aparent „solizi”, care în cursul de chimie școlară sunt înfățișați ca bile, atunci când se ciocnesc cu un obstacol, se vor împrăștia ca valuri. Fiecare obiect cuantic este descris matematic nu ca o bilă sau un punct limitat în spațiu, ci ca o funcție de undă - existând simultan în toate punctele traiectoriei sale prin spațiu. Putem calcula doar probabilitatea de a fi găsită într-un loc sau altul. Cantități cum ar fi momentul unei particule,energia sa și caracteristicile mai exotice precum spinul sunt, de asemenea, calculate din funcția de undă: putem spune că acest obiect matematic care acoperă tot spațiul este baza fundamentală a mecanicii cuantice și a tuturor fizicii secolului XX.
Calculele efectuate pe baza funcțiilor de undă și a operatorilor (operatorii permit obținerea unor cantități specifice din funcția de undă) sunt în acord excelent cu realitatea. Electrodinamica cuantică, de exemplu, astăzi este cel mai precis model fizic din istoria omenirii, iar printre tehnologiile cuantice există lasere, toată microelectronica modernă, Internetul rapid cu care suntem obișnuiți și chiar o serie de medicamente: căutarea substanțelor promițătoare pentru medicament se realizează și prin modelarea interacțiunilor moleculelor. cu un prieten. Din punct de vedere aplicat, modelele cuantice sunt foarte bune, dar la nivel conceptual apare o problemă.
Funcțiile de undă corespunzătoare unui electron dintr-un atom de hidrogen la diferite niveluri de energie. Zonele de lumină corespund maximului funcției de undă și în aceste locuri particula este cel mai probabil să fie detectată; probabilitatea de a găsi același electron în camera următoare, deși neglijabil de mică, nu este zero.
Esența acestei probleme este că obiectele cuantice pot fi distruse: de exemplu, atunci când un foton (cuantic de lumină) lovește matricea camerei sau pur și simplu se ciocnește cu o suprafață opacă. Până în acest moment, fotonul a fost descris perfect de funcția de undă și, după un moment, unda extinsă în spațiu dispare: se dovedește că o anumită schimbare a afectat întregul Univers și s-a întâmplat mai repede decât viteza luminii (cum poate fi un astfel de lucru?). Acest lucru este problematic chiar și în cazul unui singur foton, dar ce zici de funcția de undă a doi fotoni emiți dintr-o sursă în două direcții opuse? Dacă, de exemplu, astfel de doi fotoni s-au născut lângă suprafața unei stele îndepărtate și unul dintre ei a fost prins pe Pământ de un telescop, ce zici de a doua, care este la mulți ani lumină? Formal, formează un singur sistem cu primul,dar este dificil să ne imaginăm un scenariu în care o schimbare într-o parte a sistemului este comunicată instantaneu tuturor celorlalte părți. Un alt exemplu de sistem cuantic, pentru care dispariția funcției de undă duce la probleme conceptuale, este celebra pisică a lui Schrödinger, care se află în interiorul unei cutii închise cu un dispozitiv care, pe baza unui proces cuantic probabilistic, fie rupe o fiolă cu otravă, fie o lasă intactă. Înainte de a deschide cutia, pisica lui Schrödinger este simultan vie și moartă: starea ei reflectă funcția de undă a unui sistem cuantic din interiorul unui mecanism cu otravă.care se află în interiorul unei cutii închise cu un dispozitiv care, pe baza unui proces cuantic probabilistic, fie rupe o fiolă cu otravă, fie o lasă intactă. Înainte de a deschide cutia, pisica lui Schrödinger este simultan vie și moartă: starea ei reflectă funcția de undă a unui sistem cuantic din interiorul unui mecanism cu otravă.care se află în interiorul unei cutii închise cu un dispozitiv care, pe baza unui proces cuantic probabilistic, fie rupe o fiolă cu otravă, fie o lasă intactă. Înainte de a deschide cutia, pisica lui Schrödinger este simultan vie și moartă: starea ei reflectă funcția de undă a unui sistem cuantic din interiorul unui mecanism cu otravă.
Cea mai comună interpretare a mecanicii cuantice, Copenhaga, sugerează simpla acceptare a paradoxului lumii - și admiterea că da, în ciuda tuturor, unda / particulele dispar instantaneu. Alternativa la aceasta este interpretarea multor lumi. Potrivit ei, Universul nostru este o colecție de lumi care nu interacționează, fiecare reprezentând o stare cuantică: când deschizi o cutie cu o pisică, apar două lumi - într-una dintre ele pisica este în viață, iar în cealaltă este moartă. Când un foton trece printr-o oglindă semitransparentă, lumea este, de asemenea, împărțită în două: într-una, o cantitate de lumină este reflectată de la suprafață, iar în cealaltă nu. Și astfel, fiecare proces cuantic duce la apariția unor lumi din ce în ce mai ramificate.
În teorie, unele dintre aceste ramuri pot fi foarte diferite de ale noastre. Un atom care a zburat într-o direcție greșită la scurt timp după Big Bang ar fi putut conduce la o distribuție diferită a gazului fierbinte, la nașterea stelelor în locuri complet diferite și, ca urmare, la faptul că Pământul, în principiu, nu a apărut. Dar această imagine nu poate fi numită o problemă a interpretării multor lumi. Problema reală constă în imposibilitatea verificării corectitudinii acestei înțelegeri a mecanicii cuantice în practică: componentele individuale ale Universului multiplu nu interacționează între ele prin definiție.
Ideea călătoriei în timp și a universurilor alternative s-a stricat mult de pe vremea ficțiunii clasice. Pe lângă notoriosul termen „hitman” în rândul fanilor genului (un erou din zilele noastre se regăsește, de exemplu, în vremurile lui Ivan cel Groaznic), se poate aminti filmul parodial Kung Fury, de unde a fost luat acest ecran.
Undeva, poate, există Pământul locuit de dinozauri inteligenți, undeva Marele Imperiu Mongol a aterizat pe lunile Jupiterului în 1564, dar nu există portaluri între aceste lumi - acestea s-au divergent ca urmare a proceselor cuantice din trecutul îndepărtat. O teorie care ar sugera posibilitatea de a intra într-una dintre aceste lumi, din punctul de vedere al filozofiei științei, ar fi nu mai puțin, ci mai științifică, deoarece se poate încerca să o testeze.
