„Pats nesuprantamas dalykas visatoje yra tai, kad jis yra suprantamas“, - kartą sakė Albertas Einšteinas. Tačiau šiomis dienomis visata vargu ar gali būti vadinama suprantama ar net unikalia. Pagrindinė fizika patiria krizę dėl dviejų populiarių sąvokų, dažnai vadinamų „daugialypė“ir „negraži“, kurios pažodžiui reiškia „daugialypę visatą“ir „negražią visatą“.
- „Salik.biz“
Kaip veikia visata?
Daugybinės visatos šalininkai gina nesuskaičiuojamo skaičiaus kitų visatų egzistavimo idėją, kai kurių iš jų fizika ir erdvinių matmenų skaičius yra visiškai skirtingi; šiose visatose tu, aš ir visi kiti galime egzistuoti kaip nesuskaičiuojamos kopijos. „Daugialypė versija gali būti pati pavojingiausia fizikos idėja“, - teigė Pietų Afrikos kosmologas George'as Ellisas.
Nuo pat pirmųjų mokslo dienų netikėto sutapimo atradimas privertė jį paaiškinti, ieškoti pagrindinės priežasties ir motyvo. Šiuolaikiniai pavyzdžiai yra šie: atrodo, kad fizikos įstatymai yra tikslinami, kad intelektualios būtybės galėtų aptikti šiuos dėsnius - sutapimas, kurį reikia paaiškinti.
Atsiradus multiversijai, viskas pasikeitė: kad ir koks neįtikėtinas sutapimas, milijardinėse milijardų visatų, sudarančių multiverse, bent kažkur - taip ir bus. Ir jei atsitiktinumas, atrodo, skatina sudėtingas struktūras, gyvybę ar sąmonę, neturėtume net stebėtis, kad esame visatoje, leidžiančioje mums egzistuoti pirmiausia. Bet šis „antropinis samprotavimas“savo ruožtu reiškia, kad mes nieko negalime numatyti. CERN fizikams nėra aiškių principų ieškoti naujų dalelių. Ir nėra jokio pagrindinio dėsnio, kuris randasi už atsitiktines Visatos savybes.
Kita problema tapo visiškai kitokia, bet ne mažiau pavojinga - „negraži visata“. Anot teorinės fizikės Sabinos Hossenfelder, šiuolaikinę fiziką suglumino jos patrauklumas „gražuoliui“, dėl ko atsirado matematiškai elegantiškos, spekuliatyvios fantazijos, neturinčios ryšio su eksperimentais. Fizikai yra „pasimetę matematikoje“, - sako ji. Tai, ką fizikai vadina grožiu, yra struktūros ir simetrijos. Jei nebegalime remtis tokiomis sąvokomis, skirtumas tarp supratimo ir tiesiog atitikimo eksperimentiniams duomenims bus neryškus.
Abi problemos turi šaknis. „Kodėl gamtos įstatymai nesmerkia to, kas, manau, yra gražu?“- teisingai klausia Hossenfelderis. Ir atsakymas: jiems nerūpi. Žinoma, gamta gali būti sudėtinga, paini ir nesuprantama - jei ji būtų klasikinė. Bet gamta nėra tokia. Gamta yra kvantinė mechaninė. Ir nors klasikinė fizika yra mūsų kasdienio gyvenimo mokslas, kuriame objektai atsiskiria vienas nuo kito, kvantinė mechanika skiriasi. Jūsų automobilio būklė nėra susijusi su jūsų žmonos suknelės spalva. Tačiau kvantinėje mechanikoje visi dalykai yra priežastiškai susiję vienas su kitu, kurį Einšteinas pavadino „baisiu veiksmu per atstumą“. Tokie ryšiai sudaro struktūrą, o struktūra yra graži.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Panašu, kad daugialypę kalbą sunku paneigti. Ypač gerai jį elgiasi kvantų mechanika. Atskirų elektronų šaudymas į ekraną su dviem plyšiais sukelia detektoriaus už ekrano trikdžių modelį. Kiekvienu atveju paaiškėja, kad elektronas kiekvieną kartą praeina abu plyšius.
