Multiverse - Multiverse

fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Den multivers er en hypotetisk gruppe av flere univers . Sammen består disse universene av alt som eksisterer: hele rommet , tid , materie , energi , informasjon og de fysiske lovene og konstantene som beskriver dem. De forskjellige universene innenfor multiverset kalles "parallelle universer", "andre universer", "alternative universer" eller "mange verdener".

Konseptets historie

Tidlige registrerte eksempler på ideen om uendelige verdener fantes i filosofien til den antikke greske atomismen , som foreslo at uendelige parallelle verdener oppsto fra kollisjonen med atomer. I det tredje århundre f.Kr. foreslo filosofen Chrysippus at verden for alltid utløp og regenererte, noe som effektivt antydet eksistensen av flere univers over tid. Konseptet med flere universer ble mer definert i middelalderen .

I Dublin i 1952 holdt Erwin Schrödinger et foredrag der han jokulært advarte publikum om at det han skulle si kan "virke gal." Han sa at når ligningene hans syntes å beskrive flere forskjellige historier, var disse "ikke alternativer, men alle skjer egentlig samtidig". Denne typen dualitet kalles "superposisjon".

Den amerikanske filosofen og psykologen William James brukte begrepet "multiverse" i 1895, men i en annen sammenheng. Begrepet ble først brukt i fiksjon og i sin nåværende fysikkontekst av Michael Moorcock i sin 1963 SF Adventures-novelle The Sundered Worlds (en del av hans Eternal Champion- serie).

Kort forklaring

Flere universer er blitt antatt i kosmologi , fysikk , astronomi , religion , filosofi , transpersonlig psykologi , musikk og all slags litteratur , spesielt innen science fiction , tegneserier og fantasy . I disse sammenhengene kalles parallelle universer også "alternative universer", "kvanteuniverser", "interpenetrerende dimensjoner", "parallelle universer", "parallelle dimensjoner", "parallelle verdener", "parallelle virkeligheter", "kvanterealiteter", " alternative virkeligheter "," alternative tidslinjer "," alternative dimensjoner "og" dimensjonsplaner ".

Fysikkmiljøet har diskutert de forskjellige teoriene om multivers over tid. Fremtredende fysikere er uenige om andre universer eksisterer utenfor vårt eget.

Noen fysikere sier at multiverset ikke er et legitimt tema for vitenskapelig undersøkelse. Bekymringer har blitt reist om hvorvidt forsøk på å frita multiverset for eksperimentell verifisering, kan ødelegge allmenhetens tillit til vitenskap og til slutt skade studiet av grunnleggende fysikk. Noen har hevdet at multiverset er en filosofisk forestilling snarere enn en vitenskapelig hypotese fordi den ikke kan forfalskes empirisk . Evnen til å motbevise en teori ved hjelp av vitenskapelig eksperiment har alltid vært en del av den aksepterte vitenskapelige metoden . Paul Steinhardt har berømt hevdet at ingen eksperimenter kan utelukke en teori hvis teorien gir alle mulige resultater.

I 2007 foreslo nobelprisvinneren Steven Weinberg at hvis multiverset eksisterte, "er håpet om å finne en rasjonell forklaring på de nøyaktige verdiene til kvarkmasser og andre konstanter av standardmodellen som vi observerer i Big Bang , dømt, for deres verdier ville være en ulykke av den spesielle delen av multiverset vi lever i. "

Søk etter bevis

Rundt 2010 analyserte forskere som Stephen M. Feeney data fra Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) og hevdet å finne bevis som antydet at vårt univers kolliderte med andre (parallelle) universer i en fjern fortid. Imidlertid er en mer inngående analyse av data fra WMAP og fra Planck satellitt , som har en oppløsning tre ganger høyere enn WMAP, avdekket ingen statistisk signifikant bevis for en slik boble univers kollisjon. I tillegg var det ingen bevis for noe tyngdekraft fra andre universer på vårt.

Talsmenn og skeptikere

Moderne talsmenn for en eller flere av multivershypotesene inkluderer Hugh Everett , 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 og Stephen Hawking .

