Велізарная колькасць асобных рэгіёнаў, дзе адбываюцца Вялікія выбухі, аддзяляюцца пастаянным надзіманнем прасторы ў вечнай інфляцыі. Для таго, каб наша Сусвет існавала, яна павінна мець канечную верагоднасць стварэння з улікам мультысвету. Малюнак: Karen46 з FreeImages.

Шанцы вашага малаверагоднага існавання былі не бясконца малыя

Калі б кожны бясконцы вынік быў аднолькава верагодным, мы ніколі б не сталі гэтым.

"Логіка клапоціцца пра сябе; усё, што нам трэба зрабіць, гэта паглядзець і паглядзець, як гэта робіцца ". -Людвіг Вітгенштэйн

Для таго, каб вы існавалі, неабходна шмат малаверагодных падзей разгортвацца менавіта такім чынам, як яны рабілі. Дакладныя народкі і яйкаклетка, неабходныя для таго, каб стварыць вас з паслядоўнасцю ДНК, якая кадзіравала вас і прывяла вас у жыццё; адзін-у-250 мільёнаў шанцаў толькі для спермы. Гэта павінна было адбывацца кожны раз у непарушанай струне мільёнаў пакаленняў вашых продкаў, вяртаючыся да таго часу, перш чым яны былі людзьмі ці нават гамінідамі любога тыпу. Неабходныя таксама і іншыя малаверагодныя падзеі: жыццё, якое трэба было б авалодаць на Зямлі, трэба, каб Зямля стала жывой планетай з патрэбнымі інгрэдыентамі для жыцця з попелу раней памерлых зорак, законы фізікі павінны былі быць такімі, каб яны дазволенае жыццё, і сама Сусвет павінна разгарнуцца такім чынам, каб зрабіць усё гэта магчымым.

Стандартная касмічная шкала гісторыі нашай Сусвету. Для таго, каб вы існавалі, неабходна было б адбыцца шэраг надзвычай малаверагодных падзей. Малюнак: NASA / CXC / M.Weiss.

І ўсё ж ёсць адно, у чым мы можам быць упэўнены ва ўсёй гэтай шэрагу малаверагодных падзей, якія адбываюцца адна за адной: нішто, што адбылося ў любы момант, не мела бязмежнай малаверагоднасці. Замест гэтага, кожнае падзея, уключаючы:

  • перакрыжаванні мутацый і меёзу ў ДНК кожнага з вашых продкаў,
  • выжыванне кожнага з іх да рэпрадуктыўнага ўзросту,
  • знаходжанне канкрэтнага партнёра, неабходнае для таго, каб нарадзіць наступнае пакаленне вашых канкрэтных продкаў,
  • стварэнне гэтай дакладнай планеты з дакладнай гісторыяй вымірання,
  • фарміраванне зорак і галактык на Млечным Шляху для стварэння асяроддзя, у якім утварылася Зямля,
  • стварэнне арыгінальных умоў першапачатковай шчыльнасці Сусвету, якія дазваляюць гравітацыі стварыць нас,
  • усведамленне законаў прыроды, якія былі б цалкам дастатковымі для нас,
  • і што наша Сусвет з'явілася б з вялікай бездані нябыту,

павінны былі мець пэўныя шанцы. Нават з'яўленне нашай Сусвету з Мультысвету не магло мець бясконца малую верагоднасць.

Прыклад паралельных светаў альбо альтэрнатыўных вынікаў для свету, створаных пры нашых першапачатковых умовах. Тэарэма Байса мае значэнне для таго, як апынуўся наш свет. Крэдыт малюнка: Лі Дэві / Flickr.

Адкуль мы гэта ведаем, спытаеце вы? Гэта не так кажа нам фізіка, а больш фундаментальная тэарэма пра саму асноўную верагоднасць: тэарэма Байеса. Гэтая матэматычная ідэя разбуральна простая, але яе наступствы неверагодна складаныя. Сама па сабе тэарэма Байеса - гэта правіла, якое дазваляе вам сказаць пра верагоднасць таго, што нешта дакладна, улічваючы веданне ўмоў, звязаных з той справай, якую вы спрабуеце вымераць. Напрыклад, магчыма, вы галодныя зараз, і, магчыма, вы не з'яўляецеся, і адзін, магчыма, звязаны фактар ​​- час сутак. Калі вы ведаеце, што час сутак і час сутак звязаны з вашым голадам, вы можаце больш дакладна ацаніць, ці будзеце вы галодным ці не, імаверна, чым калі б вы не ведалі час сутак. Тэарэма Байеса кажа вам пра гэта і яшчэ шмат.

Адно з самых фундаментальных і карысных правілаў верагоднасці - тэарэма Байеса, матэматычна выражаная сінім неонам у офісах аўтаноміі ў Кембрыджы. Крэдыт малюнка: mattbuck з Wikimedia Commons.

Тое, што ён робіць, - гэта прыняць любыя дзве падзеі, такія як галодны (A) і час сутак (B), і звязвае іх, кажучы:

Верагоднасць таго, што A дакладна, калі задана B, роўная верагоднасці таго, што B з'яўляецца сапраўдным, калі A дадзена, памножана на верагоднасць таго, што A з'яўляецца праўдай (незалежнай ад B), і дзеліцца на верагоднасць таго, што B з'яўляецца праўдзівым (незалежным ад A ).

