Multivers

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Impresia artistului despre un multivers.

În fizica teoretică , multiversul este o ipoteză care postulează existența universurilor coexistente în afara spațiului nostru- timp , adesea denumite dimensiuni paralele .

Conceptul de multivers a fost propus riguros de Hugh Everett III în 1957, cu interpretarea multor lumi a mecanicii cuantice . Mai târziu a fost reafirmată ca o posibilă consecință a unor teorii științifice, în special a teoriei șirurilor și a inflației haotice sau a teoriei bulei.

Din punct de vedere filosofic, ipoteza este vechi, care a fost prezentat ca o multitudine de Earth- ca lumi deja de către greci atomists , și a găsit o nouă vigoare după revoluție copernicană cu descoperirea dimensiunii efective a universului, care conține miliarde de galaxii . Un precursor al ideii moderne a multiversului a fost filosoful renascentist Giordano Bruno . [1] [2] [3]

Ipoteza este o sursă de dezacord în comunitatea fizicienilor, care o plasează în știința de frontieră . Susținătorii a cel puțin unuia dintre modelele multiverse includ Stephen Hawking , [4] Steven Weinberg , [5] Brian Greene , Michio Kaku , Neil Turok , Lee Smolin , Max Tegmark , Andrej Linde , Alex Vilenkin . Printre cei care nu acceptă ipoteza formulată sau care o critică se numără David Gross , [6] Paul Steinhardt (care susține ipoteza coliziunii a două lumi brane [7] ), Roger Penrose (care propune o versiune diferită a a numit cosmologie ciclică conformală ) și Paul Davies . Pentru unii dintre acești cercetători, întrebarea este mai mult filosofică decât științifică, de aceea dăunătoare fizicii teoretice , deoarece este pur și simplu pseudoștiință [7] sau o speculație teoretică care nu poate fi falsificată prin date experimentale sau dovezi.

Termenul Multivers a fost inventat în 1895 de scriitorul și psihologul american William James . [8] Ideea universurilor paralele a fost reînviată de scriitorul american de știință-ficțiune Murray Leinster în 1934 și mai târziu de mulți alții, precum Jorge Luis Borges , devenind un clasic al genului fantastic .

Multiversul în cosmologie

Multiversul este, științific vorbind, un set de universuri coexistente prezise de diferite teorii , precum cea a inflației eterne a lui Linde sau cea conform căreia un nou univers s-ar naște din fiecare gaură neagră existentă, concepută de Smolin . Dimensiunile paralele sunt, de asemenea, avute în vedere în toate modelele legate de conceptul de D-brane , o clasă de P-brane inerentă teoriei șirurilor .

Hugh Everett III și „interpretarea sa în multe lumi”

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Interpretare în multe lumi .
Un model de posibilă evoluție a unui multivers, cu așa-numita selecție naturală cosmologică din găurile negre și găurile albe

Conceptul de multivers a fost propus serios pentru prima dată în așa-numita „ interpretare a mai multor lumi ” a mecanicii cuantice a lui Hugh Everett III , în teza sa de doctorat ( The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics , abreviată la MWI): fiecare măsurare cuantică duce la împărțirea universului în atâtea universuri paralele câte rezultate posibile ale operației de măsurare.

Teoria multiversului propusă de MWI are un parametru de timp partajat. În multe dintre formulările sale, universurile constitutive ale multiversului sunt identice din punct de vedere structural și pot exista în stări diferite chiar dacă posedă aceleași legi fizice și aceleași valori ale constantelor fundamentale . Universurile constitutive sunt, de asemenea, necomunicante, în sensul că nu poate exista tranzit de informații între ele, chiar dacă în ipoteza lui Everett acestea ar putea exercita acțiuni reciproce [9] .

