Мультивселенная как физическая гипотеза

VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

Мультивселенная как физическая гипотеза
Князева К.И. 1Семенищев  А.П. 1Лемеш Е.Ю. 11ГБПОУ МО «Ногинский колледж»Чумаков С.А. 11ГБПОУ МО «Ногинский колледж» Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение.

Мультивселенная – это концепция, которая предполагает наличие множества параллельных вселенных. На сегодняшний день выдвинут уже целый ряд гипотез, описывающих многообразие этих миров, причины появления нескольких вселенных и их возможное строение.

Актуальность: современное развитие физики неизбежно приводит нас к фундаментальным вопросам о зарождении вселенной и процессах, которые протекали в первые секунды её жизни и следствиях, которые проистекают из нашего представления об этом. Относительно новые области знания в физике – теория струн, интерпретация квантовой механики, рассматривают мультивселенную как одну из возможных элементов естественнонаучной картины мира

Цель работы: на основе общих представлений современной космологии о Большом взрыве и инфляционном расширении, выяснить, есть ли предпосылки к подтверждению гипотезы мультивселенной.

Методы исследования — анализ теоретических данных в научной литературе и Интернете.

Основная часть.

Большой взрыв

В настоящий момент большинство учёных уже пришли к согласию относительно того, что Вселенная, которую мы видим и в которой обитаем, появилась в результате масштабного и быстрого процесса, создавшего основную часть материи, являющегося так же источником всех физических законов, согласно которым существует наш мир. Все это получило название теории Большого взрыва.

Хотелось бы остановиться на основах теории Большого взрыва, которые достаточно просты. Согласно этой теории вся существовавшая и существующая сейчас материя во Вселенной появилась одновременно — около 15 миллиардов лет назад.

В тот момент абсолютно вся материя существовала в виде чрезвычайно компактного шара (или точки), чья плотностью и температура были бесконечны. Это состояние называется сингулярностью.

Затем, по не вполне понятным причинам, сингулярность начала стремительно расширяться и породила ту Вселенную, в которой существует человечество.

Теория Большого Взрывая на сегодня является одной из многих обсуждаемых моделей возникновения Вселенной (например, в научных кругах рассматривается теория стационарной Вселенной), однако именно она получила достаточное признание и популярность.

Теория не претендует на абсолютное описание — не объясняет источник всей известной материи, законов физики иструктуру Вселенной, но она достаточно точно описывает причины расширения Вселенной и многие другие аспекты и феномены.

Именно на базе этой теории возникли предпосылки гипотезы мультивселенной.

Если вдуматься, то многие аспекты Большого взрыва могут указывать на гипотетическое наличие иных вселенных за пределами нашей:

-Вселенная сначала находилась в чрезвычайно сжатом состоянии,затем расширилась и начала остывать. Но остывание это носит не вполне «гладкий» характер, есть места в космосе с очень низкой температурой («пустота Эридана»).

-Галактики, звёзды и скопление материи вообще расположены неравномерно, что наталкивает авторов на предположение о том, что Большой взрыв произошёл не одномоментно, а за какое-то время, и вполне может быть, что края нашей Вселенной имеют и большую температуру и большую скорость.

-Эти свидетельства неравномерности привели нас к выводу о том, что есть ненулевая вероятность того, что часть материи и пространства за пределами видимой части нашей Вселенной попросту «оторвались» во время Большого взрыва и на данный момент просто необнаружимы, потому что не сообщаются с нашей Вселенной ни через одно из известных взаимодействий (гравитационное, электромагнитное и т.п.)

Инфляция.

В 1980 году, более 30 лет назад физик Алан Гут, обнародовал гипотезу инфляции (или как её ещё можно назвать, раздутия Вселенной). В своей гипотизе, Алан Гут попытался ответить на следующие вопросы: каким образов Вселенная смогла из плотной, крошечной частицы, заполненной кварк-глюонной плазмой, раздутся до нынешних размеров?

Гут предположил, что за малую долю секунды после рождения, Вселенная испытала скачёк огромного роста. За 10-32 секунды она расширилась со скоростью, которая гораздо больше, чем когда-либо за последующие временные промежутки, прошедшие с тех пор.

В эту коротку эпоху чрезвычайно мощного расширения мельчайшие фрагменты, которые раньше находились в тесном контакте, были разбросаны на огромные расстояния.

На данный момент нам известно, что в конце инфляции Вселенная имела очень высокую температуру, около 10-26 градусов

Из этого расширения следует возможность создания вселенных, находящихся далеко за пределами нашей собственной Вселенной – в современной космологии всерьёз рассматривается возможность, что инфляция словно бы «разорвала» ткань пространства на несколько неравновеликих участков, которые затем утратили возможность сообщаться друг с другом.