Forskere som generelt er skeptiske til multivershypotesen inkluderer: 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 og Paul Davies .

Argumenter mot multiverse teorier

I sin uttalelse fra New York Times fra 2003 , "A Brief History of the Multiverse", ga forfatter og kosmolog Paul Davies en rekke argumenter for at multiverse teorier er ikke-vitenskapelige:

For en start, hvordan skal eksistensen av de andre universene testes? For å være sikker aksepterer alle kosmologer at det er noen regioner i universet som ligger utenfor rekkevidden til teleskopene våre, men et sted på den glatte skråningen mellom det og ideen om at det er et uendelig antall universer, når troverdighet en grense. Når man glir nedover skråningen, må mer og mer aksepteres i troen, og mindre og mindre er åpen for vitenskapelig bekreftelse. Ekstreme multiversforklaringer minner derfor om teologiske diskusjoner. Faktisk er å påkalle en uendelig rekke usynlige universer for å forklare de uvanlige egenskapene til den vi ser, like ad hoc som å påkalle en usett Skaper. Multiverse-teorien kan være kledd på et vitenskapelig språk, men egentlig krever det samme sprang av troen.

-  Paul Davies, The New York Times , "A Brief History of the Multiverse"

George Ellis , som skrev i august 2011, ga kritikk av multiverset, og påpekte at det ikke er en tradisjonell vitenskapelig teori. Han aksepterer at multiverset antas å eksistere langt utenfor den kosmologiske horisonten . Han understreket at det er teoretisert å være så langt borte at det er usannsynlig at noen bevis noensinne vil bli funnet. Ellis forklarte også at noen teoretikere ikke mener mangelen på empirisk testbarhet forfalskbarhet er et viktig anliggende, men han er imot den tankegangen:

Mange fysikere som snakker om multiverset, spesielt talsmenn for strenglandskapet , bryr seg ikke så mye om parallelle universer i seg selv. For dem er innvendinger mot multiverset som konsept uviktig. Teoriene deres lever eller dør basert på intern konsistens og, håper man, eventuell laboratorietesting.

Ellis sier at forskere har foreslått ideen om multiverset som en måte å forklare eksistensens natur . Han påpeker at det til slutt etterlater disse spørsmålene uløste fordi det er et metafysisk spørsmål som ikke kan løses av empirisk vitenskap. Han hevder at observasjonstesting er kjernen i vitenskapen og ikke bør forlates:

Så skeptisk som jeg er, tror jeg kontemplasjonen av multiverset er en utmerket anledning til å reflektere over naturens vitenskap og om den ultimate eksistensen: hvorfor vi er her .... Når vi ser på dette konseptet, trenger vi et åpent tankene, men ikke for åpne. Det er en delikat vei å gå. Parallelle univers kan eksistere eller ikke; saken er uprøvd. Vi blir nødt til å leve med den usikkerheten. Ingenting er galt med vitenskapelig basert filosofisk spekulasjon, det er hva multiversale forslag er. Men vi bør kalle det for hva det er.

-  George Ellis, "eksisterer multiverset virkelig?" , Scientific American

Klassifiseringsordninger

Max Tegmark og Brian Greene har utviklet klassifiseringsskjemaer for de forskjellige teoretiske typene multiverser og universer som de kan omfatte.

Max Tegmarks fire nivåer

Kosmolog Max Tegmark har gitt en taksonomi av univers utover det kjente observerbare universet . De fire nivåene av Tegmarks klassifisering er ordnet slik at etterfølgende nivåer kan forstås å omfatte og utvide på tidligere nivåer. De er kort beskrevet nedenfor.

Nivå I: En utvidelse av vårt univers

En spådom for kosmisk inflasjon er eksistensen av et uendelig ergodisk univers, som, uendelig, må inneholde Hubble-volumer som realiserer alle innledende forhold.

