Το πολυσύμπαν είναι μια επιστημονική έννοια που υποδηλώνει την ύπαρξη πολλών παράλληλων συμπάντων. Υπάρχει μια σειρά από υποθέσεις που περιγράφουν την ποικιλομορφία αυτών των κόσμων, τις ιδιότητες και τις αλληλεπιδράσεις τους.
Η επιτυχία της κβαντικής θεωρίας είναι αναμφισβήτητη. Εξάλλου, μαζί με αυτό, αντιπροσωπεύει όλους τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής που είναι γνωστοί στον σύγχρονο κόσμο. Παρόλα αυτά, η κβαντική θεωρία εξακολουθεί να θέτει ορισμένα ερωτήματα στα οποία δεν υπάρχουν ακόμη σαφείς απαντήσεις. Ένα από αυτά είναι το γνωστό «πρόβλημα της γάτας του Σρέντινγκερ», το οποίο καταδεικνύει ξεκάθαρα τη σαθρή βάση της κβαντικής θεωρίας, η οποία διαμορφώνεται στις προβλέψεις και την πιθανότητα ενός συγκεκριμένου γεγονότος. Το θέμα είναι ότι ένα χαρακτηριστικό ενός σωματιδίου, σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, είναι η ύπαρξή του σε κατάσταση ίση με το άθροισμα όλων των πιθανών καταστάσεων του. Σε αυτή την περίπτωση, αν εφαρμόσουμε αυτόν τον νόμο στον κβαντικό κόσμο, αποδεικνύεται ότι η γάτα είναι το άθροισμα των καταστάσεων μιας ζωντανής και μιας νεκρής γάτας!
Και παρόλο που οι νόμοι της κβαντικής θεωρίας χρησιμοποιούνται με επιτυχία στην εφαρμογή τεχνολογιών όπως το ραντάρ, το ραδιόφωνο, τα κινητά τηλέφωνα και το Διαδίκτυο, πρέπει να ανεχτούμε το παραπάνω παράδοξο.
Σε μια προσπάθεια επίλυσης του κβαντικού προβλήματος, σχηματίστηκε η λεγόμενη «θεωρία της Κοπεγχάγης», σύμφωνα με την οποία η κατάσταση της γάτας καθίσταται ορισμένη όταν ανοίγουμε το κουτί και παρατηρούμε την κατάστασή της, η οποία προηγουμένως ήταν αόριστη. Ωστόσο, η εφαρμογή της θεωρίας της Κοπεγχάγης, ας πούμε, σημαίνει ότι ο Πλούτωνας υπάρχει μόνο από τότε που ανακαλύφθηκε από τον Αμερικανό αστρονόμο Clyde Tombaugh στις 18 Φεβρουαρίου 1930. Μόνο αυτή την ημέρα καταγράφηκε η κυματική συνάρτηση (κατάσταση) του Πλούτωνα και τα υπόλοιπα όλα κατέρρευσαν. Αλλά η ηλικία του Πλούτωνα είναι γνωστό ότι είναι πολύ πάνω από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια, γεγονός που δείχνει προβλήματα με την ερμηνεία της Κοπεγχάγης.
Πλουραλισμός Κόσμων
Μια άλλη λύση στο κβαντικό πρόβλημα προτάθηκε από τον Αμερικανό φυσικό Χιου Έβερετ το 1957. Διατύπωσε τη λεγόμενη «ερμηνεία πολλών κόσμων των κβαντικών κόσμων». Σύμφωνα με αυτήν, κάθε φορά που ένα αντικείμενο μετακινείται από μια αβέβαιη κατάσταση σε μια συγκεκριμένη, αυτό το αντικείμενο χωρίζεται σε έναν αριθμό πιθανών καταστάσεων. Παίρνοντας το παράδειγμα της γάτας του Σρέντινγκερ, όταν ανοίγουμε το κουτί, εμφανίζεται ένα σύμπαν με ένα σενάριο όπου ο γάτος είναι νεκρός και εμφανίζεται ένα σύμπαν όπου παραμένει ζωντανός. Έτσι, βρίσκεται σε δύο καταστάσεις, αλλά σε παράλληλους κόσμους, δηλαδή όλες οι κυματοσυναρτήσεις της γάτας παραμένουν έγκυρες και καμία δεν καταρρέει.
Αυτή ήταν η υπόθεση που πολλοί συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας χρησιμοποίησαν στα έργα τους επιστημονικής φαντασίας. Η πληθώρα των παράλληλων κόσμων υποδηλώνει την παρουσία μιας σειράς εναλλακτικών γεγονότων, εξαιτίας των οποίων η ιστορία πήρε διαφορετική πορεία. Για παράδειγμα, σε κάποιον κόσμο η ανίκητη Ισπανική Αρμάδα δεν ηττήθηκε ή το Τρίτο Ράιχ κέρδισε τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο.
Μια πιο σύγχρονη ερμηνεία αυτού του μοντέλου εξηγεί την αδυναμία αλληλεπίδρασης με άλλους κόσμους από την έλλειψη συνοχής των κυματοσυναρτήσεων. Σε γενικές γραμμές, κάποια στιγμή η κυματική μας συνάρτηση σταμάτησε να ταλαντώνεται χρονικά με τις συναρτήσεις των παράλληλων κόσμων. Τότε είναι πολύ πιθανό να συνυπάρξουμε σε ένα διαμέρισμα με «συγκάτοικους» από άλλα σύμπαντα, χωρίς να αλληλεπιδράσουμε με κανέναν τρόπο μαζί τους, και, όπως αυτοί, να πειστούμε ότι το Σύμπαν μας είναι το πραγματικό.
Στην πραγματικότητα, ο όρος «πολλοί κόσμοι» δεν είναι απολύτως κατάλληλος για αυτή τη θεωρία, καθώς υποθέτει έναν κόσμο με πολλές παραλλαγές γεγονότων που συμβαίνουν ταυτόχρονα.
Οι περισσότεροι θεωρητικοί φυσικοί συμφωνούν ότι αυτή η υπόθεση είναι απίστευτα φανταστική, αλλά εξηγεί τα προβλήματα της κβαντικής θεωρίας. Ωστόσο, αρκετοί επιστήμονες δεν θεωρούν την ερμηνεία των πολλών κόσμων ως επιστημονική, καθώς δεν μπορεί να επιβεβαιωθεί ή να διαψευσθεί χρησιμοποιώντας την επιστημονική μέθοδο.
Στην κβαντική κοσμολογία
Σήμερα, η υπόθεση της πολλαπλότητας των κόσμων επιστρέφει στην επιστημονική σκηνή, καθώς οι επιστήμονες σκοπεύουν να χρησιμοποιήσουν την κβαντική θεωρία όχι για κανένα αντικείμενο, αλλά για να την εφαρμόσουν σε ολόκληρο το Σύμπαν. Μιλάμε για τη λεγόμενη «κβαντική κοσμολογία», η οποία, όπως μπορεί να φαίνεται με την πρώτη ματιά, είναι παράλογη ακόμη και στη διατύπωσή της. Τα ερωτήματα σε αυτό το επιστημονικό πεδίο σχετίζονται με το Σύμπαν. Το μικρό μέγεθος του Σύμπαντος στα πρώτα στάδια του σχηματισμού του είναι αρκετά συνεπές με την κλίμακα της κβαντικής θεωρίας.
Σε αυτή την περίπτωση, αν οι διαστάσεις του Σύμπαντος ήταν της τάξης του , τότε εφαρμόζοντας την κβαντική θεωρία σε αυτό, μπορούμε επίσης να αποκτήσουμε μια απροσδιόριστη κατάσταση του Σύμπαντος. Το τελευταίο συνεπάγεται την ύπαρξη άλλων συμπάντων σε διαφορετικές καταστάσεις με διαφορετικές πιθανότητες. Τότε οι καταστάσεις όλων των παράλληλων κόσμων συνολικά δίνουν μία μόνο «κυματική συνάρτηση του Σύμπαντος». Σε αντίθεση με την ερμηνεία των πολλών κόσμων, τα κβαντικά σύμπαντα υπάρχουν χωριστά.
Όπως γνωρίζετε, υπάρχει ένα πρόβλημα λεπτομέρειας του Σύμπαντος, το οποίο εφιστά την προσοχή στο γεγονός ότι οι φυσικές θεμελιώδεις σταθερές που ορίζουν τους βασικούς νόμους της φύσης στον κόσμο επιλέγονται ιδανικά για την ύπαρξη ζωής. Εάν η μάζα του πρωτονίου ήταν ελαφρώς μικρότερη, ο σχηματισμός στοιχείων βαρύτερων από το υδρογόνο θα ήταν αδύνατος. Αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί χρησιμοποιώντας το μοντέλο πολυσύμπαν, στο οποίο πραγματοποιούνται πολλά παράλληλα σύμπαντα με διαφορετικές θεμελιώδεις τιμές. Τότε η πιθανότητα ύπαρξης κάποιων από αυτούς τους κόσμους είναι μικρή και «πεθαίνουν» αμέσως μετά τη γέννησή τους, για παράδειγμα, συρρικνώνονται ή πετούν χώρια. Άλλοι, των οποίων οι σταθερές σχηματίζουν μη αντιφατικούς νόμους της φυσικής, πιθανότατα παραμένουν σταθερές. Σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, το πολυσύμπαν περιλαμβάνει έναν μεγάλο αριθμό παράλληλων κόσμων, οι περισσότεροι από τους οποίους είναι «νεκροί» και μόνο ένας μικρός αριθμός παράλληλων συμπάντων τους επιτρέπει να υπάρχουν για μεγάλο χρονικό διάστημα και μάλιστα δίνουν το δικαίωμα στην παρουσία ευφυών ΖΩΗ.
Στη θεωρία χορδών
Ένας από τους πιο πολλά υποσχόμενους τομείς της θεωρητικής φυσικής είναι. Ασχολείται με την περιγραφή κβαντικών χορδών - εκτεταμένων μονοδιάστατων αντικειμένων, οι δονήσεις των οποίων μας εμφανίζονται με τη μορφή σωματιδίων. Ο αρχικός σκοπός αυτής της θεωρίας είναι να ενοποιήσει δύο θεμελιώδεις θεωρίες: τη γενική σχετικότητα και την κβαντική θεωρία. Όπως αποδείχθηκε αργότερα, αυτό μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους, με αποτέλεσμα να διαμορφωθούν αρκετές θεωρίες χορδών. Στα μέσα της δεκαετίας του 1990, αρκετοί θεωρητικοί φυσικοί ανακάλυψαν ότι αυτές οι θεωρίες ήταν διαφορετικές περιπτώσεις ενός ενιαίου κατασκευάσματος, που αργότερα ονομάστηκε «θεωρία Μ».
Η ιδιαιτερότητά του έγκειται στην ύπαρξη μιας ορισμένης 11-διάστατης μεμβράνης, οι χορδές της οποίας διαπερνούν το Σύμπαν μας. Ωστόσο, ζούμε σε έναν κόσμο με τέσσερις διαστάσεις (τρεις συντεταγμένες του χώρου και μία φορά), πού πάνε οι άλλες διαστάσεις; Οι επιστήμονες προτείνουν να κλείνονται στον εαυτό τους σε πολύ μικρή κλίμακα, κάτι που δεν μπορεί ακόμη να παρατηρηθεί λόγω ανεπαρκούς ανάπτυξης της τεχνολογίας. Ένα άλλο καθαρά μαθηματικό πρόβλημα προκύπτει από αυτή τη δήλωση - προκύπτει ένας μεγάλος αριθμός «ψευδών κενού».
Η απλούστερη εξήγηση για αυτή τη συνέλιξη χώρων που δεν είναι παρατηρήσιμα από εμάς, καθώς και την παρουσία ψευδούς κενού, είναι το πολυσύμπαν. Οι φυσικοί χορδών βασίζονται στην ιδέα ότι υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός άλλων συμπάντων με όχι μόνο διαφορετικούς φυσικούς νόμους, αλλά και διαφορετικό αριθμό διαστάσεων. Έτσι, η μεμβράνη του Σύμπαντος μας σε απλοποιημένη μορφή μπορεί να αναπαρασταθεί ως μια σφαίρα, μια φυσαλίδα στην επιφάνεια της οποίας ζούμε και της οποίας οι 7 διαστάσεις βρίσκονται σε κατάσταση «κατάρρευσης». Τότε ο κόσμος μας, μαζί με άλλα σύμπαντα μεμβρανών, είναι κάτι σαν πολλές σαπουνόφουσκες που επιπλέουν σε 11-διάστατο υπερδιάστημα. Εμείς, που υπάρχουμε σε τρισδιάστατο χώρο, δεν μπορούμε να βγούμε από αυτό, και επομένως δεν έχουμε την ευκαιρία να αλληλεπιδράσουμε με άλλα σύμπαντα.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι περισσότεροι παράλληλοι κόσμοι και σύμπαντα είναι νεκροί. Δηλαδή, λόγω ασταθών ή ακατάλληλων φυσικών νόμων για τη ζωή, η ουσία τους μπορεί να αναπαρασταθεί, για παράδειγμα, μόνο με τη μορφή μιας άδομης συσσώρευσης ηλεκτρονίων και. Ο λόγος για αυτό είναι η ποικιλία των πιθανών κβαντικών καταστάσεων των σωματιδίων, οι διαφορετικές τιμές των θεμελιωδών σταθερών και ο διαφορετικός αριθμός διαστάσεων. Είναι αξιοσημείωτο ότι μια τέτοια υπόθεση δεν έρχεται σε αντίθεση με την αρχή του Κοπέρνικου, η οποία αναφέρει ότι ο κόσμος μας δεν είναι μοναδικός. Επειδή, αν και σε μικρές ποσότητες, μπορεί να υπάρχουν κόσμοι των οποίων οι φυσικοί νόμοι, παρά τις διαφορές τους από τους δικούς μας, εξακολουθούν να επιτρέπουν το σχηματισμό πολύπλοκων δομών και την εμφάνιση ευφυούς ζωής.
Η εγκυρότητα της θεωρίας
Αν και η υπόθεση του πολυσύμπαντος ακούγεται σαν κάτι από βιβλίο επιστημονικής φαντασίας, έχει ένα μειονέκτημα: είναι αδύνατο για τους επιστήμονες να το αποδείξουν ή να το διαψεύσουν χρησιμοποιώντας την επιστημονική μέθοδο. Αλλά υπάρχουν πολύπλοκα μαθηματικά πίσω από αυτό και μια σειρά από σημαντικές και πολλά υποσχόμενες φυσικές θεωρίες βασίζονται σε αυτά. Τα επιχειρήματα υπέρ του πολυσύμπαντος παρουσιάζονται στην ακόλουθη λίστα:
- Είναι το θεμέλιο για την ύπαρξη μιας ερμηνείας πολλών κόσμων της κβαντικής μηχανικής. Μία από τις δύο προηγμένες θεωρίες (μαζί με την ερμηνεία της Κοπεγχάγης) που λύνουν το πρόβλημα της αβεβαιότητας στην κβαντική μηχανική.
