Сусвет | Мультыверс | Паралельная Сусвет | Касмічны час | Тэорыя вялікага выбуху

Існуе вялікі набор навуковых доказаў, якія падтрымліваюць карціну пашырэння Сусвету і Вялікага выбуху. Уся масавая энергія Сусвету была выпушчана ў выпадку, калі працягласць не перавышала 10 ^ -30 секунд; самая энергічная рэч, якая калі-небудзь адбывалася ў гісторыі нашага Сусвету.NASA / GSFC

З часу Вялікага выбуху прайшло толькі 13,8 мільярда гадоў, а максімальная хуткасць, з якой можа падарожнічаць любая інфармацыя - хуткасць святла - канчатковая. Нават нягледзячы на ​​тое, што ўся Сусвет сама па сабе можа быць бясконцай, але назіральная Сусвет абмежаваная. Згодна з вядучымі ідэямі тэарэтычнай фізікі, аднак, наша Сусвет можа быць толькі адной мізэрнай вобласцю значна большага мультысвету, унутры якой знаходзіцца шмат Сусвет, магчыма, нават бясконцае лік. Частка гэтага - актуальная навука, але некаторыя - не толькі спекулятыўнае, жаданае разважанне. Вось як сказаць, што ёсць што. Але спачатку крыху фону.

У Сусвеце сёння ёсць некалькі фактаў, якія можна назіраць параўнальна лёгка, прынамсі, з навуковымі сродкамі сусветнага ўзроўню. Мы ведаем, што Сусвет пашыраецца: мы можам вымераць ўласцівасці галактык, якія вучаць нас як іх адлегласці, так і хуткасці іх аддалення ад нас. Чым далей яны, тым хутчэй яны адступаюць. У кантэксце агульнай адноснасці гэта азначае, што Сусвет пашыраецца.

І калі Сусвет пашыраецца сёння, значыць, у мінулым яна была меншай і шчыльней. Экстрапаляваць назад дастаткова далёка, і вы выявіце, што рэчы таксама больш раўнамерныя (таму што гравітацыя патрабуе часу, каб рэчы зліпаліся) і больш гарачая (таму што меншая даўжыня хвалі для святла азначае большую энергію / тэмпературу). Гэта вяртае нас да Вялікага выбуху.

Ілюстрацыя нашай касмічнай гісторыі, пачынаючы ад Вялікага выбуху да сённяшняга дня, у кантэксце пашыраецца Сусвету. Першае раўнанне Фрыдмана апісвае ўсе гэтыя эпохі: ад інфляцыі да Вялікага выбуху ў сучаснасць і далёка ў будучыню, цалкам дакладна нават сёння. НАСА / WMAP SCIENCE TEAM

Але Вялікі выбух быў не самым пачаткам Сусвету! Мы можам толькі экстрапаляваць назад да пэўнай эпохі ў часе, перш чым прагназуюцца прагнозы Вялікага выбуху. У Сусвеце мы назіраем шэраг рэчаў, якія Вялікі выбух не можа растлумачыць, але новая тэорыя, якая стварае Вялікі выбух - касмічная інфляцыя, можа.

Квантовыя ваганні, якія адбываюцца падчас інфляцыі, расцягваюцца па ўсёй Сусвету, і калі інфляцыя сканчаецца, яны становяцца ваганнямі шчыльнасці. З цягам часу гэта прыводзіць да маштабнай структуры Сусвету сёння, а таксама да ваганняў тэмпературы, назіраных у CMB.E. SIEGEL, З ВЫПАДКІ, атрыманыя з ESA / PLANCK І DOA / NASA / NSF МІЖАГРАФІЧНЫЯ ЗАДАЧЫ НА СІЛУ НА ДОСЛЕДАВАННЕ CMB

У 1980-я гады была распрацавана вялікая колькасць тэарэтычных наступстваў інфляцыі, у тым ліку:

  • як павінны выглядаць насенне буйнамаштабнай структуры,
  • што ваганні тэмпературы і шчыльнасці павінны існаваць на маштабах, большых за касмічны гарызонт,
  • што ўсе рэгіёны космасу, нават пры ваганнях, павінны мець пастаянную энтрапію,
  • і што павінна быць максімальная тэмпература, дасягнутая гарачым Вялікім выбухам.