Følgelig vil et uendelig univers inneholde et uendelig antall Hubble-volumer, alle med samme fysiske lover og fysiske konstanter . Når det gjelder konfigurasjoner som fordeling av materie , vil nesten alle avvike fra vårt Hubble-volum. Men fordi det er uendelig mange, langt utenfor den kosmologiske horisonten , vil det til slutt bli Hubble-volumer med lignende, og til og med identiske konfigurasjoner. Tegmark anslår at et identisk volum til vårt burde være omtrent 10 10 115 meter fra oss.

Gitt uendelig plass, ville det faktisk være et uendelig antall Hubble-volumer som er identiske med våre i universet. Dette følger direkte av det kosmologiske prinsippet , hvor det antas at vårt Hubble-volum ikke er spesielt eller unikt.

Nivå II: Universer med forskjellige fysiske konstanter

I den evige inflasjonsteorien , som er en variant av den kosmiske inflasjonsteorien , strekker multiverset eller rommet som helhet seg og vil fortsette å gjøre det for alltid, men noen regioner i rommet slutter å strekke seg og danner tydelige bobler (som gasslommer i et brød) av hevende brød). Slike bobler er embryonale nivå I multiverser.

Ulike bobler kan oppleve ulik spontan symmetribrudd , noe som resulterer i forskjellige egenskaper, for eksempel forskjellige fysiske konstanter .

Nivå II omfatter også John Archibald Wheeler 's oscillasjon universet teori og Lee Smolin er fruktbar universer teori .

Nivå III: Mange-verdens fortolkning av kvantemekanikk

Hugh Everett III finnes mange-verdener tolkning (MWI) er en av flere vanlige tolkninger av kvantemekanikk .

Kort fortalt er et aspekt av kvantemekanikken at visse observasjoner ikke kan forutsies absolutt. I stedet er det en rekke mulige observasjoner, hver med forskjellig sannsynlighet . I følge MWI tilsvarer hver av disse mulige observasjonene et annet univers. Anta at en sekssidig matrise kastes og at resultatet av kastet tilsvarer en kvantemekanikk som kan observeres . Alle seks mulige måter terningene kan falle tilsvarer seks forskjellige universer.

Tegmark hevder at et nivå III-multivers ikke inneholder flere muligheter i Hubble-volumet enn et nivå I eller nivå II-multivers. I virkeligheten kan alle de forskjellige "verdener" skapt av "splittelser" i et nivå III-multivers med de samme fysiske konstantene finnes i noe Hubble-volum i et nivå I-multivers. Tegmark skriver at "Den eneste forskjellen mellom nivå I og nivå III er hvor dine doppelgängers bor. I nivå I bor de andre steder i det gode gamle tredimensjonale rommet. I nivå III bor de på en annen kvantegren i uendelig dimensjonalt Hilbert-rom . "

Tilsvarende kan alle nivå II bobleunivers med forskjellige fysiske konstanter faktisk bli funnet som "verdener" skapt av "splittelser" i øyeblikket av spontan symmetri som bryter i et nivå III multivers. I følge Yasunori Nomura , Raphael Bousso og Leonard Susskind er dette fordi global romtid som vises i det (evig) oppblåsende multiverset er et overflødig konsept. Dette antyder at multiversene av nivå I, II og III faktisk er det samme. Denne hypotesen er referert til som "Multiverse = Quantum Many Worlds". I følge Yasunori Nomura er dette kvantemultiverset statisk, og tiden er en enkel illusjon.

Knyttet til mange-verdener idé er Richard Feynman 's flere historier tolkning og H. Dieter Zeh ' s mange-sinn tolkning .

Nivå IV: Ultimate ensemble

Den ultimate matematiske univershypotesen er Tegmarks egen hypotese.

Dette nivået anser alle universene som like virkelige, noe som kan beskrives av forskjellige matematiske strukturer.

Tegmark skriver:

Abstrakt matematikk er så generell at enhver teori om alt (TOE) som kan defineres rent formelt (uavhengig av vag menneskelig terminologi) også er en matematisk struktur. For eksempel er en TOE som involverer et sett med forskjellige typer enheter (betegnet med ord, si) og forholdet mellom dem (betegnet med flere ord) ingenting annet enn det matematikere kaller en settteoretisk modell, og man kan generelt finne et formelt system at det er en modell av.