Kvantinė fizika yra mokslas, paremtas branduoliniais sprogimais, išmaniaisiais telefonais ir dalelių susidūrimais - ir jis žinomas dėl savo keistų daiktų, kaip Schrödingerio katė, pakabinta tarp gyvybės ir mirties. Kvantinėje mechanikoje skirtingos tikrovės gali persidengti (pavyzdžiui, „dalelė čia“ir „dalelė ten“arba „katė gyva“ir „katė negyva“), kaip bangos ežero paviršiuje. Dalelė gali būti pusė čia ir pusė ten. Tai vadinama superpozicija, ir būtent tai lemia trikdžių modelio atsiradimą.
Iš pradžių sukurta apibūdinti mikroskopinį pasaulį, kvantinė mechanika pastaraisiais metais parodė, kad ji valdo vis didesnius objektus, jei jie yra pakankamai izoliuoti nuo aplinkos. Tačiau dėl tam tikrų priežasčių mūsų kasdienis gyvenimas yra kažkaip apsaugotas nuo per daug kvantinių keistenybių. Niekas niekada nematė pusnuogės katės ir, matuojant dalelės padėtį, gaunamas tam tikras rezultatas.
Tiesioginis aiškinimas daro prielaidą, kad realizuojami visi įmanomi variantai, nors ir skirtingose, bet lygiagrečiose „Evereto šakų“tikrovėje, pavadintoje Hugh Everett, kuris pirmasis gynė šį požiūrį, žinomą kaip daugelio pasaulių kvantinės mechanikos interpretaciją. Everett „daugybė pasaulių“iš tikrųjų yra tik vienas daugialypės terpės pavyzdys - vienas iš keturių. Kiti du yra mažiau įdomūs, o trečiasis yra „styginių teorijos peizažas“, į kurį grįšime vėliau.
Pasitelkdami kvantinę mechaniką, kad pateisintume fizikos grožį, mes tarsi aukojame visatos unikalumą. Tačiau ši išvada slypi tik paviršiuje. Paprastai tokiame paveikslėlyje nepaisoma to, kad Evereto daugialypė reikšmė nėra esminė. Tai tik akivaizdu arba „atsiranda“, kaip teigia filosofas Davidas Wallace'as iš Pietų Kalifornijos universiteto.
Norėdami suprasti šį tašką, turite suprasti principą, kuriuo grindžiami tiek kvantiniai matavimai, tiek "baisus veiksmas per atstumą". Abiejų reiškinių raktas yra „įsipainiojimo“sąvoka, kuriai 1935 m. Atkreipė dėmesį Einšteinas, Borisas Podolsky ir Nathanielis Rosenas: kvantinėje mechanikoje dviejų įsipainiojančių sukinių, turinčių nulinę sumą, sistema gali būti sudaryta iš besisukančių porų, turinčių priešingas sukimosi kryptis, absoliučios neapibrėžties atskirų asmenų sukimosi kryptimis. sukasi. Susipainiojimas yra natūralus būdas sujungti dalis į visumą; atskiros sudedamųjų dalių savybės nustoja galioti stipriai susietos bendrosios sistemos naudai.
Kaskart matuojant kvantinę sistemą arba susiejant ją su aplinka, įsipainiojimas vaidina svarbų vaidmenį: kvantinė sistema, stebėtojas ir likusi Visata yra persipynę. Vietinio stebėtojo požiūriu, informacija yra išsibarsčiusi nežinomoje aplinkoje ir prasideda „dekoherencijos“procesas. Dekoherencija yra klasicizmo atstovė: ji apibūdina kvantinių savybių praradimą, kai kvantinė sistema sąveikauja su jos aplinka. Tarp lygiagrečių kvantinės fizikos realybių dekoratyvumas veikia kaip užtrauktukas. Stebėtojo požiūriu, Visata „suskaidoma“į atskiras Evereto šakas. Stebėtojas pastebi gyvą ar negyvą katę, bet nieko tarp jų nėra. Jam atrodo, kad pasaulis yra klasikinis, nors globaliu požiūriu jis vis dar yra kvantinis mechaninis. Tiesą sakant,šiuo požiūriu visa visata yra kvantinis objektas.
