Multiverse - Multiverse

Další použití najdete v tématu Multiverse (disambiguation) .

Část série na
Fyzikální kosmologie
Obraz celé oblohy odvozený z dat kosmické lodi Planck
Raný vesmír
Pozadí
Rozšíření  · Budoucnost
Komponenty  · Struktura
Komponenty
Struktura
Experimenty
Vědci
Předmětová historie
Teorie strun
Calabi yau formatted.svg
Základní objekty
Poruchová teorie
Výsledky bez poruch
Fenomenologie
Matematika
Související pojmy
Teoretici

Multivesmír je hypotetická skupina několika světů . Tyto vesmíry dohromady obsahují vše, co existuje: celý prostor , čas , hmotu , energii , informace a fyzikální zákony a konstanty, které je popisují. Různé vesmíry v multivesmíru se nazývají „paralelní vesmíry“, „jiné vesmíry“, „alternativní vesmíry“ nebo „mnoho světů“.

Historie konceptu

Rané zaznamenané příklady myšlenky nekonečných světů existovaly ve filozofii starověkého řeckého atomismu , který navrhoval, aby nekonečné paralelní světy vznikly kolizí atomů. Ve třetím století před naším letopočtem filozof Chrysippus navrhl, aby svět věčně zanikl a regeneroval se, což ve skutečnosti naznačuje existenci více vesmírů v čase. Ve středověku se pojem více vesmírů více definoval .

V Dublinu v roce 1952 měl Erwin Schrödinger přednášku, ve které své publikum vtipně varoval, že to, co se chystá říci, se může „zdát šílené“. Řekl, že když se zdálo, že jeho rovnice popisují několik různých dějin, nebyly to „alternativy, ale všechny se skutečně dějí současně“. Tento druh duality se nazývá „ superpozice “.

Americký filozof a psycholog William James použil v roce 1895 výraz „multiverse“, ale v jiném kontextu. Termín byl poprvé použit v beletrii a v jeho současném fyzikálním kontextu Michaelem Moorcockem v jeho novele SF Adventures 1963 The Sundered Worlds (součást jeho série Eternal Champion ).

Krátké vysvětlení

V kosmologii , fyzice , astronomii , náboženství , filozofii , transpersonální psychologii , hudbě a všech druzích literatury se předpokládalo několik vesmírů , zejména ve sci -fi , komiksech a fantasy . V těchto kontextech se rovnoběžným vesmírům také říká „alternativní vesmíry“, „kvantové vesmíry“, „vzájemně se prostupující dimenze“, „paralelní vesmíry“, „paralelní dimenze“, „paralelní světy“, „paralelní reality“, „kvantové reality“, „ alternativní reality “,„ alternativní časové osy “,„ alternativní dimenze “a„ dimenzionální roviny “.

Fyzikální komunita v průběhu času diskutovala o různých multivesmírních teoriích. Prominentní fyzici se rozcházejí v otázce, zda existují i ​​jiné vesmíry mimo náš vlastní.

Někteří fyzici tvrdí, že multivesmír není legitimní téma vědeckého zkoumání. Byly vzneseny obavy ohledně toho, zda by pokusy osvobodit multivesmír od experimentálního ověřování mohly narušit důvěru veřejnosti ve vědu a v konečném důsledku poškodit studium základní fyziky. Někteří tvrdili, že multivesmír je spíše filozofický pojem než vědecká hypotéza, protože jej nelze empiricky zfalšovat . Schopnost vyvrátit teorii pomocí vědeckého experimentu je kritickým kritériem uznávané vědecké metody . Paul Steinhardt skvěle tvrdil, že žádný experiment nemůže vyloučit teorii, pokud teorie poskytuje všechny možné výsledky.

V roce 2007 laureát Nobelovy ceny Steven Weinberg navrhl, že pokud by existoval multivesmír, „naděje na nalezení racionálního vysvětlení přesných hodnot hmot kvarku a dalších konstant standardního modelu, které pozorujeme v našem Velkém třesku, je odsouzena k zániku, protože jejich hodnoty by byly být nehodou konkrétní části multivesmíru, ve kterém žijeme. "

Hledejte důkazy

Kolem roku 2010 vědci jako Stephen M. Feeney analyzovali data Wilkinsonovy mikrovlnné anizotropní sondy (WMAP) a tvrdili, že našli důkazy naznačující, že se tento vesmír v dávné minulosti srazil s jinými (paralelními) vesmíry. Důkladnější analýza dat z WMAP a z družice Planck , která má rozlišení třikrát vyšší než WMAP, však neodhalila žádné statisticky významné důkazy o takové kolizi bublinového vesmíru . Kromě toho neexistovaly žádné důkazy o gravitačním tahu jiných vesmírů v našem.

