Kako znanost odvaja „razumno znanstvene“hipoteze od „nenaučnih“
Ideja o drugim svemirima duboko je ukorijenjena u znanstvenoj fantastici. Ali čak i izvan fikcije, može se naći zaključak o multiverzumu i mnogim paralelnim svjetovima, pa je Attic odlučio shvatiti koliko su te ideje bliske stvarnoj fizici.
Multiverzum, o kojem je Sean Carroll, stručnjak za kozmologiju i autor nedavno objavljene ruske popularne knjige „Vječnost. U potrazi za konačnom teorijom vremena”, hipoteza je o strukturi našeg Svemira izvan granica područja dostupnog našem promatranju.
Što to znači? Brzina svjetlosti je ograničena, a Svemir se širi u svim smjerovima - dok možemo vidjeti samo određeni dio prostora. I daleko je od činjenice da je svijet izvan njegovih granica uređen na isti način kao u blizini Zemlje. Hipotetski, izvan sfere dostupne za promatranje, može postojati, na primjer, potpuno različit omjer obične i tamne materije. Ili uopće - djeluju neki drugi fizički principi, sve do povećanja broja dimenzija.
Ilustracija: Anatolij Lapuško / Chrdk.
Zdrav razum, naravno, govori nam da bi svojstva svemira trebala biti svugdje ista. Međutim, "zdrav razum" nije baš dobra stvar za kozmologiju, znanost o prostoru-vremenu u vrlo velikim razmjerima. Pretpostavka da je tvar kakvu poznajemo u Svemiru deset puta manja od neke tajanstvene tamne materije također je bila potpuno suprotna zdravom razumu, ali mi živimo danas u takvom svijetu, koji se sastoji uglavnom od tamne materije. Problem s idejom da se svemir dramatično mijenja tamo gdje ga više ne možemo vidjeti nije neobičan, ali činjenica da se takva ideja ne može testirati.
Svemir s hipotetički različitim fizikalnim zakonima naziva se kozmološkim multiverzumom. Takav je Svemir geometrijski jedan - u smislu da se kontinuirana linija može povući između bilo koje dvije njegove točke bez izgradnje bilo kakvih portala i drugih egzotičnih stvari. A ovaj kozmološki multiverzum ne treba miješati, na primjer, s više svemira u interpretaciji kvantne mehanike u više svjetova.
Promotivni video:
Kvantna mehanika mnogih svjetova
Na drugom kraju "svemira razmjera svemira" nalazi se mikrokosmos, događaje u kojima je opisana kvantna mehanika. Već znamo da se elementarne čestice: elektroni, kvarkovi, gluoni i njihovi ostali rođaci ponašaju u skladu s pravilima koja se ne slijede u svijetu na koji smo navikli. Dakle, svaka se čestica u kvantnoj mehanici može smatrati valom - i naoko "kruti" atomi, koji su u školskom tečaju kemije predstavljeni kao kuglice, kad se sudaraju s preprekom, raspršit će se poput valova. Svaki je kvantni objekt matematički opisan ne kao kugla ili točka ograničena u prostoru, već kao valna funkcija - koja postoji istovremeno u svim točkama njegove putanje kroz prostor. Možemo samo izračunati vjerojatnost da će se ona naći na jednom ili drugom mjestu. Količine kao što su zamah čestice,njegova energija i egzotičnije karakteristike poput vrtnje također se izračunavaju iz valne funkcije: možemo reći da je taj matematički objekt koji pokriva sav prostor osnovna osnova kvantne mehanike i sve fizike 20. stoljeća.
Izračuni napravljeni na temelju valnih funkcija i operatora (operateri omogućuju dobivanje određenih količina iz valne funkcije) u izvrsnom su podudaranju sa stvarnošću. Na primjer, kvantna elektrodinamika danas je najtačniji fizički model u povijesti čovječanstva, a među kvantnim tehnologijama nalaze se laseri, sva moderna mikroelektronika, brzi Internet na koji smo navikli i čak niz lijekova: potraga za lijekovima koji obećavaju, provodi se i modeliranjem interakcija molekula. sa prijateljem. S primijenjenog stajališta, kvantni modeli su vrlo dobri, ali na konceptualnoj razini se pojavljuje problem.
Valne funkcije koje odgovaraju elektron u atomu vodika u različitim razinama energije. Područja svjetla odgovaraju maksimumu valne funkcije i na tim je mjestima čestica najvjerojatnije detektirana; vjerojatnost pronalaska istog elektrona u susjednoj sobi, iako zanemarivo mala, nije jednaka nuli.