Han argumenterer for at dette "innebærer at en hvilken som helst tenkelig parallell universteori kan beskrives på nivå IV" og "underkaster alle andre ensembler, og bringer derfor ned til hierarkiet av multiverser, og det kan ikke være, si, et nivå V."

Jürgen Schmidhuber sier imidlertid at settet med matematiske strukturer ikke engang er veldefinerte, og at det kun tillater universrepresentasjoner som kan beskrives av konstruktiv matematikk - det vil si dataprogrammer .

Schmidhuber omfatter eksplisitt univers representasjoner describable ved ikke-halting programmer hvis utgangsbiter konvergerer etter endelig tid, selv om konvergenstiden i seg selv ikke kan være forutsigbar ved en stanse program, på grunn av undecidability av stansing problemet . Han diskuterer også eksplisitt det mer begrensede ensemblet med raskt beregnbare universer.

Brian Greene er ni typer

Den amerikanske teoretiske fysikeren og strengteoretikeren Brian Greene diskuterte ni typer multiverser:

Vattert
Det vatterte multiverset fungerer bare i et uendelig univers. Med uendelig mye plass vil enhver mulig hendelse forekomme uendelig mange ganger. Imidlertid forhindrer lysets hastighet oss fra å være klar over disse andre identiske områdene.
Inflasjonær
Det inflasjonære multiverset består av forskjellige lommer der inflasjonsfelt kollapser og danner nye universer.
Brane
De Brane Multiverse versjonen postulerer at hele univers eksisterer på en membran ( brane ) som flyter i en større dimensjon eller "bulk". I denne bulk er det andre membraner med sine egne universer. Disse universene kan samhandle med hverandre, og når de kolliderer, er volden og energien som produseres mer enn nok til å gi opphav til et big bang . Branene flyter eller driver nær hverandre i bulk, og noen få billioner år, tiltrukket av tyngdekraften eller en annen kraft vi ikke forstår, kolliderer og smeller inn i hverandre. Denne gjentatte kontakten gir flere eller "sykliske" store smell . Denne spesielle hypotesen faller inn under strengteori-paraplyen, da den krever ekstra romlige dimensjoner.
Syklisk
Det sykliske multiverset har flere braner som har kollidert og forårsaket Big Bangs . Universene spretter tilbake og går gjennom tiden til de trekkes sammen igjen og igjen kolliderer, ødelegger det gamle innholdet og skaper dem på nytt.
Landskap
Den landskapet Multiverse er avhengig av strengteori er Calabi-Yau mellomrom. Kvantesvingninger slipper formene til et lavere energinivå, og skaper en lomme med et sett med lover som er forskjellige fra det omkringliggende rommet.
Kvantum
The Quantum Multiverse skaper et nytt univers når en avledning i hendelser inntreffer, som i mange-verdener tolkning av kvantemekanikken.
Holografisk
Det holografiske multiverset er avledet fra teorien om at overflatearealet i et rom kan kode innholdet i volumet i regionen.
Simulert
Det simulerte multiverset eksisterer på komplekse datasystemer som simulerer hele universer.
Ultimat
Det ultimate multiverset inneholder hvert matematisk mulig univers under forskjellige fysikklover.

Sykliske teorier

I flere teorier er det en serie uendelige, selvopprettholdende sykluser (for eksempel en evighet med Big Bangs , Big Crunches og / eller Big Freezes ).

M-teori

Det er tenkt på et multivers av noe annet slag innenfor strengteori og dens høyere dimensjonale utvidelse, M-teori.

Disse teoriene krever tilstedeværelse av henholdsvis 10 eller 11 romtidsdimensjoner. De ekstra seks eller syv dimensjonene kan enten komprimeres i veldig liten skala, eller vårt univers kan rett og slett være lokalisert på et dynamisk (3 + 1) dimensjonalt objekt, en D3-bran . Dette åpner muligheten for at det er andre braner som kan støtte andre universer.

Svarthulls kosmologi

Sort-hull kosmologi er et cosmological modell der observerbare universet er det indre av et sort hull eksisterende som en av muligens mange univers inne i et større univers. Dette inkluderer teorien om hvite hull , som er på motsatt side av romtid .