У 1990-я, 2000-я і 2010-я гады гэтыя чатыры прагнозы назірання былі пацверджаны з вялікай дакладнасцю. Касмічная інфляцыя перамагла.

Інфляцыя прыводзіць да таго, што прастора пашыраецца ў геаметрычнай прагрэсіі, што можа вельмі хутка прывесці да таго, што любое раней выгнутае або нягладкае прастору выглядае плоскім. Калі Сусвет выгнутая, ён мае радыус крывізны, як мінімум, у сотні разоў большы, чым тое, што мы можам назіраць. SIEGEL (L); Падручнік па казмалогіі НЕДАВЫЯ ПРАВА (R)

Інфляцыя кажа нам, што да Вялікага выбуху Сусвет не была запоўнена часціцамі, антычасцінкамі і выпраменьваннем. Замест гэтага ён быў напоўнены энергіяй, уласцівай самой прасторы, і гэтая энергія прымусіла прастору пашырацца з хуткай, нястомнай і экспанентнай хуткасцю. У нейкі момант інфляцыя сканчаецца, і ўся (ці амаль уся) гэтай энергіі ператвараецца ў матэрыю і энергію, што выклікае гарачы Вялікі выбух. Канец інфляцыі і тое, што вядома як разграванне нашага Сусвету, азначае пачатак гарачага Вялікага выбуху. Вялікі выбух усё яшчэ бывае, але гэта не самы пачатак.

Інфляцыя прадказвае наяўнасць велізарнага аб'ёму непрыкметнай Сусвету за той часткай, якую мы можам назіраць. Але гэта дае нам нават больш, чым што. СІГЭЛ / У ГАЛАКСІІ

Калі б гэта была поўная гісторыя, усё, што б мы мелі, была адна надзвычай вялікая Сусвет. Усюды былі б аднолькавыя ўласцівасці, усюды былі тыя ж самыя законы, і часткі, якія былі за межамі нашага бачнага гарызонту, былі б падобныя да таго, дзе мы ёсць, але яго нельга было б апраўдана назваць мультысветам.

Пакуль вы не памятаеце, што ўсё, што існуе фізічна, павінна быць па сваёй сутнасці квантавай прыродай. Нават інфляцыя, маючы ўсю яе невядомасць, павінна быць квантавым полем.

Квантовы характар ​​інфляцыі азначае, што яна сканчаецца ў адных «кішэнях» Сусвету і працягваецца ў іншых. Яе трэба згарнуць па метафарычным узгорку і ў даліну, але калі гэта квантавае поле, то распаўсюджванне азначае, што ў некаторых рэгіёнах усё скончыцца, а ў іншых.E. СІГЭЛ / У ГАЛАКСІІ

Калі вам спатрэбіцца інфляцыя, каб валодаць ўласцівасцямі ўсіх квантавых палёў:

  • што яго ўласцівасці маюць уласцівыя ім нявызначанасці,
  • што поле апісваецца хвалевай функцыяй,
  • і значэнні гэтага поля могуць распаўсюджвацца з цягам часу,

вы прыходзіце да дзіўнай высновы.

Дзе б ні ўзнікала інфляцыя (сінія кубікі), яна стварае экспанентна большую колькасць космасу з кожным крокам наперад. Нават калі ёсць шмат кубікаў, дзе інфляцыя сканчаецца (чырвоны Х), ёсць значна больш рэгіёнаў, дзе інфляцыя будзе працягвацца і ў будучыні. Той факт, што гэта ніколі не сканчаецца, з'яўляецца тым, што робіць інфляцыю

Інфляцыя не заканчваецца ўсюды адразу, а хутчэй у асобных, адключаных месцах у любы момант часу, а прастора паміж гэтымі месцамі працягвае надзімацца. Там павінна быць некалькі, велізарных абшараў космасу, дзе інфляцыя сканчаецца і пачынаецца гарачы Вялікі выбух, але яны ніколі не могуць сутыкнуцца адзін з адным, паколькі яны падзелены рэгіёнамі надзіманай прасторы. Усюды, дзе пачынаецца інфляцыя, усё, але гарантавана, будзе працягвацца вечна, прынамсі месцамі.

