Есть ли альтернативная вселенная с другой версией вас и со всеми исходами, которые вы не выбирали?
“Тогда иди, кроме этого есть и другие миры.” - Стивен Кинг, Темная башня
Мультивселенная - это слово, которое используют многие люди, но не все имеют в виду одно и то же, когда говорят его. Читатель (и мой бывший ученик Льюиса и Кларка!) Крис Олсон написал и спросил, в частности, о двух разных значениях:
Каким образом связаны между собой идеи эвереттовской квантовой механики и вечной инфляции? Можем ли мы различить мультивселенную, подразумеваемую каждым из них?
Существует множество различных вариантов того, что люди могут подразумевать под «Мультивселенной», а не под Вселенной, так что давайте пройдемся по ним, начиная с наименее консервативных (с наименьшим количеством новых предположений) и двигаясь дальше. через все более спекулятивное.
1.) Вселенная за пределами того, что мы можем наблюдать Когда мы говорим о «Вселенной», мы часто имеем в виду Вселенную, которую мы можно наблюдать. Потому что Вселенная, которую мы знаем и признаем, началась с события, которое мы знаем как горячий Большой Взрыв - где возникла горячая, плотная, наполненная материей и излучением Вселенная и начала расширяться, охлаждаться и схлопываться в комки под действием собственной гравитации - некоторых 13,8 миллиарда лет назад мы были фундаментально ограничены в том, что мы можем видеть. Сигналы могли возникать именно в этот момент и беспрепятственно перемещаться со скоростью света через постоянно расширяющуюся Вселенную все это время, и все же существует конечное расстояние, на которое сигнал мог пройти. В нашей Вселенной с нормальной материей, темной материей, темной энергией, нейтрино, излучением и всем, что мы знаем, это соответствует расстоянию 46.1 миллиард световых лет с центром в нас.
Но нет никаких оснований полагать, что Вселенной больше не существует. Просто не хватило времени, чтобы все то, что мы знаем как ненаблюдаемую Вселенную, достигло нас. С течением времени нам будет открываться все больше и больше Вселенной с нашей точки зрения, даже с учетом темной энергии. Но сколько еще там? Основываясь на наблюдаемой кривизне пространства, которую мы можем наблюдать, то, что существует по сравнению с тем, что мы можем видеть, по крайней мере в 250 раз больше во всех измерениях, а это означает, что Вселенная имеет (250³) или более чем в пятнадцать миллионов раз больше объема пространства (и все такое).), что мы можем видеть. Возможно, она даже бесконечна, хотя мы не знаем наверняка. Однако это всего лишь самая консервативная версия Мультивселенной: больше таких, как мы. Но может быть…
2.) Различные «карманы» Вселенной, где заканчивается инфляция Большой взрыв мог быть началом того, что мы знаем как «нашу» Вселенную, но невозможно (и неточно) экстраполировать назад к произвольному горячее, плотное состояние. Вместо этого мы знаем (из космического микроволнового фона), что максимальная температура, которой Вселенная достигла во время горячего Большого взрыва, не превышала примерно 10³⁰ К. Это огромное число, но оно недостаточно горячее, чтобы достичь планковского масштаба, т.е. сингулярность, или вызвать нарушение законов физики, какими мы их знаем. Одна из вещей, которые он говорит нам, заключается в том, что до Большого взрыва было что-то еще, что согласуется с тем, что мы воспринимаем как начальные условия для его возникновения: космическая инфляция. Инфляция - это, по сути, период во Вселенной до Большого Взрыва, который устанавливает ее, делая:
- растянутая квартира,
- пусто от всех реликтовых частиц, созданных до окончания инфляции,
- с одинаковой температурой и плотностью энергии везде,
- , который содержит однородный спектр колебаний.
Инфляция подобна мячу, который катится с холма, только это квантовый шар, поэтому в каждом месте есть вероятность того, что он скатится (или не скатится) с этого холма.
В тех местах, где инфляция остается на вершине холма, не скатываясь вниз, инфляция продолжается, создавая все больше и больше (надувая) пространство. Там, где она катится вниз, инфляция заканчивается, создавая горячий Большой Взрыв. Хотя инфляция закончилась в нашем регионе космоса около 13,8 миллиардов лет назад, неразумно ожидать, что она закончится везде. Вместо этого некоторые регионы космоса будут продолжать раздуваться вечно. До тех пор, пока скорость, с которой расширяется пространство, больше, чем скорость, с которой кончаются очаги инфляции (а это есть во всех работающих моделях), будет иметь место бесконечное число «Больших взрывов», не связанных между собой. другой, а также инфляция будет продолжаться в тех регионах, где она не закончится на вечность в будущем.
Красные крестики выше обозначают регионы (например, наш), где инфляция заканчивается, но есть бесконечное количество мест, где инфляция заканчивается. Это даже более крупная «Мультивселенная», чем версия «большей Вселенной за пределами того, что мы можем видеть», данная в № 1. Это также первая из Мультивселенных, на которую намекает Крис: та, что дается вечной инфляцией.
3.) Различные версии вас в разных частях Мультивселенной В нашем наблюдаемая Вселенная, претерпевшая взаимодействия и столкновения со многими другими частицами. У них есть позиции и импульсы, у них есть своя уникальная история, и некоторые ~10²⁸ из них объединяются прямо сейчас, чтобы создать каждого из нас. Если мы возьмем ожидаемую скорость расширения пространства во время инфляции и допустим, что большая часть пространства расширялась с такой скоростью на протяжении всей истории нашей Вселенной (13.8 миллиардов лет), мы можем подсчитать, сколько существует возможных Вселенных, подобных нашей.