«Dimensiunile Multiversului sunt atât de imense încât are consecința că undeva există alte ființe ca noi, dar nu riscăm să le întâlnim. Distanța pe care ar trebui să o parcurgem este atât de mare încât numărul de kilometri are mai multe cifre decât există particule în Universul cunoscut. "

( Max Tegmark )

Interpretarea de la Copenhaga

Alte interpretări ale multor lumi sunt cea a Copenhaga și cea a „ poveștilor consecvente ”. [10] În aceste ipoteze, starea întregului multivers este legată de stările universurilor constitutive prin suprapunerea cuantică și este descrisă printr-o singură funcție de undă universală . Similar cu această viziune sunt interpretarea lui Feynman a mai multor povești și cea a lui Zeh pentru multe minți .

Interpretarea multor lumi (Many Worlds Interpretation) nu poate explica universul antropogen aparent, deoarece proprietățile fizice ale cel puțin unei porțiuni din constantele „lumi” infinite posibile sunt aceleași. Cu toate acestea, interpretarea multor lumi poate explica existența (aparent puțin probabilă) a unei planete precum Pământul . Vezi Ipoteza Rarității Pământului : Dacă interpretarea multor lumi ar fi corectă, ar exista atât de multe copii ale universului nostru, încât existența a cel puțin unui alt Pământ nu ar fi surprinzătoare.

Teoria bulei sau universul haotic al inflației

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Inflația eternă și falsul gol .
„Universuri cu bule”, fiecare disc este un univers cu bule cu constante fizice diferite de cele ale celorlalte. Imaginea ilustrează conceptul despre cum universul nostru poate fi doar unul dintre bule infinite.

Teoria bulei este de obicei cea mai acreditată teorie a multiversului, deoarece este mai aproape de date și măsurători. [11]

Formarea universului nostru dintr-o „bulă” a multiversului a fost propusă de Andrej Linde , pe baza studiilor lui Alan Guth asupra inflației cosmologice [12] din anii 1980 și este cunoscută sub numele de teoria universului cu bule.

Conceptul de univers cu bule implică crearea de universuri rezultate din spuma cuantică a unui „univers părinte”. La cele mai mici scale (cuantice), spuma fierbe din cauza fluctuațiilor de energie. Aceste fluctuații pot crea bule mici și găuri de vierme . Dacă fluctuația energiei nu este foarte mare, se poate forma un mic univers cu bule, poate experimenta o oarecare expansiune (cum ar fi umflarea unui balon) și apoi se poate contracta. Cu toate acestea, dacă fluctuația energiei este mai mare decât o anumită valoare critică, un mic univers cu bule se formează din universul parental care suferă expansiune pe termen lung și permite formarea atât a materiei, cât și a structurilor galactice foarte mari.

Teoria multiversului lui David Deutsch

În „Teoria multiversului” fizicianul David Deutsch , unul dintre cei mai mari teoreticieni vii ai calculelor cuantice și al computerelor cuantice, vede exact în fezabilitatea unor astfel de dispozitive dovada experimentală a unei hiperstructuri cosmologice numite multivers.

Teoria corzilor și a supersirurilor

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Teoria șirurilor , Teoria superstringurilor , Teoria M , World-brane și Big Splat .

În cadrul teoriei supercordelor, găsim un al patrulea tip de multivers, membranele. Conform teoriei corzilor, materia este compusă din mici corzi vibrante într-un spațiu de 11 dimensiuni (10 + 1), cu 7 mai mult decât spațiul 3 D cunoscut de noi (plus dimensiunea timpului).

Șirurile ar putea fi agregate la 3 D (sau mai multe) membrane imersate într-un spațiu mult mai mare (hiperspațiu): fiecare membrană este un univers distinct. Unii cred că Big Bang-ul de la originea universului nostru a fost cauzat de o coliziune între două sau mai multe membrane.

Conform teoriei corzilor și suprasarzelor , ipotezele unei naturi corpusculare și de undă a materiei nu sunt alternative. La nivel microscopic, materia pare a fi compusă din particule, de fapt agregate de sarcini energetice. La o dimensiune crescândă a analizei, aceste particule par a fi compuse din energie.

Constituentul primar al materiei sunt șirurile de energie care vibrează la o anumită frecvență sau lungime de undă caracteristică și care se agregă pentru a forma particule.