Некоторые аспекты гипотезы мультивселенной.

Хотим отметить, что представления о структуре Мультивселенной, природе каждой вселенной,входящей в её состав,и связи между этими вселенными зависят от выбранной гипотезы.Вселенные, входящие в мультивселенную, в популярной литературе называются альтернативными реальностями или параллельными мирами.

Различные предположения и гипотезы о существовании мультивселенной неоднократно высказывались космологами,физиками,философами, и, конечно, фантастами.

Возможность существования мультивселенной служит иточником новых идей и конечно порождает различные научные и философские вопросы.

Примечательно, что сам термин «Мультивселенная » был создан философом и психологом Уильямом Джеймсом (хотя и отноительно другого вопроса).

Пока существования Мультивселенной не доказано на практике, и этот феномен является поводом для дискуссий физиков. Подобная идея уже нашла себе место в теории струн,отлично вписалась в многомировую интерпретации квантовой механики.

Стоит так же отметить, что гипотеза Мультивселенной не фальсифицируема,то есть, согласно критерию Поппера, ее нельзя опровергнуть с помощью научного эксперимента. Поэтому

Заключение

Авторы работы не склонны однозначно говорить о существовании Мультивселенной, но, согласно приведённым нами теориями современной физики и космологии, можно сказать, что некоторые следствия из них наталкивают на мысли о высокой вероятности существования такого феномена. Ведь, по мысли известного физика и нобелевского лауреата, Р.Фейнмана, наука не должна доказывать возможность или невозможность чего-либо, она доказывает вероятность события, явления, феномена.

Список использованной литературы

Источник: https://school-science.ru/6/11/36805

Мультивселенная

Мультивселенная как физическая гипотеза

Мультивселенная – научная концепция предполагающая наличие множества параллельных вселенных. Существует ряд гипотез, описывающих многообразие этих миров, их свойства и взаимодействия.

Причины возникновения гипотезы

Успех квантовой теории неоспорим. Ведь она вместе с общей теорией относительности представляет все фундаментальные законы физики, известные современному миру. Несмотря на это квантовая теория все же ставит ряд вопросов, на которые до сих пор нет определенных ответов.

Одним из них является известная «проблема кота Шредингера», которая наглядно демонстрирует зыбкий фундамент квантовой теории, что формируется на предсказаниях и вероятности того или иного события. Речь идет о том, что особенностью частицы, согласно квантовой теории, является существование ее в состоянии равном сумме всех ее возможных состояний.

В таком случае если применить данный закон к квантовому миру, то окажется что кот – это сумма состояния живого и мертвого кота!

И хотя законы квантовой теории успешно используются при применении таких технологий как радары, радио, мобильные телефоны и интернет, приходится мириться с указанным выше парадоксом.

Множественные Вселенные в представлении художника

В попытке разрешить квантовую проблему была сформирована так называемая «копенгагенская теория», согласно которой состояние кота становится определенным, когда мы открываем коробку и наблюдаем его состояние, а до того оно неопределенное.

Однако, применение копенгагенской теории, допустим, к Плутону, означает, что Плутон существует лишь с того момента как его открыл американский астроном Клайд Томбо 18 февраля 1930-го года. Только в этот день зафиксировалась волновая функция (состояние) Плутона, а остальные все схлопнулись.

Но известно, что возраст Плутона значительно превышает отметку в 3,5 млрд лет, что указывает на проблемы копенгагенской интерпретации.

Множественность миров

Другой вариант решения квантовой проблемы предложил американский физик Хью Эверетт в 1957-м году. Он сформулировал так называемую «многомировую интерпретацию квантовых миров».

Согласно ей каждый раз, когда объект переходит из неопределенного состояния в определенное – происходит расщепление этого объекта на количество вероятных состояний. Приводя в пример кота Шредингера, когда мы открываем коробку, появляется вселенная со сценарием, где кот мертв и появляется вселенная, где он остается жив.

Таким образом, он находится в двух состояниях, но уже в параллельных мирах, то есть все волновые функции кота остаются действительными и никакая из них не схлопывается.

Земля — это совокупность всех вариантов событий на ней

Именно эту гипотезу множество писателей фантастов использовали в своих научно-фантастических произведениях. Множественность параллельных миров предполагает наличие ряда альтернативных событий, из-за которых история приняла иной ход. К примеру,  в каком-то мире непобедимая испанская армада не была разгромлена или Третий рейх победил во Второй мировой войне.