Suština ovog problema je da se kvantni predmeti mogu uništiti: na primjer, kada foton (kvant svjetlosti) pogodi matricu kamere ili se jednostavno sudara s neprozirnom površinom. Do ovog trenutka foton je savršeno opisan valnom funkcijom, a nakon nekog trenutka val koji se proširio u prostoru nestaje: ispada da je određena promjena utjecala na cijeli Svemir i dogodila se brže od brzine svjetlosti (kako to uopće može biti?). To je problematično čak i u slučaju jednog fotona, ali što je sa valnom funkcijom dva fotona koja se emitiraju iz jednog izvora u dva suprotna smjera? Ako su se, primjerice, takva dva fotona rodila u blizini površine udaljene zvijezde i jedan od njih je na Zemlji uhvaćen teleskopom, što je s drugim, koji je udaljen mnogo svjetlosnih godina? Formalno čini jedan jedinstveni sustav s prvim,ali teško je zamisliti scenarij u kojem se promjena jednog dijela sustava odmah prenosi na sve ostale dijelove. Drugi primjer kvantnog sustava, za koji nestanak valne funkcije vodi do konceptualnih problema, je poznata Schrödingerova mačka koja se nalazi unutar zatvorene kutije s uređajem koji, na temelju vjerojatnog kvantnog postupka, ili razbija ampulu otrova ili je ostavlja netaknutom. Prije nego što je otvorio kutiju, Schrödingerova mačka istodobno je živa i mrtva: njeno stanje odražava valnu funkciju kvantnog sustava unutar mehanizma s otrovom.koji se nalazi unutar zatvorene kutije s uređajem koji, na temelju vjerojatnog kvantnog postupka, ili razbija ampulu s otrovom, ili je ostavlja netaknutom. Prije nego što je otvorio kutiju, Schrödingerova mačka istodobno je živa i mrtva: njeno stanje odražava valnu funkciju kvantnog sustava unutar mehanizma s otrovom.koji se nalazi unutar zatvorene kutije s uređajem koji, na temelju vjerojatnog kvantnog postupka, ili razbija ampulu s otrovom, ili je ostavlja netaknutom. Prije nego što je otvorio kutiju, Schrödingerova mačka istodobno je živa i mrtva: njeno stanje odražava valnu funkciju kvantnog sustava unutar mehanizma s otrovom.
Najčešća interpretacija kvantne mehanike, Kopenhagen, predlaže jednostavno prihvaćanje svjetskog paradoksa - i priznanje da da, usprkos svemu, val / čestica nestaje odmah. Alternativna mu je interpretacija u mnogim svjetovima. Prema njenim riječima, naš Svemir je skup ne-interaktivnih svjetova, od kojih svaki predstavlja jedno kvantno stanje: kada otvorite kutiju s mačkom, pojavljuju se dva svijeta - u jednom je mačka živa, a u drugom mrtva. Kad foton prođe kroz polustrajno vidljivo zrcalo, svijet se također dijeli na dva: u jednom se kvant svjetlosti odbija od površine, a u drugom nije. I tako, svaki kvantni proces dovodi do pojave sve više i više razgranatih svjetova.
Teoretski, neke od tih grana mogu se vrlo razlikovati od naše. Jedan atom koji je letio u pogrešnom smjeru ubrzo nakon Velikog praska mogao je dobro dovesti do drugačije raspodjele vrućeg plina, rađanja zvijezda na potpuno različitim mjestima i, kao rezultat, do činjenice da Zemlja u načelu nije nastala. Ali ovu sliku ne možemo nazvati problemom tumačenja mnogih svjetova. Pravi problem leži u nemogućnosti provjere ispravnosti ovakvog razumijevanja kvantne mehanike u praksi: pojedine komponente višestrukog Univerzuma ne definiraju međusobno definiranje.
Ideja o putovanju kroz vrijeme i alternativnim svemirima nestala je dosta od vremena klasične fikcije. Osim zloglasnog izraza „hitman“među ljubiteljima žanra (heroj iz naših dana nađe se, primjerice, u vremenima Ivana Groznog), može se prisjetiti i parodijskog filma Kung Fury, odakle je snimljen ovaj snimak.
Negdje, možda, postoji Zemlja naseljena inteligentnim dinosaurima, negdje je Veliko mongolsko carstvo sletjelo na mjesece Jupitera 1564., ali između tih svjetova ne postoje portali - oni su se razišli kao rezultat kvantnih procesa u dalekoj prošlosti. Teorija koja bi sugerirala mogućnost ulaska u jedan od tih svjetova, s gledišta filozofije znanosti, ne bi bila ništa manja, ali znanstvenija jer bi se to moglo pokušati testirati.