"Ymmärrettävin asia universumissa on, että se on ymmärrettävää", Albert Einstein sanoi kerran. Nykyään maailmankaikkeutta voidaan tuskin kutsua ymmärrettäväksi tai jopa ainutlaatuiseksi. Perusfysiikka on kriisissä kahden suositun käsitteen kanssa, joita usein kutsutaan "monikokoisiksi" ja "rumaiksi", jotka kirjaimellisesti edustavat "monen maailmankaikkeuden" ja "ruman maailmankaikkeuden" käsitteitä.
Kuinka maailmankaikkeus toimii?
Usean maailmankaikkeuden puolustajat puolustavat ajatusta lukemattomien muiden maailmankaikkeuksien olemassaolosta, joista joillakin on fysiikka ja avaruudellisten ulottuvuuksien lukumäärä täysin erilainen; näissä maailmankaikkeuksissa sinä, minä ja kaikki muut voimme esiintyä lukemattomina kopioina. "Monikansio voi olla fysiikan vaarallisin idea", sanoi eteläafrikkalainen kosmologi George Ellis.
Tieteen varhaisimmista päivistä lähtien epätodennäköisen sattuman löytäminen johti tarpeeseen selittää se, etsiä piilotettu syy ja motiivi. Nykyaikaisiin esimerkkeihin kuuluu: fysiikan lait näyttävät olevan hienosäädetty, jotta älykkäät olennot voivat havaita nämä lait - sattuma, joka tarvitsee selityksen.
Multiversion myötä kaikki on muuttunut: riippumatta siitä kuinka uskomatonta sattuma on, miljardien miljardien universumien, jotka muodostavat multiverseen, ainakin jossain - se tulee olemaan. Ja jos sattuma näyttää edistävän monimutkaisten rakenteiden, elämän tai tietoisuuden syntymistä, meidän ei pitäisi edes olla yllättyneitä siitä, että olemme universumissa, joka antaa meille mahdollisuuden esiintyä ensisijaisesti. Mutta tämä "antropinen päättely" puolestaan tarkoittaa, että emme voi ennustaa mitään. CERN-fyysikoilla ei ole selviä periaatteita uusien hiukkasten etsinnälle. Ja maailmankaikkeuden satunnaisten ominaisuuksien takana ei löydy mitään peruslakia.
Toisesta ongelmasta on tullut täysin erilainen, mutta ei yhtä vaarallinen - "ruma maailmankaikkeus". Teoreettisen fyysikon Sabina Hossenfelderin mukaan moderni fysiikka hämmensi vetovoimaansa "kauniiseen", mikä johti matemaattisesti tyylikkäiden, spekulatiivisten fantasioiden syntyyn, joilla ei ollut yhteyttä kokeiluihin. Fyysikot ovat "menettäneet matematiikan", hän sanoo. Ja mitä fyysikot kutsuvat "kauneudeksi", ovat rakenteet ja symmetriat. Jos emme voi enää luottaa sellaisiin käsitteisiin, ero ymmärtämisen ja yksinkertaisesti kokeellisen datan mukauttamisen välillä hämärtyy.
Molemmilla ongelmilla on juuret.”Miksi luonnonlait eivät anna pirun siitä, mikä on mielestäni kaunista?” Hossenfelder kysyy perustellusti. Ja vastaus on: he eivät välitä. Luonnollisesti voi tietenkin olla monimutkaista, hämmentävää ja käsittämätöntä - jos se olisi klassista. Mutta luonto ei ole sellainen. Luonto on kvantmekaaninen. Ja vaikka klassinen fysiikka on jokapäiväisen elämämme tiede, jossa esineet ovat erotettavissa toisistaan, kvanttimekaniikka on erilainen. Autosi kunto ei liity vaimosi pukeutumisen väriin. Mutta kvanttimekaniikassa kaikki asiat liittyvät syy-yhteyteen toisiinsa, joita Einstein kutsui "kaukaisiksi toimiksi etäisyydeltä". Tällaiset korrelaatiot muodostavat rakenteen, ja rakenne on kaunis.
Mainosvideo:
Sitä vastoin multiverse näyttää vaikea kieltää. Erityisesti kvantimekaniikka kohtelee sitä hyvin. Yksittäisten elektronien ampuminen näytölle, jossa on kaksi rakoa, aiheuttaa häiriökuvion näytön takana olevaan ilmaisimeen. Kummassakin tapauksessa käy ilmi, että elektroni kulkee molemmat raot joka kerta.