- Εξηγεί τους λόγους για την ύπαρξη λεπτού συντονισμού του Σύμπαντος. Στην περίπτωση του πολυσύμπαντος, οι παράμετροι του κόσμου μας είναι μόνο μία από τις πολλές πιθανές επιλογές.
- Είναι το λεγόμενο «τοπίο της θεωρίας χορδών», καθώς λύνει το πρόβλημα του ψευδούς κενού και μας επιτρέπει να περιγράψουμε τον λόγο για τον οποίο ένας συγκεκριμένος αριθμός διαστάσεων του Σύμπαντος μας αναδιπλώνεται.
- Υποστηρίζεται από το , το οποίο εξηγεί καλύτερα την επέκτασή του. Στα πρώτα στάδια του σχηματισμού του Σύμπαντος, πιθανότατα θα μπορούσε να χωριστεί σε δύο ή περισσότερα σύμπαντα, καθένα από τα οποία εξελίχθηκε ανεξάρτητα από το άλλο. Το σύγχρονο πρότυπο κοσμολογικό μοντέλο του Σύμπαντος, Lambda-CDM, βασίζεται στη θεωρία του πληθωρισμού.
Ο Σουηδός κοσμολόγος Max Tegmark πρότεινε μια ταξινόμηση διαφόρων εναλλακτικών κόσμων:
- Σύμπαν πέρα από το ορατό Σύμπαν μας.
- Σύμπαντα με άλλες θεμελιώδεις σταθερές και αριθμούς διαστάσεων, οι οποίες, για παράδειγμα, μπορούν να βρίσκονται σε άλλες μεμβράνες, σύμφωνα με τη θεωρία Μ.
- Παράλληλα σύμπαντα που προκύπτουν σύμφωνα με την ερμηνεία των πολλών κόσμων της κβαντικής μηχανικής.
- Το τελικό σύνολο είναι όλα τα πιθανά σύμπαντα.
Δεν υπάρχει τίποτα να πούμε ακόμα για τη μελλοντική μοίρα της θεωρίας του πολυσύμπαντος, αλλά σήμερα κατέχει μια τιμητική θέση στην κοσμολογία και τη θεωρητική φυσική και υποστηρίζεται από αρκετούς εξαιρετικούς φυσικούς της εποχής μας: Stephen Hawking, Brian Greene, Max Tegmark, Michio Kaku, Alan Guth, Neil Tyson και άλλοι.
Πόσο συχνά σκέφτεστε πώς θα ήταν δομημένος ο κόσμος μας σήμερα αν η έκβαση ορισμένων βασικών ιστορικών γεγονότων ήταν διαφορετική; Πώς θα ήταν ο πλανήτης μας αν οι δεινόσαυροι, για παράδειγμα, δεν είχαν εξαφανιστεί; Κάθε μας ενέργεια και απόφαση γίνεται αυτόματα μέρος του παρελθόντος. Στην πραγματικότητα, δεν υπάρχει παρόν: οτιδήποτε κάνουμε αυτή τη στιγμή δεν μπορεί να αλλάξει, καταγράφεται στη μνήμη του Σύμπαντος. Ωστόσο, υπάρχει μια θεωρία σύμφωνα με την οποία υπάρχουν πολλά σύμπαντα όπου ζούμε μια εντελώς διαφορετική ζωή: κάθε πράξη μας συνδέεται με μια συγκεκριμένη επιλογή και, κάνοντας αυτή την επιλογή στο Σύμπαν μας, σε παράλληλη, το «άλλο εγώ». παίρνει την αντίθετη απόφαση. Πόσο δικαιολογημένη είναι μια τέτοια θεωρία από επιστημονική άποψη; Γιατί οι επιστήμονες κατέφυγαν σε αυτό; Ας προσπαθήσουμε να το καταλάβουμε στο άρθρο μας.
Έννοια πολλών κόσμων για το σύμπαν
Η θεωρία ενός πιθανού συνόλου κόσμων αναφέρθηκε για πρώτη φορά από τον Αμερικανό φυσικό Χιου Έβερετ. Προσέφερε τη λύση του σε ένα από τα κύρια κβαντικά μυστήρια της φυσικής. Πριν προχωρήσουμε απευθείας στη θεωρία του Hugh Everett, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε ποιο είναι αυτό το μυστήριο των κβαντικών σωματιδίων, το οποίο στοιχειώνει τους φυσικούς σε όλο τον κόσμο για δεκαετίες.
Ας φανταστούμε ένα συνηθισμένο ηλεκτρόνιο. Αποδεικνύεται ότι ως κβαντικό αντικείμενο μπορεί να βρίσκεται σε δύο σημεία ταυτόχρονα. Αυτή η ιδιότητά του ονομάζεται υπέρθεση δύο καταστάσεων. Όμως η μαγεία δεν τελειώνει εκεί. Μόλις θέλουμε να προσδιορίσουμε με κάποιο τρόπο τη θέση του ηλεκτρονίου, για παράδειγμα, προσπαθούμε να το γκρεμίσουμε με ένα άλλο ηλεκτρόνιο, τότε από κβαντικό θα γίνει συνηθισμένο. Πώς είναι δυνατόν αυτό: το ηλεκτρόνιο ήταν και στο σημείο Α και στο σημείο Β και ξαφνικά κάποια στιγμή πήδηξε στο Β;
Ο Χιου Έβερετ πρόσφερε την ερμηνεία του για αυτό το κβαντικό μυστήριο. Σύμφωνα με τη θεωρία των πολλών κόσμων του, το ηλεκτρόνιο συνεχίζει να υπάρχει σε δύο καταστάσεις ταυτόχρονα. Όλα αφορούν τον ίδιο τον παρατηρητή: τώρα μετατρέπεται σε κβαντικό αντικείμενο και χωρίζεται σε δύο καταστάσεις. Σε ένα από αυτά βλέπει ένα ηλεκτρόνιο στο σημείο Α, στο άλλο - στο Β. Υπάρχουν δύο παράλληλες πραγματικότητες, και σε ποια από αυτές θα βρεθεί ο παρατηρητής είναι άγνωστη. Η διαίρεση σε πραγματικότητες δεν περιορίζεται στον αριθμό δύο: η διακλάδωσή τους εξαρτάται μόνο από την παραλλαγή των γεγονότων. Ωστόσο, όλες αυτές οι πραγματικότητες υπάρχουν ανεξάρτητα η μία από την άλλη. Εμείς ως παρατηρητές βρισκόμαστε σε ένα, από το οποίο είναι αδύνατο να φύγουμε, όπως και να περάσουμε σε παράλληλο.
Octavio Fossatti / Unsplash.com
Από την άποψη αυτής της έννοιας, το πείραμα με την πιο επιστημονική γάτα στην ιστορία της φυσικής, τη γάτα του Schrödinger, εξηγείται εύκολα. Σύμφωνα με την ερμηνεία των πολλών κόσμων της κβαντικής μηχανικής, η φτωχή γάτα στον χαλύβδινο θάλαμο είναι και ζωντανή και νεκρή. Όταν ανοίγουμε αυτόν τον θάλαμο, είναι σαν να συγχωνευόμαστε με τη γάτα και να σχηματίζουμε δύο καταστάσεις - ζωντανή και νεκρή, που δεν τέμνονται. Σχηματίζονται δύο διαφορετικά σύμπαντα: στο ένα, ένας παρατηρητής με μια νεκρή γάτα, στο άλλο, με μια ζωντανή.
Αξίζει αμέσως να σημειωθεί ότι η έννοια των πολλών κόσμων δεν συνεπάγεται την παρουσία πολλών συμπάντων: είναι ένα, απλώς πολυεπίπεδο, και κάθε αντικείμενο σε αυτό μπορεί να βρίσκεται σε διαφορετικές καταστάσεις. Μια τέτοια έννοια δεν μπορεί να θεωρηθεί πειραματικά επιβεβαιωμένη θεωρία. Προς το παρόν, αυτή είναι απλώς μια μαθηματική περιγραφή του κβαντικού μυστηρίου.
Η θεωρία του Hugh Everett υποστηρίζεται από τον φυσικό και καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Griffith της Αυστραλίας Howard Wiseman, τον Dr Michael Hall από το Πανεπιστήμιο Griffith Center for Quantum Dynamics και τον Dr Dirk-Andre Deckert από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Κατά τη γνώμη τους, οι παράλληλοι κόσμοι υπάρχουν πραγματικά και είναι προικισμένοι με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Οποιαδήποτε κβαντικά μυστήρια και μοτίβα είναι συνέπεια της «απώθησης» των γειτονικών κόσμων μεταξύ τους. Αυτά τα κβαντικά φαινόμενα προκύπτουν έτσι ώστε κάθε κόσμος να είναι διαφορετικός από τον άλλο.
Η έννοια των παράλληλων συμπάντων και η θεωρία χορδών
Από τα σχολικά μαθήματα θυμόμαστε καλά ότι στη φυσική υπάρχουν δύο βασικές θεωρίες: η γενική σχετικότητα και η κβαντική θεωρία πεδίου. Το πρώτο εξηγεί τις φυσικές διεργασίες στον μακρόκοσμο, το δεύτερο - στο μικρό. Εάν και οι δύο αυτές θεωρίες χρησιμοποιηθούν στην ίδια κλίμακα, θα έρθουν σε αντίθεση μεταξύ τους. Φαίνεται λογικό να υπάρχει κάποια γενική θεωρία που να ισχύει για όλες τις αποστάσεις και τις κλίμακες. Ως εκ τούτου, οι φυσικοί πρότειναν τη θεωρία χορδών.
Το γεγονός είναι ότι σε πολύ μικρή κλίμακα προκύπτουν ορισμένες δονήσεις που είναι παρόμοιες με δονήσεις από μια συνηθισμένη χορδή. Αυτές οι χορδές είναι φορτισμένες με ενέργεια. Οι "χορδές" δεν είναι χορδές με την κυριολεκτική έννοια. Αυτή είναι μια αφαίρεση που εξηγεί την αλληλεπίδραση των σωματιδίων, των φυσικών σταθερών και των χαρακτηριστικών τους. Στη δεκαετία του 1970, όταν γεννήθηκε η θεωρία, οι επιστήμονες πίστευαν ότι θα γινόταν παγκόσμιο να περιγράψουμε ολόκληρο τον κόσμο μας. Ωστόσο, αποδείχθηκε ότι αυτή η θεωρία λειτουργεί μόνο σε 10-διάστατο χώρο (και ζούμε σε τετραδιάστατο χώρο). Οι υπόλοιπες έξι διαστάσεις του χώρου απλώς καταρρέουν. Όμως, όπως αποδείχθηκε, δεν διπλώνονται με απλό τρόπο.
Το 2003, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι μπορούν να καταρρεύσουν με τεράστιο αριθμό τρόπων και κάθε νέα μέθοδος παράγει το δικό της σύμπαν με διαφορετικές φυσικές σταθερές.
Jason Blackeye / Unsplash.com
Όπως και με την έννοια των πολλών κόσμων, η θεωρία χορδών είναι αρκετά δύσκολο να αποδειχθεί πειραματικά. Επιπλέον, ο μαθηματικός μηχανισμός της θεωρίας είναι τόσο δύσκολος που για κάθε νέα ιδέα πρέπει να αναζητηθεί μια μαθηματική εξήγηση κυριολεκτικά από την αρχή.
Υπόθεση Μαθηματικού Σύμπαντος
Ο κοσμολόγος και καθηγητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης Max Tegmark παρουσίασε τη «θεωρία των πάντων» το 1998 και την ονόμασε την υπόθεση ενός μαθηματικού σύμπαντος. Έλυσε το πρόβλημα της ύπαρξης μεγάλου αριθμού φυσικών νόμων με τον δικό του τρόπο. Κατά τη γνώμη του, κάθε σύνολο από αυτούς τους νόμους, οι οποίοι είναι συνεπείς από την άποψη των μαθηματικών, αντιστοιχεί σε ένα ανεξάρτητο σύμπαν. Η καθολικότητα της θεωρίας είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξηγήσει όλη την ποικιλία των φυσικών νόμων και τις τιμές των φυσικών σταθερών.
Ο Tegmark πρότεινε όλοι οι κόσμοι, σύμφωνα με την ιδέα του, να χωριστούν σε τέσσερις ομάδες. Το πρώτο περιλαμβάνει κόσμους που βρίσκονται πέρα από τον κοσμικό μας ορίζοντα, τα λεγόμενα εξω-μεταγαλαξιακά αντικείμενα. Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει κόσμους με άλλες φυσικές σταθερές, διαφορετικές από αυτές του Σύμπαντος μας. Ο τρίτος είναι κόσμοι που εμφανίζονται ως αποτέλεσμα της ερμηνείας των νόμων της κβαντικής μηχανικής. Η τέταρτη ομάδα είναι ένα ορισμένο σύνολο από όλα τα σύμπαντα στα οποία εμφανίζονται ορισμένες μαθηματικές δομές.
Όπως σημειώνει ο ερευνητής, το Σύμπαν μας δεν είναι το μόνο, αφού το διάστημα είναι απεριόριστο. Ο κόσμος μας, όπου ζούμε, περιορίζεται από το διάστημα, το φως από το οποίο έφτασε σε εμάς 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Θα είμαστε σε θέση να μάθουμε αξιόπιστα για άλλα σύμπαντα σε τουλάχιστον άλλα δισεκατομμύρια χρόνια, μέχρι να φτάσει το φως από αυτά σε εμάς.
Stephen Hawking: Οι μαύρες τρύπες είναι ένα μονοπάτι προς ένα άλλο σύμπαν
Ο Stephen Hawking είναι επίσης υποστηρικτής της θεωρίας των πολλών συμπάντων. Ένας από τους πιο διάσημους επιστήμονες της εποχής μας παρουσίασε για πρώτη φορά το δοκίμιό του «Μαύρες τρύπες και νεαρά σύμπαντα» το 1988. Ο ερευνητής προτείνει ότι οι μαύρες τρύπες είναι μια πορεία προς εναλλακτικούς κόσμους.
Χάρη στον Stephen Hawking, γνωρίζουμε ότι οι μαύρες τρύπες τείνουν να χάνουν ενέργεια και να εξατμίζονται, απελευθερώνοντας την ακτινοβολία Hawking, η οποία πήρε το όνομά του από τον ίδιο τον ερευνητή. Πριν ο μεγάλος επιστήμονας κάνει αυτή την ανακάλυψη, η επιστημονική κοινότητα πίστευε ότι ό,τι έπεφτε σε μια μαύρη τρύπα εξαφανίστηκε. Η θεωρία του Χόκινγκ διαψεύδει αυτή την υπόθεση. Σύμφωνα με τον φυσικό, υποθετικά, κάθε πράγμα, αντικείμενο, αντικείμενο που πέφτει σε μια μαύρη τρύπα πετάει έξω από αυτήν και καταλήγει σε άλλο σύμπαν. Ωστόσο, ένα τέτοιο ταξίδι είναι μονόδρομος: δεν υπάρχει τρόπος επιστροφής.
