Мультивселенная - Multiverse

Мультивселенный является гипотетической группой нескольких вселенных . Вместе эти вселенные включают в себя все, что существует: совокупность пространства , времени , материи , энергии , информации , а также физических законов и констант, которые их описывают. Различные вселенные в мультивселенной называются «параллельными вселенными», «другими вселенными», «альтернативными вселенными» или «множеством миров».

История концепции

Ранние зарегистрированные примеры идеи бесконечных миров существовали в философии древнегреческого атомизма , который предполагал, что бесконечные параллельные миры возникли в результате столкновения атомов. В третьем веке до нашей эры философ Хрисипп предположил, что мир вечно исчез и возродился, эффективно предполагая существование множества вселенных во времени. Понятие множественных вселенных стало более определенным в средние века .

В Дублине в 1952 году Эрвин Шредингер прочитал лекцию, в которой он шутливо предупредил своих слушателей, что то, что он собирался сказать, может «показаться сумасшедшим». Он сказал, что, когда его уравнения, казалось, описывали несколько разных историй, это были «не альтернативы, но все действительно происходили одновременно». Такая двойственность называется « суперпозицией ».

Американский философ и психолог Уильям Джеймс использовал термин «мультивселенная» в 1895 году, но в другом контексте. Этот термин впервые был использован в художественной литературе и в ее текущем физическом контексте Майклом Муркоком в его новелле «Расколотые миры» 1963 года (часть его серии « Вечный чемпион »).

Краткое объяснение

Множественные вселенные были выдвинуты гипотезами в космологии , физике , астрономии , религии , философии , трансперсональной психологии , музыке и во всех видах литературы , особенно в научной фантастике , комиксах и фэнтези . В этих контекстах параллельные вселенные также называют «альтернативными вселенными», «квантовыми вселенными», «взаимопроникающими измерениями», «параллельными вселенными», «параллельными измерениями», «параллельными мирами», «параллельными реальностями», «квантовыми реальностями» ». альтернативные реальности »,« альтернативные временные рамки »,« альтернативные измерения »и« размерные плоскости ».

Сообщество физиков постоянно обсуждает различные теории мультивселенной. Выдающиеся физики расходятся во мнениях относительно того, существуют ли какие-либо другие вселенные за пределами нашей собственной.

Некоторые физики говорят, что мультивселенная не является законной темой для научных исследований. Высказывались опасения по поводу того, могут ли попытки освободить мультивселенную от экспериментальной проверки подорвать доверие общества к науке и, в конечном итоге, навредить изучению фундаментальной физики. Некоторые из них утверждали , что мультивселенное является философским понятием , а не научная гипотеза , поскольку она не может быть эмпирический фальсифицирована . Способность опровергнуть теорию с помощью научного эксперимента - важнейший критерий принятого научного метода . Пол Стейнхардт утверждал, что ни один эксперимент не может исключить теорию, если теория предусматривает все возможные результаты.

В 2007 году лауреат Нобелевской премии Стивен Вайнберг предположил, что если бы мультивселенная существовала, «надежда найти рациональное объяснение точных значений масс кварков и других констант стандартной модели, которые мы наблюдаем в нашем Большом взрыве , обречена, поскольку их значения будут обречены. быть случайностью той части мультивселенной, в которой мы живем ».

Искать доказательства

Примерно в 2010 году такие ученые, как Стивен М. Фини, проанализировали данные зонда микроволновой анизотропии Уилкинсона (WMAP) и заявили, что нашли доказательства того, что эта Вселенная сталкивалась с другими (параллельными) вселенными в далеком прошлом. Однако более тщательный анализ данных WMAP и спутника Planck , разрешение которого в три раза выше, чем у WMAP, не выявил каких-либо статистически значимых свидетельств такого столкновения пузырьков Вселенной . Кроме того, не было никаких свидетельств гравитационного притяжения других вселенных на нашу.

Сторонники и скептики

Среди современных сторонников одной или нескольких гипотез мультивселенной - Дон Пейдж , Брайан Грин , Макс Тегмарк , Алан Гут , Андрей Линде , Мичио Каку , Дэвид Дойч , Леонард Сасскинд , Александр Виленкин , Ясунори Номура , Радж Патрия , Лаура Мерсини-Хоутон , Нил деГрасс Тайсон , Шон Кэрролл и Стивен Хокинг .