Kvantfysiikka on tiede ydinräjähdysten, älypuhelimien ja hiukkasten törmäysten takana - ja se tunnetaan omituisuuksistaan, kuten Schrödingerin kissa, joka on ripustettu elämän ja kuoleman väliin. Kvanttimekaniikassa erilaiset todellisuudet voivat olla päällekkäin (kuten "hiukkas täällä" ja "hiukkas siellä" tai "kissa on elossa" ja "kissa on kuollut"), kuten aallot järven pinnalla. Hiukkas voi olla puoli täällä ja puoli siellä. Tätä kutsutaan superpositioksi, ja juuri tämä johtaa häiriökuvion ilmestymiseen.
Alun perin kehitetty kuvaamaan mikroskooppista maailmaa, kvanttimekaniikka on osoittanut viime vuosina, että se hallitsee yhä suurempia esineitä, kunhan ne ovat riittävän eristetty ympäristöstä. Jostain syystä jokapäiväinen elämämme on kuitenkin jotenkin suojattu liialliselta kvantti omituudelta. Kukaan ei ole koskaan nähnyt puoliksi kuollutta kissaa, ja aina kun mittaat hiukkasen sijainnin, saat tietyn tuloksen.
Suora tulkinta edellyttää, että kaikki mahdolliset vaihtoehdot toteutetaan, vaikkakin erilaisissa, mutta samansuuntaisissa "Everett-haarojen" todellisuuksissa - nimeltään Hugh Everett, joka ensin puolusti tätä näkökulmaa, joka tunnetaan kvanttimekaniikan monimaailmallisena tulkintana. Everettin "monet maailmat" edustavat tosiasiallisesti vain yhtä esimerkkiä moniosasta - yksi neljästä. Kaksi muuta ovat vähemmän mielenkiintoisia, ja kolmas on "joustoteorian maisema", johon palaamme myöhemmin.
Kun turvaamme kvanttimekaniikkaan fysiikan kauneuden perustelemiseksi, näyttää siltä, että uhraamme maailmankaikkeuden ainutlaatuisuuden. Tämä johtopäätös on kuitenkin vain pinnalla. Tällaisessa kuvassa yleensä jätetään huomioimatta se, että Everettin monikokoisuus ei ole perustavanlaatuinen. Se on vain ilmeistä tai "nousevaa", kuten Etelä-Kalifornian yliopiston filosofi David Wallace toteaa.
Tämän pisteen ymmärtämiseksi sinun on ymmärrettävä periaate, joka perustuu sekä kvantimittauksiin että "ikävään toimintaan etäisyydellä". Molempien ilmiöiden avain on "takertumisen" käsite, johon Einstein, Boris Podolsky ja Nathaniel Rosen viittasivat vuonna 1935: Kvantitekniikassa kahden nolla-summaisen takertuneen spinnin järjestelmä voi koostua spiniparien superpositiosta vastakkaisilla pyörimissuunnilla ja ehdottomalla epävarmuudella yksilön pyörimissuunnissa. pyörii. Sidonta on luonnollinen tapa yhdistää osia kokonaisuudeksi; ainesosien yksittäiset ominaisuudet lakkaavat olemasta tiukasti sidotun yleisen järjestelmän eduksi.
Aina kun kvantijärjestelmää mitataan tai se liitetään ympäristöön, takertumisella on tärkeä rooli: kvanttijärjestelmä, tarkkailija ja muu maailmankaikkeus ovat kietoutuneet toisiinsa. Paikallisen tarkkailijan kannalta tiedot ovat hajallaan tuntemattomassa ympäristössä ja "decoherence" -prosessi alkaa. Dekherenssi on klassisuuden tekijä: se kuvaa kvanttiominaisuuksien menetystä, kun kvanttijärjestelmä on vuorovaikutuksessa ympäristöönsä. Decoherence toimii kuin vetoketju kvanttifysiikan rinnakkaisten todellisuuksien välillä. Tarkkailijan kannalta maailmankaikkeus "halkaisee" Everettin erillisiksi haaroiksi. Tarkkailija tarkkailee elävää tai kuollutta kissaa, mutta ei mitään niiden välissä. Hänelle maailma näyttää olevan klassinen, vaikka globaalilta kannalta se on silti kvantmekaaninen. Itse asiassa,tästä näkökulmasta koko maailmankaikkeus on kvanttiobjekti.