Zastánci a skeptici

Mezi moderní zastánce jedné nebo více hypotéz multivesmíru patří Don Page , Brian Greene , Max Tegmark , Alan Guth , Andrei Linde , Michio Kaku , David Deutsch , Leonard Susskind , Alexander Vilenkin , Yasunori Nomura , Raj Pathria , Laura Mersini-Houghton , Neil deGrasse Tyson , Sean Carroll a Stephen Hawking .

Vědci, kteří jsou obecně skeptičtí vůči hypotéze multivesmíru, zahrnují: David Gross , Paul Steinhardt , Anna Ijjas, Abraham Loeb , David Spergel , Neil Turok , Viatcheslav Mukhanov , Michael S. Turner , Roger Penrose , George Ellis , Joe Silk , Carlo Rovelli , Adam Frank , Marcelo Gleiser , Jim Baggott a Paul Davies .

Argumenty proti multivesmírním teoriím

Ve svém stanovisku pro New York Times z roku 2003 „Stručná historie multivesmíru “ autor a kosmolog Paul Davies nabídl řadu argumentů, že teorie multivesmíru jsou nevědecké:

Pro začátek, jak se má testovat existence ostatních vesmírů? Je jisté, že všichni kosmologové souhlasí s tím, že existují určité oblasti vesmíru, které leží mimo dosah našich teleskopů, ale někde na kluzkém svahu mezi tím a představou, že existuje nekonečný počet vesmírů, dosáhne věrohodnost svého limitu. Jak člověk klouže po tomto svahu, stále více musí být přijímáno s vírou a stále méně je otevřeno vědeckému ověřování. Extrémní multivesmírná vysvětlení proto připomínají teologické diskuse. Vyvolání nekonečna neviditelných vesmírů k vysvětlení neobvyklých rysů toho, který vidíme, je stejně ad hoc jako vyvolání neviditelného Stvořitele. Teorie multivesmíru může být oblečena do vědeckého jazyka, ale v podstatě vyžaduje stejný skok víry.

-  Paul Davies, The New York Times , „Stručná historie multivesmíru“

George Ellis , psaní v srpnu 2011, poskytl kritiku multivesmíru a poukázal na to, že se nejedná o tradiční vědeckou teorii. Připouští, že se předpokládá, že multivesmír existuje daleko za kosmologickým horizontem . Zdůraznil, že je teoretizováno být tak daleko, že je nepravděpodobné, že by se někdy našel nějaký důkaz. Ellis také vysvětlil, že někteří teoretici nevěří, že nedostatek empirické testovatelnosti a falšovatelnosti je hlavním problémem, ale je proti tomuto způsobu myšlení:

Mnoho fyziků, kteří hovoří o multivesmíru, zejména zastánci řetězcové krajiny , se o paralelní vesmíry per se moc nestarají . Námitky vůči multivesmíru jako konceptu jsou pro ně nedůležité. Jejich teorie žijí nebo umírají na základě vnitřní konzistence a, jak doufá, případného laboratorního testování.

Ellis říká, že vědci navrhli myšlenku multivesmíru jako způsob vysvětlení podstaty existence . Poukazuje na to, že tyto otázky nakonec zůstává nevyřešené, protože jde o metafyzický problém, který nelze vyřešit empirickou vědou. Tvrdí, že pozorovací testování je jádrem vědy a nemělo by se od něj upouštět:

Jakkoli jsem skeptický, domnívám se, že kontemplace multivesmíru je skvělou příležitostí k zamyšlení nad povahou vědy a nad konečnou podstatou existence: proč jsme tady .... Při pohledu na tento koncept potřebujeme otevřený mysl, i když ne příliš otevřená. Je to choulostivá cesta k našlapování. Paralelní vesmíry mohou, ale nemusí existovat; případ není prokázán. S tou nejistotou budeme muset žít. Na vědecky podložených filozofických spekulacích není nic špatného, ​​což jsou multivesmírné návrhy. Ale měli bychom to pojmenovat tak, jak to je.

-  George Ellis, „Opravdu existuje Multiverse?“ , Scientific American

Odborníci na pravděpodobnost identifikovali odvození multivesmíru, aby vysvětlili zjevné jemné doladění vesmíru jako příklad klamu inverzního hráče .

Klasifikační schémata

Max Tegmark a Brian Greene navrhli klasifikační schémata pro různé teoretické typy multivesmírů a vesmírů, které mohou obsahovat.