Ученые, которые в целом скептически относятся к гипотезе мультивселенной, включают: Дэвида Гросса , Пола Стейнхардта , Анны Иджас, Абрахама Леба , Дэвида Спергеля , Нила Турока , Вячеслава Муханова , Майкла С. Тернера , Роджера Пенроуза , Джорджа Эллиса , Джо Силка , Карло Ровелли , Адама. Фрэнк , Марсело Глейзер , Джим Бэгготт и Пол Дэвис .

Аргументы против теорий мультивселенной

В 2003 Нью - Йорк Таймсы части мнения, «Краткая история Мультивселенного», автор и космолог Пол Дэвис предложил целый ряд аргументов , которые мультивселенные теории являются ненаучными:

Для начала, как проверить существование других вселенных? Безусловно, все космологи признают, что есть некоторые области Вселенной, которые находятся за пределами досягаемости наших телескопов, но где-то на скользкой дорожке между этим и идеей о бесконечном количестве вселенных достоверность достигает предела. По мере того, как кто-то спускается по этому склону, все больше и больше нужно принимать на веру, и все меньше и меньше подлежит научной проверке. Поэтому объяснения крайних мультивселенных напоминают богословские дискуссии. В самом деле, обращение к бесконечному множеству невидимых вселенных для объяснения необычных особенностей той, что мы видим, столь же произвольно, как призыв к невидимому Создателю. Теорию мультивселенной можно оформить научным языком, но, по сути, она требует такого же прыжка веры.

-  Пол Дэвис, The New York Times , «Краткая история мультивселенной»

Джордж Эллис , писавший в августе 2011 года, подверг критике мультивселенную и указал, что это нетрадиционная научная теория. Он признает, что считается, что мультивселенная существует далеко за пределами космологического горизонта . Он подчеркнул, что предположительно это так далеко, что вряд ли когда-либо будут обнаружены какие-либо доказательства. Эллис также объяснил, что некоторые теоретики не верят, что отсутствие эмпирической проверяемости и фальсифицируемости является серьезной проблемой, но он выступает против такого взгляда :

Многие физики, которые говорят о мультивселенной, особенно сторонники струнного ландшафта , не очень заботятся о параллельных вселенных как таковых . Для них возражения против мультивселенной как концепции не важны. Их теории живут или умирают на основе внутренней согласованности и, можно надеяться, возможных лабораторных испытаний.

Эллис говорит, что ученые предложили идею мультивселенной как способ объяснения природы существования . Он указывает, что в конечном итоге эти вопросы остаются нерешенными, потому что это метафизическая проблема, которая не может быть решена эмпирической наукой. Он утверждает, что тестирование с помощью наблюдений лежит в основе науки и от него не следует отказываться:

Каким бы скептиком я ни был, я думаю, что созерцание мультивселенной - прекрасная возможность поразмышлять о природе науки и конечной природе существования: почему мы здесь ... Рассматривая эту концепцию, нам нужно открытое ум, хоть и не слишком открытый. Это тонкий путь. Параллельные вселенные могут существовать, а могут и не существовать; дело не доказано. Нам придется жить с этой неопределенностью. Нет ничего плохого в научно обоснованных философских спекуляциях, а именно о предложениях мультивселенной. Но мы должны назвать это тем, что есть.

-  Джордж Эллис, "Мультивселенная действительно существует?" , Scientific American

Эксперты в области вероятности определили вывод мультивселенной для объяснения кажущейся тонкой настройки Вселенной как пример заблуждения обратного игрока .

Схемы классификации

Макс Тегмарк и Брайан Грин разработали схемы классификации для различных теоретических типов мультивселенных и вселенных, которые они могут составлять.

Четыре уровня Макса Тегмарка

Космолог Макс Тегмарк представил таксономию вселенных за пределами знакомой наблюдаемой вселенной . Четыре уровня классификации Тегмарка организованы таким образом, что можно понять, что последующие уровни охватывают и расширяют предыдущие уровни. Их краткое описание приводится ниже.