Более современная интерпретация этой модели объясняет невозможность взаимодействия с другими мирами отсутствием когерентности волновых функций.

Грубо говоря, в какой-то момент волновая функция нашей Вселенной перестала колебаться в такт с функциями параллельных миров.

Тогда вполне возможно, что мы можем сосуществовать в квартире с «сожителями» из иных вселенных, не взаимодействуя с ними никоим образом, и, равно как и они, быть убежденными в том, что именно наша Вселенная настоящая.

На самом деле термин «многомировая» — не совсем подходящей для данной теории, так как она предполагает один мир с множеством вариантов событий, происходящих одновременно.

Большинство физиков-теоретиков согласны с тем, что данная гипотеза невероятно фантастическая, однако она объясняет проблемы квантовой теории. Впрочем, ряд ученых не считают многомировую интерпретацию научной, так как она не может быть подтверждена или опровержима при помощи научного метода.

Квантовые связи, пронизывающие наш мир в представлении художника

В квантовой космологии

Сегодня гипотеза о множественности миров вновь возвращается на научную сцену, так как ученые намерены использовать квантовую теорию не для каких-либо объектов, а применить по отношению ко всей Вселенной.

Речь идет о так называемой «квантовой космологии», которая, как может показаться с первого взгляда, несет абсурд даже в своей формулировке. Вопросы данной научной области связаны с зарождением Вселенной.

Мизерные же размеры Вселенной на первых этапах ее формирования вполне согласуются с масштабами квантовой теории.

В таком случае, если размеры Вселенной были порядка элементарных частиц, то применив к ней квантовую теорию, мы также можем получить неопределенное состояние Вселенной.

Последнее подразумевает наличие других вселенных, находящихся в различных состояниях с разной вероятностью. Тогда состояния всех параллельных миров в сумме дают одну единственную «волновую функцию Вселенной».

В отличие от многомировой интерпретации квантовые вселенные существуют раздельно.

Как известно, существует проблема тонкой настройки Вселенной, которая обращает внимание на то, что физические фундаментальные константы, задающие основные законы природы в мире, подобраны идеально для существования жизни. Будь масса протона немного меньше, формирование элементов тяжелее водорода было бы невозможным.

Это проблема может быть решена при помощи модели мультивселенной, в которой реализуется множество параллельных вселенных с различными фундаментальными константами. Тогда вероятность существования некоторых из этих миров мала и они «умирают» вскоре после зарождения, например, сжимаются или разлетаются.

Другие же, константы которых формируют не противоречивые законы физики, с большой вероятностью остаются стабильными.

Согласно этой гипотезе, мультивселенная включает большое количество параллельных миров, большинство из которых являются «мертвыми», и лишь небольшое число параллельных вселенных позволяет им существовать длительное время, и даже дает право на наличие разумной жизни.

В теории струн

Черные дыры — путь к другим Вселенным в теории струн

Одной из наиболее перспективных областей теоретической физики является теория струн. Она занимается описанием квантовых струн – протяженных одномерных объектов, колебание которых представляется нам в виде частиц.

Первоначальное призвание данной теории состоит в том, чтобы объединить две фундаментальные теории: общую теорию относительности и квантовую теорию. Как оказалось позже, сделать это можно несколькими способами, в результате чего образовалось несколько теорий струн.

В середине 1990-х годов ряд физиков-теоретиков обнаружили, что эти теории являются различными случаями одной конструкции, позже названой как «М-теория».

Ее особенность заключается в существовании некой 11-мерной мембраны, струны которой пронизывают нашу Вселенную.

Однако мы живем в мире с четырьмя измерениями (три координаты пространства и одна временная), куда же деваются другие измерения? Ученые предполагают, что они замыкаются сами на себе в самых маленьких масштабах, которые пока не удается пронаблюдать, в силу недостаточного развития технологий. Из этого утверждения вытекает иная сугубо математическая проблема – возникает большое число «ложных вакуумов».

Простейшее объяснение этой свертки ненаблюдаемых нами пространств, а также наличие ложных вакуумов – мультивселенная. Физики, занимающиеся теорий струн, опираются на утверждение о том, что существует огромное число других вселенных, в которых не только другие физические законы, но также и иное количество измерений.

Таким образом, мембрану нашей Вселенной в упрощенном виде можно представить как сферу, пузырь, на поверхности которого обитаем мы, и 7 измерений которого находятся в «свернутом» состоянии. Тогда наш мир вместе с другими вселенными-мембранами – что-то вроде множества мыльных пузырей, что плавают в 11-мерном гиперпространстве.