Čtyři úrovně Maxe Tegmarka

Kosmolog Max Tegmark poskytl taxonomii vesmírů mimo známý pozorovatelný vesmír . Čtyři úrovně klasifikace společnosti Tegmark jsou uspořádány tak, že následující úrovně lze chápat tak, že zahrnují a rozšiřují předchozí úrovně. Stručně jsou popsány níže.

Úroveň I: Rozšíření našeho vesmíru

Predikcí kosmické inflace je existence nekonečného ergodického vesmíru, který jako nekonečný musí obsahovat objemy HST realizující všechny počáteční podmínky.

V souladu s tím bude nekonečný vesmír obsahovat nekonečný počet objemů HST, všechny mají stejné fyzikální zákony a fyzikální konstanty . Pokud jde o konfigurace, jako je distribuce hmoty , téměř všechny se budou lišit od našeho Hubbleova svazku. Protože jich však existuje nekonečně mnoho, daleko za kosmologickým horizontem , nakonec budou existovat Hubbleovy svazky s podobnými a dokonce identickými konfiguracemi. Společnost Tegmark odhaduje, že stejný objem jako ten náš by měl být od nás asi 10 10 115 metrů.

Vzhledem k nekonečnému prostoru by ve skutečnosti existoval ve vesmíru nekonečný počet objemů HST, který je stejný jako ten náš. To vyplývá přímo z kosmologického principu , kde se předpokládá, že náš objem HST není zvláštní ani jedinečný.

Úroveň II: Vesmíry s různými fyzickými konstantami

V teorii věčné inflace , která je variantou teorie kosmické inflace , se multivesmír nebo prostor jako celek roztahuje a bude v tom pokračovat navždy, ale některé oblasti vesmíru se přestanou natahovat a vytvářejí zřetelné bubliny (jako plynové kapsy v bochníku) kynutí chleba). Takové bubliny jsou embryonální multiverse úrovně I.

Různé bubliny mohou zaznamenat různé spontánní porušení symetrie , což má za následek různé vlastnosti, například různé fyzikální konstanty .

Level II obsahuje také John Archibald Wheeler 's oscilační vesmír teorie a Lee Smolin ' s teorie plodná vesmírů .

Úroveň III: Interpretace kvantové mechaniky v mnoha světech

Hugh Everett III je mnoho-výklad světů (MWI) je jedním z několika tradičních interpretací kvantové mechaniky .

Stručně řečeno, jedním aspektem kvantové mechaniky je, že určitá pozorování nelze absolutně předvídat. Místo toho existuje řada možných pozorování, každé s jinou pravděpodobností . Podle MWI každé z těchto možných pozorování odpovídá jinému vesmíru. Předpokládejme, že je vyhozena šestistranná kostka a že výsledek hodu odpovídá pozorovatelné kvantové mechanice . Všech šest možných způsobů, jak kostky mohou padat, odpovídá šesti různým vesmírům.

Tegmark tvrdí, že multivesmír úrovně III neobsahuje více možností v Hubbleově svazku než multivesmír úrovně I nebo úrovně II. Ve skutečnosti všechny různé „světy“ vytvořené „rozdělením“ v multivesmíru úrovně III se stejnými fyzickými konstantami lze nalézt v nějakém svazku Hubble v multivesmíru úrovně I. Tegmark píše, že „Jediným rozdílem mezi úrovní I a úrovní III je místo, kde sídlí vaši dvojníci . Na úrovni I žijí jinde ve starém dobrém trojrozměrném prostoru. Na úrovni III žijí na jiné kvantové větvi v nekonečně dimenzionálním Hilbertově prostoru . "

Podobně všechny bublinové vesmíry úrovně II s různými fyzikálními konstantami lze ve skutečnosti nalézt jako „světy“ vytvořené „rozděleními“ v okamžiku spontánního narušení symetrie v multivesmíru úrovně III. Podle Yasunori Nomury , Raphaela Bousso a Leonarda Susskinda je to proto, že globální časoprostor objevující se ve (věčně) nafukovacím multivesmíru je nadbytečný koncept. To znamená, že multiverse úrovní I, II a III jsou ve skutečnosti totéž. Tato hypotéza je označována jako „Multiverse = Quantum Many Worlds“. Podle Yasunori Nomury je tento kvantový multivesmír statický a čas je jednoduchá iluze.

Další verze mnoho světů myšlenky je H. Dieter Zeh je mnoho-mysli výklad .

Úroveň IV: Konečný soubor

Konečnou hypotézou matematického vesmíru je vlastní hypotéza společnosti Tegmark.

Tato úroveň považuje všechny vesmíry za stejně skutečné, což lze popsat různými matematickými strukturami.

