Всесвіт | Мультиварка | Паралельний Всесвіт | Космічний час | Теорія великого вибуху

Існує великий набір наукових доказів, який підтверджує картину розширення Всесвіту та Великого вибуху. Вся масова енергія Всесвіту була вивільнена в події тривалістю менше 10 ^ -30 секунд; найенергійніша річ, що коли-небудь траплялася в історії нашого Всесвіту.NASA / GSFC

З часу Великого вибуху минуло лише 13,8 мільярда років, а максимальна швидкість, з якою може подорожувати будь-яка інформація - швидкість світла - є кінцевою. Навіть незважаючи на те, що сам Всесвіт може бути справді нескінченним, спостережуваний Всесвіт обмежений. Однак, згідно з провідними ідеями теоретичної фізики, наша Всесвіт може бути лише однією мізерною областю набагато більшого мультисвіту, всередині якої міститься багато Всесвітів, можливо, навіть нескінченне число. Деякі з них є актуальною наукою, але деякі - це не що інше, як умоглядне, бажане мислення. Ось як сказати, що таке. Але спочатку трохи тла.

Сьогодні у Всесвіті є кілька фактів, які порівняно легко, принаймні, з науковими засобами світового рівня, спостерігати. Ми знаємо, що Всесвіт розширюється: ми можемо вимірювати властивості щодо галактик, які вчать нас як їх відстані, так і того, як швидко вони здаються віддалятися від нас. Чим далі вони, тим швидше вони здаються відступати. У контексті загальної відносності це означає, що Всесвіт розширюється.

І якщо Всесвіт сьогодні розширюється, це означає, що він був меншим і щільніше в минулому. Екстраполюйте назад досить далеко, і ви побачите, що все також є більш рівномірним (адже гравітація потребує часу, щоб речі збилися) і гарячішою (оскільки менша довжина хвилі для світла означає більшу енергію / температуру). Це повертає нас до Великого вибуху.

Ілюстрація нашої космічної історії, від Великого вибуху до сьогодення, в контексті Всесвіту, що розширюється. Перше рівняння Фрідмана описує всі ці епохи, від інфляції до Великого вибуху до сьогодення і далеко в майбутнє, абсолютно точно навіть сьогодні. НАЗА / НАУКОВА КОМАНДА НАУКИ

Але Великий вибух був не самим початком Всесвіту! Ми можемо лише екстраполювати назад до певної епохи в часі, перш ніж прогнози Великого вибуху зруйнуються. У Всесвіті ми спостерігаємо ряд речей, які Великий вибух не може пояснити, але нова теорія, яка встановлює Великий вибух - космічна інфляція - може.

Квантові коливання, що виникають під час інфляції, розтягуються у Всесвіті, і коли інфляція закінчується, вони стають коливаннями щільності. Це призводить з часом до масштабної структури у Всесвіті сьогодні, а також до коливань температури, що спостерігаються в CMB.E. SIEGEL, З ВИДІЛЕННЯМИ ЗНАКІВ, ВІДТВОРЕНИХ ВІД ЕСИ / ПЛАНКУ, І ЗАВДАННЯ МІЖНАРОДНОГО ЗАВДАННЯ ДОЕ / НАСА / НСФ НА КМБ ДОСЛІДЖЕННЯ

У 1980-х роках була розроблена велика кількість теоретичних наслідків інфляції, зокрема:

  • як повинні виглядати насіння для крупномасштабної структури,
  • що коливання температури та щільності повинні існувати на масштабах, більших за космічний горизонт,
  • що всі регіони космосу, навіть при коливаннях, повинні мати постійну ентропію,
  • і щоб мала бути максимальна температура, досягнута гарячим Великим Вибухом.

У 1990-х, 2000-х та 2010-х ці чотири прогнози спостережно було підтверджено з великою точністю. Космічна інфляція - переможець.

Інфляція змушує простір розширюватися експоненціально, що може дуже швидко призвести до того, що будь-який раніше зігнутий або негладкий простір виявиться плоским. Якщо Всесвіт вигнуто, він має радіус кривизни, що мінімум у сотні разів більший, ніж ми можемо спостерігати. SIEGEL (L); НАВЧАЛЬНИЙ КОЗМОЛОГІЯ НЕДАГО ПРАВА (R)

Інфляція говорить про те, що до Великого вибуху Всесвіт не була заповнена частинками, античастинками та радіацією. Натомість вона наповнювалася енергією, властивою самому космосу, і ця енергія змушувала простір розширюватися зі швидкою, невблаганною та експоненціальною швидкістю. У якийсь момент інфляція закінчується, і вся (або майже вся) цієї енергії перетворюється на речовину та енергію, породжуючи гарячий Великий вибух. Кінець інфляції і те, що відоме як перегрівання нашого Всесвіту, означає початок гарячого Великого вибуху. Великий вибух все ще трапляється, але це не самий початок.