Там, дзе інфляцыя заканчваецца, мы атрымліваем гарачы Вялікі выбух. Частка Сусвету, якую мы назіраем, - гэта толькі частка гэтага рэгіёну, дзе скончылася інфляцыя, а яшчэ больш не назіраецца Сусвет. Але ёсць незлічонае мноства рэгіёнаў, усе адключаныя адзін ад аднаго, з той жа дакладнай гісторыяй.

Ілюстрацыя некалькіх, незалежных Сусветаў, прычынна адключаных адзін ад аднаго ў касмічным акіяне, які пастаянна пашыраецца, - гэта адлюстраванне ідэі Мультысвету. У рэгіёне, дзе пачынаецца Вялікі выбух і заканчваецца інфляцыя, хуткасць пашырэння будзе зніжацца, а інфляцыя будзе працягвацца паміж двума такімі рэгіёнамі, назаўжды аддзяляючы іх.

Вось ідэя мультысвету. Як бачыце, ён заснаваны на двух незалежных, добра ўсталяваных і шырока прынятых аспектах тэарэтычнай фізікі: квантавы характар ​​усяго і ўласцівасці касмічнай інфляцыі. Існуе невядомы спосаб вымераць гэтак жа, як няма магчымасці вымераць незаўважную частку нашага Сусвету. Але дзве тэорыі, якія ляжаць у аснове гэтага, інфляцыя і квантавая фізіка, былі прызнаныя справядлівымі. Калі яны маюць рацыю, то мультысвэл - гэта непазбежнае наступства, і мы жывем у гэтым.

Ідэя мультысвету абвяшчае, што існуе адвольна вялікая колькасць Сусветаў, падобных да нашых, але гэта не абавязкова азначае, што там ёсць іншая версія, і гэта, безумоўна, не азначае, што ёсць верагоднасць сутыкнуцца з альтэрнатыўнай версіяй самога сябе. … Альбо што-небудзь з іншага Сусвету наогул.LEE DAVY / FLICKR

І што? Гэта не шмат, так? Ёсць мноства тэарэтычных наступстваў, якія непазбежныя, але пра якія мы не можам ведаць напэўна, бо не можам праверыць іх. Мультысветы - гэта адна з доўгай лініі. Гэта не асабліва карысная рэалізацыя, а проста цікавы прагноз, які выпадае з гэтых тэорый.

Дык чаму так шмат фізікаў-тэарэтыкаў піша дакументы пра мультысвет? Пра паралельныя Сусветы і іх сувязь з нашымі праз гэты мультысвет? Чаму яны сцвярджаюць, што мультысвет звязаны са струнным ландшафтам, касмалагічнай канстантай і нават з тым, што наша Сусвет дакладна наладжваецца на ўсё жыццё?

Таму што, хоць гэта, відавочна, дрэнная ідэя, у іх няма лепшага.

Штрафны пейзаж можа быць займальнай ідэяй, поўнай тэарэтычнага патэнцыялу, але ён не прадказвае нічога, што мы можам назіраць у нашай Сусвеце. Гэтая ідэя прыгажосці, матываваная вырашэннем «ненатуральных» праблем, сама па сабе не з'яўляецца дастатковай, каб падняцца да ўзроўню, неабходнага навуцы.

У кантэксце тэорыі струн існуе велізарны набор параметраў, якія ў прынцыпе могуць прыняць практычна любое значэнне. Тэорыя не дае для іх прагнозаў, таму мы павінны пакласці іх пад руку: значэнні чакання радка вакууму. Калі вы чулі пра неверагодна вялікую колькасць, напрыклад, пра знакаміты 10500, які з'яўляецца ў тэорыі струн, магчымыя значэнні вакуумнай струны - тое, пра што яны спасылаюцца. Мы не ведаем, што яны ёсць, альбо чаму ў іх ёсць такія каштоўнасці. Ніхто не ведае, як іх разлічыць.