Antropisk prinsipp

Konseptet med andre universer er blitt foreslått for å forklare hvordan vårt eget univers ser ut til å være finjustert for bevisst liv slik vi opplever det.

Hvis det var et stort (muligens uendelig) antall universer, hver med muligens forskjellige fysiske lover (eller forskjellige grunnleggende fysiske konstanter ), ville noen av disse universene (selv om de var veldig få) ha en kombinasjon av lover og grunnleggende parametere som er passende for utvikling av materie , astronomiske strukturer, elementært mangfold, stjerner og planeter som kan eksistere lenge nok til at livet kan dukke opp og utvikle seg.

Det svake antropiske prinsippet kunne da brukes for å konkludere med at vi (som bevisste vesener) bare ville eksistere i et av de få universene som tilfeldigvis var finjustert, og tillot eksistensen av liv med utviklet bevissthet. Selv om sannsynligheten kan være ekstremt liten for at et bestemt univers vil ha de nødvendige betingelsene for livet ( slik vi forstår livet ), krever ikke disse forholdene intelligent design som en forklaring på forholdene i universet som fremmer vår eksistens i det.

En tidlig form for dette resonnementet er tydelig i Arthur Schopenhauers 1844-arbeid "Von der Nichtigkeit und dem Leiden des Lebens", der han argumenterer for at vår verden må være den verste av alle mulige verdener, for hvis den var betydelig verre i noen henseende det kunne ikke fortsette å eksistere.

Occams barberhøvel

Talsmenn og kritikere er uenige om hvordan man bruker Occams barberhøvel . Kritikere hevder at å postulere et nesten uendelig antall ikke-observerbare universer, bare for å forklare vårt eget univers, er i strid med Occams barberhøvel. Talsmenn hevder imidlertid at når det gjelder Kolmogorov-kompleksitet, er det foreslåtte multiverset enklere enn et enkelt idiosynkratisk univers.

For eksempel argumenterer multivers-talsmann Max Tegmark :

[Hele ensemblet er ofte mye enklere enn et av medlemmene. Dette prinsippet kan angis mer formelt ved å bruke forestillingen om algoritmisk informasjonsinnhold . Det algoritmiske informasjonsinnholdet i et tall er grovt sagt lengden på det korteste dataprogrammet som vil produsere dette tallet som utdata. Tenk for eksempel på settet med alle heltall . Hvilket er enklere, hele settet eller bare ett nummer? Naivt kan du tro at et enkelt nummer er enklere, men hele settet kan genereres av et ganske trivielt dataprogram, mens et enkelt tall kan være enormt langt. Derfor er hele settet faktisk enklere ... (Tilsvarende), multivirusene på høyere nivå er enklere. Å gå fra universet vårt til nivå I-multiverset eliminerer behovet for å spesifisere innledende forhold , oppgradering til nivå II eliminerer behovet for å spesifisere fysiske konstanter , og nivå IV-multiverset eliminerer behovet for å spesifisere noe i det hele tatt ... Et vanlig trekk for alle fire flernivånivåer er at den enkleste og uten tvil mest elegante teorien involverer parallelle univers som standard. For å benekte eksistensen av disse universene, må man komplisere teorien ved å legge til eksperimentelt ikke-støttede prosesser og ad hoc-postulater: endelig rom , bølgefunksjonskollaps og ontologisk asymmetri. Vår dom kommer derfor ned på som vi finner mer sløsende og uelegante: mange verdener eller mange ord. Kanskje vil vi gradvis bli vant til de rare måtene i vårt kosmos og finne dets merkelighet å være en del av sjarmen.

-  Max Tegmark

Modal realisme

Mulige verdener er en måte å forklare sannsynlighet og hypotetiske utsagn på. Noen filosofer, som David Lewis , mener at alle mulige verdener eksisterer og at de er like virkelige som verden vi lever i (en posisjon kjent som modal realisme ).

Se også

Referanser

Videre lesning

Eksterne linker