Мы же, существуя в 3-хмерном пространстве, и не можем выбраться за его пределы, а потому и не имеем возможности взаимодействовать с иными вселенными.

Мембраны Вселенных

Как уже упоминалось ранее, большинство параллельных миров, вселенных – мертвы. То есть в силу нестабильных или непригодных для жизни физических законов их вещество может быть представлено, например, лишь в виде бесструктурного скопления электронов и нейтрино.

Причиной тому разнообразие возможных квантовых состояний частиц, иные значения фундаментальных констант и другое количество измерений. Примечательно, что такое предположение не противоречит принципу Коперника, утверждающего, что наш мир не уникален.

Так как хоть и в малом количестве, но могут существовать миры, физические законы которых, несмотря на свое отличие от наших, все же допускают формирование сложных структур и зарождение разумной жизни.

Состоятельность теории

Хотя гипотеза о мультивселенной и выглядит как сценарий для научно-фантастической книги, она имеет лишь один недостаток – ученым не представляется возможным доказать или опровергнуть ее при помощи научного метода. Но за ней стоит сложная математика и на нее опирается ряд значимых и перспективных физических теорий. Аргументы в пользу мультивселенной представлены следующим списком:

  • Является фундаментом для существования многомировой интерпретации квантовой механики. Одной из двух передовых теорий (наряду с копенгагенской интерпретацией), решающих проблему неопределенности в квантовой механике.
  • Объясняет причины существования тонкой настройки Вселенной. В случае с мультивселенной, параметры нашего мира – лишь один из множества возможных вариантов.
  • Является так называемым «ландшафтом теории струн», так как решает проблему ложных вакуумов и позволяет описать причину, по которой определенное количество измерений нашей Вселенной сворачиваются.

Существование множественных миров доказывает случайность существования жизни

  • Поддерживается инфляционной моделью Вселенной, которая наилучшим образом объясняет ее расширение. На ранних этапах формирования Вселенной, вероятнее всего она могла быть разделена на две вселенные и более, каждая из которых эволюционировала независимо от другой. На теории инфляции строится современная стандартная космологическая модель Вселенной — Лямбда-CDM.

Шведский космолог Макс Тегмарк предложил классификацию различных альтернативных миров:

  1. Вселенные, находящиеся за пределами нашей видимой Вселенной.
  2. Вселенные с иными фундаментальными константами и числами измерений, которые, к примеру, могут располагаться на других мембранах, согласно М-теории.
  3. Параллельные вселенные, возникающие согласно многомировой интерпретации квантовой механики.
  4. Конечный ансамбль – все возможные вселенные.

О дальнейшей судьбе теории о мультивселенной пока нечего сказать, но на сегодня она занимает почетное место в космологии и теоретической физике, и поддерживается рядом выдающихся физиков современности: Стивен Хокинг, Брайан Грин, Макс Тегмарк, Митио Каку, Алан Гут, Нил Тайсон и другие.

Источник: https://SpaceGid.com/multivselennaya.html

Теория параллельных вселенных – попытка объяснить загадки физики

Мультивселенная как физическая гипотеза

Pixabay.com 

Как часто вы задумываетесь о том, как бы был устроен наш мир сегодня, если бы результат каких-то ключевых исторических событий был другим? Какой была бы наша планета, если бы динозавры, например, не вымерли? Каждое наше действие, решение автоматически становится частью прошлого. По сути дела, настоящего нет: все, что мы делаем в данную минуту, уже не изменить, оно записано в памяти Вселенной.

  Однако существует теория, согласно которой существует множество вселенных, где мы живем абсолютно другой жизнью: каждое наше действие связано с определенным выбором и, делая этот выбор на нашей Вселенной, в параллельной – «другой я» принимает противоположное решение. Насколько оправдана такая теория с научной точки зрения? Почему ученые прибегли к ней? Попробуем разобраться в нашей статье.

Многомировая концепция Вселенной

Впервые теорию о вероятном множестве миров упомянул американский физик Хью Эверетт. Он предложил свою разгадку одной из главных квантовых загадок физики. Перед тем как перейти непосредственно к теории Хью Эверетта, необходимо разобраться, что это за тайна квантовых частиц, которая не дает покоя физикам всего мира уже не один десяток лет.

Представим себе обычный электрон. Оказывается, в качестве квантового объекта он может находиться в двух местах одновременно. Это его свойство называют суперпозицией двух состояний. Но магия на этом не заканчивается.

Как только мы захотим как-то конкретизировать местоположение электрона, например, попытаемся его сбить другим электроном, то из квантового он станет обычным.

Как такое возможно: электрон был и в пункте А, и в пункте Б и вдруг в определенный момент перепрыгнул в Б?

