Füüsik ja astronoom Stephan Feeney Londoni ülikoolist, ühest juhtivast Briti ülikoolist, on veendunud, et selliste kokkupõrgete jälgi on näha kosmilise mikrolaine taustkiirguse kaartidel, mis arvatakse olevat säilinud eksisteerimise algfaasidest. universumist ja täidab selle ühtlaselt. Seda peetakse Suure Paugu teooria üheks peamiseks kinnituseks.

Sellised kaardid näitavad KMB spektri mõõtmiste tulemusi - kuumemad piirkonnad on märgitud punasega, külmemad sinisega. Olles hoolikalt uurinud panoraamil olevaid ümmargusi moodustisi, jõudsid Feeney ja tema kolleegid järeldusele, et need on mingid "kosmilised augud", mis on jäänud pärast paralleeluniversumite kokkupõrget.

Sellise ringi keskpunkt on kuumim piirkond, perifeeriale lähemal muutuvad spektri värvid külmemaks.

Teadlaste oletuste kohaselt toimusid kosmoses kauges minevikus paralleelmaailmade vahel tõelised "lahingud", milles osalesid ka meie omad. "Mulliuniversumis", kus me elame, on nende sõnul olnud vähemalt neli sellist kokkupõrget.

Paljud kosmoloogid on aga juba kriitikaga lagedale tulnud, nentides, et nii saab hõlpsasti teha palju muid rutakaid järeldusi. Uuringu autorid nõustuvad, et veel on palju ristkontrollimist. Kui aga "mullide" teooria leiab tulevaste teadusuuringutega kinnitust, saab inimkond esimest korda "vaadata" paralleelmaailmadesse, mitte piirduda ainult oma universumiga, ütlevad nad optimistlikult.

See reliktkiirguse jälgede "avastus" tehti kuu pärast seda, kui teine ​​teadlaste rühm seadis sarnaste andmete põhjal kahtluse alla teooria, mille kohaselt universum loodi Suure Pauguga. Nad usuvad, et universum oli enne teda ja "suured paugud" toimuvad perioodiliselt - kosmiliste standardite järgi.

Oxfordi ülikooli professor Roger Penrose ja Jerevani osariigi ülikooli professor Vahe Gurzadyan leidsid CMB kaartidelt 12 kontsentrilist ringi, millest mõnel on kuni viis rõngast. Ringi jagamine viieks rõngaks tähendab, et seda ringi kujutava objekti olemasolu jooksul märgiti viis suuremahulist sündmust.

Kosmoloogid usuvad, et ringid on kõige võimsamate gravitatsioonikiirguslainete jäljed, mis tekkisid mustade aukude kokkupõrke tagajärjel "eelmise igaviku" ajal - kosmoseajastul, mis oli enne Suurt Pauku.

Lõppkokkuvõttes neelavad mustad augud kogu universumi aine, usub professor Penrose. Aine hävimisega jääb järele ainult energia. Ja see omakorda põhjustab uue Suure Paugu ja uue "igaviku". Samal ajal laieneb universum praeguse Suure Paugu teooria kohaselt pidevalt ja see protsess jätkub lõputult. Mõned astronoomid usuvad, et selle tulemusena muutub see külmaks surnud tühermaaks.

Isegi enne Everetti tulekut ja tema ideed mitmest universumist olid füüsikud ummikus. Nad pidid kasutama kvantmehaanikale alluva subatomaarse maailma jaoks ühte reeglistikku ja suuremahulise igapäevamaailma jaoks, mida me saame näha ja katsuda, teistsuguseid reegleid. Ühelt skaalalt teisele ülemineku keerukus muudab teadlaste aju veidrateks kujunditeks.

Näiteks kvantmehaanikas pole osakestel teatud omadusi seni, kuni keegi neid ei vaata. Nende olemust kirjeldab nn lainefunktsioon, mis hõlmab kõiki võimalikke omadusi, mis osakesel võivad olla. Kuid ühes universumis ei saa kõik need omadused eksisteerida samal ajal, nii et osakest vaadates omandab see ühe oleku. Seda ideed on metafooriliselt kujutatud Schrödingeri kassi paradoksis – kui kastis istuv kass on nii elus kui surnud, kuni avate kasti kontrollimiseks. Teie tegevus muudab kassi soojaks ja elavaks või täistopitud kassiks. Sellega ei saa aga nõustuda ka teadlased.

Multiversumis ei pea te oma uudishimuga kassi tapmise pärast muretsema. Selle asemel, kui avate akna, jaguneb tegelikkus kaheks versiooniks. Ebaselge? Ma nõustun. Kuid kusagil seal võib olla teine ​​versioon sündmusest, mis just teie silme all juhtus. Kuskil seal seda ei juhtunud.

Jääb välja selgitada, millised põhjused on teadlased leidnud selle uskumatu teooria sidumiseks faktidega.

Columbia ülikooli füüsik Brian Greene, kes kirjutas raamatu The Hidden Reality: Parallel Universes and the Deep Laws of the Cosmos, selgitas 2011. aasta intervjuus, et me pole päris kindlad, kui suur on universum. See võib olla väga-väga suur, kuid piiratud. Või kui lähete Maalt suvalises suunas, võib ruum igaveseks venida. Nii kujutab enamik meist seda ette.

Aga kui kosmos on lõpmatu, peab see Greene'i sõnul olema lõpmatu paralleelreaalsusega mitmekordne universum. Kujutage ette, et universum ja kogu selles olev mateeria on samaväärne kaardipakiga. Nii nagu pakis on 52 kaarti, on seal täpselt sama palju erinevaid ainevorme. Kui segate pakki piisavalt kaua, kordab kaartide järjekord lõpuks originaali. Samamoodi kordub lõpmatus universumis mateeria end lõpuks ja korraldab end sarnaselt. Lõpmatu hulga paralleelreaalsustega multiversum, nn multiversum, sisaldab sarnaseid, kuid veidi erinevaid versioone kõigest olemasolevast ning annab seega lihtsa ja mugava viisi korduste seletamiseks.

Kuidas seletada, kuidas universum algab ja lõpeb

Inimestel on eriline kirg – ja see on seotud aju võimega skeeme moodustada – me tahame teada iga loo algust ja lõppu. Kaasa arvatud universumi enda ajalugu. Aga kui Suur Pauk oli universumi algus, siis mis selle põhjustas ja mis eksisteeris enne seda? Kas universum lõpeb ja mis saab pärast seda? Igaüks meist on neid küsimusi vähemalt korra esitanud.

Multiversum suudab kõiki neid asju seletada. Mõned füüsikud on oletanud, et multiversumi lõpmatuid piirkondi võiks nimetada braanimaailmadeks. Need braanid eksisteerivad mitmes dimensioonis, kuid me ei saa neid tuvastada, sest suudame oma braneworldis tajuda ainult kolme ruumi ja ühte aja dimensiooni.

Mõned füüsikud arvavad, et need braanid on kokku kuhjatud nagu taldrikud, nagu viilutatud leib kotti. Enamasti on nad lahus. Kuid mõnikord nad põrkuvad. Teoreetiliselt on need kokkupõrked piisavalt katastroofilised, et tekitada korduvaid "suureid pauke" – nii et paralleeluniversumid algavad uuesti, ikka ja jälle.

Vaatlused viitavad sellele, et eksisteerida võib mitu universumit

Euroopa Kosmoseagentuuri Plancki orbitaalobservatoorium kogub andmeid kosmilise mikrolaine fooni ehk CMB, veel hõõguva taustkiirguse kohta universumi varasest ja kuumast faasist.

Tema uurimistöö tõi kaasa ka võimalikud tõendid multiversumi olemasolu kohta. 2010. aastal avastas Ühendkuningriigi, Kanada ja USA teadlaste meeskond KMB-s neli ebatavalist ja ebatõenäolist ringikujulist mustrit. Teadlased on oletanud, et need märgid võivad olla "sinikad", mis jäid meie universumi kehale pärast kokkupõrget teistega.

2015. aastal tegi sarnase avastuse ESA teadlane Rang-Ram Hari. Hari võttis observatooriumi taevapildilt CMB mudeli ja eemaldas seejärel kõik muu, mida me selle kohta teame – tähed, gaasi, tähtedevahelise tolmu ja nii edasi. Siinkohal oleks taevas pidanud peale taustamüra enamjaolt tühi olema.

Aga ei läinud. Selle asemel suutis Hari teatud sagedusvahemikus tuvastada kosmosekaardil hajutatud laigud – alad, mis olid umbes 4500 korda heledamad, kui nad oleks pidanud olema. Teadlased on leidnud veel ühe võimaliku seletuse: need alad on meie ja paralleelse universumi kokkupõrgete jäljed.

Hari usub, et kui me ei leia muud viisi nende märgiste selgitamiseks, "peame järeldama, et loodus võib ju täringuid mängida ja me oleme vaid üks juhuslik universum paljude teiste seas."

Universum on liiga suur, et välistada paralleelreaalsuste olemasolu

On võimalus, et eksisteerib mitu universumit, kuigi me pole paralleelreaalsusi näinud, sest me ei saa selle olemasolu ümber lükata.

See võib alguses tunduda nutika retoorilise trikina, kuid mõelge sellele: isegi oma maailmas oleme leidnud palju asju, mille olemasolust me varem ei teadnud, ja need asjad on juhtunud – 2008. aasta globaalne kriis on hea näide. Enne teda ei pidanud keegi seda isegi võimalikuks. David Hume nimetas selliseid sündmusi "mustadeks luikedeks": inimesed eeldavad, et kõik luiged on valged, kuni nad näevad musti luikesid.

Universumi mastaap võimaldab mõelda mitme universumi olemasolu võimalikkusele. Me teame, et universum on väga-väga suur, võib-olla lõpmatu suurusega. See tähendab, et me ei suuda tuvastada kõike, mis universumis eksisteerib. Ja kuna teadlased on kindlaks teinud, et universum on umbes 13,8 miljardit aastat vana, suudame tuvastada vaid valguse, mis selle aja jooksul meieni jõudis. Kui paralleelreaalsus on meist kaugemal kui 13,8 valgusaastat, ei pruugi me selle olemasolust kunagi teada, isegi kui see eksisteerib meie eristatavates mõõtmetes.

Ateismi seisukohalt on mõttekas mitu universumit

Nagu Stanfordi ülikooli füüsik Andrei Linde 2008. aasta intervjuus selgitas, kui füüsiline maailm järgiks mõnevõrra teistsuguseid reegleid, ei saaks elu eksisteerida. Kui prootonid oleksid näiteks 0,2% massiivsemad kui praegu, oleksid nad nii ebastabiilsed, et laguneksid ilma aatomit moodustamata hetkega lihtsateks osakesteks. Ja kui gravitatsioon oleks veidi võimsam, oleks tulemus koletu. Tähed nagu meie päike kukuksid kokku piisavalt tihedalt, et põletaksid oma kütuse mõne miljoni aasta pärast ära, takistades selliste planeetide teket nagu Maa. See on niinimetatud "peenhäälestusprobleem".

Mõned peavad seda tingimuste täpset tasakaalu tõendiks kõikvõimsa jõu, kõrgema olendi, kes lõi kõik, kaasamise, mis ajab ateistid väga vihale. Kuid multiversumi olemasolu võimalus, milles see jõud on lihtsalt omaette reaalsuses koos kõigi eluks vajalike teguritega, sobib neile üsna hästi.

Nagu Linde ütles: "Minu jaoks on mitme universumi reaalsus loogiliselt võimalik. Võime öelda: võib-olla on see mingi müstiline kokkusattumus. Võib-olla lõi Jumal universumi meie heaks. Ma ei tea Jumalast midagi, kuid universum ise võib end taastoota lõpmatu arv kordi kõigis võimalikes ilmingutes.

Ajarändurid ei saa ajalugu murda

Triloogia „Tagasi tulevikku“ populaarsus on ajas rändamise ideest paljud inimesed paelunud. Pärast filmi ilmumist pole keegi veel välja töötanud DeLoreani, mis suudaks reisida ajas, aastakümneid või sajandeid edasi-tagasi. Kuid teadlased usuvad, et ajas rändamine võib olla vähemalt teoreetiliselt võimalik.

Ja kui see on võimalik, võiksime olla samas seisus nagu "Tagasi tulevikku" peategelane Marty McFly – riskida tahtmatult midagi minevikus muuta, muutes seeläbi tulevikku ja ajaloo kulgu. McFly takistas kogemata oma vanematel kohtumast ja armumist, eemaldades seeläbi end edukalt perepiltidest.

2015. aasta artikkel viitas aga sellele, et multiversumi olemasolu ei muuda sellist tüli vajalikuks. "Alternatiivsete maailmade olemasolu tähendab, et pole ühtset kronoloogiat, mida saaks murda," kirjutas Georg Dvorsky. Vastupidi, kui inimene läheb minevikku ja muudab midagi, loob ta lihtsalt uue paralleeluniversumite komplekti.

Võiksime olla arenenud tsivilisatsiooni simulatsiooniks

Kõik need paralleeluniversumite teemad, mida oleme seni arutanud, on olnud äärmiselt huvitavad. Kuid on veel midagi huvitavat.

2003. aastal mõtles filosoof Nick Bostrom, Oxfordi ülikooli inimkonna tulevikuinstituudi direktor, kas kõik, mida me reaalsusena tajume – eriti meie eraldiseisev paralleeluniversum – võib olla lihtsalt teise universumi digitaalne simulatsioon. Bostromi sõnul kuluks kogu inimkonna ajaloo üksikasjaliku mudeli loomiseks 1036 arvutust.

Hästi arenenud tulnukate tsivilisatsioonil – olenditel, kelle tehnoloogiline tase näeks meid välja nagu paleoliitikumi koopaelanikud – võiks kõige selle jaoks olla piisavalt arvutusvõimsust. Pealegi ei vaja iga üksiku elava inimese simuleerimine mingeid absoluutselt peadpööritavaid elektroonilisi ressursse, nii et arvutis võib simuleerida palju rohkem olendeid kui päris.

Kõik see võib tähendada, et me elame digitaalses maailmas, nagu filmis "Matrix".

Aga mis juhtub, kui see arenenud tsivilisatsioon on ise simulatsioon?

Inimesed on juba ammusest ajast mõelnud mitmele universumile.

Selle tõestamine saab olema äärmiselt keeruline. Kuid siin on võimatu mitte meenutada vanu ütlusi, mida omistatakse kas Picassole või Susan Sontagile: kui suudad midagi ette kujutada, peab see olemas olema.

Ja selles on midagi. Lõppude lõpuks, ammu enne seda, kui Hugh Everett oma konjakit rüüpas, kujutasid paljud inimesed kogu inimkonna ajaloos ette multiversumi erinevaid versioone.

Näiteks Vana-India religioossed tekstid on täis paljude paralleeluniversumite kirjeldusi. Ja iidsetel kreeklastel oli atomismi filosoofia, mis väitis, et samas lõpmatus tühjuses on lõpmatu arv maailmu.

Keskajal tõstatati ka idee mitmest maailmast. 1277. aastal väitis üks Pariisi piiskop, et Kreeka filosoof Aristoteles eksis, kui ütles, et on ainult üks võimalik maailm, kuna see seab kahtluse alla Jumala kõikvõimsa jõu paralleelmaailmu luua. Sama idee taaselustas 1600. aastatel Gottfried Wilhelm Leibniz, üks teadusrevolutsiooni alustalasid. Ta väitis, et on palju võimalikke maailmu, millest igaühel on oma füüsika.

Kõik see sobib meie universumiteadmiste skeemi.

Nii kummaline kui multiversumi kontseptsioon ka ei tundu, sobib see mõnes mõttes kaasaja ajaloo edenemisega ning sellega, kuidas inimesed ennast ja universumit näevad.

2011. aastal märkisid füüsikud Alexander Vilenkin ja Max Tegmark, et lääne tsivilisatsiooni inimesed rahunesid järk-järgult, kui nad avastasid reaalsuse olemuse. Nad alustasid mõtteviisiga, et maa on kõige keskpunkt. Selgus, et see pole nii ja meie päikesesüsteem on vaid tilluke osa Linnuteest.

Multiversum peab selle idee viima oma loogilise järelduseni. Kui multiversum on olemas, tähendab see, et me ei ole väljavalitud ja et meist endist on lõpmatult palju versioone.

Kuid mõned usuvad, et me oleme alles teadvuse avardumise tee alguses. Nagu kirjutas Stanfordi ülikooli teoreetiline füüsik Leonard Susskind, vaatavad filosoofid ja teadlased võib-olla paari sajandi pärast tagasi meie ajale kui „kuldajastule, mil 20. sajandi kitsas provintsilik universumikontseptsioon asendus suurema ja parema multiversumiga. vapustavate proportsioonidega."

Paralleeluniversumid – kas see on teooria või reaalsus? Paljud füüsikud on selle probleemi lahendamisega vaeva näinud rohkem kui aasta.

Kas on olemas paralleeluniversumid?

Kas meie universum on üks paljudest? Varem eranditult ulmele omistatud paralleeluniversumite idee on nüüd teadlaste seas üha enam austatud - vähemalt füüsikute seas, kes tavaliselt nihutavad igasuguse idee selle piirini, mida üldse võib eeldada. Tegelikult on potentsiaalseid paralleeluniversumeid tohutult palju. Füüsikud on välja pakkunud mitu võimalikku "multiversumi" vormi, millest igaüks on füüsikaseaduste mõne aspekti kohaselt võimalik. Probleem, mis tuleneb otseselt määratlusest endast, seisneb selles, et inimesed ei saa kunagi külastada neid universumeid, et kontrollida nende olemasolu. Seega on küsimus selles, kuidas kontrollida paralleeluniversumite olemasolu, mida ei saa teiste meetoditega näha ega puudutada?

Idee sünd

Eeldatakse, et vähemalt osa neist universumitest on asustatud inimkaaslastega, kes elavad meie maailmast pärit inimestega sarnast või isegi identset elu. Selline idee puudutab teie ego ja äratab fantaasiaid – seepärast on multiversumid, ükskõik kui kauged ja tõestamatud, alati nii laia populaarsust pälvinud. Olete multiversumi ideed kõige eredamalt näinud sellistes raamatutes nagu Philip K. Dicki "Mees kõrges lossis" ja sellistes filmides nagu "Ettevaatust uksed sulguvad". Tegelikult pole multiversumite idees midagi uut – seda näitab selgelt religioonifilosoof Mary-Jane Rubenstein oma raamatus Maailmad ilma lõputa. Kuueteistkümnenda sajandi keskel väitis Kopernik, et Maa ei ole universumi keskpunkt. Aastakümneid hiljem näitas Galileo teleskoop talle kättesaamatuid tähti, andes seeläbi inimkonnale esimese pilgu kosmose avarustest. Nii väitis Itaalia filosoof Giordano Bruno 16. sajandi lõpus, et universum võib olla lõpmatu ja sisaldada lõpmatult palju asustatud maailmu.

matrjoška universum

Mõte, et universum sisaldab palju päikesesüsteeme, muutus üsna tavaliseks XVIII sajandil. Kahekümnenda sajandi alguses pakkus Iiri füüsik Edmund Fournier D'Alba isegi, et erineva suurusega, nii suurte kui ka väikeste "pesastatud" universumite lõpmatu regressioon võib toimuda. Sellest vaatenurgast võib ühte aatomit pidada tõeliseks asustatud päikesesüsteemiks. Kaasaegsed teadlased eitavad matrjoška multiversumi olemasolu, kuid selle asemel on nad välja pakkunud mitmeid muid võimalusi, milles multiversumid võivad eksisteerida. Siin on nende seas kõige populaarsemad.

lapitehnika universum

Lihtsaim neist teooriatest tuleneb universumi lõpmatuse ideest. Ei saa kindlalt teada, kas see on lõpmatu, kuid võimatu on seda ka eitada. Kui see on endiselt lõpmatu, tuleks see jagada "plaastriteks" - piirkondadeks, mis pole üksteisele nähtavad. Miks? Fakt on see, et need piirkonnad on üksteisest nii kaugel, et valgus ei suuda sellist vahemaad ületada. Universum on vaid 13,8 miljardit aastat vana, seega on kõik piirkonnad, mis asuvad teineteisest 13,8 miljardi valgusaasta kaugusel, üksteisest täielikult ära lõigatud. Kõigi eelduste kohaselt võib neid piirkondi pidada eraldiseisvateks universumiteks. Kuid nad ei jää selliseks igavesti – lõpuks ületab valgus nendevahelise piiri ja nad laienevad. Ja kui universum koosneb tegelikult lõpmatust hulgast "saaruniversumitest", mis sisaldavad ainet, tähti ja planeete, siis kuskil peavad olema Maaga identsed maailmad.

Inflatsiooniline multiversum

Teine teooria kasvab välja ideedest selle kohta, kuidas universum sai alguse. Suure Paugu domineeriva versiooni kohaselt sai see alguse lõpmatult väikesest punktist, mis kuumas tulekeras laienes uskumatult kiiresti. Sekundi murdosa pärast paisumise algust oli kiirendus saavutanud juba nii tohutu kiiruse, et ületas tunduvalt valguse kiiruse. Ja seda protsessi nimetatakse inflatsiooniks. Inflatsiooniteooria selgitab, miks universum on selle mis tahes punktis suhteliselt homogeenne. Inflatsioon on laiendanud selle tulekera kosmiliste mõõtmeteni. Algseisundis oli aga ka suur hulk erinevaid juhuslikke variatsioone, mis samuti olid inflatsiooni all. Ja nüüd on need salvestatud kosmilise mikrolainekiirgusena, Suure Paugu nõrga järelkumana. Ja see kiirgus läbib kogu universumit, muutes selle mitte nii ühtlaseks.

Kosmiline looduslik valik

Selle teooria sõnastas Lee Smolin Kanadast. 1992. aastal pakkus ta välja, et universumid võivad areneda ja paljuneda täpselt nagu elusolendid. Maal soosib looduslik valik "kasulikke" omadusi, näiteks suuremat jooksukiirust või kindlat pöidla asendit. Multiversumis peab olema ka teatud surve, mis muudab ühed universumid teistest paremaks. Smolin nimetas seda teooriat "kosmiliseks looduslikuks valikuks". Smolini idee on, et "ema" universum võib anda elu "tütardele", kes selle sees moodustuvad. Emauniversum saab seda teha ainult siis, kui selles on mustad augud. Must auk tekib siis, kui suur täht kukub kokku oma gravitatsiooni mõjul, surudes kõik aatomid kokku, kuni need saavutavad lõpmatu tiheduse.

multiverse braan

Kui Albert Einsteini üldine relatiivsusteooria hakkas kahekümnendatel populaarsust koguma, arutlesid paljud inimesed "neljanda mõõtme" üle. Mis seal olla võiks? Võib-olla varjatud universum? See oli jama, Einstein ei eeldanud uue universumi olemasolu. Ta ütles vaid, et aeg on sama mõõde, mis on nagu ruumi kolm mõõdet. Kõik neli on omavahel läbi põimunud, moodustades aegruumi kontiinumi, mille mateeria moondub – ja saadakse gravitatsioon. Sellele vaatamata hakkasid teised teadlased arutama teiste mõõtmete olemasolu ruumis. Esimesed vihjed varjatud mõõtmetele ilmusid teoreetilise füüsiku Theodor Kaluza töödesse. 1921. aastal demonstreeris ta, et Einsteini üldrelatiivsusteooria võrrandile uute dimensioonide lisamisega on võimalik saada lisavõrrand, mis võiks ennustada valguse olemasolu.

Mitme maailma tõlgendus (kvant-multiversum)

Kvantmehaanika teooria on üks edukamaid kogu teaduses. See käsitleb kõige väiksemate objektide, näiteks aatomite ja nende koostises olevate elementaarosakeste käitumist. See suudab ennustada kõike alates molekulide kujust kuni valguse ja aine vastastikuse mõjuni, kõike seda uskumatu täpsusega. Kvantmehaanika käsitleb osakesi lainete kujul ja kirjeldab neid matemaatilise avaldise abil, mida nimetatakse lainefunktsiooniks. Võib-olla on lainefunktsiooni kõige kummalisem omadus see, et see võimaldab osakesel eksisteerida korraga mitmes olekus. Seda nimetatakse superpositsiooniks. Kuid superpositsioonid lagunevad kohe, kui objekti mingil viisil mõõdetakse, kuna mõõtmised sunnivad objekti valima kindlat asendit. 1957. aastal soovitas Ameerika füüsik Hugh Everett lõpetada kurtmine selle lähenemise kummalise olemuse üle ja lihtsalt elada sellega. Ta soovitas ka, et objektid ei lülitu mõõtmisel kindlasse asendisse – selle asemel uskus ta, et kõik lainefunktsioonile antud võimalikud asendid on võrdselt reaalsed. Seetõttu näeb inimene objekti mõõtmisel ainult ühte paljudest reaalsustest, kuid on olemas ka kõik teised reaalsused.

Multiversumi idee (see tähendab, et paljud paralleelselt eksisteerivad universumid) on teadlaste mõtteid hõivanud alates 20. sajandi keskpaigast. Sellel teoorial on nii vastaseid kui tulihingelisi kaitsjaid (näiteks Sheldon Cooper sitcomist "Suure paugu teooria"). Aga mis sunnib tõsiseid inimesi seda võimalust üldse kaaluma? Kas tõesti on võimalik, et kuskil paralleeluniversumis istud teistmoodi ja loed sama teksti, võib-olla väikeste muudatustega? Üllataval kombel on vähe tõendeid, mis seda kontseptsiooni täielikult toetavad. Või mitte, see on teie otsustada.

Niisiis, mis tõestab paralleeluniversumite ideed?

Shroedingeri kass

Schrödingeri tuntud mõttekatse demonstreerib, et kvantmehaanikas on olukordi, kus elementaarosakesed – kvantid – võivad eksisteerida korraga kahes asendis. Seetõttu võib kasti sees olev õnnetu kass olla kuni kaane avamiseni korraga elus ja surnud – olenevalt sellest, kuidas seda osakest vaatate. Kuidas see füüsilises maailmas võimalik on, on raske mõista. Seetõttu nimetatakse katset paradoksiks.

Multiversum saab sellest probleemist lahti, selgitades täpselt, kuidas see võimalik on. On lihtsalt kaks reaalsust: ühes on kassiga kõik korras. Ja teises ... Aga kurbadest asjadest ärme räägi.

Lõpmatu universum

Universumi lõpmatust on raske mõista, kuid üldiselt tundub, et teadlased on sellega leppinud. See universumi omadus tõestab ka paralleeluniversumite olemasolu tõenäosust. Mäletate hüpoteesi, et kui lõpmatu arv ahve koputab lõputult kaua klahve, siis varem või hiljem trükitakse neile "Sõda ja rahu"? Nii on ka mateeriaga: kui loote uusi objekte lõpmatu arv kordi, hakkavad need varem või hiljem end kordama ja looma peaaegu samasuguseid maailmu nagu meie ja teie. Need on samad paralleeluniversumid.

Suur pauk

Lisaks sellele, kuidas universum võib olla lõpmatu, imestavad inimesed, kuidas see üldse tekkis. Mis põhjustas Suure Paugu?

Multiversum võib proovida seda selgitada. Eeldusel, et paralleelreaalsused eksisteerivad – jah, jah, paralleelselt! - siis ei pruugi nad üldse kokku puutuda, olles kõrvuti mõõtmetes, mis on meie meeltele kättesaamatud (me teame ainult kolme dimensiooni, pluss neljas - aeg). Universumite juhuslik kokkupõrge võib viia katastroofiliste tagajärgedeni, põhjustades Suure Paugu. Seega paralleeluniversumid uuenevad pidevalt, taaskäivitavad üksteist pidevalt.

Ajas reisimine

Jah, ajas rändamine on võimatu. Aga kui me võtame arvesse ainult meie universumit! Sel juhul on paratamatu ajaränduri paradoks, mida on ulmekirjanduses ja kinos korduvalt kirjeldatud. Minevikus tasub kogemata liblikat purustada, inimest lükata või teha midagi sama ebaolulist ja tulevikus toob see kaasa tohutuid muutusi.

Paralleeluniversumid kõrvaldavad selle probleemi. Kunagi minevikku sattunud avastad end paralleelreaalsusest, milles toimuvad sündmused, mis on sinu reaalsuse jaoks ammu möödas. Ja muutused temas muudavad teda, kuid mitte teie maailma. Kuigi liblikaid pole siiski vaja purustada.

Paralleeluniversumid sobivad teadmiste loogikasse

Ümbritseva maailma uurimine inimese jaoks kogu tema ajaloo jooksul on võitlus inimese egoga. Alguses arvasid inimesed, et Maa on universumi keskpunkt. Siis leppisid nad Päikesega kokku, saates juhuslikult mõne teadlase tulle. Edasi – veel: juba Päike on vaid pisike täht ühe miljardi galaktika perifeerias. Seda loogikat järgides on tõenäoline, et me ise ei ole ainulaadsed ja oleme vaid üks lõpmatust arvust meie variantidest, mis eksisteerivad paralleeluniversumis. Jääb üle loota, et vähemalt kuskil paralleelselt järgime tervislikke eluviise ega tee rumalusi.

Pärineb saidilt HowStuffWorks.com

Vaidlused ja hüpoteesid meile tundmatute kaksikplaneetide, paralleeluniversumite ja isegi galaktikate olemasolu kohta on kestnud juba mitu aastakümmet. Kõik need põhinevad tõenäosusteoorial, kaasamata kaasaegse füüsika ideid. Viimastel aastatel on neile lisatud idee superuniversumi olemasolust, mis põhineb tõestatud teooriatel - kvantmehaanika ja relatiivsusteooria. Max Tegmarki artikkel "Parallel Universes" esitab hüpoteesi väidetava superuniversumi struktuuri kohta, mis hõlmab teoreetiliselt nelja tasandit. Kuid juba järgmisel kümnendil võib teadlastel tekkida reaalne võimalus saada uusi andmeid avakosmose omaduste kohta ja vastavalt sellele seda hüpoteesi kinnitada või ümber lükata. Artikkel ilmus ajakirjas "Teaduse maailmas" (2003. nr 8).

Evolutsioon on andnud meile intuitsiooni igapäevase füüsika kohta, mis on meie kaugetele esivanematele eluliselt tähtis; seetõttu võime niipea, kui läheme igapäevasest kaugemale, oodata veidrusi.

Lihtsaim ja populaarseim kosmoloogiline mudel ennustab, et meil on kaksik galaktikas, mis asub umbes 10 kuni 1028 meetri kaugusel. Kaugus on nii suur, et astronoomiliste vaatluste jaoks pole see võimalik, kuid see ei muuda meie kaksikut vähem reaalseks. Eeldus põhineb tõenäosusteoorial, kaasamata kaasaegse füüsika ideid. Aktsepteeritakse ainult eeldust, et ruum on lõpmatu ja mateeriaga täidetud. Võib olla palju elamiskõlbulikke planeete, sealhulgas neid, kus inimesed elavad sama välimuse, samade nimede ja mälestustega, kes on läbi elanud samu tõusud ja mõõnad nagu meiegi.

Kuid me ei saa kunagi näha oma teist elu. Kaugeim vahemaa, mida me näeme, on see, mille valgus suudab läbida 14 miljardi aasta jooksul pärast Suurest Paugust. Meist kõige kaugemate nähtavate objektide vaheline kaugus on umbes 431026 m; see määrab Universumi vaatluse jaoks kättesaadava piirkonna, mida nimetatakse Hubble'i ruumalaks või kosmilise horisondi ruumalaks või lihtsalt universumiks. Meie kaksikute universumid on sama suurusega sfäärid, mille keskpunkt on nende planeetidel. See on kõige lihtsam näide paralleeluniversumitest, millest igaüks on vaid väike osa superuniversumist.

Juba "universumi" määratlus viitab sellele, et see jääb igaveseks metafüüsika valdkonda. Füüsika ja metafüüsika vahelise piiri määrab aga teooriate eksperimentaalse testimise võimalus, mitte aga jälgimatute objektide olemasolu. Füüsika piirid laienevad pidevalt, hõlmates üha abstraktsemaid (ja varem metafüüsilisi) ideid, nagu sfääriline Maa, nähtamatud elektromagnetväljad, aja dilatatsioon suurtel kiirustel, kvantolekute superpositsioon, ruumi kõverus ja mustad augud. Viimastel aastatel on sellesse loendisse lisatud superuniversumi idee. See põhineb tõestatud teooriatel – kvantmehaanika ja relatiivsusteooria – ning vastab mõlemale empiirilise teaduse põhikriteeriumile: võimaldab ennustada ja seda saab ümber lükata. Teadlased kaaluvad nelja tüüpi paralleeluniversumeid. Peamine küsimus ei ole selles, kas superuniversum on olemas, vaid selles, mitu tasandit sellel võib olla.

I tase

Meie kosmilise horisondi taga

Meie kolleegide paralleeluniversumid moodustavad superuniversumi esimese tasandi. See on kõige vähem vastuoluline tüüp. Me kõik tunneme ära asjade olemasolu, mida me ei näe, aga võiksime näha teise kohta kolides või lihtsalt oodates, oodates silmapiirilt laeva ilmumist. Meie kosmilise horisondi taga olevad objektid on sarnases staatuses. Universumi vaadeldava piirkonna suurus suureneb igal aastal ühe valgusaasta võrra, kui valgus jõuab meieni üha kaugematest piirkondadest, mille taga peitub lõpmatus, mida pole veel näha. Tõenäoliselt sureme juba ammu enne seda, kui meie kaksikud on silmapiiril, kuid kui universumi paisumine aitab, saavad meie järeltulijad neid piisavalt võimsate teleskoopidega näha.

Superuniversumi I tase tundub triviaalselt ilmne. Kuidas ei saa ruum olla lõpmatu? Kas kuskil on silt "Ettevaatust! Kosmose lõpp? Kui kosmosel on lõpp, siis mis on selle taga? Einsteini gravitatsiooniteooria seadis aga selle intuitsiooni kahtluse alla. Ruum võib olla lõplik, kui sellel on positiivne kõverus või ebatavaline topoloogia. Sfäärilisel, toroidaalsel või "kringlil" universumil võib olla piiratud ruumala ilma piirideta. Taustkosmiline mikrolainekiirgus võimaldab selliste struktuuride olemasolu testida. Kuid faktid räägivad neile endiselt vastu. Lõpmatu universumi mudel vastab andmetele ja kõigile teistele võimalustele on seatud ranged piirangud.

Teine võimalus on järgmine: ruum on lõpmatu, kuid aine on koondunud meie ümber piiratud alale. Kunagise populaarse "saare universumi" mudeli ühes versioonis eeldatakse, et suurtes mastaapides on aine haruldane ja sellel on fraktaalstruktuur. Mõlemal juhul peavad peaaegu kõik I taseme superuniversumi universumid olema tühjad ja elutud. Hiljutised uuringud galaktikate kolmemõõtmelise jaotuse ja taust(reliikvia)kiirguse kohta on näidanud, et aine jaotus kipub olema suurtes mastaapides ühtlane ega moodusta struktuure, mis on suuremad kui 1024 m. Kui see trend jätkub, siis ruum väljaspool. vaadeldav universum peaks olema täis galaktikaid, tähti ja planeete.

Esimese tasandi paralleeluniversumite vaatlejate jaoks kehtivad samad füüsikaseadused, mis meilgi, kuid erinevatel lähtetingimustel. Kaasaegsete teooriate kohaselt hajutasid Suure Paugu algfaasis toimunud protsessid aine juhuslikult laiali, nii et tekkis igasuguste struktuuride võimalus.

Kosmoloogid nõustuvad, et meie Universum, mille ainejaotus on peaaegu ühtlane ja algtiheduse kõikumine suurusjärgus 1/105, on üsna tüüpiline (vähemalt nende seas, kus on vaatlejaid). Sellel eeldusel põhinevad hinnangud näitavad, et teie lähim koopia on kaugusel 10 kuni 1028 m. Kauguses 10 kuni 1092 m peaks olema kera raadiusega 100 valgusaastat, mis on identne üks, mille keskel me asume; nii et kõike, mida me järgmisel sajandil näeme, näeksid meie seal olevad kolleegid. Umbes 10 kuni 10 118 m kaugusel meist peaks olema meie omaga identne Hubble'i helitugevus. Need hinnangud saadakse, loendades võimaliku arvu kvantolekuid, mis Hubble'i ruumalal võib olla, kui selle temperatuur ei ületa 108 K. Olekute arvu saab hinnata, küsides: mitut prootonit suudab Hubble'i ruumala sellise temperatuuriga hoida? Vastus on 10118. Siiski võib iga prooton olla olemas või puududa, andes 10118 võimaliku konfiguratsiooni astmele 2. Nii palju Hubble'i köiteid sisaldav "kast" hõlmab kõiki võimalusi. Selle suurus on 10 kuni 10 118 m. Sellest kaugemale peavad universumid, sealhulgas meie oma, end kordama. Ligikaudu samad arvud on võimalik saada Universumi üldise infosisu termodünaamiliste või kvantgravitatsiooniliste hinnangute põhjal.

Kuid meie lähim kaksik on meile tõenäoliselt lähemal, kui need hinnangud näitavad, kuna planeedi moodustumise protsess ja elu areng soosivad seda. Astronoomid usuvad, et meie Hubble'i maht sisaldab vähemalt 1020 elamiskõlblikku planeeti, millest mõned võivad olla Maa-sarnased.

Kaasaegses kosmoloogias kasutatakse I taseme superuniversumi mõistet laialdaselt teooria testimiseks. Mõelge sellele, kuidas kosmoloogid kasutavad CMB-d lõpliku sfäärilise geomeetria mudeli tagasilükkamiseks. Kuumadel ja külmadel "täppidel" KMB kaartidel on iseloomulik suurus, mis sõltub ruumi kõverusest. Seega on vaadeldud laikude suurus liiga väike, et olla kooskõlas sfäärilise geomeetriaga. Nende keskmine suurus varieerub Hubble'i ruumalati juhuslikult, seega on võimalik, et meie universum on sfääriline, kuid sellel on ebatavaliselt väikesed laigud. Kui kosmoloogid ütlevad, et nad välistavad sfäärilise mudeli 99,9% usaldusnivoo korral, siis tähendab see seda, et kui mudel on õige, siis vähem kui ühel Hubble'i ruumalal tuhandest on nii väikesed laigud kui vaadeldud. Sellest järeldub, et superuniversumiteooria on kontrollitav ja selle võib tagasi lükata, kuigi me ei näe teisi universumeid. Peamine on ennustada, milline on paralleeluniversumite ansambel ja leida tõenäosusjaotus ehk mida matemaatikud nimetavad ansambli mõõduks. Meie universum peab olema üks tõenäolisemaid. Kui ei, siis kui meie universum osutub superuniversumi teooria raames ebatõenäoliseks, siis satub see teooria raskustesse. Nagu hiljem näeme, võib mõõduprobleem muutuda üsna teravaks.

II tase

Muud inflatsioonijärgsed valdkonnad

Kui teil oli raske ette kujutada I taseme superuniversumit, siis proovige ette kujutada lõpmatut hulka selliseid superuniversumeid, millest mõnel on erinev aegruumi mõõde ja mida iseloomustavad erinevad füüsikalised konstandid. Koos moodustavad nad II astme superuniversumi, mida ennustab kaootilise igavese inflatsiooni teooria.

Inflatsiooniteooria on Suure Paugu teooria üldistus, mis võimaldab kõrvaldada viimase puudused, näiteks suutmatuse selgitada, miks Universum on nii suur, homogeenne ja lame. Ruumi kiire paisumine iidsetel aegadel võimaldab selgitada neid ja paljusid teisi Universumi omadusi. Sellist venitamist ennustab suur hulk elementaarosakeste teooriaid ja kõik olemasolevad tõendid toetavad seda. Väljend "kaootiline igavene" viitab inflatsioonile kõige suuremas mahus toimuvale. Üldiselt ruum laieneb pidevalt, kuid mõnes piirkonnas paisumine peatub ja tekivad üksikud domeenid, nagu rosinad kerkivas tainas. Ilmub lõpmatu arv selliseid domeene ja igaüks neist toimib I tasandi superuniversumi iduna, mis on täidetud inflatsiooni tekitava välja energiast sündinud ainega.

Naaberdomeenid on meist enam kui lõpmatuse kaugusel selles mõttes, et neile ei pääse ligi isegi siis, kui me igavesti valguskiirusel liigume, kuna meie domeeni ja naaberdomeenide vaheline ruum venib kiiremini, kui selles liikuda jõuad. Meie järeltulijad ei näe kunagi oma II astme kolleege. Ja kui universumi paisumine kiireneb, nagu vaatlused näitavad, siis ei näe nad kunagi oma kolleege isegi I tasemel.

II taseme superuniversum on palju mitmekesisem kui I taseme superuniversum. Domeenid erinevad mitte ainult oma algtingimuste, vaid ka põhiomaduste poolest. Füüsikute seas valitseb arvamus, et aegruumi mõõde, elementaarosakeste omadused ja paljud nn füüsikalised konstandid ei ole füüsikaseadustesse sisse ehitatud, vaid on sümmeetria purunemisena tuntud protsesside tulemus. Arvatakse, et meie universumi ruumil oli kunagi üheksa võrdset mõõdet. Kosmilise ajaloo alguses osales paisumises kolm neist ja neist said kolm mõõdet, mis iseloomustavad tänast Universumit. Ülejäänud kuus on nüüd tuvastamatud, kas seetõttu, et need on jäänud mikroskoopiliseks, säilitades toroidse topoloogia, või seetõttu, et kogu aine on koondunud üheksamõõtmelises ruumis kolmemõõtmelisele pinnale (membraanile või lihtsalt braanile). Seega rikuti algset mõõtmiste sümmeetriat. Kvantkõikumised, mis põhjustavad kaootilist inflatsiooni, võivad erinevates koobastes põhjustada erineva sümmeetria purunemise. Mõned võivad muutuda neljamõõtmeliseks; teised sisaldavad vaid kahte, mitte kolme põlvkonda kvarke; ja teised, et neil oleks tugevam kosmoloogiline konstant kui meie universumil.

Teist võimalust II taseme superuniversumi tekkeks võib kujutada universumite sündimise ja hävimise tsüklina. 1930. aastatel selle idee pakkus välja füüsik Richard C. Tolman ning hiljuti on selle välja töötanud Paul J. Steinhardt Princetoni ülikoolist ja Neil Turok Cambridge'i ülikoolist. Steinhardti ja Turoki mudel näeb ette teist kolmemõõtmelist braani, mis on meie omaga täiesti paralleelne ja nihkub selle suhtes ainult kõrgemasse dimensiooni. Seda paralleeluniversumit ei saa pidada eraldiseisvaks, kuna see suhtleb meie omaga. Nende braanide moodustatud universumite – mineviku, oleviku ja tuleviku – kogum on aga superuniversum, mille mitmekesisus näib olevat lähedane kaootilisest inflatsioonist tulenevale. Teise superuniversumi hüpoteesi pakkus välja füüsik Lee Smolin Waterloo (Ontario, Kanada) Perimeter Institute’ist. Tema superuniversum on mitmekesisuselt II taseme lähedal, kuid see muteerub ja tekitab uusi universumeid mustade aukude, mitte braanide kaudu.

Kuigi me ei saa suhelda II tasandi paralleeluniversumitega, hindavad kosmoloogid nende olemasolu kaudsete tõendite põhjal, kuna need võivad olla meie universumi kummaliste kokkusattumuste põhjuseks. Näiteks antakse teile hotellis tuba 1967 ja te märkate, et olete sündinud 1967. „Milline kokkusattumus,” ütlete te. Kuid järele mõeldes jõuame järeldusele, et see polegi nii üllatav. Hotellis on sadu tube ja sul ei tuleks pähegi millegi peale mõelda, kui sulle pakutaks tuba, mis sulle midagi ei tähenda. Kui sa hotellidest midagi ei teadnud, siis võid arvata, et selle kokkulangevuse seletamiseks on hotellis ka teisi tube.

Lähema näitena vaatleme Päikese massi. Nagu teate, määrab tähe heleduse selle mass. Füüsikaseadusi kasutades saame arvutada, et elu Maal saab eksisteerida ainult siis, kui Päikese mass jääb vahemikku: 1,6x1030 kuni 2,4x1030 kg. Vastasel juhul oleks Maa kliima külmem kui Marsil või kuumem kui Veenus. Päikese massi mõõtmised andsid väärtuseks 2,0x1030 kg. Esmapilgul on Päikese massi langemine Maal elu tagavasse väärtusvahemikku juhuslik.

Tähtede mass on vahemikus 1029–1032 kg; kui Päike omandaks oma massi juhuslikult, oleks võimalus langeda meie biosfääri jaoks optimaalsesse intervalli üliväike.

Näiline kokkusattumus on seletatav ansambli (antud juhul paljude planeedisüsteemide) ja valikufaktori (meie planeet peab olema elamiskõlbulik) olemasolu eeldamisega. Selliseid vaatlejaga seotud valikukriteeriume nimetatakse antroopseteks; ja kuigi nende mainimine tekitab tavaliselt vaidlusi, on enamik füüsikuid siiski nõus, et neid kriteeriume ei tohiks fundamentaalsete teooriate valikul tähelepanuta jätta.

Ja mis on kõigil neil näidetel pistmist paralleeluniversumitega? Selgub, et sümmeetria purunemisega määratud füüsikaliste konstantide väike muutus viib kvalitatiivselt erineva universumini – sellisesse, milles meid ei saaks eksisteerida. Kui prootoni mass oleks vaid 0,2% suurem, laguneksid prootonid neutroniteks, muutes aatomid ebastabiilseks. Kui elektromagnetilise vastastikmõju jõud oleksid 4% võrra nõrgemad, poleks vesinikku ja tavalisi tähti. Kui nõrk jõud oleks veelgi nõrgem, poleks vesinikku; ja kui see oleks tugevam, ei saaks supernoovad täita tähtedevahelist ruumi raskete elementidega. Kui kosmoloogiline konstant oleks märgatavalt suurem, oleks universum enne galaktikate teket uskumatult õhupalli teinud.

Toodud näited võimaldavad eeldada paralleeluniversumite olemasolu teiste füüsikaliste konstantide väärtustega. Teise taseme superuniversumiteooria ennustab, et füüsikud ei suuda kunagi tuletada nende konstantide väärtusi põhiprintsiipide põhjal, vaid saavad arvutada ainult erinevate konstantide kogumite tõenäosusjaotuse kõigi universumite kogusummas. Sel juhul peab tulemus olema kooskõlas meie olemasoluga ühes neist.

III tase

Universumite kvantkogum

I ja II taseme superuniversumites on paralleeluniversumid, mis on meist äärmiselt kaugel väljaspool astronoomia piire. Superuniversumi järgmine tase asub aga otse meie ümber. See tuleneb kuulsast ja väga vastuolulisest kvantmehaanika tõlgendusest, ideest, et juhuslikud kvantprotsessid põhjustavad universumi "paljunemist" enda mitmeks koopiaks, üks iga protsessi võimaliku tulemuse kohta.

Kahekümnenda sajandi alguses. kvantmehaanika selgitas aatomimaailma olemust, mis ei allunud klassikalise Newtoni mehaanika seadustele. Vaatamata ilmsetele õnnestumistele tekkis füüsikute seas tuline vaidlus uue teooria tegeliku tähenduse üle. See määrab universumi oleku mitte sellistes klassikalise mehaanika kontseptsioonides nagu kõigi osakeste asukohad ja kiirused, vaid läbi matemaatilise objekti, mida nimetatakse lainefunktsiooniks. Schrödingeri võrrandi kohaselt muutub see olek aja jooksul viisil, mida matemaatikud defineerivad mõistega "ühtne". See tähendab, et lainefunktsioon pöörleb abstraktses lõpmatus ruumis, mida nimetatakse Hilberti ruumiks. Kuigi kvantmehaanikat määratletakse sageli kui põhimõtteliselt juhuslikku ja määramatut, areneb lainefunktsioon üsna deterministlikul viisil. Temas pole midagi juhuslikku ega ebakindlat.

Kõige raskem on seostada lainefunktsiooni sellega, mida me vaatleme. Paljud kehtivad lainefunktsioonid vastavad ebaloomulikele olukordadele, nagu olukord, kus kass on nn superpositsioonis nii surnud kui ka elus. 20ndatel. 20. sajand Füüsikud saavad sellest veidrusest mööda, oletades, et lainefunktsioon langeb vaatluse tegemisel teatud klassikalise tulemuseni. See täiendus võimaldas küll selgitada vaatlustulemusi, kuid muutis elegantse unitaarteooria lohakaks ja mitte unitaarseks. Põhiline juhuslikkus, mida tavaliselt omistatakse kvantmehaanikale, on just selle postulaadi tagajärg.

Aja jooksul loobusid füüsikud sellest seisukohast teise kasuks, mille pakkus välja 1957. aastal Princetoni ülikooli lõpetanud Hugh Everett III. Ta näitas, et ilma kollapsipostulaadita on võimalik hakkama saada. Puhas kvantteooria ei sea mingeid piiranguid. Kuigi see ennustab, et üks klassikaline reaalsus jaguneb järk-järgult mitme sellise reaalsuse superpositsiooniks, tajub vaatleja subjektiivselt seda lõhenemist kui kerget juhuslikkust, mille tõenäosusjaotus on täpselt sama, mis vana kokkuvarisemise postulaadiga. See klassikaliste universumite superpositsioon on III taseme superuniversum.

See tõlgendus on teadlasi segadusse ajanud rohkem kui nelikümmend aastat. Füüsika teooriat on aga lihtsam mõista, kui võrrelda kahte vaatenurka: väline, matemaatilisi võrrandeid uuriva füüsiku positsioonilt (nagu lind, kes mõõdab maastikku oma lennukõrguselt); ja sisemine, vaatleja (nimetagem teda konnaks) positsioonilt, kes elab maastikul, millest lind mööda vaatab.

Linnu seisukohalt on III taseme superuniversum lihtne. On ainult üks lainefunktsioon, mis areneb ajas sujuvalt ilma lõhenemise ja paralleelsuseta. Abstraktne kvantmaailm, mida kirjeldab arenev lainefunktsioon, sisaldab tohutul hulgal paralleelsete klassikaliste ajaloode pidevalt lõhenevaid ja ühinevaid jooni, aga ka mitmeid kvantnähtusi, mida ei ole võimalik kirjeldada klassikaliste mõistete raames. Kuid konna seisukohalt on näha vaid väikest osa sellest reaalsusest. Ta näeb I tasandi universumit, kuid dekoherentsiprotsess, mis sarnaneb lainefunktsiooni kokkuvarisemisega, kuid säilitab ühtsuse, takistab tal näha enda paralleelseid koopiaid III tasemel.

Kui vaatlejale esitatakse küsimus, millele ta peab kiiresti vastama, viib kvantefekt tema ajus selliste otsuste superpositsioonini nagu "jätkake artikli lugemist" ja "lõpetage artikli lugemine". Linnu seisukohalt põhjustab otsuse langetamine inimese paljunemist koopiateks, millest osad jätkavad lugemist, teised aga lõpetavad lugemise. Sisemiselt aga ei teadvusta kumbki duublitest teiste olemasolust ja tajub lõhenemist lihtsalt kui kerget ebakindlust, mingit lugemise jätkamise või lõpetamise võimalust.

Nii kummaline, kui see ka ei tundu, on täpselt sama olukord isegi superuniversumis I. Ilmselgelt otsustasite lugemist jätkata, kuid üks teie kolleeg kauges galaktikas pani ajakirja pärast esimest lõiku käest. I ja III tase erinevad ainult selle poolest, kus teie kolleegid asuvad. I tasandil elavad nad kuskil kaugel, vanas heas kolmemõõtmelises ruumis ja III tasemel lõpmatu dimensioonilise Hilberti ruumi teises kvantharus.

III taseme olemasolu on võimalik ainult tingimusel, et lainefunktsiooni areng ajas on unitaarne. Seni pole katsed paljastanud selle kõrvalekaldeid ühtsusest. Viimastel aastakümnetel on see kinnitust leidnud kõigi suuremate süsteemide, sealhulgas C60 fullereeni ja kilomeetripikkuste optiliste kiudude puhul. Teoreetiliselt tugevdas ühtsuse väidet sidususe rikkumise avastamine. Mõned kvantgravitatsiooni valdkonnas töötavad teoreetikud seavad selle kahtluse alla. Eelkõige eeldatakse, et mustade aukude aurustamine võib teavet hävitada ja see ei ole ühtne protsess. Hiljutised edusammud stringiteoorias viitavad aga sellele, et isegi kvantgravitatsioon on ühtne.

Kui jah, siis mustad augud ei hävita infot, vaid edastavad selle lihtsalt kuhugi edasi. Kui füüsika on unitaarne, tuleb muuta standardset pilti kvantkõikumiste mõjust Suure Paugu algfaasis. Need kõikumised ei määra juhuslikult kõigi võimalike samaaegselt eksisteerivate algtingimuste superpositsiooni. Sel juhul paneb koherentsuse rikkumine algtingimused erinevatel kvantharudel klassikaliselt käituma. Põhimõte on selles, et tulemuste jaotus ühe Hubble'i ruumala erinevates kvantharudes (III tase) on identne tulemuste jaotumisega ühe kvantharu erinevates Hubble'i mahtudes (I tase). Seda kvantkõikumiste omadust tuntakse statistilises mehaanikas kui ergoodilisust.

Sama arutluskäik kehtib ka II taseme kohta. Sümmeetria murdmise protsess ei vii üheainsa tulemuseni, vaid kõigi tulemuste superpositsioonini, mis lahknevad kiiresti oma teedele. Seega, kui füüsikalised konstandid, aegruumi mõõde jne. võivad erineda paralleelsetes kvantharudes III tasemel, nad erinevad ka paralleeluniversumites II tasemel.

Teisisõnu, III tasandi superuniversum ei lisa I ja II tasemel saadaolevale midagi uut, ainult samade universumite rohkem koopiaid – erinevatel kvantharudel arenevad ikka ja jälle samad ajaloolised jooned. Everetti teooria ümber käiv tuline vaidlus näib peagi vaibuvat sama suurejooneliste, kuid vähem vaidlusi tekitavate I ja II tasandi superuniversumite avastamise tulemusena.

Nende ideede rakendused on sügavad. Näiteks selline küsimus: kas universumite arv kasvab aja jooksul eksponentsiaalselt? Vastus on ootamatu: ei. Linnu vaatenurgast on olemas ainult üks kvantuniversum. Ja kui palju on konna jaoks hetkel eraldiseisvaid universumeid? See on märkimisväärselt erinevate Hubble'i helitugevuste arv. Erinevused võivad olla väikesed: kujutage ette, kuidas planeedid liiguvad eri suundades, kujutage ette, et olete abielus kellegi teisega jne. Kvanttasandil on 10 kuni 10 118 universumit, mille temperatuur ei ületa 108 K. Arv on hiiglaslik, kuid piiratud.

Konna puhul vastab lainefunktsiooni areng lõpmatule liikumisele ühest neist 10 olekust 10118 astmeni teise. Olete nüüd universumis A, kus te seda lauset loed. Ja nüüd olete juba universumis B, kus loed järgmist lauset. Teisisõnu, B-s on vaatleja, kes on identne universumi A vaatlejaga, ainsa erinevusega, et tal on lisamälestused. Igal hetkel on olemas kõik võimalikud seisundid, nii et aja kulgemine võib toimuda vaatleja silme all. Seda ideed väljendas kirjanik Greg Egan 1994. aasta ulmeromaanis „Permutatsioonilinn“ ning selle arendasid välja füüsik David Deutsch Oxfordi ülikoolist, sõltumatu füüsik Julian Barbour ja teised. Näeme, et superuniversumi idee võib mängida võtmerolli aja olemuse mõistmine.

IV tase

Muud matemaatilised struktuurid

Superuniversumi I, II ja III tasandi algtingimused ja füüsikalised konstandid võivad erineda, kuid füüsika põhiseadused on samad. Miks me seal peatusime? Miks ei võiks füüsikaseadused ise erineda? Kuidas oleks universumiga, mis järgib klassikalisi seadusi ilma relativistlike mõjudeta? Kuidas oleks, kui aeg liiguks diskreetsete sammudega, nagu arvutis?

Kuidas on lood universumiga kui tühja dodekaeedriga? IV taseme superuniversumis on kõik need alternatiivid olemas.

Et selline superuniversum pole absurdne, annab tunnistust abstraktsete arutluste maailma vastavus meie tegelikule maailmale. Võrrandid ja muud matemaatilised mõisted ja struktuurid – arvud, vektorid, geomeetrilised objektid – kirjeldavad reaalsust hämmastava usutavusega. Ja vastupidi, me tajume matemaatilisi struktuure reaalsetena. Jah, need vastavad reaalsuse põhikriteeriumile: need on ühesugused kõigile, kes neid uurivad. Teoreem peab paika sõltumata sellest, kes seda tõestas – inimene, arvuti või intelligentne delfiin. Teised uudishimulikud tsivilisatsioonid leiavad samu matemaatilisi struktuure, mida me teame. Seetõttu ütlevad matemaatikud, et nad ei loo, vaid avastavad matemaatilisi objekte.

Matemaatika ja füüsika korrelatsioonis on kaks loogilist, kuid diametraalselt vastandlikku paradigmat, mis tekkisid iidsetel aegadel. Aristotelese paradigma järgi on füüsiline reaalsus esmane ja matemaatiline keel on vaid mugav ligikaudne lähenemine. Platoni paradigma raames on matemaatilised struktuurid tõeliselt tõelised ja vaatlejad tajuvad neid ebatäiuslikult. Teisisõnu, need paradigmad erinevad oma arusaamises sellest, mis on esmane – vaatleja konnavaade (Aristotelese paradigma) või linnuvaade füüsikaseaduste kõrguselt (Platoni vaatenurk).

Aristotelese paradigma järgi tajusime maailma varases lapsepõlves, ammu enne seda, kui matemaatikast kuulsime. Platoni vaatenurk on omandatud teadmised. Kaasaegsed teoreetilised füüsikud kalduvad selle poole, väites, et matemaatika kirjeldab universumit hästi just seetõttu, et universum on oma olemuselt matemaatiline. Siis taandub kogu füüsika matemaatilise ülesande lahendamiseks ja lõpmata tark matemaatik suudab põhiseaduste alusel maailmapilti arvutada vaid konna tasemel, s.t. välja selgitada, millised vaatlejad universumis eksisteerivad, mida nad tajuvad ja milliseid keeli nad on oma taju edastamiseks leiutanud.

Matemaatiline struktuur on abstraktsioon, muutumatu üksus väljaspool aega ja ruumi. Kui lugu oleks film, siis vastaks matemaatiline struktuur mitte ühele kaadrile, vaid filmile tervikuna. Võtame näiteks maailma, mis koosneb kolmemõõtmelises ruumis jaotatud nullsuuruses osakestest. Linnu vaatenurgast on neljamõõtmelises aegruumis osakeste trajektoorid spagetid. Kui konn näeb osakesi liikumas püsiva kiirusega, siis lind näeb hunnikut sirgeid keetmata spagette. Kui konn näeb kahte osakest tiirlemas, siis lind näeb kahte topeltheeliksiks keerdunud "spagetti". Konna jaoks kirjeldavad maailma Newtoni liikumis- ja gravitatsiooniseadused, linnu jaoks - "spagettide" geomeetria, s.t. matemaatiline struktuur. Konn ise on tema jaoks neist paks pall, mille keerukale põimumisele vastab osakeste rühm, mis salvestab ja töötleb teavet. Meie maailm on sellest näitest keerulisem ja teadlased ei tea, millisele matemaatilisele struktuurile see vastab.

Platoni paradigma sisaldab küsimust: miks on meie maailm selline, nagu ta on? Aristotelese jaoks on see mõttetu küsimus: maailm on olemas ja nii see on! Kuid Platoni järgijaid huvitab: kas meie maailm võiks olla teistsugune? Kui universum on oma olemuselt matemaatiline, siis miks see põhineb ainult ühel paljudest matemaatilistest struktuuridest? Tundub, et looduse tuumas on põhimõtteline asümmeetria. Mõistatuse lahendamiseks pakkusin välja, et matemaatiline sümmeetria on olemas: kõik matemaatilised struktuurid on füüsiliselt teostatavad ja igaüks neist vastab paralleeluniversumile. Selle superuniversumi elemendid ei asu samas ruumis, vaid eksisteerivad väljaspool aega ja ruumi. Tõenäoliselt pole enamikul neist vaatlejaid. Hüpoteesi võib vaadelda äärmusliku platonismina, mis väidab, et platoonilise ideemaailma ehk San Jose ülikooli matemaatiku Rudy Ruckeri "vaimse maastiku" matemaatilised struktuurid eksisteerivad füüsilises mõttes. See sarnaneb sellega, mida Cambridge'i ülikooli kosmoloog John D. Barrow nimetas "p in the sky", filosoof Robert Nozick Harvardi ülikoolist kirjeldas kui "viljakuse põhimõtet" ja filosoof David K. Lewis Princetoni ülikoolist modaalne reaalsus". IV tase sulgeb superuniversumite hierarhia, kuna iga iseseisev füüsikaline teooria võib olla väljendatud mingi matemaatilise struktuuri kujul.

IV tasandi superuniversumi hüpotees võimaldab teha mitmeid kontrollitavaid ennustusi. Nagu II tasemel, sisaldab see ansamblit (antud juhul kõigi matemaatiliste struktuuride kogumit) ja valikuefekte. Matemaatiliste struktuuride klassifitseerimisel peaksid teadlased arvestama, et meie maailma kirjeldav struktuur on kõige üldisem vaatlusega kooskõlas olev struktuur. Seetõttu peaksid meie tulevaste vaatluste tulemused saama kõige üldisemaks nendest, mis ühtivad varasemate uuringute andmetega, ja varasemate uuringute andmed kõige üldisemaks nendest, mis üldiselt meie olemasoluga ühilduvad.

Üldisuse määra hindamine ei ole lihtne ülesanne. Üks matemaatiliste struktuuride silmatorkavaid ja julgustavaid omadusi on see, et sümmeetria ja muutumatuse omadused, mis hoiavad meie universumi lihtsa ja korras, kipuvad olema tavalised. Matemaatilistel struktuuridel on need omadused tavaliselt vaikimisi olemas ja nendest vabanemine nõuab keerukate aksioomide kasutuselevõttu.

Mida Occam ütles?

Seega on paralleeluniversumite teooriatel neljatasandiline hierarhia, kus igal järgmisel tasandil meenutavad universumid meie omasid üha vähem. Neid saab iseloomustada erinevate algtingimuste (I tase), füüsikaliste konstantide ja osakeste (II tase) või füüsikaseadustega (IV tase). Naljakas, et III taset on viimastel aastakümnetel enim kritiseeritud kui ainsat, mis ei tutvusta kvalitatiivselt uut tüüpi universumeid. Järgmisel kümnendil võimaldavad KMB üksikasjalikud mõõtmised ja aine laiaulatuslik jaotus universumis täpsemalt määrata ruumi kumerust ja topoloogiat ning kinnitada või ümber lükata I taseme olemasolu. Samad andmed võimaldavad meil saada teavet II taseme kohta, katsetades kaootilise igavese inflatsiooni teooriat. Astrofüüsika ja suure energiaga osakeste füüsika edusammud aitavad täpsustada füüsikaliste konstantide peenhäälestuse astet, tugevdades või nõrgendades II taseme positsioone. Kui jõupingutused kvantarvuti loomiseks on edukad, tekib täiendav argument III taseme olemasolu kasuks, kuna selle taseme paralleelsust kasutatakse paralleelarvutamiseks. Eksperimentaatorid otsivad ka tõendeid ühtsuse rikkumise kohta, mis võimaldab meil lükata ümber hüpoteesi III taseme olemasolust. Lõpuks annab vastuse küsimusele IV taseme kohta, kas õnnestub või ebaõnnestub katse lahendada kaasaegse füüsika põhiprobleem – ühendada üldrelatiivsusteooria kvantväljateooriaga. Kas leitakse matemaatiline struktuur, mis kirjeldab täpselt meie universumit, või jõuame matemaatika uskumatu efektiivsuse piirini ja oleme sunnitud loobuma IV taseme hüpoteesist.

Niisiis, kas on võimalik uskuda paralleeluniversumitesse? Peamised argumendid nende olemasolu vastu taanduvad sellele, et see on liiga raiskav ja arusaamatu. Esimene argument on see, et superuniversumiteooriad on Occami habemenuga haavatavad, kuna need eeldavad teiste universumite olemasolu, mida me kunagi ei näe. Miks peaks loodus nii raiskama ja end "lõbutsema", luues lõpmatu hulga erinevaid maailmu? Selle argumendi saab aga ümber pöörata superuniversumi olemasolu kasuks. Mis täpselt on raiskav loodus? Kindlasti mitte ruumis, massis ega aatomite arvus: neid on I tasemel juba lõpmatult palju, mille olemasolus pole kahtlust, nii et pole mõtet muretseda, et loodus neist veel mõne kulutab. Tegelik probleem on lihtsuse näiline vähenemine. Skeptikud on mures nähtamatute maailmade kirjeldamiseks vajaliku lisateabe pärast.

Kogu ansambel on aga sageli lihtsam kui iga selle liige. Arvualgoritmi teabemaht on jämedalt öeldes selle arvu genereeriva lühima arvutiprogrammi pikkus bittides. Võtame näitena kõigi täisarvude hulga. Kumb on lihtsam – terve komplekt või üksik number? Esmapilgul - teine. Esimest saab aga ehitada väga lihtsa programmiga ning üksik number võib olla ülipikk. Seetõttu osutub kogu komplekt lihtsamaks.

Samamoodi on välja kõigi Einsteini võrrandite lahenduste kogum lihtsam kui ükski konkreetne lahendus – esimene koosneb vaid mõnest võrrandist ja teine ​​nõuab tohutul hulgal algandmete täpsustamist mõnel hüperpinnal. Seega suureneb keerukus, kui keskendume ühele ansambli elemendile, kaotades kõigi elementide tervikule omase sümmeetria ja lihtsuse.

Selles mõttes on kõrgema taseme superuniversumid lihtsamad. Üleminek meie universumist I taseme superuniversumile välistab vajaduse seada algtingimusi. Edasine üleminek II tasemele kaob ära füüsikaliste konstantide täpsustamise vajaduse ja IV tasemel ei pea üldse midagi täpsustama. Liigne keerukus on vaid subjektiivne taju, konna vaatepunkt. Ja linnu vaatenurgast vaadatuna võib see superuniversum vaevalt olla lihtsam. Kaebused arusaamatuse üle on esteetilist, mitte teaduslikku laadi ja on õigustatud ainult aristoteleslikus maailmapildis. Kui me esitame küsimuse reaalsuse olemuse kohta, kas me ei peaks ootama vastust, mis võib tunduda kummaline?

Superuniversumi kõigi nelja tasandi ühine joon on see, et kõige lihtsam ja võib-olla elegantsem teooria hõlmab vaikimisi paralleeluniversumeid. Nende olemasolu ümberlükkamiseks on vaja teooriat keerulisemaks muuta, lisades protsessid, mida eksperiment ja selleks leiutatud postulaadid ei kinnita - ruumi lõplikkuse, lainefunktsiooni kokkuvarisemise ja ontoloogilise asümmeetria kohta. Meie valik taandub sellele, mida peetakse raiskavamaks ja ebaelegantsemaks – palju sõnu või palju universumeid. Võib-olla harjume aja jooksul oma kosmose veidrustega ja leiame selle veidruse põnevaks.