Уровень I: расширение нашей вселенной.

Предсказание космической инфляции - это существование бесконечной эргодической вселенной, которая, будучи бесконечной, должна содержать объемы Хаббла, реализующие все начальные условия.

Соответственно, бесконечная Вселенная будет содержать бесконечное количество объемов Хаббла, имеющих одинаковые физические законы и физические константы . Что касается таких конфигураций, как распределение материи , почти все будет отличаться от нашего тома Хаббла. Однако, поскольку их бесконечно много, далеко за космологическим горизонтом , в конечном итоге появятся объемы Хаббла с подобными и даже идентичными конфигурациями. Тегмарк считает, что идентичный нашему объему должен быть примерно в 10 10 115 метрах от нас.

На самом деле, учитывая бесконечное пространство, во Вселенной могло бы существовать бесконечное количество объемов Хаббла, идентичных нашему. Это прямо следует из космологического принципа , согласно которому предполагается, что наш объем Хаббла не является особенным или уникальным.

Уровень II: Вселенные с разными физическими константами.

В теории вечной инфляции , которая является вариантом теории космической инфляции , мультивселенная или пространство в целом растягивается и будет продолжать это делать вечно, но некоторые области пространства перестают растягиваться и образуют отдельные пузыри (например, газовые карманы в буханке хлеба). восходящего хлеба). Такие пузыри являются эмбриональными мультивселенными I уровня.

Разные пузыри могут испытывать разное спонтанное нарушение симметрии , что приводит к разным свойствам, например разным физическим константам .

Уровень II также включает в себя Уилер «s колебательный вселенной теории и Ли Смолин » s теории плодовиты вселенных .

Уровень III: многомировая интерпретация квантовой механики.

Эверетт «s многомировая интерпретация (МЙ) является одним из нескольких основных интерпретаций квантовой механики .

Короче говоря, одним из аспектов квантовой механики является то, что некоторые наблюдения нельзя предсказать абсолютно. Вместо этого существует ряд возможных наблюдений, каждое с разной вероятностью . Согласно MWI, каждое из этих возможных наблюдений соответствует разной вселенной. Предположим, что брошен шестигранный кубик, и результат броска соответствует наблюдаемой квантовой механике . Все шесть возможных вариантов выпадения кубика соответствуют шести различным вселенным.

Тегмарк утверждает, что мультивселенная уровня III не содержит больше возможностей в объеме Хаббла, чем мультивселенная уровня I или уровня II. Фактически, все различные «миры», созданные «расколами» в мультивселенной уровня III с одинаковыми физическими константами, можно найти в некотором томе Хаббла в мультивселенной уровня I. Тегмарк пишет, что «Единственная разница между Уровнем I и Уровнем III - это место, где проживают ваши двойники . На Уровне I они живут где-то в другом месте в старом добром трехмерном пространстве. На Уровне III они живут на другой квантовой ветви в бесконечномерном Гильбертовом пространстве . "

Точно так же все пузырьковые вселенные уровня II с разными физическими константами могут быть фактически обнаружены как «миры», созданные «расщеплением» в момент спонтанного нарушения симметрии в мультивселенной уровня III. Согласно Ясунори Номуре , Рафаэлю Буссо и Леонарду Сасскинду , это связано с тем, что глобальное пространство-время, появляющееся в (вечно) инфляционной мультивселенной, является избыточной концепцией. Это означает, что мультивселенная уровней I, II и III - это, по сути, одно и то же. Эта гипотеза называется «Мультивселенная = квантовое множество миров». Согласно Ясунори Номуре , эта квантовая мультивселенная статична, а время - простая иллюзия.

Другой вариант идеи многомиров - это интерпретация многих умов Х. Дитера Зе .

Уровень IV: Абсолютный ансамбль

Конечная гипотеза математической вселенной - это собственная гипотеза Тегмарка.

На этом уровне все вселенные считаются одинаково реальными, которые могут быть описаны различными математическими структурами.