Tegmark píše:

Abstraktní matematika je tak obecná, že jakákoli teorie všeho (TOE), kterou lze definovat čistě formálními pojmy (nezávislou na neurčité lidské terminologii), je také matematickou strukturou. Například TOE zahrnující soubor různých typů entit (označovaných slovy, řekněme) a vztahy mezi nimi (označované dalšími slovy) není nic jiného než to, co matematici nazývají set-teoretický model, a obecně lze najít formální systém. že je to model.

Tvrdí, že to „znamená, že jakoukoli myslitelnou teorii paralelního vesmíru lze popsat na úrovni IV“ a „zahrnuje všechny ostatní soubory, a proto přináší uzavření hierarchii multivesmírů a nemůže existovat, řekněme, úroveň V.“

Jürgen Schmidhuber však říká, že soubor matematických struktur není ani přesně definován a že připouští pouze reprezentace vesmíru popsatelné konstruktivní matematikou- tedy počítačové programy .

Schmidhuber výslovně zahrnuje vesmír reprezentace popsat pomocí non-zastavení programů, jejichž výstup bitů sbíhají po konečném čase, ačkoli čas konvergence samotná nemusí být předvídatelné o váhavém programu, vzhledem k nerozhodnutelnosti na váhavý problém . Rovněž výslovně pojednává o omezenějším souboru rychle vypočítatelných vesmírů.

Devět typů Briana Greena

Americký teoretický fyzik a teoretik strun Brian Greene diskutoval o devíti typech multivesmírů:

Prošívaný
Prošívaný multivesmír funguje pouze v nekonečném vesmíru. S nekonečným množstvím prostoru proběhne každá možná událost nekonečně mnohokrát. Rychlost světla nám však brání v vědomí těchto dalších identických oblastí.
Inflační
Inflační multivesmír se skládá z různých kapes, ve kterém inflace pole kolaps a tvoří nové vesmíry.
Brane
Verze brane multiverse předpokládá, že celý náš vesmír existuje na membráně ( brane ), která se vznáší ve vyšší dimenzi nebo „hromadně“. V tomto objemu existují další membrány s vlastními vesmíry. Tyto vesmíry se mohou navzájem ovlivňovat, a když se srazí, vytvořené násilí a energie jsou více než dost na to, aby vyvolaly velký třesk . Brany se hromadně vznášejí nebo unášejí blízko sebe a každých několik bilionů let přitahovaných gravitací nebo jinou silou, které nerozumíme, se srazí a narazí do sebe. Tento opakovaný kontakt vyvolává mnohonásobné nebo „cyklické“ velké třesky . Tato konkrétní hypotéza spadá pod deštník teorie strun, protože vyžaduje další prostorové rozměry.
Cyklický
Cyklický multivesmír má více branes , které se srazily, což způsobuje Big Bangs . Vesmíry se odrážejí a procházejí časem, dokud nejsou staženy zpět k sobě a znovu se srazí, ničí starý obsah a vytvářejí je znovu.
Krajina
Krajina multivesmír se opírá o teorie strun je Calabi-Yau prostorů. Kvantové fluktuace snižují tvary na nižší energetickou úroveň a vytvářejí kapsu se sadou zákonů odlišných od okolního prostoru.
Kvantově
Quantum multiverse vytvoří nový vesmír, když dojde k přesměrování na akcích, jako je tomu v mnoho-výklad světů kvantové mechaniky.
Holografický
Holografický multivesmír je odvozen z teorie, že povrchová plocha prostoru může kódovat obsah objemu regionu.
Simulované
Simulované multivesmír existuje na komplexní počítačové systémy, které simulují celé vesmíry.
Ultimátni
Konečným multivesmír obsahuje všechny matematicky možné vesmíru za různých fyzikálních zákonů.

Cyklické teorie

Hlavní článek: Cyklický model

V několika teorií, existuje řada nekonečných, soběstačných cyklů (například věčnost z Big Bangs , Big drtí a / nebo Big zamrzne ).

M-teorie

Viz také: Úvod do M-teorie , M-teorie , Brane kosmologie a krajiny teorie strun

V teorii strun a její nadrozměrné rozšíření, M-theory, byl předpokládán multivesmír poněkud jiného druhu .

Tyto teorie vyžadují přítomnost 10 nebo 11 časoprostorových dimenzí. Dalších šest nebo sedm dimenzí může být buď zkomprimováno ve velmi malém měřítku, nebo může být náš vesmír jednoduše lokalizován na dynamickém (3+1) -dimenzionálním objektu, D3-brane . Tím se otevírá možnost, že existují i jiné branes která by mohla podpořit další vesmíry.