Η πεποίθηση ότι ο άνθρωπος δεν είναι μόνος στο σύμπαν ωθεί χιλιάδες επιστήμονες στην έρευνα. Είναι πραγματική η ύπαρξη παράλληλων κόσμων; Τα στοιχεία που βασίζονται στα μαθηματικά, τη φυσική και την ιστορία υποστηρίζουν την ύπαρξη άλλων διαστάσεων.
Αναφορές σε αρχαία κείμενα
Πώς να αποκρυπτογραφήσετε την ίδια την έννοια της παράλληλης μέτρησης; Εμφανίστηκε για πρώτη φορά στη μυθοπλασία, όχι στην επιστημονική βιβλιογραφία. Αυτό είναι ένα είδος εναλλακτικής πραγματικότητας που υπάρχει ταυτόχρονα με τη γήινη, αλλά έχει ορισμένες διαφορές. Το μέγεθός του μπορεί να είναι πολύ διαφορετικό - από έναν πλανήτη σε μια μικρή πόλη.
Σε γραπτή μορφή, το θέμα των άλλων κόσμων και Συμπάντων βρίσκεται στα γραπτά αρχαίων Ελλήνων και Ρωμαίων εξερευνητών και επιστημόνων. Οι Ιταλοί πίστευαν στην ύπαρξη κατοικημένων κόσμων.
Και ο Αριστοτέλης πίστευε ότι εκτός από ανθρώπους και ζώα, υπήρχαν εκεί κοντά αόρατες οντότητες που είχαν αιθέριο σώμα. Φαινόμενα που η ανθρωπότητα δεν μπορούσε να εξηγήσει από επιστημονική άποψη, αποδίδονταν μαγικές ιδιότητες. Ένα παράδειγμα είναι η πίστη σε μια μετά θάνατον ζωή - δεν υπάρχει ούτε ένα έθνος που να μην πιστεύει στη μετά θάνατον ζωή. Ο βυζαντινός θεολόγος Δαμασκός το 705 ανέφερε αγγέλους ικανούς να μεταδίδουν σκέψεις χωρίς λόγια. Υπάρχουν στοιχεία για παράλληλους κόσμους στον επιστημονικό κόσμο;
Η κβαντική φυσική
Αυτό το τμήμα της επιστήμης αναπτύσσεται ενεργά και σήμερα Υπάρχουν ακόμη περισσότερα μυστήρια από απαντήσεις. Αναγνωρίστηκε μόλις το 1900 χάρη στα πειράματα του Max Planck. Ανακάλυψε αποκλίσεις στην ακτινοβολία που έρχονταν σε αντίθεση με τους γενικά αποδεκτούς φυσικούς νόμους. Έτσι, τα φωτόνια κάτω από διαφορετικές συνθήκες μπορούν να αλλάξουν σχήμα.
Στη συνέχεια, η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg έδειξε ότι με την παρατήρηση της κβαντικής ύλης, είναι αδύνατο να επηρεαστεί η συμπεριφορά της. Επομένως, παράμετροι όπως η ταχύτητα και η τοποθεσία δεν μπορούν να προσδιοριστούν με ακρίβεια. Η θεωρία επιβεβαιώθηκε από επιστήμονες από το Ινστιτούτο της Κοπεγχάγης.
Παρατηρώντας ένα κβαντικό αντικείμενο, ο Thomas Bohr ανακάλυψε ότι τα σωματίδια υπάρχουν σε όλες τις πιθανές καταστάσεις ταυτόχρονα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται Βάσει αυτών δεδομένα, στα μέσα του περασμένου αιώνα προτάθηκε ότι υπάρχουν εναλλακτικά Σύμπαντα.
Οι πολλοί κόσμοι του Έβερετ
Ο νεαρός φυσικός Χιου Έβερετ ήταν υποψήφιος επιστήμης στο Πανεπιστήμιο Πρίνστον. Το 1954 πρότεινε και έδωσε πληροφορίες για την ύπαρξη παράλληλων κόσμων. Τα στοιχεία και η θεωρία που βασίζονται στους νόμους της κβαντικής φυσικής έχουν ενημερώσει την ανθρωπότητα ότι υπάρχουν πολλοί κόσμοι παρόμοιοι με το Σύμπαν μας στον Γαλαξία.
Η επιστημονική του έρευνα έδειξε ότι τα σύμπαντα ήταν πανομοιότυπα και αλληλένδετα, αλλά ταυτόχρονα αποκλίνονταν το ένα από το άλλο. Αυτό υποδηλώνει ότι σε άλλους γαλαξίες η ανάπτυξη ζωντανών οργανισμών θα μπορούσε να συμβεί με παρόμοιους ή ριζικά διαφορετικούς τρόπους. Άρα, μπορεί να υπάρχουν οι ίδιοι ιστορικοί πόλεμοι ή να μην υπάρχουν καθόλου άνθρωποι. Οι μικροοργανισμοί που δεν κατάφεραν να προσαρμοστούν στις γήινες συνθήκες θα μπορούσαν να εξελιχθούν σε έναν άλλο κόσμο.
Η ιδέα φαινόταν απίστευτη, παρόμοια με μια φανταστική ιστορία του H. G. Wells και παρόμοιων συγγραφέων. Είναι όμως τόσο μη ρεαλιστικό; Η «θεωρία χορδών» του Ιάπωνα Michayo Kaku είναι παρόμοια - το Σύμπαν έχει τη μορφή φυσαλίδας και μπορεί να αλληλεπιδράσει με παρόμοια, υπάρχει ένα βαρυτικό πεδίο μεταξύ τους. Αλλά με μια τέτοια επαφή, θα προκύψει μια «Μεγάλη Έκρηξη», ως αποτέλεσμα της οποίας σχηματίστηκε ο Γαλαξίας μας.
έργα του Αϊνστάιν
Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν σε όλη του τη ζωή έψαχνε για μια καθολική απάντηση σε όλα τα ερωτήματα - τη «θεωρία των πάντων». Το πρώτο μοντέλο του Σύμπαντος, ενός άπειρου αριθμού από αυτά, καθιερώθηκε από έναν επιστήμονα το 1917 και έγινε η πρώτη επιστημονική απόδειξη παράλληλων κόσμων. Ο επιστήμονας είδε ένα σύστημα να κινείται συνεχώς στο χρόνο και στο χώρο σε σχέση με το γήινο σύμπαν.
Αστρονόμοι και θεωρητικοί φυσικοί, όπως ο Alexander Friedman και ο Arthur Eddington, βελτίωσαν και χρησιμοποίησαν αυτά τα δεδομένα. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ο αριθμός των Συμπάντων είναι άπειρος και το καθένα από αυτά έχει διαφορετικό βαθμό καμπυλότητας του χωροχρονικού συνεχούς, γεγονός που καθιστά δυνατό για αυτούς τους κόσμους να τέμνονται άπειρες φορές σε πολλά σημεία.
Εκδόσεις επιστημόνων
Υπάρχει μια ιδέα για την ύπαρξη μιας «πέμπτης διάστασης», και μόλις ανακαλυφθεί, η ανθρωπότητα θα έχει την ευκαιρία να ταξιδέψει μεταξύ παράλληλων κόσμων. Ο επιστήμονας Vladimir Arshinov παρέχει στοιχεία και στοιχεία. Πιστεύει ότι μπορεί να υπάρξει ένας τεράστιος αριθμός εκδοχών άλλων πραγματικοτήτων. Ένα απλό παράδειγμα είναι μέσα από το γυαλί, όπου η αλήθεια γίνεται ψέμα.
Ο καθηγητής Christopher Monroe επιβεβαίωσε πειραματικά την πιθανότητα της ταυτόχρονης ύπαρξης δύο πραγματικοτήτων σε ατομικό επίπεδο. Οι νόμοι της φυσικής δεν αρνούνται τη δυνατότητα ενός κόσμου να ρέει σε έναν άλλο χωρίς να παραβιάζεται ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας. Αλλά αυτό απαιτεί μια ποσότητα ενέργειας που δεν είναι διαθέσιμη σε ολόκληρο τον Γαλαξία.
Μια άλλη εκδοχή των κοσμολόγων είναι οι μαύρες τρύπες, στις οποίες κρύβονται είσοδοι σε άλλες πραγματικότητες. Οι καθηγητές Vladimir Surdin και Dmitry Galtsov υποστηρίζουν την υπόθεση της μετάβασης μεταξύ των κόσμων μέσω τέτοιων «σκουληκότρυπων».
Ο Αυστραλός παραψυχολόγος Jean Grimbriar πιστεύει ότι στον κόσμο, ανάμεσα στις πολλές ανώμαλες ζώνες, υπάρχουν σαράντα σήραγγες που οδηγούν σε άλλους κόσμους, εκ των οποίων οι επτά στην Αμερική και οι τέσσερις στην Αυστραλία.
Σύγχρονες επιβεβαιώσεις
Ερευνητές από το University College του Λονδίνου το 2017 απέκτησαν τα πρώτα φυσικά στοιχεία για την πιθανή ύπαρξη παράλληλων κόσμων. Βρετανοί επιστήμονες ανακάλυψαν σημεία επαφής μεταξύ του Σύμπαντος μας και άλλων που είναι αόρατα στο μάτι. Αυτή είναι η πρώτη πρακτική απόδειξη από τους επιστήμονες για την ύπαρξη παράλληλων κόσμων, σύμφωνα με τη «θεωρία χορδών».
Η ανακάλυψη έγινε κατά τη μελέτη της κατανομής της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου μικροκυμάτων στο διάστημα, η οποία διατηρήθηκε μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Θεωρείται η αφετηρία για το σχηματισμό του Σύμπαντος μας. Η ακτινοβολία δεν ήταν ομοιόμορφη και περιείχε ζώνες με διαφορετικές θερμοκρασίες. Ο καθηγητής Stephen Feeney τις ονόμασε «κοσμικές τρύπες που σχηματίστηκαν ως αποτέλεσμα της επαφής των δικών μας και παράλληλων του κόσμου."
Το όνειρο ως τύπος άλλης πραγματικότητας
Μια από τις επιλογές για την απόδειξη ενός παράλληλου κόσμου με τον οποίο ένα άτομο μπορεί να επικοινωνήσει είναι ένα όνειρο. Η ταχύτητα επεξεργασίας και μετάδοσης πληροφοριών κατά την περίοδο της νυχτερινής ανάπαυσης είναι αρκετές φορές υψηλότερη από ό,τι κατά τη διάρκεια της εγρήγορσης. Σε λίγες ώρες μπορείτε να ζήσετε μήνες και χρόνια ζωής. Αλλά ακατανόητες εικόνες μπορεί να εμφανιστούν μπροστά στη συνείδηση που δεν μπορούν να εξηγηθούν.
Έχει διαπιστωθεί ότι το Σύμπαν αποτελείται από πολλά άτομα με μεγάλο εσωτερικό ενεργειακό δυναμικό. Είναι αόρατα στον άνθρωπο, αλλά το γεγονός της ύπαρξής τους έχει επιβεβαιωθεί. Τα μικροσωματίδια βρίσκονται σε συνεχή κίνηση, οι δονήσεις τους έχουν διαφορετικές συχνότητες, κατευθύνσεις και ταχύτητες.
Αν υποθέσουμε ότι ένα άτομο ήταν σε θέση να ταξιδέψει με την ταχύτητα του ήχου, τότε θα ήταν δυνατό να ταξιδέψει γύρω από τη Γη σε λίγα δευτερόλεπτα. Ταυτόχρονα, θα ήταν δυνατό να εξεταστούν γύρω αντικείμενα, όπως νησιά, θάλασσες και ηπείροι. Και για ένα αδιάκριτο μάτι μια τέτοια κίνηση θα παρέμενε αόρατη.
Ομοίως, ένας άλλος κόσμος μπορεί να υπάρχει κοντά, που κινείται με μεγαλύτερη ταχύτητα. Επομένως, δεν είναι δυνατό να το δεις και να το καταγράψεις· το υποσυνείδητο έχει αυτή την ικανότητα. Έτσι, μερικές φορές το φαινόμενο «déjà vu» εμφανίζεται όταν ένα γεγονός ή αντικείμενο που εμφανίζεται στην πραγματικότητα για πρώτη φορά αποδεικνύεται οικείο. Αν και μπορεί να μην υπάρχει πραγματική επιβεβαίωση αυτού του γεγονότος. Ίσως αυτό συνέβη στη διασταύρωση των κόσμων; Αυτή είναι μια απλή εξήγηση πολλών μυστηριωδών πραγμάτων που η σύγχρονη επιστήμη δεν είναι σε θέση να χαρακτηρίσει.
Μυστηριώδεις περιπτώσεις
Υπάρχουν στοιχεία για παράλληλους κόσμους μεταξύ του πληθυσμού; Οι μυστηριώδεις εξαφανίσεις ανθρώπων δεν εξετάζονται από την επιστήμη. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, περίπου το 30% των εξαφανίσεων παραμένουν ανεξήγητες. Ο τόπος μαζικών εξαφανίσεων είναι μια ασβεστολιθική σπηλιά σε ένα πάρκο στην Καλιφόρνια. Και στη Ρωσία, μια τέτοια ζώνη βρίσκεται σε ένα ορυχείο του 18ου αιώνα κοντά στο Gelendzhik.
Μια τέτοια περίπτωση συνέβη το 1964 με έναν δικηγόρο από την Καλιφόρνια. Ο Thomas Mehan εθεάθη για τελευταία φορά από έναν παραϊατρικό στο νοσοκομείο Herberville. Ήρθε παραπονούμενος για τρομερό πόνο και ενώ η νοσοκόμα έλεγχε το ασφαλιστήριό του, εξαφανίστηκε. Μάλιστα, άφησε τη δουλειά και δεν γύρισε σπίτι. Το αυτοκίνητό του βρέθηκε σε κατεστραμμένη κατάσταση και σε κοντινή απόσταση υπήρχαν ίχνη ενός ατόμου. Ωστόσο, μετά από λίγα μέτρα εξαφανίστηκαν. Η σορός του δικηγόρου βρέθηκε σε απόσταση 30 χιλιομέτρων από τον τόπο του ατυχήματος και η αιτία θανάτου διαπιστώθηκε από τους παθολόγους ως πνιγμός. Επιπλέον, η στιγμή του θανάτου συνέπεσε με την εμφάνισή του στο νοσοκομείο.
Ένα άλλο ανεξήγητο περιστατικό καταγράφηκε το 1988 στο Τόκιο. Ένα αυτοκίνητο χτύπησε έναν άνδρα που εμφανίστηκε από το «πουθενά». Τα ρούχα αντίκες μπέρδεψαν την αστυνομία και όταν βρήκαν το διαβατήριο του θύματος, αποδείχθηκε ότι είχε εκδοθεί πριν από 100 χρόνια. Σύμφωνα με την επαγγελματική κάρτα του άνδρα που πέθανε σε τροχαίο ατύχημα, ο τελευταίος ήταν καλλιτέχνης του αυτοκρατορικού θεάτρου και η οδός που αναγραφόταν σε αυτό δεν υπήρχε για 70 χρόνια. Μετά από έρευνα, η ηλικιωμένη αναγνώρισε τον θανόντα πατέρα της, ο οποίος είχε εξαφανιστεί στα παιδικά της χρόνια. Αυτό δεν είναι απόδειξη των παράλληλων κόσμων και της ύπαρξής τους; Ως υποστήριξη, παρείχε μια φωτογραφία από το 1902, η οποία απεικόνιζε έναν νεκρό άνδρα με ένα κορίτσι.