Інфляція пророкує існування величезного обсягу непомітного Всесвіту поза тією частиною, яку ми можемо спостерігати. Але це дає нам навіть більше, ніж це. СІГЕЛЬ / ВІД ГАЛАКСІЇ

Якби це була повна історія, все, що ми мали б, - це надзвичайно великий Всесвіт. Вона мала б всюди однакові властивості, скрізь ті самі закони, і частини, що були поза нашим видимим горизонтом, були б схожими на те, де ми є, але це не можна було б обгрунтовано назвати мультисвітом.

Поки ви не пам’ятаєте, що все, що фізично існує, повинно бути за своєю природою квантовим. Навіть інфляція, при всій невідомості, що її оточує, повинна бути квантовим полем.

Квантова природа інфляції означає, що вона закінчується в одних «кишенях» Всесвіту і продовжується в інших. Потрібно скотитися вниз по метафоричному пагорбі і в долину, але якщо це квантове поле, розтікання означає, що воно закінчиться в деяких регіонах, продовжуючи в інших.E. СІГЕЛЬ / ВІД ГАЛАКСІЇ

Якщо тоді вам потрібна інфляція, щоб мати властивості, які мають усі квантові поля:

  • що властивості мають властиві їм невизначеності,
  • що поле описується хвильовою функцією,
  • і значення цього поля можуть поширюватися з часом,

ви дійшли дивного висновку.

Де б не відбулася інфляція (сині кубики), вона породжує експоненціально більше областей простору з кожним кроком уперед. Навіть якщо є багато кубів, де інфляція закінчується (червоний X), є набагато більше регіонів, де інфляція продовжуватиметься в майбутньому. Той факт, що цьому ніколи не закінчується, те, що робить інфляцію «вічною», як тільки вона починається. СІГЕЛЬ / ВІД ГАЛАКСІЇ

Інфляція не закінчується скрізь скрізь, а скоріше у вибраних, відключених місцях у будь-який момент часу, тоді як простір між цими місцями продовжує збільшуватися. Повинно бути багато, величезних областей простору, де закінчується інфляція і починається гарячий Великий вибух, але вони ніколи не можуть зіткнутися один з одним, оскільки вони розділені регіонами надутого простору. Де б не почалася інфляція, це, однак, гарантовано збережеться цілу вічність, принаймні місцями.

Там, де інфляція закінчиться для нас, ми отримуємо гарячий Великий вибух. Частина Всесвіту, яку ми спостерігаємо, є лише однією частиною цього регіону, де закінчилася інфляція, а поза нею спостерігається ще більш непомітний Всесвіт. Але є незліченно багато регіонів, всі відключені один від одного, з тією ж точною історією.

Ілюстрація множинних, незалежних Всесвітів, причинно від’єднаних один від одного у постійно зростаючому космічному океані, є одним із зображень ідеї Мультивасу. У регіоні, де починається Великий вибух і закінчується інфляція, темпи розширення знижуватимуться, а інфляція триватиме між двома такими регіонами, назавжди відокремлюючи їх. ОЗИТИВНИЙ / ГРОМАДСЬКИЙ ДОМАН

Ось ідея мультиварки. Як бачимо, він заснований на двох незалежних, усталених і широко прийнятих аспектах теоретичної фізики: квантовій природі всього і властивості космічної інфляції. Немає відомого способу її виміряти, як і немає способу виміряти непомітну частину нашого Всесвіту. Але дві теорії, які лежать в основі цього, інфляція та квантова фізика, було доведено, що вони справедливі. Якщо вони праві, то мультиварка - це неминучий наслідок цього, і ми живемо в цьому.

Ідея мультиварки говорить, що існує довільно велика кількість Всесвітів, як наша власна, але це не обов'язково означає, що там є інша версія нас, і це, звичайно, не означає, що є шанс натрапити на альтернативну версію себе … Або взагалі що-небудь із іншого Всесвіту.LEE DAVY / FLICKR

І що? Це не ціла партія, чи не так? Існує маса теоретичних наслідків, які неминучі, але про які ми точно не можемо знати, оскільки не можемо їх перевірити. Мультиварка - це одна з довгих ліній. Це не особливо корисна реалізація, просто цікаве передбачення, яке випадає з цих теорій.

