Jak věda odděluje „přiměřeně vědecké“hypotézy od „nevědeckých“
Myšlenka jiných vesmírů je hluboce zakořeněna ve sci-fi. Ale i mimo beletrii lze najít zdůvodnění multivesmíru a mnoha paralelních světů, takže se Attic rozhodl přijít na to, jak blízko jsou tyto myšlenky skutečné fyzice.
Multiverse, o kterém Sean Carroll, odborník na kosmologii a autor nedávno publikované ruské populární knihy „Věčnost. In the Search of the Ultimate Theory of the Time “, je hypotéza o struktuře našeho vesmíru za hranice regionu přístupné našemu pozorování.
Co to znamená? Rychlost světla je omezená a vesmír se rozšiřuje ve všech směrech - zatímco vidíme jen určitou část prostoru. A to zdaleka není skutečnost, že svět za jeho hranicemi je uspořádán stejným způsobem jako v blízkosti Země. Hypoteticky, mimo sféru přístupnou pro pozorování, může existovat například zcela odlišný poměr obyčejné a temné hmoty. Nebo vůbec - fungují některé další fyzikální principy, až do zvýšení počtu rozměrů.
Ilustrace: Anatoly Lapushko / Chrdk.
Zdravý rozum nám samozřejmě říká, že vlastnosti vesmíru by měly být všude stejné. „Zdravý rozum“však není pro kosmologii velmi dobrá věc, věda o časoprostoru ve velkém měřítku. Předpoklad, že látka, kterou známe ve vesmíru, je desetkrát menší než nějaká záhadná temná hmota, byla také zcela v rozporu s rozumem, ale dnes žijeme v takovém světě, který se skládá převážně z temné hmoty. Problém s myšlenkou, že vesmír se dramaticky mění, kde jej již nemůžeme vidět, není neobvyklý, ale že takový nápad nelze vyzkoušet.
Vesmír s hypoteticky odlišnými fyzickými zákony se nazývá kosmologický multivesmír. Takový vesmír je geometricky jeden - v tom smyslu, že mezi jakýmikoli dvěma jeho body lze vytvořit souvislou čáru bez konstrukce jakýchkoli portálů a jiných exotických věcí. A tento kosmologický multiverse by se neměl zaměňovat například s mnohonásobným vesmírem při interpretaci kvantové mechaniky v mnoha světech.
Propagační video:
Kvantová mechanika mnoha světů
Na druhém konci „stupnice vesmíru“je mikrokosmos, události, které jsou popsány kvantovou mechanikou. Již víme, že elementární částice: elektrony, kvarky, gluony a jejich další sestřenice se chovají v souladu s pravidly, která se ve světě, na který jsme zvyklí, nedodržují. Takže každá částice v kvantové mechanice může být považována za vlnu - a zdánlivě „pevné“atomy, které jsou ve školním chemickém kurzu reprezentovány jako koule, když se srazí s překážkou, rozptýlí se jako vlny. Každý kvantový objekt není matematicky popisován jako koule nebo bod omezený prostorem, ale jako vlnová funkce - existující současně ve všech bodech své trajektorie prostorem. Můžeme spočítat pouze pravděpodobnost, že bude nalezena na jednom místě nebo na jiném místě. Množství, jako je hybnost částice,jeho energie a exotičtější vlastnosti, jako je rotace, se také počítají z vlnové funkce: lze říci, že tento matematický objekt pokrývající celý prostor je základem kvantové mechaniky a veškeré fyziky 20. století.
Výpočty provedené na základě vlnových funkcí a operátorů (operátory umožňují získat konkrétní veličiny z vlnové funkce) jsou ve vynikající shodě s realitou. Například kvantová elektrodynamika je dnes nejpřesnějším fyzikálním modelem v historii lidstva a mezi kvantovými technologiemi jsou lasery, veškerá moderní mikroelektronika, rychlý internet, na který jsme zvyklí, a dokonce i řada léků: hledání slibných látek pro medicínu se také provádí modelováním interakcí molekul. s kamarádkou. Z aplikovaného hlediska jsou kvantové modely velmi dobré, ale na koncepční úrovni vyvstává problém.
Vlnové funkce odpovídající elektronu v atomu vodíku při různých úrovních energie. Světelné oblasti odpovídají maximu vlnové funkce a na těchto místech je s největší pravděpodobností detekována částice; pravděpodobnost nalezení stejného elektronu v další místnosti, byť zanedbatelně malá, není nulová.