Это большое число! На самом деле, мы говорим как минимум о (10¹⁰)^50 вселенных, которые начинались с начальных условий, которые могут быть очень похожими на наши. Это 10 вселенных, которые могут быть одним из самых больших чисел, которые вы когда -либо представляли. И тем не менее, есть более крупные числа, которые описывают, сколько возможных исходов может быть для взаимодействий частиц; помните, если вы хотите получить такого же себя, вам нужно, чтобы вся история Вселенной развивалась точно так же, как и наша, до тех пор, пока вы так или иначе не решили:
- бери эту работу,
- купить этот дом,
- поцелуй человека, который тебе нравится,
или любое другое решение, которое вы приняли (или не приняли).
В нашей Вселенной много частиц: около 10⁹⁰. Каждый раз, когда взаимодействуют две частицы, возможен не один возможный исход, а целый квантовый спектр исходов. Как ни печально, их гораздо больше, чем (10⁹⁰)! возможных результатов для частиц во Вселенной, и это число во много гуголплексов больше, чем ничтожное число вроде (10¹⁰)^50. Другими словами, количество возможных исходов взаимодействия частиц в любой Вселенной стремится к бесконечности быстрее, чем количество возможных Вселенных увеличивается из-за инфляции. Для того, чтобы это было возможно, вам потребовалось бы, чтобы инфляция продолжалась буквально вечно до нашего Большого взрыва, а это нарушило бы теорему сингулярности Борде-Гута-Виленкина, которая показывает, что инфляция не может быть полной, подобной прошедшему времени. Другими словами, это кажется маловероятным.
4.) Запутанные версии вас в разных карманных вселенныхЭто касается второй части вопроса Криса: части о квантовой механике Эверетта. Предполагая, что вариант 3 верен и что в других карманах Мультивселенной есть другие версии вас, запутались ли они? Квантовая физика открыта для интерпретации, а это означает, что существует множество различных подходов к ней (или способов взглянуть на нее), которые дают одни и те же ответы. Квантовые системы могут либо иметь волновые функции, распространяющиеся во времени и мгновенно разрушающиеся, например, когда происходит взаимодействие, либо могут иметь набор возможных результатов, из которых выбирается один по мере того, как мы идем по этому пути. Интерпретация Хью Эверетта - многомировая интерпретация квантовой механики - утверждает, что существует бесконечное количество параллельных вселенных, и всякий раз, когда принимается решение, мы идем одним из этих путей, а не другим. Итак, есть вселенные, где вы устроились (и не устроились) на эту работу, где вы купили (и не купили) этот дом и где вы целовали (и не целовали) свою возлюбленную в критический момент., среди прочих.
Даже если бы действительно существовало бесконечное количество Вселенных, нет никакого способа создать запутанность между ними, что было бы ясно, хотя это не останавливает людей от предположений. Это еще одна непроверяемая возможность, требующая ряда совершенно экстраординарных предположений. Тем не менее, мы можем пойти еще дальше по кроличьей норе Мультивселенной, если захотим.
5.) Разные Вселенные с разными законами физики Это еще более спекулятивный вопрос, основанный на предположении: когда Инфляция заканчивается, есть несколько способов ее окончания, что приводит к другим законам физики и / или фундаментальным константам Вселенной, в которой мы сейчас живем. Это была бы Мультивселенная, в которой одни ее части сжимаются, а другие расширяются так быстро, что ни звезды, ни галактики никогда не образуются; где у некоторых нет темной материи, а у других есть только темная материя; где некоторые имеют большие или меньшие или даже отрицательные космологические постоянные. Могут даже быть вселенные, в которых есть частицы и взаимодействия, совершенно отличные от наших. Проверить это невозможно.
Из того, что мы можем наблюдать, мы почти уверены, что вариант 1 верен: там больше Вселенной, чем мы можем видеть. Из того, что мы знаем об инфляции, мы почти уверены, что вариант 2 также верен: есть области пространства за пределами нашей Вселенной, где инфляция закончилась в разное время, каждая со своими горячими Большими взрывами, а также области, где инфляция все еще продолжается. продолжается, и где это будет продолжаться вечно в будущем. И из того, что мы знаем о различных бесконечностях, мы почти уверены, что число 3 неверно, и, следовательно, вариант четыре также не может быть верным. Вариант пятый? Многие принимают это во внимание, но доказательств этому нет, это невозможно проверить, а тот факт, что инфляция заканчивается намного ниже шкалы Планка, дает нам серьезные основания сомневаться в том, что это вообще возможно. (Тем не менее, многие будут продолжать развлекаться, даже не задумываясь об этом.) Мультивселенная почти определенно реальна вне всяких разумных сомнений, но какая версия Мультивселенной, на которую вы подписаны, имеет все значение во Вселенной.
Задавайте свои вопросы и предложения для следующего Спросите Итана здесь!
Оставляйте свои комментарии на нашем форуме и ознакомьтесь с нашей первой книгой: Beyond The Galaxy, доступной уже сейчас, а также с нашей богатой наградами кампанией Patreon!