То чому так багато фізиків-теоретиків пишуть документи про мультисвіт? Про паралельні Всесвіти та їх зв’язок із нашими через цей мультивселен? Чому вони стверджують, що мультисвіт пов'язаний зі струнним ландшафтом, космологічною постійною і навіть з тим, що наш Всесвіт тонко налаштований на все життя?

Тому що, хоча це, очевидно, погана ідея, вони не мають кращих.

Струнний пейзаж може бути захоплюючою ідеєю, яка сповнена теоретичного потенціалу, але він не передбачає нічого, що ми можемо спостерігати у нашому Всесвіті. Ця ідея краси, мотивована вирішенням «неприродних» проблем, сама по собі недостатня, щоб піднятися до рівня, необхідного науці. УНІВЕРСИТЕТ КАМБРИДЖУ

У контексті теорії струн існує величезний набір параметрів, який, в принципі, може приймати практично будь-яке значення. Теорія не передбачає для них прогнозів, тому ми мусимо їх скласти вручну: значення очікування струнної вакууми. Якщо ви чули про неймовірно велику кількість, на зразок знаменитого 10500, що з'являється в теорії струн, можливі значення вакуумних рядків - це те, про що вони мають на увазі. Ми не знаємо, що вони є, або чому вони мають ціннісні значення. Ніхто не знає, як їх обчислити.

Уявлення про різні паралельні

Тож, натомість, деякі люди кажуть "це мультиварка!" Лінія мислення йде так:

  • Ми не знаємо, чому основні константи мають цінні значення.
  • Ми не знаємо, чому закони фізики такі, якими вони є.
  • Теорія струн - це основа, яка може дати нам закони фізики з нашими основними константами, але вона може дати нам інші закони та / або інші константи.
  • Тому, якщо ми маємо величезну мультисвіт, де багато різних регіонів мають різні закони та / або константи, одним із них може бути наш.

Велика проблема полягає в тому, що не тільки це надзвичайно спекулятивно, але й немає причин, враховуючи інфляцію та квантову фізику, яку ми знаємо, припускати, що надувний космічний час має різні закони чи константи в різних регіонах.

Не вражений цією лінією міркувань? Нікого практично ніхто інший.

Наскільки ймовірно чи малоймовірно наш Всесвіт створити такий світ, як Земля? І наскільки правдоподібними будуть ці шанси, якби основні константи чи закони, що регулюють наш Всесвіт, були різними? Фортуна Всесвіту, з обкладинки якого було взято цей образ, є однією з таких книг, яка досліджує ці проблеми.ГЕРАЙН ЛЕВІС ТА ЛЮКЕ БАРНЕС

Як я вже пояснював, "Мультисвіт" не є самою науковою теорією. Скоріше, це теоретичний наслідок законів фізики, як вони найкраще розуміються сьогодні. Це, мабуть, навіть неминучий наслідок цих законів: якщо у вас є інфляційний Всесвіт, яким керує квантова фізика, це щось, з чим ви змушені закінчуватися. Але - як і теорія струн - у неї є великі проблеми: вона не передбачає нічого, що ми або спостерігали, і не можемо пояснити без цього, і не передбачає нічого остаточного, що ми можемо шукати і шукати.

Візуалізація розрахунку квантової теорії поля, що показує віртуальні частинки у квантовому вакуумі. Навіть у порожньому просторі ця енергія вакууму не дорівнює нулю. Чи є у нього те саме, постійне значення в інших регіонах мультиварки - це те, що ми не можемо знати, але немає жодної мотивації, щоб це було таким чином.DEREK LEINWEBER

У цьому фізичному Всесвіті важливо дотримуватися всього, що ми можемо, і вимірювати кожен шматочок знань, який ми можемо отримати. Тільки з повного набору доступних даних ми можемо сподіватися колись зробити достовірні наукові висновки про природу нашого Всесвіту. Деякі з цих висновків матимуть наслідки, які ми, можливо, не зможемо виміряти: з цього випливає існування мультиварки. Але коли люди заперечують, що вони можуть робити висновки про фундаментальні константи, закони фізики чи значення струнних вакуумів, вони вже не займаються наукою; вони спекулюють. Бажане мислення - це не заміна даних, експериментів чи спостережуваних даних. Поки ми не маємо таких, майте на увазі, що мультисвіт - це наслідок найкращої науки, яку ми маємо сьогодні, але це не дає жодних наукових прогнозів, які ми можемо перевірити.

Сподіваюсь, це може принести певне значення предмету Астрофізика ..

Джотірадітія