Хью Эверетт предложил свою интерпретацию этой квантовой загадки. Согласно его многомировой теории, электрон так и продолжает существовать в двух состояниях одновременно. Все дело в самом наблюдателе: теперь он превращается в квантовый объект и разделяется на два состояния. В одном из них он видит электрон в пункте А, в другом – в Б.

Существуют две параллельные реальности, и в какой из них окажется наблюдатель – неизвестно. Деление на реальности не ограничено числом два: их ветвление зависит лишь от вариации событий. Однако все эти реальности существуют независимо друг от друга.

Мы, как наблюдатели, попадаем в одну, выйти из которой, как и переместиться в параллельную, невозможно.

Octavio Fossatti / Unsplash.com

С точки зрения этой концепции легко объясняется и эксперимент с самым научным котом в истории физики – котом Шредингера.

Согласно многомировой интерпретации квантовой механики, несчастный кот в стальной камере одновременно и жив, и мертв.

Когда мы раскрываем эту камеру, то как бы сливаемся с котом и образуем два состояния – живое и мертвое, которые не пересекаются. Образуются две разные вселенные: в одной наблюдатель с мертвым котом, в другой – с живым. 

Стоит сразу отметить, что многомировая концепция не предполагает наличия множества вселенных: она одна, просто многослойная, и каждый объект в ней может находиться в разных состояниях.  Такую концепцию нельзя считать экспериментально подтвержденной теорией. Пока что это всего лишь математическое описание квантовой загадки.

Теорию Хью Эверетта поддерживают физик, профессор австралийского университета Гриффита Говард Уайзман, доктор Майкл Холл из Центра квантовой динамики университета Гриффита и доктор Дирк-Андре Деккерт из Университета Калифорнии.

По их мнению, параллельные  миры действительно есть и наделены разными характеристиками. Любые квантовые загадки и закономерности – это последствие «отталкивания» друг от друга миров-соседей.

Возникают эти квантовые явления для того, чтобы каждый мир был не похож на другой.

Концепция параллельных вселенных и теория струн

Из школьных уроков мы хорошо помним, что в физике есть две главные теории: общая теория относительности и квантовая теория поля. Первая объясняет физические процессы в макромире, вторая – в микро.

Если обе эти теории использовать на одном масштабе, они будут противоречить друг другу. Кажется логичным, что должна существовать некая общая теория, применимая к любым расстояниям и масштабам.

В качестве таковой физики выдвинули теорию струн.

Дело в том, что на очень мелких масштабах возникают некие колебания, которые похожи на колебания от обычной струны. Эти струны заряжены энергией. «Струны» – это не струны в прямом смысле.

Это абстракция, которая объясняет взаимодействие частиц, физические постоянные величины, их характеристики. В 1970-х годах, когда теория зародилась, ученые считали, что она станет универсальной для описания всего нашего мира.

Однако оказалось, что эта теория работает только в 10-мерном пространстве (а мы живем в четырехмерном). Остальные шесть измерений пространства просто сворачиваются. Но, как оказалось, сворачиваются не простым способом.

В 2003 году ученые выяснили, что сворачиваться они могут огромным количеством методов, и в каждом новом способе получается своя вселенная с разными физическими константами.

Jason Blackeye / Unsplash.com

Как и в случае с многомировой концепцией, теорию струн достаточно трудно доказать экспериментально. Кроме того, математический аппарат теории настолько труден, что для каждой новой идеи математическое объяснение нужно искать буквально с нуля.

Гипотеза математической вселенной

Космолог, профессор Массачусетского технологического института Макс Тегмарк в 1998 году выдвинул свою «теорию всего» и назвал ее гипотезой математической вселенной. Он по-своему решил проблему существования большого количества физических законов.

По его мнению, каждому набору этих законов, которые непротиворечивы с точки зрения математики, соответствует независимая вселенная.

Универсальность теории в том, что с ее помощью можно объяснить все разнообразие физических законов и значения физических постоянных.

Тегмарк предложил все миры по его концепции разделить на четыре группы. К первой относятся миры, находящиеся за пределами нашего космического горизонта, так называемые внеметагалактические объекты.

Во вторую группу входят миры с другими физическими константами, отличными от постоянных нашей Вселенной. В третью – миры, которые появляются в результате интерпретации законов квантовой механики.

Четвертая группа – это некая совокупность всех вселенных, в которых проявляются те или иные математические структуры.

Как отмечает исследователь, наша Вселенная не единственная, так как пространство безгранично. Наш мир, где мы живем, ограничен пространством, свет из которого дошел до нас за 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва. Узнать о других вселенных достоверно мы сможем еще минимум через миллиард лет, пока свет от них достигнет нас.

