Hogyan választja el a tudomány az "ésszerűen tudományos" hipotéziseket a "nem tudományos" hipotézisektől
Más univerzumok elképzelése mélyen gyökerezik a tudományos fantasztikában. De még a fikción kívül is találhat érvelést a többváltozós és sok párhuzamos világról, ezért Attic úgy döntött, hogy kitalálja, mennyire közel állnak ezek az ötletek a valódi fizikához.
A multiverse, amelyről Sean Carroll, a kozmológia szakértője és a nemrégiben közzétett, az örökkévalóságról szóló, az örökkévalóságban kiadott könyv szerzője. Az idő végső elméletének kutatása során”hipotézis világegyetemünk felépítésére a megfigyelésünkhöz hozzáférhető régió határain túl.
Mit jelent? A fény sebessége korlátozott, és az Univerzum minden irányban kiterjed - bár a térnek csak egy bizonyos részét láthatjuk. És messze van attól, hogy a határain kívüli világ ugyanúgy van elrendezve, mint a Föld közelében. Hipotetikusan a megfigyeléshez hozzáférhető gömbön kívül például a rendes és a sötét anyag teljesen eltérő aránya lehet. Vagy egyáltalán - más fizikai alapelvek működnek, a dimenziók számának növekedéséig.
Illusztráció: Anatoly Lapushko / Chrdk.
A józan ész természetesen azt mondja nekünk, hogy a világegyetem tulajdonságainak mindenütt azonosaknak kell lenniük. A "józan ész" azonban nem túl jó dolog a kozmológia számára, a tér-idő tudománya számára nagyon nagy léptékben. Az a feltevés, hogy az univerzumban ismeretes anyag tízszer kisebb, mint valami titokzatos sötét anyag, szintén teljesen ellentétes a józan észvel, ám ma egy ilyen, elsősorban sötét anyagból álló világban élünk. Nem szokatlan az a probléma, hogy az univerzum drámaian megváltozik, ahol már nem láthatjuk, de egy ilyen ötlet nem tesztelhető.
A hipotetikusan eltérő fizikai törvényekkel rendelkező világegyetemet kozmológiai multiversenek hívják. Egy ilyen univerzum geometriailag egy - abban az értelemben, hogy folytonos vonal húzható bármelyik pontja között, bármilyen portál felépítése és más egzotikus dolgok felépítése nélkül. És ezt a kozmológiai sokoldalúságot nem szabad összekeverni például a többszörös univerzummal a kvantummechanika sok világbeli értelmezésében.
Promóciós videó:
Sok világ kvantummechanikája
Az "univerzum méretarányos rács" másik végén van egy mikrokozmosz, amelynek eseményeit kvantummechanika írja le. Már tudjuk, hogy az elemi részecskék: elektronok, kvarkok, gluonok és más unokatestvéreik olyan szabályok szerint viselkednek, amelyeket nem szokunk betartani abban a világban, amelyhez szoktuk. Tehát a kvantummechanikában minden részecskék hullámnak tekinthetők - és a látszólag "szilárd" atomok, amelyeket az iskolai kémiában golyókként ábrázolnak, amikor akadályba ütköznek, szétszóródnak, mint a hullámok. Minden kvantumobjektumot matematikailag nem gömbként vagy térben korlátozott pontként, hanem hullámfüggvényként írják le, amely a térben átmenő trajektúrájának minden pontján egyidejűleg létezik. Csak kiszámolhatjuk annak valószínűségét, hogy az egyik vagy másik helyen megtalálható legyen. Mennyiségek, például egy részecske lendülete,energiáját és egzotikusabb tulajdonságait, mint például a spin, a hullámfüggvényből is kiszámítják: mondhatjuk, hogy ez a matematikai objektum, amely az egész teret lefedi, a kvantummechanika és a fizika alapvető alapja a 20. században.
A hullámfüggvények és az operátorok alapján végzett számítások (az operátorok lehetővé teszik a hullámfüggvényből meghatározott mennyiségek meghatározását) kiválóan összhangban vannak a valósággal. Például a kvantum-elektrodinamika manapság az emberiség történetének legpontosabb fizikai modellje, és a kvantumtechnológiák között lézerek, minden modern mikroelektronika, a gyors internet, amelyhez megszoktunk, és még számos gyógyszer: a gyógyszerek számára ígéretes anyagok keresésére a molekulák kölcsönhatásainak modellezésével is sor kerül. egy baráttal. Alkalmazott szempontból a kvantummodellek nagyon jók, de fogalmi szinten probléma merül fel.
A hidrogénatomban lévő elektronnak megfelelő hullámfunkciók különböző energiaszinteken. A fényterületek megegyeznek a hullámfüggvény maximális értékével, és ezeken a helyeken a részecske valószínűleg érzékelhető; ugyanazon elektron megtalálásának valószínűsége a következő helyiségben, bár elhanyagolhatóan kicsi, nem nulla.
