Kuvittele fyysikko istuvan häkissä aseella, joka osoitettiin suoraan päähän. Satunnaisen hiukkasen pyörimissuunta huoneessa mitataan muutaman sekunnin välein. Jos spin on yhteen suuntaan, ase ampuu ja fyysikko kuolee. Jos toiseen, niin kuuluu vain napsautusääni ja fyysikko selviää. Joten fyysikon selviytymismahdollisuudet ovat 50-50, eikö niin?
Kaikki ei välttämättä ole niin yksinkertaista, jos elämme monikielisessä - eli maailmankaikkeuden lisäksi, jota kutsumme omaksi, on myös monia muita.
Kuuluisa ajatuskoe nimeltään "kvanttinen itsemurha" alkaa skenaariosta fyysikon ja aseen kanssa, ja tämä on yksi tapa yrittää ymmärtää, jos elämme vain yhdessä monista (ja mahdollisesti äärettömistä) maailmankaikkeuksista.
Tämä ajatuskoe perustuu kvantimekaniikkaan ja ajatukseen, ettei ole olemassa yhtä objektiivista todellisuutta. Kaikki mitä näemme ympärillämme, on vain yksi mahdollisista kokoonpanoista kaikille todennäköisyyksille, että tämä tai tuo tapahtuma tapahtuu. Yksi kvantimekaniikan tulkinta on, että kaikki muut todennäköisyysjoukot voivat esiintyä omissa erillisissä universumeissaan. Joten jos seuraat ajatuskokeilua, ottaen huomioon tämä tulkinta, mittaamalla toinen hiukkanen, maailmankaikkeus jakautuu kahteen osaan, joista jokaisella on oma mahdollinen versio tapahtumien esiintymisestä: joissa fyysikko asuu ja joissa fyysikko kuoli.
Hänen selviytymisensä on nyt sidottu kvanttodennäköisyyteen, joten hän näyttää olevan elossa ja kuollut samanaikaisesti - vain eri universumeissa. Jos uusi maailmankaikkeus hajoaa joka kerta, kun hiukkanen mitataan, ja ase joko ampuu tai ei, silloin yhdessä näistä universumeista fyysikko selviää lopulta esimerkiksi 50 hiukkasmittauksesta. Tätä voidaan verrata kolikkoon, joka heitetään 50 kertaa peräkkäin. Todennäköisyys, että 50 kertaa peräkkäin nousee hännät, on erittäin pieni, mutta se on - todennäköisyys on nolla.
Ja jos näin tapahtuu, fyysikko ymmärtää, että monitoimilaite on todellinen, ja erityistapauksessa - kuvatussa kokeessa - fyysikko on todella kuolematon, koska ase ei koskaan tule. Mutta hänestä tulee myös ainoa henkilö, joka tietää, että nämä rinnakkaisuniversumit ovat olemassa. Ja kuinka monen fyysikon on "vietettävä" selvittääkseen varmasti.
On kuitenkin muitakin, älykkäämpiä versioita monista maailmankaikkeuksista, jotka on matemaattisesti varmuuskopioitu ja mahdollisesti testattavissa.
"Joillekin ihmisille rinnakkaisuniversumit ovat kuin portaalin läpi hyppääminen toiseen maailmaan tai jotain sellaista", kertoo kehäinstituutin fyysikko Matthew Johnson. "Mutta se on täysin erilaista."
Mainosvideo:
Todellista havaittavissa olevaa näyttöä monista maailmankaikkeuksista on vaikea löytää, mutta mahdollista. Ja näin fyysikot aikovat tehdä sen.
Monikieliset versiot
Itse asiassa monista maailmankaikkeuksista on olemassa melko vähän teorioita, ja "kvanttisen itsemurhan" ajatuskokeilusta koostuva moniosa, jossa jokaisesta mahdollisuudesta tulee todellisuus, on yksi radikaaleimmista.
Massachusettsin teknillisen korkeakoulun fyysikko Max Tegmark ehdottaa monien maailmankaikkeuden teorioiden jakamista neljään erityyppiin ajattelun helpottamiseksi.
Keskitymme monikielen ensimmäiseen tasoon - nämä versiot ovat helpompi ymmärtää kuin muut. Ensimmäisellä tasolla meillä on myös melko hyvät mahdollisuudet löytää todisteita, jotka todistavat monikokoisuuden olevan todellinen.
Useita maailmankaikkeuksia johdetaan olemassa olevien teorioiden matemaattisista ennusteista, ja tason 1 multiversion ennustaa fysiikassa erittäin arvostettu ja voimakas idea: inflaatio.
Mitä tarkoitamme "maailmankaikkeudella"?
Ymmärtääksesi monien maailmankaikkeuksien ajatusta sinun on ensin määriteltävä, mitä tarkoitamme sanomalla "maailmankaikkeus". Määritelmämme "maailmankaikkeudesta" on muuttunut useita kertoja, esimerkiksi kun keksimme ensimmäisen kaukoputken, katsoimme avaruuteen ja oppimme, että tähtiä ei ole kiinnitetty taivaaseen kynsien avulla ja että Maa ei ole yksin avaruudessa.
Mutta maailmankaikkeus on paljon suurempi kuin voimme nähdä kaukoputken kautta, Johnson sanoo. Universumimme on vain valopallo, jolla on ollut tarpeeksi aikaa päästä meihin. Jos odotamme vielä miljardia vuotta, näemme vielä enemmän ja käsitys universumista kääntyy jälleen ylösalaisin, Tegmark sanoo.