Стивен Хокинг: черные дыры – путь в другую вселенную

Стивен Хокинг также является сторонником теории множества вселенных. Один из самых известных ученых современности в 1988 году впервые представил свое эссе «Черные дыры и молодые вселенные». Исследователь предполагает, что черные дыры – это дорога к  альтернативным мирам.

Pixabay.com

Благодаря Стивену Хокингу мы знаем, что черным дырам свойственно утрачивать энергию и испаряться, выпуская при этом излучение Хокинга, получившее имя самого исследователя.

До того, как великий ученый сделал это открытие, научное сообщество полагало, что все, что каким-либо образом попадает в черную дыру, исчезает. Теория Хокинга опровергает это предположение.

По мнению физика, гипотетически любая вещь, предмет, объект, попавший в черную дыру, вылетает из нее и попадает в иную вселенную. Однако такое путешествие является движением в один конец: обратно вернуться никак нельзя.

Из всего этого следует, что прохождение через черную дыру вряд ли окажется популярным и надежным способом космических путешествий.

Во-первых, вам придется попасть туда, перемещаясь во мнимом времени и не заботясь о том, что ваша история в реальном времени печально закончилась. Во-вторых, на самом деле вы не смогли бы выбрать место назначения.

Это все равно, что лететь по какой-то авиалинии, что взбрела вам в голову, ­­­– пишет исследователь.

Параллельные вселенные и бритва Оккама

Как мы видим, с полной уверенностью доказать теорию множественных вселенных пока остается невозможным.

Противники теории считают, что мы не имеем права говорить о бесконечном множестве вселенных хотя бы потому, что не можем объяснить постулаты квантовой механики.

Такой подход идет вразрез с философским принципом Уильяма Оккама: «Не следует множить сущее без необходимости». Сторонники же теории заявляют: гораздо проще предположить существование множества вселенных, чем наличие одной идеальной.

Чья аргументация (сторонников или противников теории мультивселенной) убедительнее – решать вам. Кто знает, может, именно вам удастся отгадать квантовую загадку физики и предложить новую универсальную «теорию всего».

А если вас волнует устройство нашей Вселенной и привлекают тайны физики, советуем почитать нашу статью про гипотезу компьютерной симуляции.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: https://sciencepop.ru/nash-mir-ne-edinstvennyj-teoriya-parallelnyh-vselennyh/

Мультивселенная как физическая гипотеза

Мультивселенная как физическая гипотеза

Гипотеза о мультивселенной в настоящее время уже не считается основой для фантастических новелл. Сейчас ее привлекают для пояснения некоторых физических явлений и строят перспективные теории в физике. Самым основным и убийственным недостатком гипотезы мультивселенной являет то, что ученые не могут доказать ее или привести неопровержимые аргументы для ее разрушения.

Гипотеза мультивселенной позволила бы решить следующие проблемы:

  1. Проблему неопределённости в квантовой физике.
  2. Причины существования тонкой настройки Вселенной.
  3. Проблему ложных вакуумов в теории струн. Причину сворачиваемости определенного количества измерения во Вселенной.

Инфляционная модель Вселенной поддерживает гипотезу мультивселенной.

Классификация альтернативных миров, предложенная шведским космологом М. Тегмарком следующая:

  • Вселенные, которые расположены за пределами нашей Вселенной.
  • Вселенные, имеющие иное количество измерений и другие фундаментальные постоянны.
  • Параллельные Вселенные, которые существуют в соответствии с кванотовомеханическими представлениями.
  • Все возможные Вселенные в виде конечного ансамбля.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Сторонниками гипотезы мультивселенной являются следующие крупнейшие физики:

  • С. Хокинг,
  • Б. Грин,
  • М. Тегмарк,
  • М. Каку,
  • А.Гут,
  • Н. Тайсон…

Гипотеза о мультивселенной и теория инфляции

Замечание 1

Считается, что у истоков теории инфляции Вселенной стояли физики СССР, такие как А. Старобинский, А. Линде.

Эти учёные предположили, что теория мультивселенной следует из теории инфляции. Источником зарождения нашей Вселенной стал такой квантовый процесс как Большой взрыв. Он вызвал разные квантовые колебания, стартовало быстрое расширение Вселенной.

В виду большой скорости в некоторых областях квантовые флуктуации «заморозились» в виде каких – то условий. На сегодняшний момент эти части стали отдельным Вселенными, которые обладают своими законами физики.