Kosmologie černé díry

Hlavní článek: Kosmologie černé díry

Kosmologie černé díry je kosmologický model, ve kterém je pozorovatelný vesmír vnitřkem černé díry existující jako jeden z možná mnoha vesmírů uvnitř většího vesmíru. Patří sem teorie bílých děr , které jsou na opačné straně časoprostoru .

Antropický princip

Hlavní článek: Antropický princip

Byl navržen koncept jiných vesmírů, aby vysvětlil, jak se zdá, že náš vlastní vesmír je vyladěn pro vědomý život, jak jej prožíváme.

Pokud by existoval velký (možná nekonečný) počet vesmírů, každý s možná jinými fyzikálními zákony (nebo různými základními fyzikálními konstantami ), pak by některé z těchto vesmírů (i když jen velmi málo) měly kombinaci zákonů a základních parametrů, které jsou vhodné pro vývoj hmoty , astronomických struktur, elementární rozmanitosti, hvězd a planet, které mohou existovat dostatečně dlouho na to, aby mohl vzniknout a vyvíjet se život.

Slabý anthropic princip by pak mohly být použity k závěru, že my (jako vědomé bytosti) bude existovat pouze v jednom z těch mála vesmírů, které se staly být jemně vyladěné, což umožňuje existenci života s vyvinutým vědomím. I když je tedy pravděpodobnost, že jakýkoli konkrétní vesmír bude mít nezbytné podmínky pro život ( jak život chápeme ), extrémně malá , tyto podmínky nevyžadují inteligentní návrh jako vysvětlení podmínek ve vesmíru, které podporují naši existenci v něm.

Časná forma tohoto uvažování je evidentní v díle Arthura Schopenhauera z roku 1844 „Von der Nichtigkeit und dem Leiden des Lebens“, kde tvrdí, že náš svět musí být nejhorší ze všech možných světů, protože kdyby byl v každém ohledu výrazně horší nemohl dál existovat.

Occamova břitva

Zastánci a kritici nesouhlasí s tím, jak aplikovat Occamovu břitvu . Kritici tvrdí, že postulovat téměř nekonečný počet nepozorovatelných vesmírů, jen pro vysvětlení našeho vlastního vesmíru, je v rozporu s Occamovou břitvou. Zastánci však tvrdí, že z hlediska Kolmogorovovy složitosti je navrhovaný multivesmír jednodušší než jeden výstřední vesmír.

Například zastánce multivesmíru Max Tegmark tvrdí:

[A] n celý soubor je často mnohem jednodušší než jeden z jeho členů. Tento princip lze formálněji vyjádřit pomocí pojmu obsah algoritmických informací . Algoritmický informační obsah v čísle je, zhruba řečeno, délka nejkratšího počítačového programu, který toto číslo vytvoří jako výstup. Zvažte například množinu všech celých čísel . Co je jednodušší, celá sada nebo jen jedno číslo? Naivně si můžete myslet, že jedno číslo je jednodušší, ale celá sada může být generována docela triviálním počítačovým programem, zatímco jedno číslo může být velmi dlouhé. Celá sada je tedy ve skutečnosti jednodušší ... (Podobně), multiverse vyšší úrovně jsou jednodušší. Přechod z našeho vesmíru do multivesmíru úrovně I eliminuje potřebu specifikovat počáteční podmínky , upgrade na úroveň II eliminuje potřebu specifikovat fyzické konstanty a multivesmír úrovně IV eliminuje potřebu specifikovat vůbec cokoli ... Společný rys všech čtyři multiverse úrovně je, že nejjednodušší a pravděpodobně nejelegantnější teorie standardně zahrnuje paralelní vesmíry. Abychom popřeli existenci těchto vesmírů, je třeba teorii zkomplikovat přidáním experimentálně nepodporovaných procesů a ad hoc postulátů: konečný prostor , kolaps vlnové funkce a ontologická asymetrie. Náš úsudek proto sestupuje, což považujeme za nehospodárnější a neelegantnější: mnoho světů nebo mnoho slov. Možná si postupně zvykneme na podivné způsoby našeho vesmíru a zjistíme, že jeho podivnost je součástí jeho kouzla.

-  Max Tegmark

Modální realismus

Možné světy jsou způsobem, jak vysvětlit pravděpodobnost a hypotetická tvrzení. Někteří filozofové, například David Lewis , věří, že existují všechny možné světy a že jsou stejně skutečné jako svět, ve kterém žijeme (pozice známá jako modální realismus ).

Viz také

Další čtení

Reference

Poznámky pod čarou

Citace

Další čtení

externí odkazy