Тегмарк пишет:

Абстрактная математика настолько универсальна, что любая Теория Всего (TOE), определяемая в чисто формальных терминах (независимо от расплывчатой ​​человеческой терминологии), также является математической структурой. Например, ОО, включающая набор различных типов сущностей (обозначаемых, скажем, словами) и отношений между ними (обозначаемых дополнительными словами), есть не что иное, как то, что математики называют теоретико-множественной моделью, и обычно можно найти формальную систему. что это модель.

Он утверждает, что это «подразумевает, что любая мыслимая теория параллельной вселенной может быть описана на уровне IV» и «включает все другие ансамбли, поэтому замыкает иерархию мультивселенных, и не может быть, скажем, Уровня V.»

Юрген Шмидхубер , однако, говорит, что набор математических структур даже не определен четко и допускает только представления вселенной, описываемые конструктивной математикой, то есть компьютерные программы .

Schmidhuber явно включает в себя вселенские представлениях описываемых без остановочных программ, выходных биты сходиться за конечное время, хотя само время сходимости не может быть предсказуемым путем Остановки программы, из - за неразрешимости в проблемах остановки . Он также подробно обсуждает более ограниченный ансамбль быстро вычислимых вселенных.

Девять типов Брайана Грина

Американский физик-теоретик и теоретик струн Брайан Грин обсудил девять типов мультивселенных:

Стеганый
Стеганая мультивселенная работает только в бесконечной вселенной. В бесконечном пространстве каждое возможное событие будет происходить бесконечное количество раз. Однако скорость света не позволяет нам узнать об этих других идентичных областях.
Инфляционный
Инфляционной мультивселенной состоит из различных карманов , в которых инфляционные поля разрушиться и формируют новые вселенные.
Brane
Версия мультивселенной бран постулирует, что вся наша Вселенная существует на мембране ( бране ), которая плавает в более высоком измерении или «балке». В этой массе есть другие мембраны со своими вселенными. Эти вселенные могут взаимодействовать друг с другом, и когда они сталкиваются, производимого насилия и энергии более чем достаточно, чтобы вызвать Большой взрыв . Браны плавают или дрейфуют рядом друг с другом в балке, и каждые несколько триллионов лет, притягиваемые гравитацией или какой-либо другой силой, которую мы не понимаем, сталкиваются и сталкиваются друг с другом. Этот повторяющийся контакт приводит к многократным или «циклическим» большим взрывам . Эта конкретная гипотеза подпадает под зонтик теории струн, поскольку требует дополнительных пространственных измерений.
Циклический
В циклической мультивселенной есть несколько бран , которые столкнулись, вызвав Большой взрыв . Вселенные отскакивают назад и проходят сквозь время, пока не соберутся вместе и снова не столкнутся, разрушая старое содержимое и создавая его заново.
Пейзаж
В основе ландшафтной мультивселенной лежат пространства Калаби – Яу теории струн . Квантовые флуктуации опускают формы на более низкий энергетический уровень, создавая карман с набором законов, отличных от законов окружающего пространства.
Квантовый
Квантовая мультивселенный создает новую вселенную , когда диверсия в событиях , происходит, как и в интерпретации многих миров квантовой механики.
Голографический
Голографические мультиленный происходят от теории , что площадь поверхности пространства может кодировать содержимое объема области.
Смоделированный
Смоделированы мультивселенной существует на сложных компьютерных систем , которые имитируют целые вселенные.
Окончательный
Конечные мультивселенный содержит все математически возможную вселенную под различными законами физики.

Циклические теории

В ряде теорий, существует ряд бесконечных, самодостаточные циклы (например, вечность из Большого Bangs , Большие спадов , и / или Большие замерзает ).

М-теория

Мультивселенная несколько иного типа была предусмотрена в теории струн и ее многомерном расширении, М-теории.

Эти теории требуют наличия 10 или 11 измерений пространства-времени соответственно. Дополнительные шесть или семь измерений могут быть либо компактифицированы в очень маленьком масштабе, либо наша Вселенная может быть просто локализована на динамическом (3 + 1) -мерном объекте, D3-бране . Это открывает возможность того, что существуют другие браны, которые могут поддерживать другие вселенные.