Περιστατικά στη Ρωσική Ομοσπονδία
Παρόμοια κρούσματα συμβαίνουν στη Ρωσία. Έτσι, το 1995, ένας πρώην ελεγκτής εργοστασίου συνάντησε έναν περίεργο επιβάτη κατά τη διάρκεια μιας πτήσης. Η νεαρή κοπέλα αναζητούσε το πιστοποιητικό σύνταξης στην τσάντα της και υποστήριξε ότι ήταν 75 ετών. Όταν η κυρία έφυγε μπερδεμένη από το όχημα στο πλησιέστερο αστυνομικό τμήμα, ο ελεγκτής την ακολούθησε, αλλά δεν βρήκε τη νεαρή στο χώρο.
Πώς αντιλαμβάνεσαι τέτοια φαινόμενα; Μπορούν να θεωρηθούν ως επαφή δύο διαστάσεων; Είναι αυτό απόδειξη; Και τι γίνεται αν πολλά άτομα βρεθούν στην ίδια κατάσταση την ίδια στιγμή;
Η εξέλιξη μας έχει δώσει διαισθήσεις για την καθημερινή φυσική που ήταν ζωτικής σημασίας για τους πρώιμους προγόνους μας. Επομένως, μόλις ξεπεράσουμε την καθημερινότητα, μπορούμε κάλλιστα να περιμένουμε περίεργα πράγματα.
Το απλούστερο και πιο δημοφιλές κοσμολογικό μοντέλο προβλέπει ότι έχουμε ένα δίδυμο σε έναν γαλαξία περίπου 10 με την ισχύ $10^(28)$ μέτρα μακριά. Η απόσταση είναι τόσο μεγάλη που είναι πέρα από την εμβέλεια των αστρονομικών παρατηρήσεων, αλλά αυτό δεν κάνει το δίδυμό μας λιγότερο πραγματικό. Η υπόθεση βασίζεται στη θεωρία πιθανοτήτων χωρίς να περιλαμβάνει τις έννοιες της σύγχρονης φυσικής. Η μόνη υπόθεση που γίνεται αποδεκτή είναι ότι ο χώρος είναι άπειρος και γεμάτος με ύλη. Μπορεί να υπάρχουν πολλοί κατοικημένοι πλανήτες, συμπεριλαμβανομένων εκείνων όπου οι άνθρωποι ζουν με την ίδια εμφάνιση, τα ίδια ονόματα και αναμνήσεις, που έχουν περάσει τις ίδιες αντιξοότητες της ζωής με εμάς.
Αλλά δεν θα μας δοθεί ποτέ η ευκαιρία να δούμε τις άλλες ζωές μας. Η πιο μακρινή απόσταση που μπορούμε να δούμε είναι η απόσταση που μπορεί να διανύσει το φως στα 14 δισεκατομμύρια χρόνια από τη Μεγάλη Έκρηξη. Η απόσταση μεταξύ των πιο απομακρυσμένων ορατών αντικειμένων από εμάς είναι περίπου $43\cdot 10^(26)$ m. καθορίζει την παρατηρήσιμη περιοχή του Σύμπαντος, που ονομάζεται όγκος Hubble, ή τον όγκο του κοσμικού ορίζοντα, ή απλά το Σύμπαν. Τα σύμπαντα των διδύμων μας είναι σφαίρες ίδιου μεγέθους με κέντρα στους πλανήτες τους. Αυτό είναι το απλούστερο παράδειγμα παράλληλων συμπάντων, καθένα από τα οποία είναι μόνο ένα μικρό μέρος του υπερσύμπαντος.
Ο ίδιος ο ορισμός του «σύμπαν» υποδηλώνει ότι θα παραμείνει για πάντα στο πεδίο της μεταφυσικής. Ωστόσο, το όριο μεταξύ φυσικής και μεταφυσικής καθορίζεται από τη δυνατότητα πειραματικού ελέγχου των θεωριών και όχι από την ύπαρξη μη παρατηρήσιμων αντικειμένων. Τα όρια της φυσικής διευρύνονται συνεχώς, συμπεριλαμβανομένων ολοένα και πιο αφηρημένων (και προηγουμένως μεταφυσικών) ιδεών, για παράδειγμα, για μια σφαιρική Γη, αόρατα ηλεκτρομαγνητικά πεδία, διαστολή χρόνου σε υψηλές ταχύτητες, υπέρθεση κβαντικών καταστάσεων, καμπυλότητα του χώρου και μαύρες τρύπες. Τα τελευταία χρόνια, η ιδέα ενός υπερσύμπαντος έχει προστεθεί σε αυτή τη λίστα. Βασίζεται σε αποδεδειγμένες θεωρίες - κβαντική μηχανική και σχετικότητα - και πληροί και τα δύο βασικά κριτήρια της εμπειρικής επιστήμης: προβλέψιμη και παραποιήσιμη. Οι επιστήμονες θεωρούν τέσσερις τύπους παράλληλων συμπάντων. Το κύριο ερώτημα δεν είναι αν υπάρχει ένα υπερσύμπαν, αλλά πόσα επίπεδα μπορεί να έχει.
Επίπεδο Ι
Πέρα από τον κοσμικό μας ορίζοντα
Τα παράλληλα σύμπαντα των ομολόγων μας αποτελούν το πρώτο επίπεδο του υπερσύμπαντος. Αυτός είναι ο λιγότερο αμφιλεγόμενος τύπος. Όλοι αναγνωρίζουμε την ύπαρξη πραγμάτων που δεν βλέπουμε, αλλά θα μπορούσαμε να δούμε μεταβαίνοντας σε άλλο μέρος ή απλώς περιμένοντας, καθώς περιμένουμε να εμφανιστεί ένα πλοίο από (πέρα από τον ορίζοντα. Τα αντικείμενα που βρίσκονται πέρα από τον κοσμικό μας ορίζοντα έχουν παρόμοια κατάσταση. Το μέγεθος της παρατηρήσιμης περιοχής του Σύμπαντος αυξάνεται κατά ένα έτος φωτός κάθε χρόνο καθώς το φως φθάνει σε εμάς από όλο και πιο μακρινές περιοχές, πέρα από τις οποίες βρίσκεται ένα άπειρο που δεν έχει φανεί ακόμα. Πιθανότατα θα πεθάνουμε πολύ πριν οι αντίστοιχοι μας βρίσκονται εντός του εύρους παρατήρησης, αλλά Εάν η διαστολή του Σύμπαντος βοηθήσει, οι απόγονοί μας θα μπορούν να τους δουν σε αρκετά ισχυρά τηλεσκόπια.
Το Επίπεδο Ι του υπερσύμπαντος φαίνεται προφανές. Πώς μπορεί ο χώρος να μην είναι άπειρος; Υπάρχει κάπου το σημάδι "Προσοχή! Τέλος του Διαστήματος"; Εάν υπάρχει ένα τέλος στο διάστημα, τι είναι πέρα από αυτό; Ωστόσο, η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν αμφισβήτησε αυτή τη διαίσθηση. Το διάστημα μπορεί να είναι πεπερασμένο εάν έχει θετική καμπυλότητα ή ασυνήθιστη τοπολογία. Σφαιρικό, ένα τοροειδές σύμπαν ή "κουλούρι" μπορεί να έχει πεπερασμένο όγκο, χωρίς όρια. Η κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου καθιστά δυνατό τον έλεγχο της ύπαρξης τέτοιων δομών. Ωστόσο, τα μέχρι στιγμής στοιχεία μιλούν εναντίον τους. Τα δεδομένα αντιστοιχούν σε ένα άπειρο σύμπαν μοντέλο και επιβάλλονται αυστηροί περιορισμοί σε όλες τις άλλες επιλογές.
Μια άλλη επιλογή είναι η εξής: ο χώρος είναι άπειρος, αλλά η ύλη συγκεντρώνεται σε μια περιορισμένη περιοχή γύρω μας. Σε μια εκδοχή του άλλοτε δημοφιλούς μοντέλου «νησιωτικού σύμπαντος», είναι αποδεκτό ότι σε μεγάλες κλίμακες η ύλη σπανίζεται και έχει δομή φράκταλ. Και στις δύο περιπτώσεις, σχεδόν όλα τα σύμπαντα σε ένα υπερσύμπαν Επιπέδου Ι θα πρέπει να είναι άδεια και άψυχα. Πρόσφατες μελέτες της τρισδιάστατης κατανομής των γαλαξιών και της ακτινοβολίας υποβάθρου έχουν δείξει ότι η κατανομή της ύλης τείνει να είναι ομοιόμορφη σε μεγάλες κλίμακες και δεν σχηματίζει δομές μεγαλύτερες από 1024 m. Εάν αυτή η τάση συνεχιστεί, τότε ο χώρος πέρα από Το παρατηρήσιμο Σύμπαν θα πρέπει να είναι γεμάτο με γαλαξίες, αστέρια και πλανήτες.
Για τους παρατηρητές σε παράλληλα σύμπαντα του πρώτου επιπέδου, ισχύουν οι ίδιοι νόμοι της φυσικής με εμάς, αλλά υπό διαφορετικές συνθήκες εκκίνησης. Σύμφωνα με τις σύγχρονες θεωρίες, οι διεργασίες που συνέβησαν στα αρχικά στάδια της Μεγάλης Έκρηξης διασκόρπισαν την ύλη τυχαία, έτσι ώστε να είναι πιθανό να προκύψουν οποιεσδήποτε δομές. Οι κοσμολόγοι δέχονται ότι το Σύμπαν μας, με σχεδόν ομοιόμορφη κατανομή της ύλης και αρχικές διακυμάνσεις της πυκνότητας της τάξης του 1/105, είναι πολύ τυπικό (τουλάχιστον μεταξύ εκείνων στα οποία υπάρχουν παρατηρητές). Οι εκτιμήσεις που βασίζονται σε αυτήν την υπόθεση δείχνουν ότι το πλησιέστερο ακριβές αντίγραφό σας βρίσκεται σε απόσταση 10 με την ισχύ των $10^(28)$ m. Σε απόσταση 10 έως την ισχύ των $10^(92)$ m θα πρέπει να υπάρχει μια σφαίρα με ακτίνα 100 ετών φωτός, πανομοιότυπη με αυτή στο κέντρο της οποίας βρισκόμαστε. έτσι ώστε όλα όσα βλέπουμε τον επόμενο αιώνα να τα δουν και οι αντίστοιχοι εκεί. Σε απόσταση περίπου 10 στη δύναμη των $10^(118)$ m από εμάς, θα πρέπει να υπάρχει ένας όγκος Hubble πανομοιότυπος με τον δικό μας.
Αυτές οι εκτιμήσεις προκύπτουν από τον υπολογισμό του πιθανού αριθμού κβαντικών καταστάσεων που μπορεί να έχει ο όγκος του Hubble εάν η θερμοκρασία του δεν υπερβαίνει τους 108 K. Ο αριθμός των καταστάσεων μπορεί να εκτιμηθεί με την ερώτηση: πόσα πρωτόνια μπορεί να φιλοξενήσει ο όγκος Hubble σε αυτή τη θερμοκρασία ? Η απάντηση είναι $10^(118)$. Ωστόσο, κάθε πρωτόνιο μπορεί να είναι είτε παρόν είτε απόν, δίνοντας 2 στην ισχύ των $10^(118)$ πιθανών διαμορφώσεων. Ένα «κουτί» που περιέχει τόσους τόμους Hubble καλύπτει όλες τις πιθανότητες. Το μέγεθός του είναι 10 στη δύναμη των $10^(118)$ m. Πέρα από αυτό, τα σύμπαντα, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας, πρέπει να επαναληφθούν. Περίπου τα ίδια στοιχεία μπορούν να ληφθούν με βάση θερμοδυναμικές ή κβαντοβαρυτικές εκτιμήσεις του συνολικού περιεχομένου πληροφοριών του Σύμπαντος. Ωστόσο, το πιο κοντινό μας δίδυμο είναι πιθανότατα πιο κοντά μας από ό,τι υποδηλώνουν αυτές οι εκτιμήσεις, καθώς η διαδικασία σχηματισμού πλανητών και η εξέλιξη της ζωής ευνοεί αυτό. Οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι ο όγκος μας στο Hubble περιέχει τουλάχιστον 10^(20)$ κατοικήσιμους πλανήτες, μερικοί από τους οποίους μπορεί να είναι παρόμοιοι με τη Γη.
ΚΡΙΤΙΚΗ: ΥΠΕΡΣΥΜΠΑΝΤΑ
- Οι αστρονομικές παρατηρήσεις δείχνουν ότι τα παράλληλα σύμπαντα δεν είναι πλέον μια μεταφορά. Ο χώρος είναι φαινομενικά άπειρος, πράγμα που σημαίνει ότι ό,τι είναι δυνατό γίνεται πραγματικό. Πέρα από την εμβέλεια των τηλεσκοπίων, υπάρχουν περιοχές του διαστήματος που είναι πανομοιότυπες με τις δικές μας και με αυτή την έννοια είναι παράλληλα σύμπαντα. Οι επιστήμονες μπορούν ακόμη και να υπολογίσουν πόσο μακριά βρίσκονται από εμάς.
- Όταν οι κοσμολόγοι εξετάζουν ορισμένες αμφιλεγόμενες θεωρίες, καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι άλλα σύμπαντα μπορεί να έχουν εντελώς διαφορετικές ιδιότητες και φυσικούς νόμους. Η ύπαρξη τέτοιων συμπάντων θα μπορούσε να εξηγήσει τα χαρακτηριστικά του Σύμπαντος μας και να απαντήσει σε θεμελιώδεις ερωτήσεις σχετικά με τη φύση του χρόνου και τη γνώση του φυσικού κόσμου.
Στη σύγχρονη κοσμολογία, η έννοια ενός υπερσύμπαντος επιπέδου Ι χρησιμοποιείται ευρέως για τη δοκιμή θεωριών. Ας δούμε πώς οι κοσμολόγοι χρησιμοποιούν την κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου για να απορρίψουν το μοντέλο της πεπερασμένης σφαιρικής γεωμετρίας. Τα ζεστά και κρύα «σημεία» στους χάρτες CMB έχουν χαρακτηριστικό μέγεθος που εξαρτάται από την καμπυλότητα του χώρου. Έτσι, το μέγεθος των παρατηρούμενων κηλίδων είναι πολύ μικρό για να είναι συνεπές με τη σφαιρική γεωμετρία. Το μέσο μέγεθός τους ποικίλλει τυχαία από τον έναν όγκο του Hubble στον άλλο, επομένως είναι πιθανό το Σύμπαν μας να είναι σφαιρικό, αλλά να έχει ασυνήθιστα μικρές κηλίδες. Όταν οι κοσμολόγοι λένε ότι αποκλείουν το σφαιρικό μοντέλο στο επίπεδο εμπιστοσύνης 99,9%, εννοούν ότι εάν το μοντέλο είναι σωστό, τότε λιγότεροι από έναν όγκο Hubble στους χίλιους θα έχουν κηλίδες τόσο μικρές όσο αυτές που παρατηρούνται.