Infinitele universuri paralele ar putea coexista pe același continuum de dimensiuni, vibrând la frecvențe diferite. Numărul de dimensiuni necesare este independent de numărul de universuri și este cel necesar pentru a defini un șir (în prezent 11 dimensiuni). Aceste universuri s-ar putea extinde de la minimum 4 la toate dimensiunile în care un șir este definibil. Dacă acestea ocupă 4 dimensiuni, acestea sunt continuumul spațiu-timp: în spațiul-timp nostru, un număr infinit sau mai puțin de universuri paralele de corzi ar coexista, vibrând într-un interval de lungimi de undă / frecvențe caracteristice pentru fiecare univers. Convivând în aceleași 4 dimensiuni ca ale noastre, aceste universuri ar fi supuse unor legi cu un înțeles fizic similar cu cele ale universului nostru.

Noutatea acestei teorii este că universurile infinite nu trăiesc în dimensiuni paralele și nu trebuie să postuleze existența a mai mult de 4 dimensiuni ale spațiului-timp . Ceea ce face posibilă definirea unei pluralități de universuri independente nu este un grup de 4 sau mai multe dimensiuni pentru fiecare univers, ci gama caracteristică a lungimilor de undă.

Intervalul teoretic de frecvență / lungime de undă pentru vibrațiile unui șir determină, de asemenea, numărul finit / infinit de universuri paralele definibile.

Corelații cu „reglarea fină” a cosmosului

Existența universurilor paralele constituie o posibilă explicație a misteriosului reglaj cosmologic fin („reglaj fin” sau „acord perfect”) față de viață. Unele constante ale naturii universului nostru sunt de fapt perfect reglementate pentru a permite existența vieții: cea mai mică variație a lor ar fi făcut-o imposibilă. Prin urmare, unii oameni de știință presupun că există nenumărate universuri guvernate de legi fizice diferite și că doar un mic procent din acestea (inclusiv al nostru, evident) sunt capabile să găzduiască ființe vii.

Exemple de parametri „reglați fin” [13] sunt:

Dacă parametrii menționați anterior ar fi (în unele cazuri chiar ușor) diferiți de cei actuali, viața nu s-ar fi putut dezvolta în univers : atomii nu ar fi stabili, stelele nu ar exista, nu s-ar putea forma molecule de carbon etc.

Ca alternativă la universurile paralele, alte explicații avansate pentru reglarea fină sunt coincidența fortuită sau designul inteligent .

Posibilă măsurare a efectelor multiversului

În iulie 2007, Tom Gehrels de la Universitatea din Arizona a publicat un articol intitulat „Multiversul și originea universului nostru” [14] , în care sugerează efectele măsurabile ale existenței multiversului.

Ipoteza multiversului în fizică

Laura Mersini-Houghton a propus teoria conform căreia „ pata rece ” dezvăluită de satelitul WMAP ar putea oferi dovezi empirice măsurabile pentru un univers paralel din cadrul multiversului. Potrivit lui Max Tegmark , [15] existența altor universuri este o consecință directă a observațiilor cosmologice. Tegmark descrie setul general de concepte conexe care împărtășesc noțiunea că alte universuri există dincolo de cel observabil și oferă mai departe o taxonomie pe niveluri a universurilor paralele. [16]

Clasificare

Pentru a face terminologia clară, fizicienii George Ellis , U. Kirchner și WR Stoeger recomandă utilizarea termenului „U niverse“ pentru modelul teoretic al totalității conectat spațiu - timp în care trăim, pentru domeniul de univers universul observabil sau similare parte a aceluiași spațiu-timp, „univers” pentru un spațiu-timp general, care se aplică fie „universului” nostru, fie altui deconectat de al nostru, multivers pentru o colecție de spațiu-timp neconectat și univers multidomeniu pentru faceți referire la un model al setului de spațiu-timp unic conectat în maniera descrisă de modelele teoriei inflației haotice . [17]

Nivelurile conform clasificării Tegmark descrise în terminologia Ellis, Koechner și Stoeger sunt descrise pe scurt mai jos.

Universuri cu mai multe domenii (interpretate de Ellis, Koechner și Stoeger)

Nivelul I (Multivers deschis) : o predicție generică a inflației cosmologice este cea a universului infinit al ipotezei ergodice , care, fiind infinită, trebuie să conțină diverse volume Hubble care îndeplinesc toate condițiile inițiale.