Kvanttimonismi
Ja tässä vedomme filosofin Jonathan Schafferin ehdottamaan mielenkiintoisimpaan käsitykseen "kvantimonismi". Shaffer pohti kysymystä siitä, mistä maailmankaikkeus on tehty. Kvantimonismin mukaan todellisuuden peruskerros ei koostu hiukkasista tai merkkijonoista, vaan itse maailmankaikkeudesta, jota ei ymmärretä sen muodostavien asioiden summana, vaan yhtenä ainoana takertuneena kvanttilana.
Samanlaisia ajatuksia on aiemmin ilmaissut esimerkiksi fyysikko ja filosofi Karl Friedrich von Weizsacker: Kvanttimekaniikan ottaminen vakavasti ennustaa ainutlaatuisen, yhtenäisen kvantitodellisuuden monikielen taustalla. Tätä näkemystä tukevat kosmisen mikroaaltoaallon taustan homogeenisuus ja pienet lämpötilan vaihtelut, jotka osoittavat, että havaittavissa oleva maailmankaikkeus voidaan jäljittää yhteen kvanttitilaan, joka yleensä liittyy alkeisen inflaation kvanttikenttään.
Lisäksi tämä johtopäätös ulottuu muihin monikokoisiin käsitteisiin. Koska takertuminen on universaalia, se ei rajoitu kosmiseen kuplaamme. Mikä tahansa on monikokoinen, jos omaksut kvantimonismin, kaikki tulee olemaan osa yhtä kokonaisuutta: monikielen sisällä on aina perusteellisempi todellisuuskerros, joka on monivärisen taustalla, ja tämä kerros on ainutlaatuinen.
Sekä kvantimonismi että Everettin monien maailmojen tulkinta ovat kvantmekanismin ennusteita. Ne erottuvat vain näkökulmasta: mikä paikallisen tarkkailijan näkökulmasta näyttää”monelta maailmalta”, todellisuudessa edustaa yhtä ainutlaatuista maailmankaikkeutta globaalilta kannalta (esimerkiksi olento, joka näkee koko maailmankaikkeuden ulkopuolelta).
Toisin sanoen, monet maailmat ovat kvantimonismia tarkkailijan silmissä, jolla on rajoitetusti tietoa maailmankaikkeudesta. Itse asiassa Everettin alkuperäinen motivaatio oli kehittää kvantikuvaus koko maailmankaikkeudesta "universaalin aaltofunktion" muodossa. Katsokaa sitä pilvisen ikkunan läpi: luonto on jaettu moniin kappaleisiin, mutta tämä on vain perspektiivin vääristymä.
Monismia ja useita maailmoja voidaan välttää, mutta vain jos joku muuttaa kvantmekaniikan formalismia - yleensä tämä on ristiriidassa Einsteinin erityisen suhteellisuusteorian kanssa - tai joku esittää kvanttimekaniikkaa ei tieteena, vaan tietona.: ihmisen ideat, mutta ei tiede.
Nykyisessä muodossaan kvantimonismia olisi pidettävä nykyfysiikan avainkäsitteenä: se selittää, miksi "kauneus", joka havaitaan rakenteessa, korrelaatiossa ja symmetriana ulkoisesti riippumattomien luonnonalueiden välillä, ei ole vääristynyt esteettinen ideaali, vaan seuraus luonnon jakautumisesta yhdeksi kvanttitila. Lisäksi kvantimonismi poistaa myös tarpeen monta maailmankaikkeutta, koska se ennustaa korrelaatioita, jotka toteutuvat paitsi yhdessä syntyneessä universumissa, myös missä tahansa monihaaren haarassa.
Lopuksi, kvantimonismi voisi ratkaista kokeellisen perustavan fysiikan kriisin, joka riippuu yhä suuremmista törmäyksistä tutkimaan luonnon yhä pienempiä osatekijöitä. Koska pienimmät komponentit eivät ole todellisuuden perusta. Kvanttimekaniikan perusteiden, kvanttikenttäteorian uusien alueiden tai kosmologian suurimpien rakenteiden opiskelu voi olla yhtä palkitsevaa.
Kaikki tämä tarkoittaa, että emme saa lopettaa etsintää. Loppujen lopuksi tätä halua ei voida ottaa meiltä pois. Jossain syvällä alapuolella on ainutlaatuinen, ymmärrettävä ja perustavanlaatuinen todellisuus.
Ilja Khel