Από αυτό προκύπτει ότι η θεωρία του υπερσύμπαντος είναι ελεγχόμενη και μπορεί να απορριφθεί, αν και δεν μπορούμε να δούμε άλλα σύμπαντα. Το κλειδί είναι να προβλέψουμε ποιο είναι το σύνολο των παράλληλων συμπάντων και να βρούμε την κατανομή πιθανοτήτων ή αυτό που οι μαθηματικοί αποκαλούν μέτρο του συνόλου. Το Σύμπαν μας πρέπει να είναι ένα από τα πιο πιθανά. Εάν όχι, εάν στο πλαίσιο της θεωρίας του υπερσύμπαντος το Σύμπαν μας αποδειχθεί απίθανο, τότε αυτή η θεωρία θα συναντήσει δυσκολίες. Όπως θα δούμε στη συνέχεια, το πρόβλημα του μέτρου μπορεί να γίνει αρκετά οξύ.
Επίπεδο II
Άλλοι μεταπληθωριστικοί τομείς
Αν σας ήταν δύσκολο να φανταστείτε ένα υπερσύμπαν επιπέδου Ι, τότε προσπαθήστε να φανταστείτε έναν άπειρο αριθμό τέτοιων υπερσύμπανων, μερικά από τα οποία έχουν διαφορετική διάσταση χώρου (χρόνου) και χαρακτηρίζονται από άλλες φυσικές σταθερές. Μαζί αποτελούν ένα επίπεδο ΙΙ υπερσύμπαν που προβλέπεται από τη θεωρία του χαοτικού αιώνιου πληθωρισμού.
Η θεωρία του πληθωρισμού είναι μια γενίκευση της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης που εξαλείφει τις ελλείψεις της τελευταίας, για παράδειγμα, την αδυναμία της να εξηγήσει γιατί το Σύμπαν είναι τόσο μεγάλο, ομοιογενές και επίπεδο. Η ταχεία διαστολή του διαστήματος στην αρχαιότητα καθιστά δυνατή την εξήγηση αυτών και πολλών άλλων ιδιοτήτων του Σύμπαντος. Ένα τέτοιο τέντωμα προβλέπεται από μια ευρεία κατηγορία σωματιδιακών θεωριών και όλα τα διαθέσιμα στοιχεία το υποστηρίζουν. Η έκφραση «χαοτικό διαρκές» σε σχέση με τον πληθωρισμό υποδηλώνει τι συμβαίνει σε μεγαλύτερη κλίμακα. Γενικά, ο χώρος τεντώνεται συνεχώς, αλλά σε ορισμένες περιοχές η επέκταση σταματά και προκύπτουν ξεχωριστοί τομείς, όπως οι σταφίδες στη ζύμη που φουσκώνει. Ένας άπειρος αριθμός τέτοιων περιοχών εμφανίζεται και καθένας από αυτούς χρησιμεύει ως το έμβρυο ενός υπερσύμπαντος επιπέδου Ι, γεμάτο με ύλη που γεννιέται από την ενέργεια του πεδίου που προκαλεί τον πληθωρισμό.
Οι γειτονικοί τομείς είναι περισσότερο από άπειροι μακριά από εμάς, με την έννοια ότι δεν μπορούν να προσεγγιστούν ακόμη και αν κινούμαστε για πάντα με την ταχύτητα του φωτός, αφού ο χώρος μεταξύ του τομέα μας και των γειτονικών εκτείνεται πιο γρήγορα από ό,τι μπορούμε να κινηθούμε σε αυτό. Οι απόγονοί μας δεν θα δουν ποτέ τους αντίστοιχους επιπέδου ΙΙ. Και αν η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται, όπως δείχνουν οι παρατηρήσεις, τότε δεν θα δουν ποτέ τους ομολόγους τους ακόμη και στο επίπεδο Ι.
Το υπερσύμπαν Επιπέδου ΙΙ είναι πολύ πιο ποικιλόμορφο από το υπερσύμπαν Επιπέδου Ι. Οι τομείς διαφέρουν όχι μόνο στις αρχικές τους συνθήκες, αλλά και στις θεμελιώδεις ιδιότητές τους. Η επικρατούσα άποψη μεταξύ των φυσικών είναι ότι οι διαστάσεις του χωροχρόνου, οι ιδιότητες των στοιχειωδών σωματιδίων και πολλές λεγόμενες φυσικές σταθερές δεν ενσωματώνονται σε φυσικούς νόμους, αλλά είναι το αποτέλεσμα διαδικασιών γνωστών ως σπάσιμο της συμμετρίας. Πιστεύεται ότι το διάστημα στο Σύμπαν μας κάποτε είχε εννέα ίσες διαστάσεις. Στην αρχή της κοσμικής ιστορίας, τρεις από αυτούς συμμετείχαν στη διαστολή και έγιναν οι τρεις διαστάσεις που χαρακτηρίζουν το Σύμπαν σήμερα. Τα υπόλοιπα έξι είναι πλέον μη ανιχνεύσιμα, είτε επειδή παραμένουν μικροσκοπικά, διατηρώντας μια δακτυλιοειδή τοπολογία, είτε επειδή όλη η ύλη συγκεντρώνεται σε μια τρισδιάστατη επιφάνεια (μεμβράνη ή απλά βράνη) σε εννιαδιάστατο χώρο. Έτσι, η αρχική συμμετρία των μετρήσεων έσπασε. Οι κβαντικές διακυμάνσεις που προκαλούν χαοτικό πληθωρισμό θα μπορούσαν να προκαλέσουν διαφορετικές παραβιάσεις συμμετρίας σε διαφορετικά σπήλαια. Μερικά θα μπορούσαν να γίνουν τετραδιάστατα. Άλλα περιέχουν μόνο δύο και όχι τρεις γενιές κουάρκ. και άλλοι ακόμα - να έχουμε μια ισχυρότερη κοσμολογική σταθερά από το Σύμπαν μας.
Τα κοσμολογικά δεδομένα μας επιτρέπουν να συμπεράνουμε ότι ο χώρος υπάρχει πέρα από το Σύμπαν που παρατηρούμε. Ο δορυφόρος WMAP μέτρησε τις διακυμάνσεις της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου μικροκυμάτων (αριστερά). Τα πιο δυνατά έχουν γωνιακό μέγεθος λίγο περισσότερο από μισή μοίρα (αριστερό γράφημα), που σημαίνει ότι ο χώρος είναι πολύ μεγάλος ή άπειρος. (Ωστόσο, ορισμένοι κοσμολόγοι πιστεύουν ότι η ακραία κουκκίδα στα αριστερά του γραφήματος υποδηλώνει το πεπερασμένο του χώρου.) Τα δορυφορικά δεδομένα και η έρευνα μετατόπισης ερυθρού γαλαξία 2dF δείχνουν ότι σε πολύ μεγάλες κλίμακες ο χώρος είναι ομοιόμορφα γεμάτος με ύλη (δεξιό γράφημα), που σημαίνει ότι άλλα σύμπαντα πρέπει να είναι βασικά παρόμοια με το δικό μας.
Ένας άλλος τρόπος εμφάνισης ενός υπερσύμπαντος επιπέδου ΙΙ μπορεί να αναπαρασταθεί ως ένας κύκλος γεννήσεων και καταστροφών συμπάντων. Στη δεκαετία του 1930, ο φυσικός Richard C. Tolman πρότεινε αυτήν την ιδέα και πιο πρόσφατα ο Paul J. Steinhardt του Πανεπιστημίου του Πρίνστον και ο Neil Turok του Πανεπιστημίου του Cambridge την ανέπτυξαν περαιτέρω. Το μοντέλο των Steinhardt και Turok παρέχει μια δεύτερη τρισδιάστατη βροχή, εντελώς παράλληλη με τη δική μας και μετατοπίζεται μόνο σε σχέση με αυτό σε μια διάσταση υψηλότερης τάξης. Αυτό το παράλληλο σύμπαν δεν μπορεί να θεωρηθεί ξεχωριστό, αφού αλληλεπιδρά με το δικό μας. Ωστόσο, το σύνολο των συμπάντων - παρελθόν, παρόν και μέλλον, που σχηματίζουν αυτές οι βράνες, αντιπροσωπεύει ένα υπερσύμπαν με ποικιλομορφία, προφανώς κοντά σε αυτό που προκύπτει από τον χαοτικό πληθωρισμό. Μια άλλη υπόθεση για ένα υπερσύμπαν προτάθηκε από τον φυσικό Lee Smolin από το Perimeter Institute στο Waterloo (Οντάριο, Καναδάς). σύμπαντα μέσα από μαύρες τρύπες, όχι βράνες.
Αν και δεν μπορούμε να αλληλεπιδράσουμε με παράλληλα σύμπαντα Επιπέδου ΙΙ, οι κοσμολόγοι κρίνουν την ύπαρξή τους με έμμεσες αποδείξεις, αφού μπορεί να είναι η αιτία περίεργων συμπτώσεων στο Σύμπαν μας. Για παράδειγμα, ένα ξενοδοχείο σας δίνει τον αριθμό δωματίου 1967 και σημειώνετε ότι γεννηθήκατε το 1967. «Τι σύμπτωση», λέτε. Ωστόσο, μετά από σκέψη, καταλήγετε στο συμπέρασμα ότι αυτό δεν προκαλεί έκπληξη. Υπάρχουν εκατοντάδες δωμάτια σε ένα ξενοδοχείο και δεν θα το σκεφτόσασταν δύο φορές αν σας πρόσφεραν ένα δωμάτιο που δεν σήμαινε τίποτα για εσάς. Εάν δεν γνωρίζατε τίποτα για τα ξενοδοχεία, για να εξηγήσετε αυτή τη σύμπτωση, θα μπορούσατε να υποθέσετε ότι υπήρχαν άλλα δωμάτια στο ξενοδοχείο.
Ως πιο κοντινό παράδειγμα, εξετάστε τη μάζα του Ήλιου. Όπως είναι γνωστό, η φωτεινότητα ενός άστρου καθορίζεται από τη μάζα του. Χρησιμοποιώντας τους νόμους της φυσικής, μπορούμε να υπολογίσουμε ότι η ζωή στη Γη μπορεί να υπάρξει μόνο εάν η μάζα του Ήλιου βρίσκεται στην περιοχή: από 1,6 x 1030 έως 2,4 x 1030 kg. Διαφορετικά, το κλίμα της Γης θα ήταν ψυχρότερο από τον Άρη ή θερμότερο από την Αφροδίτη. Οι μετρήσεις της μάζας του Ήλιου έδωσαν τιμή 2,0x1030 kg. Με την πρώτη ματιά, η ηλιακή μάζα που εμπίπτει στο εύρος τιμών που υποστηρίζει τη ζωή στη Γη είναι τυχαία. Οι μάζες των αστεριών καταλαμβάνουν το εύρος από 1029 έως 1032 kg. Αν ο Ήλιος αποκτούσε τη μάζα του τυχαία, τότε η πιθανότητα να πέσει ακριβώς στο βέλτιστο διάστημα για τη βιόσφαιρά μας θα ήταν εξαιρετικά μικρή. Η φαινομενική σύμπτωση μπορεί να εξηγηθεί υποθέτοντας την ύπαρξη ενός συνόλου (σε αυτή την περίπτωση, πολλών πλανητικών συστημάτων) και ενός παράγοντα επιλογής (ο πλανήτης μας πρέπει να είναι κατάλληλος για ζωή). Τέτοια κριτήρια επιλογής που σχετίζονται με παρατηρητές ονομάζονται ανθρωπικά. και παρόλο που η αναφορά τους προκαλεί συνήθως διαμάχη, οι περισσότεροι φυσικοί συμφωνούν ότι αυτά τα κριτήρια δεν μπορούν να παραβλεφθούν κατά την επιλογή θεμελιωδών θεωριών.
Τι σχέση έχουν όλα αυτά τα παραδείγματα με τα παράλληλα σύμπαντα; Αποδεικνύεται ότι μια μικρή αλλαγή στις φυσικές σταθερές που καθορίζονται από το σπάσιμο της συμμετρίας οδηγεί σε ένα ποιοτικά διαφορετικό σύμπαν - ένα στο οποίο δεν θα μπορούσαμε να υπάρχουμε. Εάν η μάζα ενός πρωτονίου ήταν μόλις 0,2% μεγαλύτερη, τα πρωτόνια θα διασπώνταν για να σχηματίσουν νετρόνια, καθιστώντας τα άτομα ασταθή. Εάν οι δυνάμεις ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης ήταν 4% πιο αδύναμες, το υδρογόνο και τα συνηθισμένα αστέρια δεν θα υπήρχαν. Εάν η ασθενής δύναμη ήταν ακόμη πιο αδύναμη, δεν θα υπήρχε υδρογόνο. και αν ήταν ισχυρότερο, οι σουπερνόβα δεν θα μπορούσαν να γεμίσουν τον διαστρικό χώρο με βαριά στοιχεία. Εάν η κοσμολογική σταθερά ήταν αισθητά μεγαλύτερη, το Σύμπαν θα διογκωνόταν απίστευτα πριν καν σχηματιστούν οι γαλαξίες.
Τα παραδείγματα που δίνονται μας επιτρέπουν να περιμένουμε την ύπαρξη παράλληλων συμπάντων με διαφορετικές τιμές φυσικών σταθερών. Η θεωρία του υπερσύμπαντος δεύτερου επιπέδου προβλέπει ότι οι φυσικοί δεν θα μπορέσουν ποτέ να αντλήσουν τις τιμές αυτών των σταθερών από θεμελιώδεις αρχές, αλλά θα μπορούν μόνο να υπολογίσουν την κατανομή πιθανοτήτων διαφόρων συνόλων σταθερών στο σύνολο όλων των συμπάντων. Επιπλέον, το αποτέλεσμα πρέπει να συνάδει με την ύπαρξή μας σε ένα από αυτά.
Επίπεδο III
Κβαντικά πολλά σύμπαντα
Τα υπερσύμπαντα των επιπέδων I και II περιέχουν παράλληλα σύμπαντα που είναι εξαιρετικά μακριά από εμάς πέρα από τα όρια της αστρονομίας. Ωστόσο, το επόμενο επίπεδο του υπερσύμπαντος βρίσκεται ακριβώς γύρω μας. Προκύπτει από τη διάσημη και εξαιρετικά αμφιλεγόμενη ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής - την ιδέα ότι οι τυχαίες κβαντικές διεργασίες προκαλούν το σύμπαν να "πολλαπλασιάζεται" σε πολλά αντίγραφα του εαυτού του - ένα για κάθε πιθανό αποτέλεσμα της διαδικασίας.
