“Kõige arusaamatum asi universumis on see, et see on arusaadav,” ütles Albert Einstein. Tänapäeval võib universumit aga vaevalt nimetada arusaadavaks või isegi ainulaadseks. Põhifüüsika on kriisis kahe populaarse mõistega, mida sageli nimetatakse "multiverseks" ja "koledaks" ja mis sõna otseses mõttes tähistavad "mitut universumit" ja "kole universumit".
Kuidas universum töötab?
Mitme universumi pooldajad kaitsevad ideed loendamatu hulga teiste universumite olemasolust, millest mõnel on füüsika ja ruumiliste mõõtmete arv täiesti erinev; neis universumites võivad sina, mina ja kõik teised eksisteerida lugematute eksemplaridena. "Multiverse võib olla füüsikas kõige ohtlikum idee," ütles Lõuna-Aafrika kosmoloog George Ellis.
Teaduse varasematest päevadest alates viis ebatõenäolise juhuslikkuse avastamine vajaduse seda selgitada, otsida varjatud põhjus ja motiiv. Kaasaegsed näited hõlmavad järgmist: füüsikaseadused näivad olevat viimistletud, et intelligentsed olendid saaksid neid seadusi tuvastada - juhus, mis vajab selgitamist.
Multiverse tulekuga on kõik muutunud: ükskõik kui uskumatu kokkusattumus, miljardites miljardites universumites, mis multiverse moodustavad, vähemalt kuskil - nii see on. Ja kui juhus näib soodustavat keerukate struktuuride, elu või teadvuse teket, ei tohiks me isegi imestada, et oleme universumis, mis võimaldab meil kõigepealt eksisteerida. Kuid see "antropiline arutluskäik" tähendab omakorda, et me ei oska midagi ennustada. CERNi füüsikutel pole uute osakeste otsimiseks selgeid põhimõtteid. Ja universumi juhuslike omaduste taga pole ühtegi põhiseadust.
Teine probleem on muutunud täiesti erinevaks, kuid mitte vähem ohtlikuks - "kole universum". Teoreetilise füüsiku Sabina Hossenfelderi sõnul oli kaasaegne füüsika hämmingus selle ligitõmbavuse järele "kaunile", mis viis matemaatiliselt elegantsete spekulatiivsete fantaasiate tekkimiseni, millel polnud seost eksperimentidega. Füüsikud on "kaotanud matemaatika", ütleb ta. Ja mida füüsikud nimetavad "iluks", on struktuurid ja sümmeetriad. Kui me ei saa enam sellistele kontseptsioonidele tugineda, häguneb erinevus eksperimentaalsete andmete mõistmise ja lihtsalt nende vastavuse vahel.
Mõlemal probleemil on juured. “Miks ei anna loodusseadused seda, mis on minu arust ilus?” Küsib Hossenfelder õigustatult. Ja vastus on: neid ei huvita. Muidugi võiks loodus olla keeruline, segane ja arusaamatu - kui see oleks klassikaline. Kuid loodus pole selline. Olemus on kvantmehaaniline. Ja kuigi klassikaline füüsika on meie igapäevase elu teadus, milles objektid on üksteisest eraldatavad, on kvantmehaanika erinev. Teie auto seisukord ei ole seotud teie naise kleidi värviga. Kuid kvantmehaanikas on kõik asjad üksteisega põhjuslikult seotud, mida Einstein nimetas "õudseks toiminguks kaugusest". Sellised korrelatsioonid moodustavad struktuuri ja struktuur on ilus.
Reklaamvideo:
Seevastu tundub, et multiverset on raske eitada. Eriti hästi kohtleb seda kvantmehaanika. Üksikute elektronide tulistamine kahe piluga ekraanile põhjustab ekraanil asuvas detektoris häirete mustri ilmumist. Mõlemal juhul selgub, et elektron läbib iga kord mõlemad pilud.