Уяўленне пра розныя паралельныя

Такім чынам, некаторыя людзі кажуць, што "гэта мультысвет"! Лінія мыслення ідзе так:

  • Мы не ведаем, чаму асноўныя канстанты маюць такія значэнні.
  • Мы не ведаем, чаму законы фізікі такія, якія яны ёсць.
  • Тэорыя струн - гэта аснова, якая можа даць нам нашы законы фізікі з нашымі асноўнымі канстантамі, але можа даць нам іншыя законы і / ці іншыя канстанты.
  • Такім чынам, калі ў нас ёсць велізарны мультысвет, дзе шмат розных рэгіёнаў маюць розныя законы і / або канстанты, адным з іх можа стаць наш.

Вялікая праблема заключаецца ў тым, што гэта не толькі надзвычай спекулятыўна, але і няма ніякіх прычын, улічваючы інфляцыю і квантавую фізіку, якую мы ведаем, меркаваць, што надзіманы касмічны час мае розныя законы і канстанты ў розных рэгіёнах.

Не ўражаны гэтай лініяй разваг? Ніводнага практычна няма.

Наколькі верагодна ці малаверагодна наша Сусвет стварыць такі свет, як Зямля? І наколькі верагоднымі будуць гэтыя шанцы, калі б фундаментальныя канстанты ці законы, якія рэгулююць наш Сусвет, былі рознымі? Шчаслівая Сусвет, з чыіх вокладкаў быў зроблены гэты вобраз, - гэта адна з такіх кніг, якая даследуе гэтыя праблемы. Герайн Левіс і Люк Барнс

Як я ўжо растлумачыў, "Мультысверл" сама па сабе не з'яўляецца навуковай тэорыяй. Хутчэй гэта тэарэтычнае наступства законаў фізікі, як яны лепш за ўсё сёння зразумелыя. Магчыма, гэта нават непазбежнае наступства гэтых законаў: калі ў вас ёсць інфляцыйная Сусвет, якой кіруе квантавая фізіка, вы з гэтым шмат у чым павінны скончыцца. Але, як і тэорыя струн, - ёсць некаторыя вялікія праблемы: ён не прадказвае нічога, што мы назіралі і не можам растлумачыць без яго, і не прадказвае нічога канчатковага, што мы можам шукаць і шукаць.

Візуалізацыя вылічэння тэорыі квантавага поля, якая паказвае віртуальныя часціцы ў квантавым вакууме. Нават у пустым прасторы гэтая энергія вакууму не роўная нулю. Ці ёсць у яго тое ж, пастаяннае значэнне ў іншых рэгіёнах мультысвету - гэта тое, што мы не можам ведаць, але няма ніякай матывацыі, каб яно было такім. DEREK LEINWEBER

У гэтай фізічнай Сусвету важна выконваць усё, што мы можам, і вымяраць кожны кавалак ведаў, які мы можам атрымаць. Толькі з поўнага набору дадзеных можна спадзявацца калі-небудзь зрабіць сапраўдныя навуковыя высновы пра характар ​​нашага Сусвету. Некаторыя з гэтых высноў будуць мець наступствы, якія мы не зможам вымераць: з гэтага вынікае існаванне мультысвету. Але калі людзі сцвярджаюць, што яны могуць зрабіць высновы аб асноўных канстантах, законах фізікі і значэннях вакуумнай струны, яны больш не займаюцца навукай; яны разважаюць. Пажаданае мысленне не замяняе дадзеных, эксперыментаў і назіранняў. Пакуль мы не маем такіх, памятайце, што мультысвет з'яўляецца следствам лепшай навукі, якую мы маем сёння, але гэта не дае ніякіх навуковых прагнозаў, якія мы можам выпрабаваць.

Спадзяюся, што гэта можа прынесці пэўнае значэнне тэме Астрафізікі ..

Jyotiraditya