Στις αρχές του εικοστού αιώνα. Η κβαντομηχανική εξήγησε τη φύση του ατομικού κόσμου, ο οποίος δεν υπάκουε στους νόμους της κλασικής Νευτώνειας μηχανικής. Παρά τις προφανείς επιτυχίες, υπήρξαν έντονες συζητήσεις μεταξύ των φυσικών για το ποιο ήταν το πραγματικό νόημα της νέας θεωρίας. Ορίζει την κατάσταση του Σύμπαντος όχι με όρους κλασικής μηχανικής, όπως οι θέσεις και οι ταχύτητες όλων των σωματιδίων, αλλά μέσω ενός μαθηματικού αντικειμένου που ονομάζεται κυματική συνάρτηση. Σύμφωνα με την εξίσωση του Schrödinger, αυτή η κατάσταση αλλάζει με την πάροδο του χρόνου με τρόπο που οι μαθηματικοί αποκαλούν «μοναδική». Σημαίνει ότι η κυματική συνάρτηση περιστρέφεται σε έναν αφηρημένο χώρο άπειρων διαστάσεων που ονομάζεται χώρος Hilbert. Αν και η κβαντομηχανική ορίζεται συχνά ως θεμελιωδώς τυχαία και αβέβαιη, η κυματική συνάρτηση εξελίσσεται με αρκετά ντετερμινιστικό τρόπο. Δεν υπάρχει τίποτα τυχαίο ή αβέβαιο σε αυτό.
Το πιο δύσκολο κομμάτι είναι να συσχετίσουμε την κυματική συνάρτηση με αυτό που παρατηρούμε. Πολλές έγκυρες συναρτήσεις κυμάτων αντιστοιχούν σε αφύσικες καταστάσεις, όπως όταν μια γάτα είναι νεκρή και ζωντανή ταυτόχρονα, σε αυτό που ονομάζεται υπέρθεση. Στη δεκαετία του 1920, οι φυσικοί ξεπέρασαν αυτό το παράξενο με την υπόθεση ότι η κυματική συνάρτηση καταρρέει σε κάποιο συγκεκριμένο κλασικό αποτέλεσμα όταν κάποιος κάνει μια παρατήρηση. Αυτή η προσθήκη εξήγησε τις παρατηρήσεις, αλλά μετέτρεψε μια κομψή ενιαία θεωρία σε μια ατημέλητη και μη ενιαία. Η τυχαιότητα που συνήθως αποδίδεται στην κβαντική μηχανική είναι συνέπεια αυτού ακριβώς του αξιώματος.
Με την πάροδο του χρόνου, οι φυσικοί εγκατέλειψαν αυτή την άποψη υπέρ μιας άλλης, που προτάθηκε το 1957 από τον απόφοιτο του Πανεπιστημίου Πρίνστον Χιου Έβερετ Γ'. Έδειξε ότι είναι δυνατό να γίνει χωρίς το αξίωμα της κατάρρευσης. Η καθαρή κβαντική θεωρία δεν επιβάλλει περιορισμούς. Αν και προβλέπει ότι μια κλασική πραγματικότητα διασπάται σταδιακά σε μια υπέρθεση πολλών τέτοιων πραγματικοτήτων, ο παρατηρητής αντιλαμβάνεται υποκειμενικά αυτή τη διάσπαση ως απλώς μια ελαφρά τυχαιότητα με κατανομή πιθανότητας που ταιριάζει ακριβώς με αυτή που δίνεται από το παλιό αξίωμα κατάρρευσης. Αυτή η υπέρθεση των κλασικών συμπάντων είναι το υπερσύμπαν Επιπέδου III.
Για περισσότερα από σαράντα χρόνια, αυτή η ερμηνεία μπέρδεψε τους επιστήμονες. Ωστόσο, η φυσική θεωρία είναι ευκολότερο να κατανοηθεί συγκρίνοντας δύο απόψεις: εξωτερική, από τη θέση ενός φυσικού που μελετά μαθηματικές εξισώσεις (όπως ένα πουλί που ερευνά το τοπίο από το ύψος του). και εσωτερικό, από τη θέση ενός παρατηρητή (ας τον πούμε βάτραχο) που ζει στο τοπίο που παρατηρεί το πουλί.
Από τη σκοπιά του πουλιού, το υπερσύμπαν Επιπέδου III είναι απλό. Υπάρχει μόνο μία κυματική συνάρτηση που εξελίσσεται ομαλά στο χρόνο χωρίς διάσπαση ή παραλληλισμό. Ο αφηρημένος κβαντικός κόσμος που περιγράφεται από την εξελισσόμενη κυματική συνάρτηση περιέχει έναν τεράστιο αριθμό από συνεχείς διαχωριστικές και συγχωνευόμενες γραμμές παράλληλων κλασικών ιστοριών, καθώς και έναν αριθμό κβαντικών φαινομένων που δεν μπορούν να περιγραφούν στο πλαίσιο των κλασικών εννοιών. Αλλά από τη σκοπιά του βατράχου, μόνο ένα μικρό μέρος αυτής της πραγματικότητας μπορεί να φανεί. Μπορεί να δει το σύμπαν Επιπέδου Ι, αλλά η διαδικασία της αποσυνοχής, παρόμοια με την κατάρρευση της κυματικής συνάρτησης, αλλά με τη διατήρηση της ενότητας, δεν της επιτρέπει να δει παράλληλα αντίγραφα του εαυτού της στο Επίπεδο III.
Όταν τίθεται σε έναν παρατηρητή μια ερώτηση στην οποία πρέπει να απαντήσει γρήγορα, το κβαντικό αποτέλεσμα στον εγκέφαλό του οδηγεί σε μια υπέρθεση αποφάσεων όπως αυτή: «συνεχίστε να διαβάζετε το άρθρο» και «σταμάτα να διαβάζεις το άρθρο». Από τη σκοπιά του πουλιού, η πράξη λήψης μιας απόφασης αναγκάζει το άτομο να πολλαπλασιαστεί σε αντίγραφα, μερικά από τα οποία συνεχίζουν να διαβάζουν, ενώ άλλα σταματούν να διαβάζουν. Ωστόσο, από εσωτερική σκοπιά, κανένας από τους διπλούς δεν γνωρίζει την ύπαρξη των άλλων και αντιλαμβάνεται τη διάσπαση απλώς ως μια μικρή αβεβαιότητα, κάποια πιθανότητα συνέχισης ή διακοπής της ανάγνωσης.
Όσο παράξενο κι αν φαίνεται, ακριβώς η ίδια κατάσταση προκύπτει ακόμη και στο υπερσύμπαν του επιπέδου Ι. Προφανώς, αποφασίσατε να συνεχίσετε να διαβάζετε, αλλά ένας από τους ομολόγους σας σε έναν μακρινό γαλαξία έβαλε κάτω το περιοδικό μετά την πρώτη παράγραφο. Επίπεδα I και ΙΙΙ διαφέρουν μόνο σε αυτό που βρίσκονται οι αντίστοιχοι σας. Στο επίπεδο I ζουν κάπου μακριά, στον παλιό καλό τρισδιάστατο χώρο, και στο επίπεδο III ζουν σε έναν άλλο κβαντικό κλάδο του απεριόριστου διαστάσεων χώρου Hilbert.
Η ύπαρξη του επιπέδου III είναι δυνατή μόνο υπό την προϋπόθεση ότι η εξέλιξη της κυματικής συνάρτησης στο χρόνο είναι μοναδιαία. Μέχρι στιγμής, τα πειράματα δεν έχουν αποκαλύψει τις αποκλίσεις του από την ενότητα. Τις τελευταίες δεκαετίες, έχει επιβεβαιωθεί για όλα τα μεγαλύτερα συστήματα, συμπεριλαμβανομένων των φουλλερενίων C60 και των οπτικών ινών μήκους χιλιομέτρων. Θεωρητικά, η υπόθεση της ενότητας υποστηρίχθηκε από την ανακάλυψη παραβίασης της συνοχής. Ορισμένοι θεωρητικοί που εργάζονται στο πεδίο της κβαντικής βαρύτητας το αμφισβητούν. Συγκεκριμένα, θεωρείται ότι η εξάτμιση των μαύρων τρυπών μπορεί να καταστρέψει πληροφορίες, κάτι που δεν είναι μια ενιαία διαδικασία. Ωστόσο, οι πρόσφατες εξελίξεις στη θεωρία χορδών υποδηλώνουν ότι ακόμη και η κβαντική βαρύτητα είναι ενιαία. Αν είναι έτσι, τότε οι μαύρες τρύπες δεν καταστρέφουν πληροφορίες, αλλά απλώς τις μεταφέρουν κάπου.
Εάν η φυσική είναι ενιαία, η τυπική εικόνα της επίδρασης των κβαντικών διακυμάνσεων στα πρώτα στάδια της Μεγάλης Έκρηξης πρέπει να τροποποιηθεί. Αυτές οι διακυμάνσεις δεν καθορίζουν τυχαία την υπέρθεση όλων των πιθανών αρχικών συνθηκών που συνυπάρχουν ταυτόχρονα. Σε αυτή την περίπτωση, η παραβίαση της συνοχής προκαλεί τις αρχικές συνθήκες να συμπεριφέρονται με κλασικό τρόπο σε διάφορους κβαντικούς κλάδους. Το βασικό σημείο είναι ότι η κατανομή των αποτελεσμάτων σε διαφορετικούς κβαντικούς κλάδους ενός όγκου Hubble (επίπεδο III) είναι πανομοιότυπη με την κατανομή των αποτελεσμάτων σε διαφορετικούς όγκους Hubble ενός κβαντικού κλάδου (επίπεδο I). Αυτή η ιδιότητα των κβαντικών διακυμάνσεων είναι γνωστή στη στατιστική μηχανική ως εργοδικότητα.
Το ίδιο σκεπτικό ισχύει και για το Επίπεδο II. Η διαδικασία διακοπής της συμμετρίας δεν οδηγεί σε ένα μοναδικό αποτέλεσμα, αλλά σε μια υπέρθεση όλων των αποτελεσμάτων, τα οποία γρήγορα αποκλίνουν κατά μήκος των χωριστών μονοπατιών τους. Έτσι, εάν οι φυσικές σταθερές, η διάσταση του χώρου (χρόνος κ.λπ.) μπορεί να διαφέρει σε παράλληλους κβαντικούς κλάδους στο επίπεδο III, τότε θα διαφέρουν και σε παράλληλα σύμπαντα στο επίπεδο II.
Με άλλα λόγια, ένα υπερσύμπαν Επιπέδου III δεν προσθέτει τίποτα καινούργιο σε αυτό που υπάρχει στα Επίπεδα I και II, μόνο περισσότερα αντίγραφα των ίδιων συμπάντων - οι ίδιες ιστορικές γραμμές αναπτύσσονται ξανά και ξανά σε διαφορετικούς κβαντικούς κλάδους. Η έντονη συζήτηση γύρω από τη θεωρία του Έβερετ φαίνεται να υποχωρεί σύντομα από την ανακάλυψη των εξίσου μεγαλειωδών αλλά λιγότερο αμφιλεγόμενων υπερσυμπάντων των Επιπέδων Ι και ΙΙ.
Οι εφαρμογές αυτών των ιδεών είναι βαθιές. Για παράδειγμα, αυτό το ερώτημα: ο αριθμός των συμπάντων αυξάνεται εκθετικά με την πάροδο του χρόνου; Η απάντηση είναι απροσδόκητη: όχι. Από την άποψη του πουλιού, υπάρχει μόνο ένα κβαντικό σύμπαν. Ποιος είναι ο αριθμός των χωριστών συμπάντων για έναν βάτραχο σε μια δεδομένη στιγμή; Αυτός είναι ο αριθμός των αισθητά διαφορετικών τόμων Hubble. Οι διαφορές μπορεί να είναι μικρές: φανταστείτε πλανήτες να κινούνται σε διαφορετικές κατευθύνσεις, φανταστείτε τον εαυτό σας παντρεμένο με κάποιον άλλο, κ.λπ. αλλά πεπερασμένο.
Για έναν βάτραχο, η εξέλιξη της κυματικής συνάρτησης αντιστοιχεί σε μια άπειρη κίνηση από μια από αυτές τις 10 καταστάσεις στην ισχύ των $10^(118)$ σε μια άλλη. Τώρα βρίσκεστε στο Σύμπαν Α, όπου διαβάζετε αυτήν την πρόταση. Και τώρα βρίσκεστε ήδη στο σύμπαν Β, όπου διαβάζετε την επόμενη πρόταση. Με άλλα λόγια, υπάρχει ένας παρατηρητής στο Β που είναι πανομοιότυπος με τον παρατηρητή στο σύμπαν Α, με τη μόνη διαφορά ότι έχει επιπλέον μνήμες. Κάθε στιγμή υπάρχουν όλες οι πιθανές καταστάσεις, έτσι ώστε το πέρασμα του χρόνου να μπορεί να συμβεί μπροστά στα μάτια του παρατηρητή. Αυτή η ιδέα εκφράστηκε στο μυθιστόρημά του επιστημονικής φαντασίας "Permutation City" (1994) από τον συγγραφέα Greg Egan και αναπτύχθηκε από τον φυσικό David Deutsch από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, τον ανεξάρτητο φυσικό Julian Barbour και άλλους. Όπως βλέπουμε, η ιδέα ενός υπερσύμπαντος μπορεί να παίζουν βασικό ρόλο στην κατανόηση της φύσης του χρόνου.
Επίπεδο IV
Άλλες μαθηματικές δομές
Οι αρχικές συνθήκες και οι φυσικές σταθερές στα υπερσύμπαντα των επιπέδων I, II και III μπορεί να διαφέρουν, αλλά οι θεμελιώδεις νόμοι της φυσικής είναι οι ίδιοι. Γιατί σταματήσαμε εδώ; Γιατί οι ίδιοι οι φυσικοί νόμοι δεν μπορούν να διαφέρουν; Τι γίνεται με ένα σύμπαν που υπακούει στους κλασικούς νόμους χωρίς σχετικιστικά αποτελέσματα; Τι γίνεται με τον χρόνο που κινείται σε διακριτά βήματα, όπως σε έναν υπολογιστή; Τι γίνεται με ένα σύμπαν που είναι ένα κενό δωδεκάεδρο; Σε ένα υπερσύμπαν Επιπέδου IV, όλες αυτές οι εναλλακτικές υπάρχουν στην πραγματικότητα.
ΕΠΙΠΕΔΟ ΥΠΕΡΣΥΜΠΑΝΤΟΣ IV
Τα σύμπαντα μπορεί να διαφέρουν όχι μόνο ως προς τη θέση, τις κοσμολογικές ιδιότητες ή τις κβαντικές καταστάσεις, αλλά και ως προς τους νόμους της φυσικής. Υπάρχουν εκτός χρόνου και χώρου και είναι σχεδόν αδύνατο να απεικονιστούν. Ο άνθρωπος μπορεί μόνο να τα δει αφηρημένα ως στατικά γλυπτά που αντιπροσωπεύουν τις μαθηματικές δομές των φυσικών νόμων που τα διέπουν. Σκεφτείτε ένα απλό σύμπαν που αποτελείται από τον Ήλιο, τη Γη και τη Σελήνη, όλα υπόκεινται στους νόμους του Νεύτωνα. Για έναν αντικειμενικό παρατηρητή, ένα τέτοιο σύμπαν φαίνεται να είναι ένας δακτύλιος (η τροχιά της Γης, «αλειφθεί» στο χρόνο), τυλιγμένο σε μια «πλέξη» (η τροχιά της Σελήνης γύρω από τη Γη). Άλλες μορφές αντιπροσωπεύουν άλλους φυσικούς νόμους (α, β, γ, δ). Αυτή η προσέγγιση μας επιτρέπει να λύσουμε μια σειρά θεμελιωδών προβλημάτων στη φυσική.