Kvantinis monizmas
Ir čia mes remiamės įdomiausia „kvantinio monizmo“samprata, kurią pasiūlė filosofas Jonathanas Schafferis. Shafferis svarstė klausimą, iš ko sudaryta visata. Remiantis kvantiniu monizmu, pagrindinį tikrovės sluoksnį sudaro ne dalelės ar stygos, o pati visata, suprantama ne kaip ją sudarančių dalykų suma, o greičiau kaip viena susipainiojusi kvantinė būsena.
Panašias mintis anksčiau išsakė, pavyzdžiui, fizikas ir filosofas Karlas Friedrichas von Weizsackeris: Kvanto mechanikos rimtai vertinimas numato unikalią, vieningą kvantinę tikrovę, kuri yra daugialypė dalis. Tokį požiūrį patvirtina vienodumas ir nedideli kosminių mikrobangų fono temperatūros svyravimai, kurie rodo, kad stebimą visatą galima atsekti į vieną kvantinę būseną, paprastai siejamą su pirmykštės infliacijos kvantiniu lauku.
Be to, ši išvada taikoma ir kitoms daugialypėms sąvokoms. Kadangi įsipainiojimas yra universalus, jis neapsiriboja mūsų kosminiu burbulu. Kad ir kokia būtų daugialypė dalis, jei jūs priimsite kvantinį monizmą, viskas bus bendros visumos dalis: daugialypėje versijoje visada bus fundamentalesnis tikrovės sluoksnis, kuris bus daugialypėje, ir šis sluoksnis bus unikalus.
Tiek kvantinis monizmas, tiek Evereto daugelio pasaulių interpretacija yra kvantinės mechanikos prognozės. Jie išsiskiria tik perspektyva: kas, vietos stebėtojo požiūriu, atrodys kaip „daugybė pasaulių“, iš tikrųjų žymi vieną unikalią visatą globaliu požiūriu (pavyzdžiui, tvarinys, galintis pamatyti visą visatą iš išorės).
Kitaip tariant, daugelis pasaulių yra kvantinis monizmas per stebėtojo, turinčio ribotą informaciją apie visatą, akis. Tiesą sakant, pirminė Everett motyvacija buvo sukurti kvantinį visos visatos aprašymą „universaliosios bangos funkcijos“prasme. Pažvelkite į tai kaip pro drumstą langą: gamta yra padalinta į daugybę dalių, tačiau tai tik iškreipia perspektyvą.
Monizmo ir daugialypių pasaulių galima išvengti, tačiau tik tuo atveju, jei kas nors keičia kvantinės mechanikos formalizmą - paprastai tai prieštarauja Einšteino specialiajai reliatyvumo teorijai - arba kažkas pateikia kvantinę mechaniką ne kaip teoriją apie mokslą, bet kaip apie žinias: žmogaus idėjos, bet ne mokslas.
Esant dabartinei formai, kvantinis monizmas turėtų būti laikomas pagrindine šiuolaikinės fizikos samprata: paaiškinama, kodėl „grožis“, suvokiamas kaip struktūra, koreliacija ir simetrija tarp išoriškai nepriklausomų gamtos sferų, nėra iškreiptas estetinis idealas, o gamtos susiskaldymo iš vieno padarinys. kvantinė būsena. Be to, kvantinis monizmas taip pat pašalina daugialypės visatos poreikį, nes jis numato koreliacijas, įgyvendinamas ne tik vienoje gimusioje visatoje, bet ir bet kurioje atskiroje daugialypės šakos srityje.
Galiausiai kvantinis monizmas galėtų išspręsti eksperimentinės fundamentinės fizikos krizę, kuri lemia vis didesnius susidūrėjusiųjų tyrimus vis mažesnėms gamtos sudedamosioms dalims. Nes mažiausi komponentai nebus pagrindinis tikrovės sluoksnis. Studijuoti kvantinės mechanikos pagrindus, naujas kvantų lauko teorijos sritis ar didžiausias kosmologijos struktūras gali būti toks pat naudingas.
Visa tai reiškia, kad mes neturime nustoti ieškoti. Galų gale šio noro negalima atimti iš mūsų. Kažkur giliai, yra unikali, suprantama ir esminė tikrovė.
Ilja Khel