Kvantfüüsika on teadus tuumaplahvatuste, nutitelefonide ja osakeste kokkupõrgete taga - ja see on tuntud oma veidruste poolest, nagu Schrödingeri kass, kes on peatatud elu ja surma vahel. Kvantmehaanikas võivad erinevad reaalsused üksteisega kattuda (nagu "osake siin" ja "osake seal" või "kass on elus" ja "kass on surnud") nagu lained järve pinnal. Osake võib olla pool siin ja pool seal. Seda nimetatakse superpositsiooniks ja just see viib häirete mustri ilmumiseni.
Algselt mikroskoopilise maailma kirjeldamiseks välja töötatud kvantmehaanika on viimastel aastatel näidanud, et see kontrollib üha suuremaid objekte seni, kuni need on keskkonnast piisavalt eraldatud. Kuid mingil põhjusel on meie igapäevane elu kuidagi liiga paljude kvant-veidruste eest kaitstud. Keegi pole kunagi poolsurnud kassi näinud ja kui osakese asukohta mõõdate, saate selle teatud tulemuse.
Otsene tõlgendamine eeldab, et kõik võimalikud variandid realiseeruvad, ehkki "Evereti harude" erinevates, kuid paralleelsetes reaalsustes - nime saanud Hugh Everett, kes seda seisukohta esmakordselt propageeris - tuntud kui kvantmehaanika mitmeilmset tõlgendust. Evereti "paljud maailmad" esindavad tegelikult vaid ühte näidet mitmekeelsusest - ühte neljast. Kaks ülejäänud on vähem huvitavad ja kolmas on "keelte teooria maastik", mille juurde naaseme hiljem.
Otsides füüsika ilu õigustamiseks kvantmehaanikat, näib, et me ohverdame universumi ainulaadsuse. See järeldus on siiski ainult pinnal. Mis sellisel pildil tavaliselt kahe silma vahele jäetakse, on see, et Evereti multiversioon pole põhiline. See on ainult ilmne või "tekkiv", nagu Lõuna-California ülikooli filosoof David Wallace väidab.
Selle punkti mõistmiseks peate mõistma nii kvantmõõtmiste kui ka "jubeda kaugustegevuse" põhimõtet. Mõlema nähtuse võtmeks on mõiste "takerdumine", millele osutasid 1935. aastal Einstein, Boris Podolsky ja Nathaniel Rosen: kvantmehaanikas võib nullsummaga kahe takerdunud keerde süsteem koosneda vastassuunaliste pöörlemissuundadega keerdepaaride superpositsioonist koos absoluutse määramatusega indiviidi pöörlemissuundades. keerutab. Paigutamine on loomulik viis osade ühendamiseks tervikuks; koostisosade individuaalsed omadused lakkavad olemast tugevalt seotud üldise süsteemi kasuks.
Kui kvant-süsteemi mõõdetakse või keskkonnaga seostatakse, mängib olulist rolli takerdumine: kvant-süsteem, vaatleja ja ülejäänud universum on omavahel seotud. Kohaliku vaatleja seisukohast hajub teave tundmatus keskkonnas laiali ja algab "dekoreerimise" protsess. Dekoherentsus on klassilisuse mõjur: see kirjeldab kvantomaduste kaotust, kui kvantsüsteem interakteerub selle keskkonnaga. Decoherence toimib nagu tõmblukk kvantfüüsika paralleelsete reaalsuste vahel. Vaatleja seisukohast "lõheneb" universum Evereti eraldi harudeks. Vaatleja jälgib elusat või surnud kassi, kuid midagi vahepealset. Tema jaoks näib maailm klassikaline, ehkki globaalsest vaatenurgast on see ikkagi kvantmehaaniline. Tegelikultsellest vaatenurgast on kogu universum kvantobjekt.