Космология черной дыры

Космология черных дыр - это космологическая модель, в которой наблюдаемая Вселенная - это внутренность черной дыры, существующей как одна из, возможно, многих вселенных внутри большей вселенной. Сюда входит теория белых дыр , которые находятся на противоположной стороне пространства-времени .

Антропный принцип

Концепция других вселенных была предложена для объяснения того, как наша собственная вселенная кажется приспособленной для осознанной жизни, как мы ее переживаем.

Если бы существовало большое (возможно, бесконечное) количество вселенных, каждая с возможно разными физическими законами (или разными фундаментальными физическими константами ), то некоторые из этих вселенных (даже если их очень мало) имели бы подходящую комбинацию законов и фундаментальных параметров. для развития материи , астрономических структур, элементарного разнообразия, звезд и планет, которые могут существовать достаточно долго для возникновения и развития жизни.

Слабый антропный принцип мог бы быть применен к выводу , что мы (как сознательные существа) будем существовать только в одном из тех немногих вселенных , которые случились быть точно настроено, что позволяет существование жизни с развитым сознанием. Таким образом, хотя вероятность того, что какая-либо конкретная вселенная будет иметь необходимые условия для жизни ( как мы понимаем жизнь ), может быть чрезвычайно мала , эти условия не требуют разумного замысла в качестве объяснения условий во Вселенной, которые способствуют нашему существованию в ней.

Ранняя форма этого рассуждения очевидна в работе Артура Шопенгауэра 1844 года «Von der Nichtigkeit und dem Leiden des Lebens», где он утверждает, что наш мир должен быть худшим из всех возможных миров, потому что если бы он был значительно хуже в любом отношении он не мог существовать дальше.

бритва Оккама

Сторонники и критики расходятся во мнениях относительно того, как применять бритву Оккама . Критики утверждают, что постулирование почти бесконечного числа ненаблюдаемых вселенных только для объяснения нашей собственной вселенной противоречит бритве Оккама. Однако сторонники этой теории утверждают, что с точки зрения колмогоровской сложности предлагаемая мультивселенная проще, чем единственная идиосинкразическая вселенная.

Например, сторонник мультивселенной Макс Тегмарк утверждает:

[Все] ансамбль часто намного проще, чем один из его участников. Более формально этот принцип можно сформулировать, используя понятие алгоритмического информационного содержания. Алгоритмическое информационное содержание числа - это, грубо говоря, длина самой короткой компьютерной программы, которая выдаст это число на выходе. Например, рассмотрим набор всех целых чисел . Что проще, весь набор или только одно число? Наивно, вы можете подумать, что одно число проще, но весь набор может быть сгенерирован довольно тривиальной компьютерной программой, в то время как одно число может быть очень длинным. Следовательно, весь набор на самом деле проще ... (Точно так же), мультивселенная более высокого уровня проще. Переход от нашей вселенной к мультивселенной Уровня I устраняет необходимость указывать начальные условия , обновление до Уровня II устраняет необходимость указывать физические константы , а мультивселенная Уровня IV устраняет необходимость вообще указывать что-либо ... Общая черта всех Четыре уровня мультивселенной состоит в том, что самая простая и, пожалуй, самая элегантная теория по умолчанию включает параллельные вселенные. Чтобы отрицать существование этих вселенных, нужно усложнить теорию, добавив экспериментально неподдерживаемые процессы и специальные постулаты: конечное пространство , коллапс волновой функции и онтологическая асимметрия. Поэтому наше суждение сводится к тому, что мы находим более расточительным и неизящным: много миров или много слов. Возможно, мы постепенно привыкнем к странностям нашего космоса и обнаружим, что его странности являются частью его очарования.

-  Макс Тегмарк

Модальный реализм

Возможные миры - это способ объяснения вероятности и гипотетических утверждений. Некоторые философы, такие как Дэвид Льюис , считают, что все возможные миры существуют и что они столь же реальны, как и мир, в котором мы живем (позиция, известная как модальный реализм ).

Смотрите также

дальнейшее чтение

использованная литература

Сноски

Цитаты

дальнейшее чтение

внешние ссылки