А. Линде и В. Ванчурин провели анализ механизма возникновения этих флуктуаций. Исследователи сделали вывод о том, что число возникших вселенных гигантское, и оно получается разным в зависимости от метода, который позволяет эти Вселенные различать.

А. Стробинский считает, что кроме нашей Вселенной имеются и другие Вселенные. Но при этом иные Вселенный расположены вне нашего светового конуса. Относительно данных Вселенных невозможно определить, где они находятся относительно нас, в будущем, настоящем или прошлом, так как нет понятия одновременности.

Замечание 2

Под световым конусом подразумевается пространственно-временная гиперповерхность, которая ограничивает:

  • будущее и прошлое от события в настоящем;
  • направления лучей света, которые проходят сквозь событие в настоящем.

Теория инфляции подразумевает, что человек способен наблюдать малую область пространства Космоса.

Гипотетические границы нашей Вселенной определены расстоянием до тех тел пространства, откуда волны света достигли нас с момента Большого взрыва.

Однако согласно теории инфляции Вселенная расширяется и сейчас, значит тела, которые послали нам свет, отдалились от нас еще на некоторое, довольно большое расстояние, и свет от них нас еще не достиг.

Старобинский считает, что иные Вселенные не оказывают влияния на явления и процессы в нашей Вселенной, и мы не способны увидеть миры, которые существуют с нами параллельно.

Гипотеза мультивселенной в квантовой космологии

Интересы квантовой космологии связаны с зарождением Вселенной. Малые размеры ее на начальных этапах формирования позволяют быть ей объектом рассмотрения квантовой физики.

Если в рассматриваемый период Вселенную можно рассматривать как объект с размерами элементарной частицы, то использование квантовой теории даст нам неопределённое состояние Вселенной.

Неопределенность будет подразумевать наличие иных Вселенных, в различных состояниях, которые определены с разной вероятностью.

При этом суммируя все состояния полного ансамбля Вселенных, дадут одну волновую функцию Вселенной.

Так, квантовая физика полагает, что существует множество параллельных Вселенных, которые размещены в абстрактном пространстве всех возможных состояний.

С течением времени квантовая Вселенная претерпевает распад и появляются новые Вселенные, которые аналогичны уже имеющимся. Значимо то, что параллельные Вселенные каждого типа охватывают разные пути развития событий.

В квантовой космологии считают, что если параллельные вселенные обладают всеми возможными расположениями вещества, то время является средством размещения вселенных в определенной последовательности. Вселенные при этом считают статичными и все их изменения – это иллюзия.

Проблема тонкой настройки Вселенной

Имеется проблема, которая названа проблемой тонкой настройки Вселенной. В соответствии с ней фундаментальные постоянные в физике имеют значения, которые идеальны для жизни. Если бы, например, масса протона была меньше, то создание элементов массивнее водорода стало бы невозможно.

Данную проблему решают, используя модель мультивселенной. В ней имеются Вселенные с разными фундаментальными постоянными.

Если вероятность существования каких-либо Вселенных является малой, то они умирают почти сразу при рождении, например, разлетаются.

В другие Вселенные, фундаментальные константы которых не противоречат физическим законам, стабильны с большой вероятностью.

В соответствии с данной гипотезой Мультивселенная состоит из большого количества мертвых параллельных миров и малого количества Вселенных, которые существуют долгое время.

Последняя работа Хокинга

Незадолго до своей смерти гениальный физик С. Хокинг завершил работу, которая посвящена гипотезе о мультивселенной. В этом труде он совместно с Т. Эртогом предложил способ, при помощи которого было бы можно эмпирическим путем показать наличие параллельных миров. Статья названа «Плавный выход из хаотической теории инфляции».

С. Хокинг развивал теорию о мультивселенной в 1983 года.

В соответствии с инфляционной моделью развития Вселенной, Вселенная после Большого взрыва расширяется по экспоненциальному закону. Хокинг предположил, что Большой взрыв был не один, ему сопутствовало множество других таких же взрывов. Каждый из взрывов создал свою вселенную.

Хокинг и Эртогон сделали предположение о том, что эти другие Вселенные создали некоторые следы на фоне микроволнового излучения (светового эха), которое заполнило пространство космоса через 380 000 лет от Большого Взрыва. Если теория окажется верной, то специальные детекторы, которые следует разместить на космических зондах, помогут обнаружить эти следы наличия иных вселенных.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/fizicheskie_gipotezy/multivselennaya_kak_fizicheskaya_gipoteza/

Существует ли мультивселенная?