Kvantmonism
Ja siin lähtume filosoof Jonathan Schafferi välja pakutud kõige huvitavamast "kvantmonismi" kontseptsioonist. Shaffer mõtiskles küsimuse üle, millest universum koosneb. Kvantmonismi kohaselt ei koosne reaalsuse põhikiht osakestest ega stringidest, vaid universumist endast, mida ei mõisteta mitte selle moodustavate asjade summana, vaid pigem üheainsa takerdunud kvantseisundina.
Sarnaseid mõtteid on varem väljendanud ka näiteks füüsik ja filosoof Karl Friedrich von Weizsacker: Kvantmehaanika tõsiselt võtmine ennustab ainulaadset, ühtset kvantreaalsust, mis on multiversiooni aluseks. Seda seisukohta toetavad kosmilise mikrolaine fooni homogeensus ja väikesed temperatuurikõikumised, mis viitavad sellele, et vaadeldav universum on leitav ühe kvantseisundi juurde, mis on tavaliselt seotud ürgse inflatsiooni kvantväljaga.
Pealegi laieneb see järeldus muudele mitmeversioonilistele mõistetele. Kuna takerdumine on universaalne, ei piirdu see ainult meie kosmilise mulliga. Mis iganes multiverss on, kui te omaksite kvantmonismi, siis kõik moodustab osa ühest tervikust: multiversiooni sees on alati multiversiooni aluseks põhimõttelisem reaalsuse kiht ja see kiht on ainulaadne.
Nii kvantmonism kui ka Evereti paljude maailmade tõlgendus on kvantmehaanika ennustused. Neid eristatakse ainult vaatenurga järgi: see, mis kohaliku vaatleja seisukohast näeb välja nagu “paljud maailmad”, kujutab tegelikkuses globaalsest vaatepunktist ühte ainulaadset universumit (näiteks olend, kes näeb kogu universumit väljastpoolt).
Teisisõnu, paljud maailmad on kvantmonism vaatleja silme läbi, kellel on piiratud teave universumi kohta. Tegelikult oli Evereti algne motivatsioon töötada välja kogu universumi kvantkirjeldus "universaalse lainefunktsiooni" osas. Vaadake seda kui pilvise akna kaudu: loodus jaguneb paljudeks tükkideks, kuid see on ainult perspektiivi moonutamine.
Monismist ja mitmest maailmast saab hoiduda, kuid ainult siis, kui keegi muudab kvantmehaanika formalismi - tavaliselt on see vastuolus Einsteini spetsiaalse relatiivsusteooriaga - või keegi esitab kvantmehaanikat mitte teooriana teaduse, vaid teadmiste kohta: inimeste ideed, kuid mitte teadus.
Praegusel kujul tuleks kvantmonismi käsitleda moodsa füüsika võtmekontseptsioonina: see selgitab, miks väliselt sõltumatute loodussfääride struktuuri, korrelatsiooni ja sümmeetria kujul tajutav "ilu" ei ole moonutatud esteetiline ideaal, vaid looduse lõhestumise tagajärg kvant olek. Lisaks sellele eemaldab kvantmonism vajaduse ka mitme universumi järele, kuna see ennustab korrelatsioone, mis realiseeruvad mitte ainult üksikus sündinud universumis, vaid ka igas mitmeharulise üksiku harus.
Lõpuks võiks kvantmonism lahendada eksperimentaalse fundamentaalfüüsika kriisi, mis tugineb üha suurematele põrkujatele, et uurida looduse üha väiksemaid koostisosi. Sest väikseimad komponendid ei saa reaalsuse põhikihiks. Sama rahuldust pakkuv võib olla kvantmehaanika põhialuste, kvantväljade teooria uute valdkondade või kosmoloogia suurimate struktuuride uurimine.
Kõik see tähendab, et me ei tohi otsimist lõpetada. Lõpuks ei saa seda soovi meilt ära võtta. Kusagil sügaval allpool on ainulaadne, arusaadav ja põhimõtteline reaalsus.
Ilja Khel