Joku seisoo biljardien valovuosien päässä olevalla planeetalla, jolla on täysin erilainen kuva "maailmankaikkeudesta" sen perusteella, kuinka paljon valoa on osunut heidän planeettaansa.
Ei ole mitenkään mahdollista päästä määritelmän mukaan näihin muihin maailmankaikkeuden kupliin, koska ei ole mitään keinoa matkustaa valoa nopeammin. Vaikka emme näe niitä, fyysikot uskovat, että jälkiä heidän syntymästään löytyy edelleen.
Missä on todiste?
Inflaatio perustuu siihen ajatukseen, että maailmankaikkeusmme oli alusta lähtien noussut läpi nopean laajentumisen ajanjakson (heti Ison räjähdyksen jälkeen), kun avaruuden nanometri räjähti yhtäkkiä 250 miljoonan valovuoden kuluttua alle biljardissa sekunnissa.
Kun inflaatio alkoi, se ei koskaan loppunut. Joillakin avaruus-ajan alueilla se pysähtyy, joissa avaruuden alueet muuttuvat kuploiksi, kuten maailmankaikkeus, jota näemme ympärillä, mutta muissa paikoissa avaruus jatkaa laajenemistaan. Jos laajentuminen on ääretöntä ja monet uskovat niin, silloin muodostuu jatkuvasti uusia maailmankaikkeuskuplia. Tämä jättää kuplapolun. Siirtymämme avaruus-ajan läpi universumien vaahtomassa porealtaassa.
Jälleen ei ole mitään keinoa kommunikoida näiden muiden kuplauniversumien kanssa, koska emme voi matkustaa valoa nopeammin. Mutta teoriassa voimme todistaa niiden olemassaolon. Ja tässä miten.
Kun kuplauniversumimme ensin muodostui, on mahdollista, että se törmäsi muihin kuplauniversumeihin, jotka muodostuvat meidän ympärillämme. On epätodennäköistä, että olemme edelleen lähellä heitä, koska jatkuva avaruus-ajan laajentuminen vie meidät yhä pidemmälle.
Varhaisten törmäysten vaikutukset olisivat kuitenkin voineet horjuttaa kosmisen mikroaaltouuni-taustaa (lämpöä isosta räjähdyksestä). Teoriassa voimme havaita nämä aallot kaukoputkilla. Se olisi värjätty levy - kuten mustelma mikroaaltouuni-taustan rungossa.
Jones etsii sellaisia "mustelmia", mutta paljon riippuu siitä, kuinka nopeasti muut kuplauniversumit ilmestyivät ja kuinka monta niistä voi olla. Jos kuplia on vähän, emme ehkä ole tavanneet niitä ollenkaan.
Planckin avaruusteleskooppi kuuntelee tällä hetkellä taivaalta todisteita tällaisista törmäyksistä muiden universumien kanssa.
Moniosainen LHC: n sisällä
Eri fyysikoilla on erilaisia teorioita moniosasta. Tämä versio syntyy joustoteoriasta, samoin kuin ajatus monien muiden ulottuvuuksien olemassaolosta, joihin meillä yksinkertaisesti ei ole pääsyä (kuten tilanteessa, jossa McConaugheyn sankari putosi elokuvassa Interstellar). Jotkut fyysikot ajattelevat, että rinnakkaisuniversumit piiloutuvat näihin ylimääräisiin ulottuvuuksiin.
Tämä ajatus monikokoisesta tuotteesta on myös testattavissa
Fyysikot etsivät mikroskooppisia mustia reikiä äskettäin käyttöön otetussa suuressa hadronikopterissa. LHC ei voi tuottaa vaarallista mustaa reikää, mutta tämän teorian mukaan on mahdollista luoda mikroskooppisia mustia reikiä, jotka haihtuvat välittömästi. Mustajen reikien läsnäolo tarkoittaisi, että maailmankaikkeuden painovoima vuotaa ylimääräisiin mittoihin.
"Koska painovoima voi virtata maailmankaikkeudesta ylimääräisiin ulottuvuuksiin, tällainen malli voidaan testata etsimällä miniatyyri mustia reikiä LHC: stä", kertoi fyysikko Mir Faisal.”Olemme laskeneet energian, jolla nämä mustat aukot voidaan havaita painovoimaisessa sateenkaarissa. Jos löydämme mustia reikiä tuosta energiasta, tiedämme, että sekä painovoimainen sateenkaaren teoria että ylimääräisen ulottuvuuden teoria ovat molemmat oikein.
Tämä olisi pakottavaa näyttöä jousiteorialle ja rinnakkaisille universumeille, ja auttaa myös selittämään, miksi painovoima on niin paljon heikompi kuin muut perusvoimat.
Tätä ei kuitenkaan ole vielä vahvistettu. Vain epäilykset
"Uskon vain siihen, mitä konkreettiset, testattavat kokeelliset todisteet tukevat, ja rinnakkaisuniversumien käsite ei voi täsmälleen ylpeillä tästä", sanoo Columbian yliopiston teoreettinen fyysikko Brian Green.
Ongelmana on, Johnson sanoo, että fyysikot ovat siirtymässä pois filosofisista keskusteluista useista maailmankaikkeuksista. Jotkut vain haluavat testata ideaa. Toisilla on radikaalia ja epävarmaa teoriaa. Tegmark sanoo yrittävänsä kokeilla kvanttisen itsemurhan, kun hän on vanha ja heikko. Mutta toivottavasti hän vain leikkii.