Мультивселенная как физическая гипотеза

Представьте, что параллельные вселенные существуют. Как думаете, сколько их? И сильно ли они отличаются от Вселенной, в которой мы живем? На эти и другие не менее провокационные вопросы искал ответы выдающийся британский ученый Стивен Хокинг.

Помните сериал «Путешествие в параллельные миры»? В нем студент-физик проводил эксперименты по исследованию гравитации, но вместо гравитационной машины случайно изобрел портал в параллельные вселенные.

Вместе со своими друзьями и нечаянно попавшим в портал во время перемещения музыкантом, студент начал свое путешествие по бесчисленному множеству параллельных миров.

Стивен Хокинг, увы, подобный портал не изобрел. Однако, в соавторстве с физиком-теоретиком Томасом Хертогом из Левенского Университета (Бельгия), Хокинг придумал способ, который позволит человечеству ответить на животрепещущий вопрос — существуют ли параллельные вселенные?

Что такое мультивселенная?

Первым человеком, подразумевающим под мультивселенной бесконечное множество параллельных или альтернативных миров, стал писатель-фантаст Майкл Муркок.

В саге под названием «Вечный воитель» Муркок описал около двух десятков воплощений основного персонажа своих произведений.

А сам термин придумал в 1895 году философ и психолог Уильям Джеймс, который вкладывал в него совсем иной смысл, а именно — пластичность восприятия действительности (не имеем понятия о чем он).

А вы читали 10 предсказаний Хокинга, которые он оставил в книге после своей смерти

Несмотря на то, что в научно-фантастической литературе идея о параллельных мирах и раньше описывалась многими авторами, сага Муркока вдохнула новую жизнь в теорию об альтернативных мирах. Начиная с 1970-х о мультивселенной не писал только ленивый. Вскоре к фантастам присоединились ученые.

Теория мультивселенной

Сторонниками теории о мультивселенной сегодня являются многие известные ученые.

Среди них американский астрофизик и популяризатор науки Нил Деграсс Тайсон, британский физик-теоретик Брайан Грин, шведско-американский космолог и астрофизик Макс Тегмарк, а также физик-теоретик Мичио Каку, который написал о параллельных мирах одноименную книгу. В ней доктор Каку размышляет об устройстве Вселенной и рассказывает чем занимается современная физика.

Несмотря на столь именитых сторонников, теория мультивселенной — причина споров в научном сообществе. Мы можем сколько угодно размышлять о бесчисленных версиях самих себя, живущих в параллельных мирах, но дело в том, что никто пока не может это доказать или опровергнуть. Сегодня, благодаря предсмертной работе Стивена Хокинга у нас, наконец, появилась возможность узнать правду.

Отметим, что в своей научной работе физики опираются на господствующую сегодня теорию Большого взрыва.

Эхо Большого взрыва

Хокинг и Хертог предлагают отправить в космос зонд для исследования дальнего космоса. По задумке ученых, на космическом аппарате должен быть установлен специальный детектор для сбора информации. Но где они собираются ее искать?

Большой взрыв дал начало Вселенной почти 13,5 миллиардов лет назад. С тех пор она непрерывно расширяется и охлаждается. Стивен Хокинг и Томас Хертог разработали теоретическую модель, в которой Вселенная расширяется бесконечно и представили ее в виде двумерной голограммы.

Так по мнению Стивена Хокинга и Томаса Хертога выглядит мультивселенная.

Когда ученые приступили к работе, оба полагали, что все параллельные вселенные сильно отличаются друг от друга. Но в ходе исследования пришли к выводу, что скорее всего во всех параллельных мирах действуют одни и те же физические законы, поэтому они мало отличаются друг от друга.

Выходит, если сегодня утром в нашей Вселенной вы пили кофе, то в параллельный вполне могли пить апельсиновый сок. Никаких необычных форм жизни там, судя по всему, нет. Только другой вы и апельсиновый сок. При условии, что вы существуете в этой параллельной вселенной, конечно.

Но вернемся к Большому взрыву. Среди огромного количества энергии и радиации, появившихся в результате взрыва, в первые секунды после него возникло реликтовое излучение. Считается, что реликтовое излучение (которое часто именуют микроволновым фоновым излучением), обволакивают всю нашу Вселенную. Таким образом, оно может многое рассказать нам о ее истории.

Стивен Хокинг и его соавтор полагают, что мультивсленная, если она существует, должна была оставить след в реликтовом излучении. Его и должен будет обнаружить специальный детектор, установленный на космическом аппарате. Или не обнаружить — что, в свою очередь, будет означать, что никаких параллельных вселенных не существует.

Источник: https://Hi-News.ru/research-development/sushhestvuet-li-multivselennaya.html

Booksm
Добавить комментарий