Вы можаце падаць гэта на ваш голад, заснаваны на часе, стварэнне вас на аснове генетычнага матэрыялу вашых бацькоў, наяўнасць Зямлі на аснове міжзоркавага асяроддзя, дзе фармуецца наша Сонечная сістэма, альбо існаванне гэтай Сусвету на аснове ўмоў, якія прыйшоў загадзя. Тэарэма Байеса - гэта матэматычнае правіла, якое ў прынцыпе можа прымяняцца да любой сістэмы.

Гісторыя нашага Сусвету напоўнена мноствам фантастычных падзей, але ўсе яны павінны былі адбыцца менавіта так, як яны зрабілі, каб стварыць Сусвет, як мы яе назіраем сёння. Малюнак: Bock et al. (2006, астра-ph / 0604101); мадыфікацыі Э. Зігеля.

Але ёсць вясёлае, важнае і недаацэненае наступства тэарэмы Байеса, якое можа нам сказаць што-небудзь жыццёва важнае пра любы з гэтых крокаў: шанцы любога з іх, незалежна ад таго, наколькі малыя, не маглі быць бясконца малымі. Калі вы хочаце стварыць наш Сусвет з дапамогай нашых законаў фізікі, нашай лакальнай групы, нашага Сонца, нашай Зямлі і кожнага з нас, улічваючы ўсе ўмовы, якія існавалі да Вялікага выбуху, верагоднасць можа быць вельмі і вельмі малая, але ён не можа быць бясконца малым. Калі б гэта было, нашу мадэль умоў, якія існавалі да Вялікага выбуху, можна было б выключыць адразу, без неабходнасці збіраць дадзеныя і праводзіць вымярэнні.

Згарнуць пяць «шасцідзесятнікаў» у адзін рулон з костак з пяці кубікаў - малаверагодны вынік, які адбудзецца толькі ў сярэднім з 7 776 рулонаў, але калі ўлічыць бясконцае колькасць рулонаў, вы атрымаеце бясконцае колькасць вынікаў, напрыклад гэта. Крэдыт на малюнак: Макс. Піксель / агульнадаступнае.

Прычына ў тым, што верагоднасць таго, што A не адбудзецца, улічваючы B, павінна быць роўная 1, альбо 100%. Калі верагоднасць таго, што A адбываецца (незалежна ад B), роўна нулю, тады верагоднасць "не A" адыходзіць да 1. На фундаментальным узроўні наша Сусвет заснавана на верагоднасцях, таму што квантавая механіка нязручна вучыла нас у 20-м стагоддзі . І толькі назіранне, узаемадзеянне, вымярэнне ці іншае "вызначэнне" стану сістэмы прымушае любую сістэму пераходзіць у пэўны стан. Пры кожным праведзеным вымярэнні мы можам быць упэўнены, што вынік нашага эксперыменту, наколькі малаверагодны, усё ж меў канчатковую, ненулявую верагоднасць.

Хвалі хваляў для электронаў, якія праходзяць праз падвойную шчыліну, адна па адной. Вынікі кожнага электрона маюць канчатковую верагоднасць узнікнення. Аднак, калі вы вымяраеце, «праз якую шчыліну» праходзіць электрон, вы разбураеце прыведзеную тут схему квантавай інтэрферэнцыі. Малюнак: доктар Тонамура і Белсазар з Вікісховішча.

Навукоўцы часта разважаюць пра касмічную інфляцыю, мадэль паходжання нашай Сусвету, прычым некаторыя сцвярджаюць, што асноўнай праблемай інфляцыі з'яўляецца тое, што яна дае бясконцае колькасць магчымых вынікаў, і ўсе яны аднолькава верагодныя. Але калі б гэта было праўдай, і шанцы на атрыманне Сусвету, падобныя да нашага, былі цалкам бясконца малыя, то гэтую мадэль можна было б адразу выключыць. Калі б было бясконцае мноства іншых магчымых вынікаў, якія адбываліся ў 100% часу, то не атрымалася б атрымаць уласную Сусвет.

Нягледзячы на ​​тое, што інфляцыя можа працягвацца бясконцую колькасць часу і на працягу бясконцага аб'ёму прасторы, шанцы на інфляцыю заканчваюцца і ствараюць Сусвет, як наш, у любы момант часу, павінны быць канчатковымі. Малюнак: Э. Зігель.

Гэта дакладна для ўсіх тыпаў верагоднасцей! Таму ў наступны раз, калі штосьці наўрад ці здарыцца, альбо вы зразумееце, што нешта вельмі малаверагоднае ўжо адбылося, памятайце, што наколькі б гэта было малаверагодна, шанцы на яго адбываліся былі не бясконца мала. Яе існаванне, як і наша існаванне, ужо аспрэчвае такую ​​магчымасць!

Дзякуючы Эйчыра Камацу, Бэну Вандэльту і многім іншым за тое, што яны публічна ствараюць і дзеляцца гэтай развагай.

Цяпер пачынаецца з выбуху на Forbes, і апублікаваны на Medium дзякуючы нашым прыхільнікам Patreon. Этан напісаў дзве кнігі "За межамі Галактыкі" і "Трэкнологія: Навука пра зорны шлях" ад трыкутнікаў да "драйву".