Kuinka tiede erottaa "kohtuudella tieteelliset" hypoteesit "epätieteellisestä"
Ajatus muista maailmankaikkeuksista juurtuu syvästi tieteiskirjallisuuteen. Mutta jopa fiktion ulkopuolella voi löytää päättelyjä monikokoisista ja monista rinnakkaisista maailmoista, joten Attic päätti selvittää, kuinka läheiset nämä ajatukset ovat todelliselle fysiikalle.
Monikansio, josta kosmetiikan asiantuntija Sean Carroll ja äskettäin julkaistun venäläisen suositun kirjan”Eternity. Etsimässä lopullista ajan teoriaa”, on hypoteesi maailmankaikkeuden rakenteesta sen alueen rajojen ulkopuolella, johon havaitsemme.
Mitä se tarkoittaa? Valon nopeus on rajoitettu, ja maailmankaikkeus laajenee kaikkiin suuntiin - vaikka voimme nähdä vain tietyn osan tilaa. Ja se ei ole kaukana siitä, että rajojen ulkopuolella oleva maailma on järjestetty samalla tavalla kuin maan läheisyyteen. Hypoteettisesti havainnoitavaksi tarkoitetun pallon ulkopuolella voi olla esimerkiksi täysin erilainen normaalin ja tumman aineen suhde. Tai ollenkaan - jotkut muut fyysiset periaatteet toimivat, ulottuvuuksien lukumäärän lisääntymiseen saakka.
Kuva: Anatoly Lapushko / Chrdk.
Terve järki tietysti kertoo meille, että maailmankaikkeuden ominaisuuksien tulisi olla samat kaikkialla. "Terve järki" ei kuitenkaan ole kovin hyvä asia kosmologialle, avaruusalan tiedelle erittäin suuressa mittakaavassa. Oletus, että aine, jonka tunnemme maailmankaikkeudessa, on kymmenen kertaa pienempi kuin jokin salaperäinen pimeä aine, oli myös täysin järkevää, mutta tällaisessa, pääosin pimeästä aineesta koostuvassa maailmassa elämme tänään. On epätavallista, että ajatus siitä, että maailmankaikkeus muuttuu dramaattisesti, kun emme enää näe sitä, ei kuitenkaan ole epätavallista, mutta sellaista ideaa ei voida testata.
Universumia, jolla on hypoteettisesti erilaiset fyysiset lait, kutsutaan kosmologiseksi moniosaiseksi. Tällainen maailmankaikkeus on geometrisesti yksi - siinä mielessä, että jatkuva viiva voidaan vetää minkä tahansa kahden pisteensä väliin ilman portaalien rakentamista ja muita eksoottisia asioita. Ja tätä kosmologista monikokoisuutta ei pidä sekoittaa esimerkiksi monen maailmankaikkeuden kanssa kvanttimekaniikan monen maailman tulkinnassa.
Mainosvideo:
Monien maailmojen kvanttimekaniikka
"Universumin mittaverkon" toisessa päässä on mikrokosmos, jonka tapahtumia kuvailee kvanttimekaniikka. Tiedämme jo, että perushiukkaset: elektronit, kvarkit, gluonit ja niiden muut serkut käyttäytyvät sääntöjen mukaisesti, joita ei noudateta maailmassa, johon olemme tottuneet. Joten jokaista kvanttimekaniikan hiukkasta voidaan pitää aallona - ja näennäisesti "kiinteinä" atomeina, jotka koulukemian kurssissa esitetään palloina, törmääessään esteeseen, hajoavat kuin aallot. Jokaista kvantiobjektia ei kuvata matemaattisesti ei pallona tai avaruuden rajoitettuna pisteenä, vaan aaltofunktiona - joka esiintyy samanaikaisesti kaikissa ajoa kuljettavien linjojensa pisteissä. Voimme vain laskea sen löytämisen todennäköisyyden samassa paikassa. Määrä, kuten hiukkasen vauhti,sen energia ja eksoottisemmat ominaisuudet, kuten spin, lasketaan myös aaltofunktiosta: Voimme sanoa, että tämä koko avaruuden peittävä matemaattinen esine on kvanttimekaniikan ja kaiken fysiikan perusta 2000-luvulle.
Aaltofunktioiden ja operaattoreiden perusteella tehdyt laskelmat (operaattorit mahdollistavat tiettyjen määrien saamisen aaltofunktiosta) ovat erinomaisessa sopusoinnussa todellisuuden kanssa. Esimerkiksi esimerkiksi kvanttielektrodynamiikka on täsmällinen fysikaalinen malli ihmiskunnan historiassa, ja kvantitekniikoiden joukossa on lasereita, kaikkia nykyaikaisia mikroelektroniikkoja, nopeaa Internetiä, johon olemme tottuneet, ja jopa useita lääkkeitä: Lääketieteelle lupaavien aineiden etsintä tapahtuu myös mallintamalla molekyylien vuorovaikutuksia. ystävän kanssa. Käytetystä näkökulmasta kvantimallit ovat erittäin hyviä, mutta käsitteellisellä tasolla syntyy ongelma.
Vetyatomissa olevaa elektronia vastaavat aaltofunktiot eri energiatasoilla. Vaaleat alueet vastaavat aaltofunktion maksimia ja näissä paikoissa hiukkas havaitaan todennäköisimmin; todennäköisyys löytää sama elektroni seuraavasta huoneesta, vaikka se on merkityksettömästi pieni, ei ole nolla.