Universuri cu constante fizice diferite

Nivelul II ( teoria universului cu bule de Andrej Linde ) : în inflația haotică , alte regiuni termalizate pot avea constante fizice diferite, dimensionalitate diferită și conținut diferit de particule (în mod surprinzător, acest nivel include și teoria lui Wheeler despre universul oscilant ).

Multiverse (în interpretarea lui Ellis, Koechner și Stoeger)

Nivelul III ( interpretare Multimondo de Hugh Everett III ) : este o interpretare a mecanicii cuantice care propune existența mai multor universuri având toate aceleași constante fizice, dar care diferă în ceea ce se întâmplă în interiorul lor: de exemplu, dacă într-un univers o particulă elementară suferă efectul tunel , în altul nu; în același mod, din nou, cu titlu de exemplu, un om ar putea fi ucis într-un univers, dar nu în altul și așa mai departe. Mulți cred că interpretarea lui Everett este o extensie conservatoare a mecanicii cuantice standard, ceea ce înseamnă că, dacă rezultatele sale pot fi exprimate în limbajul mecanicii cuantice obișnuite, nu conduce la universuri noi cu legi și constante fizice diferite. rezultate noi care nu sunt contemplate de fizică fără interpretarea Everettiană, ceea ce îl face pe acesta din urmă superflu din punctul de vedere al aparatului de ras Ockham . Acest lucru, potrivit lui Tegmar, „este un fapt ironic, deoarece istoric acest nivel a fost cel mai controversat”. În septembrie 2007, David Deutsch a prezentat ceea ce este considerat dovada interpretării multor lumi. [18] [19]

Întreg definitiv

Nivelul IV (set definitiv de Tegmark) : alte structuri matematice dau diferite ecuații fundamentale pentru fizică. Acest nivel consideră că orice univers ipotetic bazat pe aceste structuri este real. Deoarece conține toate celelalte seturi, închide ierarhia multiverselor: nu poate exista un nivel 5. Întrebarea încă deschisă se referă la posibilele subdiviziuni ale nivelului IV în viitor.

Teoria M

Un multivers al unei specii diferite a fost ipotezat cu extensia în 11 dimensiuni a teoriei șirurilor cunoscută sub numele de Teoria M. În această teorie, a noastră și a celorlalte universuri sunt create de coliziuni între membrane într-un spațiu cu 11 dimensiuni. [20]

Critici

Ipotezele asupra multiversului sunt controversate în cadrul comunității științifice și nu sunt încă acceptate de majoritatea savanților, care o plasează în știința limită și afirmă că teoria trebuie să facă obiectul unor studii științifice adecvate pentru a fi validată. [21] . Cele mai recurente critici [22] sunt următoarele:

  • Universurile paralele nu sunt observabile, nu numai de fapt, dar (în general) nici măcar teoretic; există o lipsă de verificabilitate empirică, care demarcă discursul științific din alte domenii
  • Nu par să treacă de criteriul de falsificare al lui Popper
  • Acestea sunt o consecință a unor ipoteze științifice încă incerte și controversate
  • Ca o soluție complicată și redundantă, aceștia riscă să cedeze „ aparatului de ras al lui Occam
  • În general, mulți consideră astfel de perspective mai filosofice decât științifice, mai aproape de metafizică decât de fizică

Reprezentări ale multiversului în science fiction

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: universuri paralele în science fiction .

Numeroase setări pentru cărți, filme, benzi desenate și seriale de televiziune au fost create în jurul ipotezei existenței multiversului. Numitorul comun al evenimentelor spuse este posibilitatea de a călători sau de a interacționa cu lumile existente în diversele dimensiuni teoretizate de ideea de multivers.