Podstata tohoto problému spočívá v tom, že kvantové objekty lze zničit: například když foton (kvantum světla) zasáhne matici kamery nebo se jednoduše srazí s neprůhledným povrchem. Až do této chvíle byl foton dokonale popsán vlnovou funkcí a po chvíli vlna rozšířená v prostoru zmizela: ukázalo se, že určitá změna ovlivnila celý vesmír a stala se rychleji než rychlost světla (jak to může být?). To je problematické i v případě jediného fotonu, ale co vlnová funkce dvou fotonů emitovaných z jednoho zdroje ve dvou opačných směrech? Pokud by se například tyto dva fotony narodily poblíž povrchu vzdálené hvězdy a jeden z nich byl na Zemi zachycen dalekohledem, co druhý, který je o mnoho světelných let dál? Formálně tvoří jediný systém s prvním,ale je obtížné si představit scénář, kdy je změna v jedné části systému okamžitě sdělena všem ostatním částem. Dalším příkladem kvantového systému, u kterého zmizení vlnové funkce vede k koncepčním problémům, je slavná Schrödingerova kočka, která je uvnitř uzavřeného boxu se zařízením, které na základě pravděpodobnostního kvantového procesu buď rozbije ampulku jedu, nebo ji nechá neporušenou. Před otevřením krabice je Schrödingerova kočka současně naživu a mrtvá: její stav odráží vlnovou funkci kvantového systému uvnitř mechanismu s jedem.což je uvnitř uzavřené krabice se zařízením, které na základě pravděpodobnostního kvantového procesu buď rozbije ampulku jedem, nebo ji nechá neporušenou. Před otevřením krabice je Schrödingerova kočka současně naživu a mrtvá: její stav odráží vlnovou funkci kvantového systému uvnitř mechanismu s jedem.což je uvnitř uzavřené krabice se zařízením, které na základě pravděpodobnostního kvantového procesu buď rozbije ampulku jedem, nebo ji nechá neporušenou. Před otevřením krabice je Schrödingerova kočka současně naživu a mrtvá: její stav odráží vlnovou funkci kvantového systému uvnitř mechanismu s jedem.
Nejběžnější interpretace kvantové mechaniky, Kodaň, navrhuje jednoduše přijmout paradox světa - a připustit, že ano, navzdory všemu, vlna / částice okamžitě zmizí. Alternativou k tomu je interpretace mnoha světů. Podle ní je náš vesmír sbírka neinteragujících světů, z nichž každý představuje jeden kvantový stav: když otevřete krabici s kočkou, objeví se dva světy - v jednom z nich je kočka naživu a v druhém je mrtvá. Když foton prochází poloprůhledným zrcadlem, svět je také rozdělen na dva: v jednom je kvantum světla odrazeno od povrchu a v druhém není. A tak každý kvantový proces vede ke vzniku více a více větvících se světů.
Teoreticky se některé z těchto odvětví mohou velmi lišit od těch našich. Jeden atom, který letěl špatným směrem brzy po Velkém třesku, mohl dobře vést k odlišnému rozložení horkého plynu, zrození hvězd na zcela odlišných místech a v důsledku toho ke skutečnosti, že Země v zásadě nevznikla. Tento obrázek však nelze nazvat problémem interpretace mnoha světů. Skutečný problém spočívá v nemožnosti ověřit správnost tohoto chápání kvantové mechaniky v praxi: jednotlivé komponenty vícenásobného vesmíru si navzájem podle definice vzájemně nereagují.
Myšlenka cestování časem a alternativních vesmírů se od dob klasické fikce hodně vyčerpala. Kromě notoricky známého pojmu „hitman“mezi fanoušky žánru (hrdina z našich dnů se ocitne například v dobách Ivana Hrozného) si lze připomenout parodický film Kung Fury, ze kterého byl tento snímek pořízen.
Možná, že někde je Země obývaná inteligentními dinosaury, někde Velká mongolská říše přistála v měsících Jupiteru v roce 1564, ale mezi těmito světy neexistují žádné portály - v důsledku kvantových procesů v dávné minulosti se rozcházely. Teorie, která by naznačovala možnost proniknout do jednoho z těchto světů, z hlediska filozofie vědy, by nebyla o nic méně, ale více vědecká, protože ji lze zkusit vyzkoušet.