Το γεγονός ότι ένα τέτοιο υπερσύμπαν δεν είναι παράλογο αποδεικνύεται από την αντιστοιχία του κόσμου της αφηρημένης συλλογιστικής με τον πραγματικό μας κόσμο. Εξισώσεις και άλλες μαθηματικές έννοιες και δομές - αριθμοί, διανύσματα, γεωμετρικά αντικείμενα - περιγράφουν την πραγματικότητα με εκπληκτική αληθοφάνεια. Αντίστροφα, αντιλαμβανόμαστε τις μαθηματικές δομές ως πραγματικές. Ναι, πληρούν το θεμελιώδες κριτήριο της πραγματικότητας: είναι τα ίδια για όλους όσους τα μελετούν. Το θεώρημα θα ισχύει ανεξάρτητα από το ποιος το απέδειξε - ένα άτομο, ένας υπολογιστής ή ένα έξυπνο δελφίνι. Άλλοι περίεργοι πολιτισμοί θα βρουν τις ίδιες μαθηματικές δομές που γνωρίζουμε. Επομένως, οι μαθηματικοί λένε ότι δεν δημιουργούν, αλλά μάλλον ανακαλύπτουν μαθηματικά αντικείμενα.
Υπάρχουν δύο λογικά, αλλά εκ διαμέτρου αντίθετα παραδείγματα της σχέσης μεταξύ μαθηματικών και φυσικής, που προέκυψαν στην αρχαιότητα. Σύμφωνα με το παράδειγμα του Αριστοτέλη, η φυσική πραγματικότητα είναι πρωταρχική και η μαθηματική γλώσσα είναι μόνο μια βολική προσέγγιση. Στο πλαίσιο του παραδείγματος του Πλάτωνα, οι μαθηματικές δομές είναι πραγματικά πραγματικές και οι παρατηρητές τις αντιλαμβάνονται ατελώς. Με άλλα λόγια, αυτά τα παραδείγματα διαφέρουν ως προς την κατανόησή τους για το τι είναι πρωταρχικό - την άποψη του βατράχου του παρατηρητή (παράδειγμα του Αριστοτέλη) ή την άποψη του πτηνού από τα ύψη των νόμων της φυσικής (άποψη του Πλάτωνα).
Το παράδειγμα του Αριστοτέλη είναι το πώς αντιλαμβανόμαστε τον κόσμο από την πρώιμη παιδική ηλικία, πολύ πριν ακούσουμε για πρώτη φορά για τα μαθηματικά. Η άποψη του Πλάτωνα είναι αυτή της επίκτητης γνώσης. Οι σύγχρονοι φυσικοί (θεωρητικοί) τείνουν προς αυτό, προτείνοντας ότι τα μαθηματικά περιγράφουν καλά το Σύμπαν ακριβώς επειδή το Σύμπαν είναι μαθηματικής φύσης. Τότε όλη η φυσική καταλήγει στην επίλυση ενός μαθηματικού προβλήματος και ένας απείρως έξυπνος μαθηματικός μπορεί να υπολογίσει μόνο μια εικόνα του κόσμου στο επίπεδο ενός βατράχου με βάση τους θεμελιώδεις νόμους, δηλαδή να υπολογίσετε τι παρατηρητές υπάρχουν στο Σύμπαν, τι αντιλαμβάνονται και ποιες γλώσσες έχουν εφεύρει για να μεταφέρουν τις αντιλήψεις τους.
Η μαθηματική δομή είναι μια αφαίρεση, μια αμετάβλητη οντότητα εκτός χρόνου και χώρου. Αν η ιστορία ήταν ταινία, τότε η μαθηματική δομή θα αντιστοιχούσε όχι σε ένα καρέ, αλλά στο σύνολο της ταινίας. Ας πάρουμε για παράδειγμα έναν κόσμο που αποτελείται από σωματίδια μηδενικού μεγέθους κατανεμημένα σε τρισδιάστατο χώρο. Από τη σκοπιά ενός πουλιού, στον τετραδιάστατο χώρο (χρόνο), οι τροχιές των σωματιδίων είναι «μακαρόνια». ένας βάτραχος βλέπει δύο σωματίδια να περιστρέφονται σε τροχιές, μετά το πουλί βλέπει δύο «μακαρόνια», στριμμένα σε διπλή σπείρα. , δηλαδή μια μαθηματική δομή. Ο ίδιος ο βάτραχος είναι μια χοντρή σφαίρα από αυτά, η περίπλοκη συνένωση της οποίας αντιστοιχεί σε μια ομάδα σωματιδίων που αποθηκεύουν και επεξεργάζονται πληροφορίες. Ο κόσμος μας είναι πιο περίπλοκος από το παράδειγμα που εξετάζουμε και οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ποιο των μαθηματικών δομών που αντιστοιχεί.
Το παράδειγμα του Πλάτωνα περιέχει το ερώτημα: γιατί ο κόσμος μας είναι έτσι όπως είναι; Για τον Αριστοτέλη, αυτό είναι ένα ερώτημα χωρίς νόημα: ο κόσμος υπάρχει, και έτσι είναι! Αλλά οι οπαδοί του Πλάτωνα ενδιαφέρονται: θα μπορούσε ο κόσμος μας να είναι διαφορετικός; Εάν το Σύμπαν είναι ουσιαστικά μαθηματικό, τότε γιατί βασίζεται μόνο σε μία από τις πολλές μαθηματικές δομές; Φαίνεται ότι μια θεμελιώδης ασυμμετρία βρίσκεται στην ίδια την ουσία της φύσης.
Για να λύσω το παζλ, υπέθεσα ότι υπάρχει μαθηματική συμμετρία: ότι όλες οι μαθηματικές δομές πραγματοποιούνται φυσικά και καθεμία από αυτές αντιστοιχεί σε ένα παράλληλο σύμπαν. Τα στοιχεία αυτού του υπερσύμπαντος δεν βρίσκονται στον ίδιο χώρο, αλλά υπάρχουν εκτός χρόνου και χώρου. Οι περισσότεροι μάλλον δεν έχουν παρατηρητές. Η υπόθεση μπορεί να θεωρηθεί ως ακραίος πλατωνισμός, υποστηρίζοντας ότι οι μαθηματικές δομές του κόσμου των ιδεών του Πλάτωνα, ή το «νοητικό τοπίο» του μαθηματικού Rudy Rucker από το Πανεπιστήμιο του San Jose, υπάρχουν με φυσική έννοια. Αυτό είναι παρόμοιο με αυτό που ο κοσμολόγος John D. Barrow του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ αποκάλεσε το «p in the heavens», ο φιλόσοφος Robert Nozick του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ που περιέγραψε ως «αρχή της γονιμότητας» και ο φιλόσοφος David K. Lewis από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον ονόμασε «τροπική πραγματικότητα». .» Το Επίπεδο IV κλείνει την ιεραρχία των υπερσυμπάντων, αφού οποιαδήποτε αυτοσυνεπής φυσική θεωρία μπορεί να εκφραστεί με τη μορφή μιας ορισμένης μαθηματικής δομής.
Η υπόθεση του Υπερσύμπαντος Επιπέδου IV κάνει αρκετές ελεγχόμενες προβλέψεις. Όπως και στο επίπεδο II, περιλαμβάνει το σύνολο (σε αυτή την περίπτωση, το σύνολο όλων των μαθηματικών δομών) και τα εφέ επιλογής. Κατά την ταξινόμηση των μαθηματικών δομών, οι επιστήμονες πρέπει να σημειώσουν ότι η δομή που περιγράφει τον κόσμο μας είναι η πιο γενική από αυτές που συνάδουν με τις παρατηρήσεις. Επομένως, τα αποτελέσματα των μελλοντικών μας παρατηρήσεων θα πρέπει να είναι τα πιο γενικά από εκείνα που συνάδουν με τα δεδομένα προηγούμενης έρευνας και τα δεδομένα της προηγούμενης έρευνας θα πρέπει να είναι τα πιο γενικά από εκείνα που είναι γενικά συμβατά με την ύπαρξή μας.
Η εκτίμηση του βαθμού γενικότητας δεν είναι εύκολη υπόθεση. Ένα από τα εντυπωσιακά και καθησυχαστικά χαρακτηριστικά των μαθηματικών δομών είναι ότι οι ιδιότητες της συμμετρίας και της αμετάβλητης που κρατούν το σύμπαν μας απλό και τακτοποιημένο είναι γενικά κοινές. Οι μαθηματικές δομές συνήθως έχουν αυτές τις ιδιότητες από προεπιλογή και η απαλλαγή από αυτές απαιτεί την εισαγωγή πολύπλοκων αξιωμάτων.
Τι είπε ο Όκαμ;
Έτσι, οι θεωρίες για παράλληλα σύμπαντα έχουν μια ιεραρχία τεσσάρων επιπέδων, όπου σε κάθε επόμενο επίπεδο τα σύμπαντα μοιάζουν όλο και λιγότερο με το δικό μας. Μπορούν να χαρακτηρίζονται από διαφορετικές αρχικές συνθήκες (Επίπεδο I), φυσικές σταθερές και σωματίδια (Επίπεδο II) ή φυσικούς νόμους (Επίπεδο IV). Είναι αστείο ότι το επίπεδο III έχει επικριθεί περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες ως το μόνο που δεν εισάγει ποιοτικά νέους τύπους συμπάντων.
Την επόμενη δεκαετία, λεπτομερείς μετρήσεις της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου μικροκυμάτων και της μεγάλης κλίμακας κατανομής της ύλης στο Σύμπαν θα μας επιτρέψουν να προσδιορίσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια την καμπυλότητα και την τοπολογία του χώρου και να επιβεβαιώσουμε ή να διαψεύσουμε την ύπαρξη του Επιπέδου Ι. Τα ίδια δεδομένα θα μας επιτρέψει να λάβουμε πληροφορίες για το Επίπεδο ΙΙ δοκιμάζοντας τη θεωρία του χαοτικού αιώνιου πληθωρισμού. Οι πρόοδοι στην αστροφυσική και τη φυσική των σωματιδίων υψηλής ενέργειας θα βοηθήσουν στη βελτίωση του βαθμού μικρορύθμισης των φυσικών σταθερών, ενισχύοντας ή αποδυναμώνοντας τις θέσεις Επιπέδου II.
Εάν οι προσπάθειες για τη δημιουργία ενός κβαντικού υπολογιστή είναι επιτυχείς, θα υπάρξει ένα πρόσθετο επιχείρημα για την ύπαρξη του επιπέδου III, καθώς ο παράλληλος υπολογισμός θα χρησιμοποιήσει τον παραλληλισμό αυτού του επιπέδου. Οι πειραματιστές αναζητούν επίσης στοιχεία παραβίασης της ενότητας, τα οποία θα τους επιτρέψουν να απορρίψουν την υπόθεση της ύπαρξης του επιπέδου III. Τέλος, η επιτυχία ή η αποτυχία της προσπάθειας επίλυσης του πιο σημαντικού προβλήματος της σύγχρονης φυσικής - του συνδυασμού της γενικής σχετικότητας με την κβαντική θεωρία πεδίου - θα απαντήσει στο ερώτημα σχετικά με το επίπεδο IV. Είτε θα βρεθεί μια μαθηματική δομή που να περιγράφει με ακρίβεια το Σύμπαν μας, είτε θα φτάσουμε στο όριο της απίστευτης αποτελεσματικότητας των μαθηματικών και θα αναγκαστούμε να εγκαταλείψουμε την υπόθεση του Επιπέδου IV.
Λοιπόν, είναι δυνατόν να πιστεύουμε σε παράλληλα σύμπαντα; Τα κύρια επιχειρήματα κατά της ύπαρξής τους είναι ότι είναι υπερβολικά σπάταλα και ακατανόητα. Το πρώτο επιχείρημα είναι ότι οι θεωρίες του υπερσύμπαντος είναι ευάλωτες στο ξυράφι του Occam (William Occam, ένας σχολαστικός φιλόσοφος του 14ου αιώνα που υποστήριξε ότι οι έννοιες που δεν μπορούν να αναχθούν σε διαισθητική και βιωματική γνώση θα πρέπει να εξαλειφθούν από την επιστήμη (η «αρχή» ξυράφι του Occam». ), αφού υποθέτουν την ύπαρξη άλλων συμπάντων που δεν θα δούμε ποτέ. Γιατί η φύση πρέπει να είναι τόσο σπάταλη και να «διασκεδάζει» δημιουργώντας έναν άπειρο αριθμό διαφορετικών κόσμων; Ωστόσο, αυτό το επιχείρημα μπορεί να στραφεί υπέρ της ύπαρξης ενός υπερσύμπαντος. Με ποιους τρόπους η φύση είναι σπάταλη; Φυσικά, όχι στον χώρο, τη μάζα ή τον αριθμό των ατόμων: ένας άπειρος αριθμός από αυτά περιέχονται ήδη στο επίπεδο I, η ύπαρξη του οποίου είναι αναμφισβήτητη, επομένως δεν υπάρχει λόγος να ανησυχούμε ότι η φύση θα εξαντλήσει άλλα από αυτά. Το πραγματικό ζήτημα είναι η φαινομενική μείωση της απλότητας. Οι σκεπτικιστές ανησυχούν για τις πρόσθετες πληροφορίες που απαιτούνται για την περιγραφή αόρατων κόσμων.
Ωστόσο, ολόκληρο το σύνολο είναι συχνά πιο απλό από κάθε μέλος του. Ο όγκος πληροφοριών ενός αλγορίθμου αριθμών είναι, χονδρικά, το μήκος του συντομότερου προγράμματος υπολογιστή που δημιουργεί αυτόν τον αριθμό, εκφρασμένο σε bit. Ας πάρουμε για παράδειγμα το σύνολο όλων των ακεραίων. Τι είναι πιο απλό - ολόκληρο το σύνολο ή ένας μόνο αριθμός; Με την πρώτη ματιά, είναι το δεύτερο. Ωστόσο, το πρώτο μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας ένα πολύ απλό πρόγραμμα και ένας μεμονωμένος αριθμός μπορεί να είναι εξαιρετικά μεγάλος. Επομένως, ολόκληρο το σετ αποδεικνύεται πιο απλό.
Ομοίως, το σύνολο όλων των λύσεων στις εξισώσεις του Αϊνστάιν για ένα πεδίο είναι απλούστερο από κάθε συγκεκριμένη λύση - η πρώτη αποτελείται από λίγες μόνο εξισώσεις και η δεύτερη απαιτεί τον καθορισμό ενός τεράστιου όγκου αρχικών δεδομένων σε μια συγκεκριμένη υπερεπιφάνεια. Έτσι, η πολυπλοκότητα αυξάνεται όταν εστιάζουμε σε ένα μόνο στοιχείο του συνόλου, χάνοντας τη συμμετρία και την απλότητα που ενυπάρχουν στο σύνολο όλων των στοιχείων.