Notă

  1. ^ Stefano Ulliana, Câteva interpretări recente ale gândirii lui Giordano Bruno , Narcissus.me, 2012, pag. 212
  2. ^ În „multivers” să ne prețuim acest Pământ , pe alfredolissoni.net . Adus la 3 noiembrie 2014 (arhivat din original la 3 noiembrie 2014) .
  3. ^ Fiecare dintre noi are un aspect similar într-un alt univers , pe lastampa.it . Adus la 3 noiembrie 2014 (arhivat din original la 4 februarie 2018) .
  4. ^ Univers sau Multivers , p. 19, ISBN 978-0-521-84841-1 .
    „Unii fizicieni ar prefera să creadă că teoria corzilor, sau teoria M, va răspunde la aceste întrebări și va prezice în mod unic trăsăturile Universului. Alții adoptă opinia că starea inițială a Universului este prescrisă de o agenție externă, denumită în cod Dumnezeu, sau că există multe universuri, ale noastre fiind alese de principiul antropic. Hawking susține că teoria șirurilor este puțin probabil să prezică trăsăturile distinctive ale Universului. Dar nici el nu este un avocat al lui Dumnezeu. Prin urmare, el optează pentru ultima abordare, favorizând tipul de multivers care apare în mod natural în contextul propriei sale lucrări în cosmologia cuantică. " .
  5. ^ Noile complicații fizice oferă sprijin ipotezei multiverse - Scientific American
  6. ^ Paul Davies, Mulți oameni de știință urăsc ideea multiversului , în Enigma Goldilocks: De ce este universul potrivit pentru viață? , Houghton Mifflin Harcourt, 2008, p. 207, ISBN 978-0-547-34846-9 .
  7. ^ a b Paul Steinhardt , Theories of Anything , on edge.org , 9 martie 2014, 2014: CE IDE ȘTIINȚIFICĂ ESTE GATA PENTRU PENSIUNE? Adus pe 9 martie 2014 (arhivat din original la 10 martie 2014) .
  8. ^ James, William, The Will to Believe , 1895; și mai devreme în 1895, așa cum este citat în noua intrare din 2003 a OED pentru „multivers”: William James, Is Life Worth Living ?, în Internat. Jrnl. Ethics , vol. 6, octombrie 1895, p. 10.
    „Natura vizibilă este toată plasticitatea și indiferența, un multivers, așa cum s-ar putea numi, și nu un univers”. .
  9. ^ Max Tegmark, Interpretarea mecanicii cuantice: multe lumi sau multe cuvinte?
  10. ^ Deutsch, David, David Deutsch's Many Worlds , Frontiers , 1998.
  11. ^ Dovezi că există universuri paralele?
  12. ^ Un rezumat eficient al teoriei și al poveștii primelor sale formulări este în articolul lui Andrej Linde însuși: Un univers inflaționist care se reproduce , în „Cosmologie” - Caietul Le Scienze nr.117.
  13. ^ Max Tegmark, Universul matematic, 2014, Bollati Boringhieri, p. 162 și urm.
  14. ^ Tom Gehrels, Multiversul și originea universului nostru
  15. ^ Max Tegmark, Universe paralele , Științele , iunie 2003
  16. ^ Max Tegmark, Universe paralele ( PDF ), 23 ianuarie 2003. Accesat la 7 februarie 2006 (arhivat din original la 4 martie 2006) . (PDF).
  17. ^ George FR Ellis , U. Kirchner, WR Stoeger, Multiverses and physical cosmology , în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , vol. 347, 2004, pp. 921-936. Adus 09-01-2007 .
  18. ^ Breitbart.com, Universe paralele există - studiu, 23 septembrie 2007 Arhivat 16 decembrie 2007 la Internet Archive .
  19. ^ Zeeya Merali, Universele paralele au sens cuantic , în New Scientist , n. 2622, 21 septembrie 2007. Adus la 20 octombrie 2007 (arhivat din original la 20 octombrie 2007) . (Numai rezumat).
  20. ^ În Marele desen al lui Stephen Hawking : „Spre deosebire de cele ale mecanicii cuantice, aceste universuri pot avea legi fizice diferite”.
  21. ^ DOI : 10.1080 / 00033790903047725
  22. ^ George Ellis, Există multiversul cu adevărat ?, Scientific American, 2011, nr. 305

Bibliografie științifică

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe