Multiverse - Multiverse

För annan användning, se Multiverse (disambiguation) .

Del av en serie om
Fysisk kosmologi
Hel himmel bild härledd från Plancks rymdfarkostdata
Tidigt universum
Bakgrunder
Expansion  · Framtid
Komponenter  · Struktur
Komponenter
Strukturera
Experiment
Forskare
Ämneshistorik
Strängteorin
Calabi yau formatted.svg
Grundläggande objekt
Perturbativ teori
Icke störande resultat
Fenomenologi
Matematik
Relaterade begrepp
Teoretiker

Den multiversum är en hypotetisk grupp av flera universum . Tillsammans består dessa universum av allt som finns: hela rymden , tiden , materien , energin , informationen och de fysiska lagar och konstanter som beskriver dem. De olika universum inom multiversen kallas "parallella universum", "andra universum", "alternativa universum" eller "många världar".

Konceptets historia

Tidigt inspelade exempel på idén om oändliga världar fanns i filosofin om antik grekisk atomism , som föreslog att oändliga parallella världar uppstod från kollisionen av atomer. Under det tredje århundradet före Kristus föreslog filosofen Chrysippus att världen för evigt gick ut och återuppstod, vilket effektivt tyder på att det finns flera universum över tiden. Begreppet multipla universum blev mer definierat under medeltiden .

I Dublin 1952 höll Erwin Schrödinger en föreläsning där han skämtsamt varnade sin publik för att det han skulle säga kunde "verka galet". Han sa att när hans ekvationer verkade beskriva flera olika historier var dessa "inte alternativ, men alla händer verkligen samtidigt". Denna typ av dualitet kallas " superposition ".

Den amerikanske filosofen och psykologen William James använde termen "multiverse" 1895, men i ett annat sammanhang. Begreppet användes först i skönlitteratur och i dess nuvarande fysiska sammanhang av Michael Moorcock i hans SF Adventures -novell 1963 The Sundered Worlds (del av hans Eternal Champion -serie).

Kort förklaring

Flera universum har antagits inom kosmologi , fysik , astronomi , religion , filosofi , transpersonlig psykologi , musik och all slags litteratur , särskilt inom science fiction , serietidningar och fantasi . I dessa sammanhang kallas parallella universum också "alternativa universum", "kvantuniversum", "genomträngande dimensioner", "parallella universum", "parallella dimensioner", "parallella världar", "parallella realiteter", "kvantrealiteter", " alternativa verkligheter "," alternativa tidslinjer "," alternativa dimensioner "och" dimensionsplan ".

Fysikgemenskapen har debatterat de olika multiverseteorierna över tid. Framstående fysiker är splittrade om huruvida andra universum existerar utanför vårt eget.

Vissa fysiker säger att multiversum inte är ett legitimt ämne för vetenskaplig undersökning. Oro har väckts om försök att undanta multiversen från experimentell verifiering kan urholka allmänhetens förtroende för vetenskap och i slutändan skada studiet av grundläggande fysik. Vissa har hävdat att multiversen är en filosofisk föreställning snarare än en vetenskaplig hypotes eftersom den inte kan förfalskas empiriskt . Möjligheten att motbevisa en teori med hjälp av vetenskapliga experiment är ett kritiskt kriterium för den accepterade vetenskapliga metoden . Paul Steinhardt har berömt hävdat att inget experiment kan utesluta en teori om teorin ger alla möjliga resultat.

År 2007 föreslog nobelpristagaren Steven Weinberg att om multiversum existerade, "är hoppet om att hitta en rationell förklaring till de exakta värdena för kvarkmassor och andra konstanter i standardmodellen som vi observerar i vår Big Bang dömd, eftersom deras värden skulle vara en olycka i den särskilda delen av multiverset där vi bor. "

Sök efter bevis

Omkring 2010 analyserade forskare som Stephen M. Feeney data från Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) och hävdade att de fann bevis som tyder på att detta universum kolliderade med andra (parallella) universum i det avlägsna förflutna. En mer grundlig analys av data från WMAP och från Planck -satelliten , som har en upplösning tre gånger högre än WMAP, avslöjade dock inte några statistiskt signifikanta bevis för en sådan bubblauniversalkollision . Dessutom fanns det inga tecken på några gravitationella drag från andra universum på vårt.

Förespråkare och skeptiker

Moderna förespråkare för en eller flera av multiverse-hypoteserna inkluderar 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 och Stephen Hawking .

Forskare som i allmänhet är skeptiska till multivershypotesen inkluderar: 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 och Paul Davies .

Argument mot multiversteorier

I sitt åsiktsartikel från New York Times 2003 , "A Brief History of the Multiverse", föreslog författaren och kosmologen Paul Davies en mängd olika argument om att multiverseteorier är icke-vetenskapliga:

Till att börja med, hur ska de andra universums existens testas? Förvisso accepterar alla kosmologer att det finns vissa delar av universum som ligger utanför våra teleskops räckvidd, men någonstans på den hala sluttningen mellan det och tanken på att det finns ett oändligt antal universum når trovärdigheten en gräns. När man glider nerför den sluttningen måste mer och mer accepteras i tro, och allt mindre är öppet för vetenskaplig kontroll. Extrema förklaringar på flera sätt påminner därför om teologiska diskussioner. Att åberopa en oändlighet av osynliga universum för att förklara de ovanliga egenskaperna hos det vi ser är lika ad hoc som att åberopa en osynlig Skapare. Multiversteorin kan vara klädd i vetenskapligt språk, men i huvudsak kräver det samma hopp av tro.

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

George Ellis , som skrev i augusti 2011, kritiserade multiversen och påpekade att det inte är en traditionell vetenskaplig teori. Han accepterar att multiversum anses existera långt bortom den kosmologiska horisonten . Han betonade att det är teoretiskt att vara så långt bort att det är osannolikt att några bevis någonsin kommer att hittas. Ellis förklarade också att vissa teoretiker inte tror att bristen på empirisk testbarhet och förfalskning är ett stort problem, men han är emot den tankegången:

Många fysiker som pratar om multiversum, särskilt förespråkare för stränglandskapet , bryr sig inte mycket om parallella universum i sig . För dem är invändningar mot multiversum som begrepp oviktiga. Deras teorier lever eller dör baserat på intern konsistens och, hoppas man, eventuella laboratorietester.

Ellis säger att forskare har föreslagit idén om multiversen som ett sätt att förklara existensens natur . Han påpekar att det i slutändan lämnar dessa frågor olösta eftersom det är en metafysisk fråga som inte kan lösas av empirisk vetenskap. Han hävdar att observationstester är kärnan i vetenskapen och inte bör överges:

Så skeptisk som jag är tror jag att kontemplationen över multiversen är ett utmärkt tillfälle att reflektera över vetenskapens natur och existensens yttersta natur: varför vi är här .... När vi ser på detta koncept behöver vi en öppen sinne, men inte för öppet. Det är en känslig väg att gå. Parallella universum kan existera eller inte; ärendet är obevisat. Vi måste leva med den osäkerheten. Ingenting är fel med vetenskapligt baserade filosofiska spekulationer, vilket är vad multiversumförslag är. Men vi bör namnge det för vad det är.

-  George Ellis, "Existerar multiverset verkligen?" , Scientific American

Experter på sannolikhet har identifierat slutsatsen från ett multiversum för att förklara universums skenbara finjustering som ett exempel på omvänd gamblers misstag .

Klassificeringsscheman

Max Tegmark och Brian Greene har tagit fram klassificeringsscheman för de olika teoretiska typerna av multiverser och universum som de kan omfatta.

Max Tegmarks fyra nivåer

Kosmologen Max Tegmark har tillhandahållit en taxonomi av universum bortom det välkända observerbara universum . De fyra nivåerna i Tegmarks klassificering är ordnade så att efterföljande nivåer kan förstås omfatta och utöka tidigare nivåer. De beskrivs kortfattat nedan.

Nivå I: En förlängning av vårt universum

En förutsägelse av kosmisk inflation är förekomsten av ett oändligt ergodiskt universum, som, oändligt, måste innehålla Hubble -volymer som förverkligar alla initiala förhållanden.

Följaktligen kommer ett oändligt universum att innehålla ett oändligt antal Hubble -volymer, som alla har samma fysiska lagar och fysiska konstanter . När det gäller konfigurationer som fördelning av materia kommer nästan alla att skilja sig från vår Hubble -volym. Men eftersom det finns oändligt många, långt bortom den kosmologiska horisonten , kommer det så småningom Hubble -volymer med liknande och till och med identiska konfigurationer. Tegmark uppskattar att en identisk volym till vår bör vara cirka 10 10 115 meter från oss.

Med tanke på oändligt utrymme skulle det faktiskt finnas ett oändligt antal Hubble -volymer som är identiska med våra i universum. Detta följer direkt av den kosmologiska principen , där det antas att vår Hubble -volym inte är speciell eller unik.

Nivå II: Universum med olika fysiska konstanter

I den eviga inflationsteorin , som är en variant av den kosmiska inflationsteorin , sträcker sig multiversumet eller rymden som helhet och kommer att fortsätta att göra det för alltid, men vissa delar av rymden slutar sträcka sig och bildar distinkta bubblor (som gasfickor i en bröd av bröd). Sådana bubblor är embryonala nivå I multiverser.

Olika bubblor kan uppleva olika spontana symmetribrytningar , vilket resulterar i olika egenskaper, till exempel olika fysiska konstanter .

Nivå II innehåller även John Archibald Wheeler 's oscillerande universum teori och Lee Smolin är fruktbara universum teori .

Nivå III: Många världars tolkning av kvantmekanik

Hugh Everett III : s tolkningar av många världar (MWI) är en av flera vanliga tolkningar av kvantmekanik .

I korthet är en aspekt av kvantmekaniken att vissa observationer inte kan förutses absolut. Istället finns det en rad möjliga observationer, var och en med en annan sannolikhet . Enligt MWI motsvarar var och en av dessa möjliga observationer ett annat universum. Antag att en sexsidig matris kastas och att resultatet av kastet motsvarar kvantmekanik som kan observeras . Alla sex möjliga sätt tärningarna kan falla motsvarar sex olika universum.

Tegmark hävdar att en nivå III -multivers inte innehåller fler möjligheter i Hubble -volymen än en nivå I eller nivå II -multivers. I själva verket kan alla olika "världar" skapade av "splittringar" i ett nivå III -multivers med samma fysiska konstanter hittas i någon Hubble -volym i ett nivå I -multivers. Tegmark skriver att "Den enda skillnaden mellan nivå I och nivå III är där dina dubbelgängare bor. På nivå I bor de någon annanstans i det gamla gamla tredimensionella rummet. På nivå III lever de på en annan kvantgren i oändligt dimensionellt Hilbert-utrymme . "

På samma sätt kan alla nivå II -bubblauniversum med olika fysiska konstanter i själva verket återfinnas som "världar" skapade av "splittringar" i ögonblicket av spontan symmetri som bryts i en nivå III -multivers. Enligt Yasunori Nomura , Raphael Bousso och Leonard Susskind beror detta på att global rymdtid som förekommer i (evigt) uppblåsande multiversum är ett överflödigt koncept. Detta innebär att multiverserna i nivåerna I, II och III i själva verket är samma sak. Denna hypotes kallas "Multiverse = Quantum Many Worlds". Enligt Yasunori Nomura är denna kvantmultiversum statisk och tiden är en enkel illusion.

En annan version av många-världar idé är H. Dieter Zeh är många-sinnen tolkning .

Nivå IV: Ultimate ensemble

Den ultimata matematiska universumhypotesen är Tegmarks egen hypotes.

Denna nivå anser att alla universum är lika verkliga som kan beskrivas av olika matematiska strukturer.

Tegmark skriver:

Abstrakt matematik är så generell att varje teori om allt (TOE) som är definierbart i rent formella termer (oberoende av vag mänsklig terminologi) också är en matematisk struktur. Till exempel är en TOE som involverar en uppsättning olika typer av enheter (betecknade med ord, säg) och relationerna mellan dem (betecknade med ytterligare ord) inget annat än vad matematiker kallar en uppsättningsteoretisk modell, och man kan i allmänhet hitta ett formellt system som det är en modell av.

Han hävdar att detta "innebär att alla tänkbara parallelluniversitetsteorier kan beskrivas på nivå IV" och "underordnar alla andra ensembler, och därför stängs till hierarkin av multiverser, och det kan inte sägas vara en nivå V."

Jürgen Schmidhuber säger dock att uppsättningen matematiska strukturer inte ens är väldefinierade och att den endast tillåter universums representationer som kan beskrivas genom konstruktiv matematik- det vill säga datorprogram .

Schmidhuber har uttryckligen universum representationer describable av icke-stapplande program vars produktion bitar konvergerar efter en ändlig tid, även om konvergensen tiden själv kanske inte är förutsägbar med en haltande program, på grund av oavgörbarhet av stopproblemet . Han diskuterar också uttryckligen den mer begränsade ensemblen av snabbt beräkningsbara universum.

Brian Greens nio typer

Den amerikanske teoretiska fysikern och stråkteoretikern Brian Greene diskuterade nio typer av multiverser:

Quiltad
Det quiltade multiverset fungerar bara i ett oändligt universum. Med en oändlig mängd utrymme kommer varje möjlig händelse att inträffa oändligt många gånger. Ljusets hastighet hindrar oss dock från att vara medvetna om dessa andra identiska områden.
Inflatorisk
Den inflationsmultiverse är sammansatt av olika fickor i vilka inflations fält kollapsa och bilda nya universum.
Brane
De brane Multi versionen postulat att hela vårt universum existerar på ett membran ( Brane ) som flyter i en högre dimension eller "bulk". I denna bulk finns det andra membran med sina egna universum. Dessa universum kan interagera med varandra, och när de kolliderar är våldet och energin som produceras mer än tillräckligt för att ge upphov till en stor smäll . Branesen flyter eller driver nära varandra i stort sett, och med några biljoners år, dragna av tyngdkraften eller någon annan kraft vi inte förstår, krockar och stöter på varandra. Denna upprepade kontakt ger upphov till flera eller "cykliska" big bangs . Denna speciella hypotes faller under strängteori -paraplyet eftersom det kräver extra rumsliga dimensioner.
Cyklisk
Den cykliska multiversen har flera braner som har kolliderat och orsakat Big Bangs . Universum studsar tillbaka och passerar genom tiden tills de dras ihop igen och kolliderar igen, förstör det gamla innehållet och skapar dem på nytt.
Landskap
Den liggande multiversum beroende sträng teorin är Calabi-Yau utrymmen. Kvantfluktuationer sänker formerna till en lägre energinivå, vilket skapar en ficka med en uppsättning lagar som skiljer sig från det i det omgivande rummet.
Kvant
Den kvant multiversum skapar ett nytt universum när en skenmanöver i händelser inträffar, som i många-världar tolkningen av kvantmekaniken.
Holografiskt
Det holografiska multiverset härrör från teorin om att ytorna i ett utrymme kan koda innehållet i regionens volym.
Simulerad
Den simulerade multiversen finns på komplexa datorsystem som simulerar hela universum.
Slutlig
Det ultimata multiverset innehåller alla matematiskt möjliga universum under olika fysikaliska lagar.

Cykliska teorier

Huvudartikel: Cyklisk modell

I flera teorier finns det en serie oändliga, självbärande cykler (till exempel en evighet av Big Bangs , Big Crunches och/eller Big Freezes ).

M-teori

Se även: Introduktion till M-teori , M-teori , Brane-kosmologi och strängteorilandskap

Ett multivers av något annat slag har tänkts inom strängteori och dess högre dimensionella förlängning, M-teori.

Dessa teorier kräver närvaro av 10 respektive 11 rumstidsdimensioner. De extra sex eller sju dimensionerna kan antingen komprimeras i mycket liten skala, eller så kan vårt universum helt enkelt lokaliseras på ett dynamiskt (3+1) -dimensionellt objekt, ett D3-bran . Detta öppnar möjligheten att det finns andra branes som kan stödja andra universum.