Ennek a problémanak az a lényege, hogy a kvantumobjektumok elpusztulnak: például amikor egy foton (fénykvantum) eléri a kamera mátrixát, vagy egyszerűen ütközik egy átlátszatlan felülettel. Eddig a fotont a hullámfüggvény tökéletesen jellemezte, és egy pillanat múlva az űrben meghosszabbodott hullám eltűnik: kiderül, hogy egy bizonyos változás az egész Univerzumot érintette, és a fénysebességnél gyorsabban történt (hogyan lehet ez?). Ez problematikus még egyetlen foton esetében is, de mi lenne az egyik forrásból két ellenkező irányba kibocsátott foton hullámfüggvényével? Ha például egy ilyen két foton egy távoli csillag felülete közelében született, és az egyiket távcsővel fogta a Földre, mi lenne a második, sok fényév távolságra lévővel? Formálisan egyetlen rendszert alkot az elsővel,de nehéz elképzelni azt a forgatókönyvet, amelyben a rendszer egyik részének változásáról azonnal értesítik az összes többi részt. Egy másik példa a kvantumrendszerre, amelynél a hullámfunkció eltűnése fogalmi problémákat okoz. A híres Schrödinger-macska egy olyan zárt dobozban van, amely olyan készülékkel van ellátva, amely egy valószínűségi kvantumfolyamat alapján akár megszakít egy ampullát méreggel, vagy egészben hagyja. A doboz kinyitása előtt Schrödinger macska egyszerre él és halott: állapota tükrözi a kvantumrendszer hullámfunkcióját egy mérgező mechanizmus belsejében.amely egy zárt dobozban van egy olyan eszközzel, amely egy valószínűségi kvantumfolyamat alapján megbontja az ampullát méreggel, vagy épben hagyja. A doboz kinyitása előtt Schrödinger macska egyszerre él és halott: állapota tükrözi a kvantumrendszer hullámfunkcióját egy mérgező mechanizmus belsejében.amely egy zárt dobozban van egy olyan eszközzel, amely egy valószínűségi kvantumfolyamat alapján megbontja az ampullát méreggel, vagy épben hagyja. A doboz kinyitása előtt Schrödinger macska egyszerre él és halott: állapota tükrözi a kvantumrendszer hullámfunkcióját egy mérgező mechanizmus belsejében.
A kvantummechanika leggyakoribb értelmezése, Koppenhága azt javasolja, hogy egyszerűen fogadják el a világ paradoxonját - és elismerjék, hogy igen, minden ellenére, a hullám / részecske azonnal eltűnik. Alternatívája a sokvilágú értelmezés. Elmondása szerint világegyetemünk nem kölcsönhatásba lépő világok gyűjteménye, amelyek mindegyike egy kvantumállapotot képvisel: amikor kinyit egy dobozt egy macskával, két világ jelenik meg - az egyikben a macska él, a másikban pedig halott. Amikor egy foton áthalad egy félig átlátszó tükörön, a világ szintén ketté van osztva: az egyikben a fény kvantuma tükröződik a felületről, a másikban pedig nem. És tehát minden kvantumfolyamat egyre több elágazó világ kialakulásához vezet.
Elméletben ezeknek az ágaknak egy része nagyon különbözhet a miénktől. Az egyik atom, amely hamarosan a nagy robbanás után rossz irányba repült, a forró gáz eltérő eloszlásához, a csillagok születéséhez teljesen más helyekhez vezethet, és ennek eredményeként az a tény, hogy a Föld elvileg nem keletkezett. Ezt a képet azonban nem lehet sok világ értelmezésének problémájának nevezni. A valódi probléma abban rejlik, hogy a kvantummechanika ezen megértésének helyességét nem lehet ellenőrizni a gyakorlatban: a több univerzum egyes komponensei definíció szerint nem lépnek kölcsönhatásba egymással.
Az időutazás és az alternatív univerzumok elképzelése sokat elhasználódott a klasszikus kitalálás napja óta. A „hitman” kifejezésen kívül, amely a műfaj rajongói között hírhedt (a mi korunkból származó hős például a Szörnyű Iván idején), emlékeztethetünk a Kung Fury paródia filmre, ahonnan a képernyőképe készült.
Valahol talán van az intelligens dinoszauruszok által lakott Föld, valahol a Nagy Mongol Birodalom 1564-ben a Jupiter holdjaira landolt, ám ezeknek a világoknak nincs portálja - ezek a távoli múltbeli kvantumfolyamatok eredményeként eltértek. Egy elmélet, amely a tudomány filozófiájának szempontjából arra utal, hogy bekerülhet e világ egyikébe, nem kevésbé, hanem tudományosbb lenne, mivel meg lehet próbálni.