Tämän ongelman ydin on, että kvanttiobjektit voidaan tuhota: esimerkiksi kun fotoni (valokvantti) osuu kameramatriisiin tai törmää yksinkertaisesti läpinäkymättömään pintaan. Tähän saakka aaltofunktio kuvaa fotonia täydellisesti, ja hetken kuluttua avaruudessa pidentynyt aalto katoaa: osoittautuu, että tietty muutos vaikutti koko maailmankaikkeuteen ja tapahtui nopeammin kuin valon nopeus (kuinka tämä voi olla?). Tämä on ongelmallista jopa yhden fotonin tapauksessa, mutta entä yhdestä lähteestä säteilytettyjen kahden fotonin aaltofunktio kahteen vastakkaiseen suuntaan? Jos esimerkiksi kaksi tällaista fotonia syntyi lähellä kaukaisen tähden pintaa ja toinen niistä tarttui teleskoopilla maan päälle, entä toinen, joka on monien valovuosien päässä? Muodollisesti se muodostaa yhden järjestelmän ensimmäisen,mutta on vaikea kuvitella tilannetta, jossa järjestelmän yhden osan muutoksista ilmoitetaan heti kaikille muille osille. Toinen esimerkki kvantijärjestelmästä, jolle aaltofunktion katoaminen johtaa käsitteellisiin ongelmiin, on kuuluisa Schrödingerin kissa, joka on suljetussa laatikossa laitteen kanssa, joka todennäköisyyden kannalta kvanttiprosessin perusteella joko rikkoa ampullin myrkkyllä tai jättää sen ehjänä. Ennen laatikon avaamista Schrödingerin kissa on samanaikaisesti elossa ja kuollut: sen tila heijastaa kvanttijärjestelmän aaltofunktiota myrkyllisessä mekanismissa.joka on suljetun laatikon sisällä laitteella, joka todennäköisyyden kannalta kvanttiprosessin perusteella joko rikkoa ampullin myrkkyllä tai jättää sen ehjänä. Ennen laatikon avaamista Schrödingerin kissa on samanaikaisesti elossa ja kuollut: sen tila heijastaa kvanttijärjestelmän aaltofunktiota myrkyllisessä mekanismissa.joka on suljetun laatikon sisällä laitteella, joka todennäköisyyspohjaisen kvanttiprosessin perusteella joko rikkoa ampullin myrkkyllä tai jättää sen ehjänä. Ennen laatikon avaamista Schrödingerin kissa on samanaikaisesti elossa ja kuollut: sen tila heijastaa kvanttijärjestelmän aaltofunktiota myrkyllisessä mekanismissa.
Kvanttimekaniikan yleisin tulkinta, Kööpenhamina, ehdottaa yksinkertaisesti maailman paradoksin hyväksymistä - ja myöntämistä, että kyllä, kaikesta huolimatta, aalto / hiukkas katoavat hetkessä. Vaihtoehto sille on monien maailmojen tulkinta. Hänen mukaansa maailmankaikkeus on vuorovaikuttamattomien maailmojen kokoelma, joista kukin edustaa yhtä kvantitilaa: kun avaat laatikon kissan kanssa, ilmaantuu kaksi maailmaa - yhdessä niistä kissa on elossa, ja toisessa se on kuollut. Kun fotoni kulkee puolittain läpinäkyvän peilin läpi, myös maailma jakaantuu kahteen: toisessa valomäärä heijastuu pinnasta, ja toisessa se ei ole. Ja niin, jokainen kvanttiprosessi johtaa yhä useamman haaroittavan maailman syntymiseen.
Teoriassa jotkut näistä haaroista voivat olla hyvin erilaisia kuin meidän. Yksi atomi, joka lensi väärään suuntaan pian Ison räjähdyksen jälkeen, olisi hyvinkin voinut johtaa kuuman kaasun erilaiseen jakautumiseen, tähtien syntymiseen täysin eri paikoissa ja seurauksena siihen tosiseikkaan, että maapallon periaatetta ei syntynyt. Tätä kuvaa ei kuitenkaan voida kutsua monien maailmojen tulkinnan ongelmaksi. Todellinen ongelma on mahdoton varmistaa käytännössä tämän kvanttimekaniikan ymmärtämisen oikeellisuutta: moni-universumin yksittäiset komponentit eivät ole määritelmän mukaan vuorovaikutuksessa keskenään.
Ajankäyttö ja vaihtoehtoiset universumit ovat kuluneet paljon klassisen fiktion päivistä lähtien. Laji-faneiden keskuudessa pahamaineisen hittimiehen (hitman) (aikamme sankari löytää itsensä esimerkiksi Ivanin Kamala-aikoina) joukossa voi muistella parodia-elokuvan Kung Fury, josta tämä kuvakaappaus otettiin.
Jossain maassa kenties on älykkäiden dinosaurusten asuttamaa maata, jostain Suuri Mongolivaltakunta laskeutui Jupiterin kuukauteille vuonna 1564, mutta näiden maailmojen välillä ei ole portaaleja - ne eroavat kaukaisessa menneisyydessä tapahtuneiden kvanttiprosessien seurauksena. Teoria, joka ehdottaa mahdollisuutta päästä johonkin näistä maailmoista tiedefilosofian kannalta on vähäinen, mutta enemmän tieteellinen, koska voitaisiin yrittää testata sitä.