Svart-hål kosmologi

Huvudartikel: Svarthålskosmologi

Svart hål kosmologi är en kosmologisk modell där observerbara universum är det inre av en svart hål existerande som en av eventuellt många universa inuti en större universum. Detta inkluderar teorin om vita hål , som ligger på motsatt sida av rymdtid .

Antropisk princip

Huvudartikel: Antropisk princip

Begreppet andra universum har föreslagits för att förklara hur vårt eget universum verkar finjusteras för medvetet liv när vi upplever det.

Om det fanns ett stort (möjligen oändligt) antal universum, var och en med möjligen olika fysiska lagar (eller olika grundläggande fysiska konstanter ), skulle några av dessa universum (även om det var väldigt få) ha en kombination av lagar och grundläggande parametrar som är lämpliga för utveckling av materia , astronomiska strukturer, elementär mångfald, stjärnor och planeter som kan finnas tillräckligt länge för att livet ska växa fram och utvecklas.

Den svaga antropiska principen kan sedan tillämpas för att dra slutsatsen att vi (som medvetna varelser) bara skulle existera i ett av de få universum som råkade finjusteras, vilket möjliggjorde existens av liv med utvecklat medvetande. Även om sannolikheten kan vara extremt liten för att ett visst universum skulle ha de nödvändiga förutsättningarna för livet ( som vi förstår livet ), kräver dessa förhållanden inte intelligent design som en förklaring till förhållandena i universum som främjar vår existens i det.

En tidig form av detta resonemang är uppenbar i Arthur Schopenhauer verk från 1844 "Von der Nichtigkeit und dem Leiden des Lebens", där han hävdar att vår värld måste vara den värsta av alla möjliga världar, för om den skulle vara betydligt värre i något avseende den kunde inte fortsätta att existera.

Occams rakkniv

Förespråkare och kritiker är oense om hur man applicerar Occams rakhyvel . Kritiker hävdar att att postulera ett nästan oändligt antal oobserverade universum, bara för att förklara vårt eget universum, strider mot Occams rakhyvel. Förespråkarna hävdar dock att när det gäller Kolmogorov -komplexiteten är det föreslagna multiverset enklare än ett enda särartigt universum.

Till exempel argumenterar multiverse -förespråkaren Max Tegmark :

[A] n hela ensemblen är ofta mycket enklare än en av dess medlemmar. Denna princip kan anges mer formellt med begreppet algoritmiskt informationsinnehåll . Det algoritmiska informationsinnehållet i ett tal är i grova drag längden på det kortaste datorprogrammet som kommer att producera detta nummer som utmatning. Tänk till exempel på uppsättningen av alla heltal . Vilket är enklare, hela uppsättningen eller bara ett nummer? Naivt kan du tro att ett enda tal är enklare, men hela uppsättningen kan genereras av ett ganska trivialt datorprogram, medan ett enda nummer kan vara enormt långt. Därför är hela uppsättningen faktiskt enklare ... (På samma sätt), multiversen på högre nivå är enklare. Att gå från vårt universum till nivå I -multiversen eliminerar behovet av att ange initiala villkor , uppgradering till nivå II eliminerar behovet av att ange fysiska konstanter , och nivå IV -multiverset eliminerar behovet av att specificera någonting alls ... En gemensam egenskap hos alla fyra multiverse nivåer är att den enklaste och utan tvekan mest eleganta teorin involverar parallella universum som standard. För att förneka existensen av dessa universum måste man komplicera teorin genom att lägga till experimentellt stödda processer och ad hoc -postulat: ändligt utrymme , vågfunktionskollaps och ontologisk asymmetri. Vår bedömning kommer därför till vilken vi finner mer slösaktiga och oeleganta: många världar eller många ord. Kanske kommer vi gradvis att vänja oss vid de konstiga sätten i vårt kosmos och hitta dess konstigheter att vara en del av dess charm.

-  Max Tegmark

Modal realism

Möjliga världar är ett sätt att förklara sannolikhet och hypotetiska uttalanden. Vissa filosofer, som David Lewis , tror att alla möjliga världar finns och att de är lika verkliga som världen vi lever i (en position som kallas modal realism ).

Se även

Vidare läsning

Referenser

Fotnoter

Citat

Vidare läsning

externa länkar