Υπό αυτή την έννοια, τα υπερσύμπαντα των υψηλότερων επιπέδων είναι πιο απλά. Η μετάβαση από το Σύμπαν μας σε ένα υπερσύμπαν Επιπέδου Ι εξαλείφει την ανάγκη καθορισμού αρχικών συνθηκών. Περαιτέρω μετακίνηση στο επίπεδο II εξαλείφει την ανάγκη καθορισμού φυσικών σταθερών και στο επίπεδο IV δεν χρειάζεται να προσδιορίσετε τίποτα απολύτως. Η υπερβολική πολυπλοκότητα είναι απλώς μια υποκειμενική αντίληψη, μια άποψη βατράχου. Και από την οπτική γωνία ενός πουλιού, αυτό το υπερσύμπαν δύσκολα θα μπορούσε να είναι πιο απλό.
Τα παράπονα για το ακατανόητο είναι αισθητικά, όχι επιστημονικά και δικαιολογούνται μόνο σε μια αριστοτελική κοσμοθεωρία. Όταν κάνουμε μια ερώτηση για τη φύση της πραγματικότητας, δεν πρέπει να περιμένουμε μια απάντηση που μπορεί να φαίνεται περίεργη;
Ένα κοινό χαρακτηριστικό και των τεσσάρων επιπέδων του υπερσύμπαντος είναι ότι η απλούστερη και ίσως πιο κομψή θεωρία περιλαμβάνει παράλληλα σύμπαντα εξ ορισμού. Για να απορρίψουμε την ύπαρξή τους, είναι απαραίτητο να περιπλέκουμε τη θεωρία προσθέτοντας διαδικασίες που δεν επιβεβαιώνονται από το πείραμα και τα αξιώματα που επινοήθηκαν για αυτόν τον σκοπό - σχετικά με το πεπερασμένο του χώρου, την κατάρρευση της κυματικής συνάρτησης και την οντολογική ασυμμετρία. Η επιλογή μας έγκειται στο τι θεωρείται πιο σπάταλο και άκομψο - πολλές λέξεις ή πολλά σύμπαντα. Ίσως με την πάροδο του χρόνου να συνηθίσουμε τις ιδιορρυθμίες του κόσμου μας και να βρούμε τις παραξενιές του γοητευτικές.
Max Tegmark ("In the World of Science", No. 8, 2003)
Βρετανοί επιστήμονες από την Οξφόρδη έχουν αποδείξει την ύπαρξη παράλληλων κόσμων. Ο επικεφαλής της επιστημονικής ομάδας, Χιου Έβερετ, εξήγησε λεπτομερώς αυτό το φαινόμενο, γράφει το MIGnews την Παρασκευή.
Η θεωρία της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν ήταν συνέπεια της δημιουργίας της υπόθεσης των παράλληλων κόσμων, η οποία εξηγεί ιδανικά τη φύση της κβαντικής μηχανικής. Εξηγεί την ύπαρξη παράλληλων κόσμων ακόμη και χρησιμοποιώντας το παράδειγμα μιας σπασμένης κούπας. Υπάρχει μια τεράστια ποικιλία αποτελεσμάτων αυτού του γεγονότος: η κούπα θα πέσει στο πόδι ενός ατόμου και δεν θα σπάσει ως αποτέλεσμα, το άτομο θα μπορεί να πιάσει την κούπα καθώς πέφτει. Ο αριθμός των αποτελεσμάτων, όπως ανέφεραν προηγουμένως οι επιστήμονες, είναι απεριόριστος. Η θεωρία δεν είχε καμία βάση στην πραγματικότητα, έτσι ξεχάστηκε γρήγορα. Κατά τη διάρκεια του μαθηματικού πειράματος του Έβερετ, διαπιστώθηκε ότι, όντας μέσα σε ένα άτομο, δεν μπορούμε να πούμε ότι υπάρχει πραγματικά. Για να καθορίσετε τις διαστάσεις του, πρέπει να πάρετε μια "εξωτερική" θέση: μετρήστε δύο μέρη ταυτόχρονα. Έτσι, οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει την πιθανότητα ύπαρξης ενός τεράστιου αριθμού παράλληλων κόσμων.
Παράλληλος κόσμος: Θα μπορέσει ένας άνθρωπος να ζήσει σε άλλη διάσταση;
Ο όρος «παράλληλος κόσμος» είναι γνωστός εδώ και πολύ καιρό. Οι άνθρωποι σκέφτονταν την ύπαρξή του από την αρχή της ζωής στη Γη. Η πίστη σε άλλες διαστάσεις εμφανίστηκε στον άνθρωπο και μεταδόθηκε από γενιά σε γενιά με τη μορφή μύθων, θρύλων και παραμυθιών. Τι γνωρίζουμε όμως εμείς, οι σύγχρονοι άνθρωποι, για τις παράλληλες πραγματικότητες; Υπάρχουν πραγματικά; Ποια είναι η γνώμη των επιστημόνων για αυτό το θέμα; Και τι περιμένει έναν άνθρωπο αν καταλήξει σε άλλη διάσταση;
Γνώμη της επίσημης επιστήμης
Οι φυσικοί εδώ και καιρό λένε ότι τα πάντα στη Γη υπάρχουν σε συγκεκριμένο χώρο και χρόνο. Η ανθρωπότητα ζει σε τρεις διαστάσεις. Τα πάντα σε αυτό μπορούν να μετρηθούν σε ύψος, μήκος και πλάτος, επομένως μέσα σε αυτά τα πλαίσια συγκεντρώνεται η κατανόηση του σύμπαντος στη συνείδησή μας. Αλλά η επίσημη, ακαδημαϊκή επιστήμη αναγνωρίζει ότι μπορεί να υπάρχουν και άλλα επίπεδα που είναι κρυμμένα από τα μάτια μας. Στη σύγχρονη επιστήμη υπάρχει ο όρος «θεωρία χορδών». Είναι δύσκολο να το καταλάβουμε, αλλά βασίζεται στο γεγονός ότι στο Σύμπαν δεν υπάρχει ένας, αλλά πολλοί χώροι. Είναι αόρατα στους ανθρώπους γιατί υπάρχουν σε συμπιεσμένη μορφή. Μπορεί να υπάρχουν από 6 έως 26 τέτοιες μετρήσεις (σύμφωνα με τους επιστήμονες).
Το 1931, ο Αμερικανός Τσαρλς Φορτ εισήγαγε μια νέα έννοια των «τόπων τηλεμεταφοράς». Μέσα από αυτές τις περιοχές του χώρου μπορεί κανείς να φτάσει σε έναν από τους παράλληλους κόσμους. Από εκεί έρχονται στους ανθρώπους οι poltergeists, τα φαντάσματα, τα UFO και άλλες υπερφυσικές οντότητες. Αλλά εφόσον αυτές οι «πόρτες» ανοίγουν και προς τις δύο κατευθύνσεις - στον κόσμο μας και σε μια από τις παράλληλες πραγματικότητες - τότε είναι πιθανό οι άνθρωποι να εξαφανιστούν σε μία από αυτές τις διαστάσεις.
Νέες θεωρίες για τους παράλληλους κόσμους
Η επίσημη θεωρία ενός παράλληλου κόσμου εμφανίστηκε στη δεκαετία του '50 του εικοστού αιώνα. Εφευρέθηκε από τον μαθηματικό και φυσικό Χιου Έβερετ. Αυτή η ιδέα βασίζεται στους νόμους της κβαντικής μηχανικής και της θεωρίας πιθανοτήτων. Ο επιστήμονας είπε ότι ο αριθμός των πιθανών αποτελεσμάτων οποιουδήποτε γεγονότος είναι ίσος με τον αριθμό των παράλληλων κόσμων. Μπορεί να υπάρχει άπειρος αριθμός παρόμοιων επιλογών. Η θεωρία του Έβερετ επικρίθηκε και συζητήθηκε μεταξύ επιστημονικών διαφωτιστών για πολλά χρόνια. Ωστόσο, πρόσφατα, καθηγητές από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης μπόρεσαν λογικά να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη πραγματικοτήτων παράλληλων με το αεροπλάνο μας. Η ανακάλυψή τους βασίζεται στην ίδια κβαντική φυσική.
Οι ερευνητές έχουν αποδείξει ότι το άτομο, ως βάση των πάντων, ως δομικό υλικό οποιασδήποτε ουσίας, μπορεί να καταλάβει διαφορετικές θέσεις, δηλαδή να εμφανίζεται σε πολλά σημεία ταυτόχρονα. Όπως τα στοιχειώδη σωματίδια, τα πάντα μπορούν να βρίσκονται σε πολλά σημεία του χώρου, δηλαδή σε δύο ή περισσότερους κόσμους.
Πραγματικά παραδείγματα ανθρώπων που κινούνται σε παράλληλο επίπεδο
Στα μέσα του 19ου αιώνα στο Κονέκτικατ, δύο αξιωματούχοι, ο δικαστής Wei και ο συνταγματάρχης McArdle, πιάστηκαν από τη βροχή και μια καταιγίδα και αποφάσισαν να κρυφτούν από αυτούς σε μια μικρή ξύλινη καλύβα στο δάσος. Όταν μπήκαν εκεί, οι ήχοι της βροντής έπαψαν να ακούγονται και γύρω από τους ταξιδιώτες επικρατούσε εκκωφαντική σιωπή και σκοτάδι. Ψάχτηκαν για μια πόρτα από σφυρήλατο σίδερο μέσα στο σκοτάδι και κοίταξαν σε ένα άλλο δωμάτιο γεμάτο με μια αχνή πρασινωπή λάμψη. Ο δικαστής μπήκε μέσα και εξαφανίστηκε αμέσως, και ο ΜακΆρντλ χτύπησε τη βαριά πόρτα, έπεσε στο πάτωμα και έχασε τις αισθήσεις του. Αργότερα, ο συνταγματάρχης βρέθηκε στη μέση του δρόμου μακριά από τη θέση του μυστηριώδους κτιρίου. Μετά συνήλθε, είπε αυτή την ιστορία, αλλά μέχρι το τέλος των ημερών του τον θεωρούσαν τρελό.
Το 1974, στην Ουάσιγκτον, ένας από τους υπαλλήλους του διοικητικού κτιρίου, ο κύριος Μάρτιν, βγήκε έξω μετά τη δουλειά και είδε το παλιό του αυτοκίνητο όχι εκεί που το άφησε το πρωί, αλλά στην απέναντι πλευρά του δρόμου. Το πλησίασε, το άνοιξε και ήθελε να πάει σπίτι. Αλλά το κλειδί ξαφνικά δεν μπήκε στην ανάφλεξη. Πανικόβλητος ο άνδρας επέστρεψε στο κτίριο και θέλησε να καλέσει την αστυνομία. Αλλά μέσα, όλα ήταν διαφορετικά: οι τοίχοι είχαν άλλο χρώμα, το τηλέφωνο είχε φύγει από το λόμπι και δεν υπήρχε γραφείο στον όροφο του όπου δούλευε ο κύριος Μάρτιν. Τότε ο άνδρας έτρεξε έξω και είδε το αυτοκίνητό του εκεί που το είχε σταθμεύσει το πρωί. Όλα επέστρεψαν στις συνηθισμένες τους θέσεις, οπότε ο υπάλληλος δεν κατήγγειλε το περίεργο περιστατικό που του συνέβη στην αστυνομία και μίλησε για αυτό μόνο πολλά χρόνια αργότερα. Ο Αμερικανός μάλλον βρέθηκε για λίγο σε παράλληλο χώρο.
Σε ένα αρχαίο κάστρο κοντά στο Comcrieff στη Σκωτία, δύο γυναίκες εξαφανίστηκαν μια μέρα, άγνωστο πού. Ο ιδιοκτήτης του κτιρίου, ονόματι McDogli, είπε ότι συμβαίνουν περίεργα πράγματα σε αυτό και υπάρχουν παλιά αποκρυφιστικά βιβλία. Αναζητώντας κάτι μυστηριώδες, δύο ηλικιωμένες κυρίες σκαρφάλωσαν κρυφά σε ένα σπίτι που ο ιδιοκτήτης είχε εγκαταλείψει αφού ένα αρχαίο πορτρέτο έπεσε πάνω του ένα βράδυ. Οι γυναίκες μπήκαν στον χώρο στον τοίχο που εμφανίστηκε μετά την πτώση του πίνακα και εξαφανίστηκε. Οι διασώστες δεν κατάφεραν να τα βρουν ούτε ίχνος από τα ταρτάν. Υπάρχει πιθανότητα να άνοιξαν μια πύλη σε έναν άλλο κόσμο, να μπήκαν σε αυτόν και να μην επέστρεψαν.
Θα μπορέσουν οι άνθρωποι να ζήσουν σε άλλη διάσταση;
Υπάρχουν διαφορετικές απόψεις για το αν είναι δυνατόν να ζεις σε έναν από τους παράλληλους κόσμους. Αν και υπάρχουν πολλές περιπτώσεις ανθρώπων που περνούν σε άλλες διαστάσεις, κανένας από αυτούς που επέστρεψαν μετά από πολύωρη παραμονή σε άλλη πραγματικότητα δεν ολοκλήρωσε το ταξίδι του με επιτυχία. Άλλοι τρελάθηκαν, άλλοι πέθαναν, άλλοι γέρασαν απροσδόκητα.
Η μοίρα όσων πέρασαν από την πύλη και κατέληξαν σε άλλη διάσταση παρέμεινε για πάντα άγνωστη. Τα μέντιουμ λένε συνεχώς ότι έρχονται σε επαφή με πλάσματα από άλλους κόσμους. Οι υποστηρικτές της ιδέας των ανώμαλων φαινομένων λένε ότι όλοι οι αγνοούμενοι βρίσκονται σε εκείνα τα αεροπλάνα που υπάρχουν παράλληλα με τα δικά μας. Ίσως όλα γίνουν πιο ξεκάθαρα αν υπάρχει κάποιος που μπορεί να μπει σε ένα από αυτά και να επιστρέψει πίσω, ή αν οι αγνοούμενοι αρχίσουν ξαφνικά να εμφανίζονται στον κόσμο μας και να περιγράψουν ακριβώς πώς έζησαν σε μια παράλληλη διάσταση.
Έτσι, οι παράλληλοι κόσμοι μπορεί να είναι μια άλλη πραγματικότητα που έχει παραμείνει ουσιαστικά ανεξερεύνητη σε όλες τις χιλιετίες της ανθρώπινης ύπαρξης. Οι θεωρίες για αυτές μέχρι στιγμής παραμένουν μόνο εικασίες, ιδέες, εικασίες, τις οποίες οι σύγχρονοι επιστήμονες έχουν εξηγήσει μόνο λίγο. Είναι πιθανό ότι το σύμπαν έχει πολλούς κόσμους, αλλά οι άνθρωποι πρέπει να γνωρίζουν γι 'αυτούς και να μπουν σε αυτούς ή αρκεί απλώς να υπάρχουμε ειρηνικά στον δικό μας χώρο;
