Jak często myślisz o tym, jak wyglądałby nasz świat, gdyby skutki niektórych kluczowych wydarzeń historycznych były inne? Jak wyglądałaby nasza planeta, gdyby na przykład dinozaury nie wyginęły? Każde nasze działanie i decyzja automatycznie staje się częścią przeszłości. Tak naprawdę nie ma prawdziwego: wszystkiego, co robimy w danym momencie, nie da się zmienić, jest to zapisane w pamięci Wszechświata. Istnieje jednak teoria, według której istnieje wiele wszechświatów, w których prowadzimy zupełnie inne życie: każde nasze działanie wiąże się z pewnym wyborem i dokonując tego wyboru w naszym Wszechświecie, w równoległym, „inne ja” podejmuje decyzję odwrotną. Jak naukowo uzasadniona jest taka teoria? Dlaczego naukowcy się do tego uciekli? Spróbujmy to rozgryźć w naszym artykule.
Wieloświatowa koncepcja wszechświata
Po raz pierwszy o teorii prawdopodobnego zbioru światów wspomniał amerykański fizyk Hugh Everett. Zaproponował odpowiedź na jedną z głównych kwantowych tajemnic fizyki. Zanim przejdziemy bezpośrednio do teorii Hugh Everetta, konieczne jest zrozumienie, czym jest ten sekret cząstek kwantowych, który od kilkunastu lat prześladuje fizyków na całym świecie.
Wyobraźmy sobie zwykły elektron. Okazuje się, że jako obiekt kwantowy może znajdować się w dwóch miejscach jednocześnie. Ta właściwość nazywa się superpozycją dwóch stanów. Ale na tym magia się nie kończy. Gdy tylko będziemy chcieli w jakiś sposób konkretyzować położenie elektronu, na przykład spróbuj wybić go innym elektronem, to z kwantu stanie się zwykły. Jak to możliwe: elektron znajdował się zarówno w punkcie A, jak iw punkcie B i nagle w pewnym momencie przeskoczył do punktu B?
Hugh Everett przedstawił własną interpretację tej kwantowej zagadki. Zgodnie z jego teorią wielu światów, elektron nadal istnieje w dwóch stanach jednocześnie. Chodzi o samego obserwatora: teraz zamienia się on w obiekt kwantowy i jest podzielony na dwa stany. W jednym z nich widzi elektron w punkcie A, w drugim - w B. Istnieją dwie równoległe rzeczywistości i nie wiadomo, w której z nich będzie obserwator. Podział na rzeczywistość nie ogranicza się do cyfry dwa: ich rozgałęzienie zależy tylko od zmienności wydarzeń. Jednak wszystkie te rzeczywistości istnieją niezależnie od siebie. My, jako obserwatorzy, znajdujemy się w jednym, z którego nie sposób wyjść, a także przejść do równoległego.
Z punktu widzenia tej koncepcji eksperyment z najbardziej naukowym kotem w historii fizyki, kotem Schrödingera, można łatwo wyjaśnić. Zgodnie z wieloświatową interpretacją mechaniki kwantowej nieszczęsny kot w stalowej komorze żyje i jest martwy. Kiedy otwieramy tę komnatę, wydaje się, że łączymy się z kotem i tworzymy dwa stany - żywy i martwy, które się nie przecinają. Powstają dwa różne wszechświaty: w jednym obserwator z martwym kotem, w drugim - z żywym.
Film promocyjny:
Należy od razu zauważyć, że koncepcja wielu światów nie implikuje obecności wielu wszechświatów: jest ona jedna, po prostu wielowarstwowa, a każdy jej przedmiot może znajdować się w różnych stanach. Koncepcji tej nie można uznać za teorię potwierdzoną eksperymentalnie. Jak dotąd jest to tylko matematyczny opis zagadki kwantowej.
Teoria Hugh Everetta jest wspierana przez fizyka Howarda Wisemana, profesora z Australian University of Griffith, dr Michaela Halla z Centrum Dynamiki Kwantowej na Uniwersytecie Griffith oraz dr Dirk-André Deckert z Uniwersytetu Kalifornijskiego. Ich zdaniem światy równoległe naprawdę istnieją i mają różne cechy. Wszelkie kwantowe zagadki i regularności są konsekwencją „odpychania się” od siebie sąsiednich światów. Te zjawiska kwantowe powstają, aby każdy świat nie był inny.
Pojęcie wszechświatów równoległych i teoria strun
Z lekcji szkolnych dobrze pamiętamy, że w fizyce istnieją dwie główne teorie: ogólna teoria względności i kwantowa teoria pola. Pierwsza wyjaśnia procesy fizyczne w makrokosmosie, druga - w mikro. Jeśli obie te teorie zostaną zastosowane w tej samej skali, będą ze sobą sprzeczne. Wydaje się logiczne, że powinna istnieć jakaś ogólna teoria mająca zastosowanie do wszystkich odległości i skal. W związku z tym fizycy przedstawili teorię strun.
Faktem jest, że na bardzo małą skalę występują pewne wibracje, które są podobne do wibracji zwykłej struny. Te struny są naładowane energią. „Struny” nie są łańcuchami w sensie dosłownym. To jest abstrakcja, która wyjaśnia interakcje cząstek, stałe fizyczne, ich właściwości. W latach 70., kiedy narodziła się ta teoria, naukowcy wierzyli, że opis całego naszego świata stanie się uniwersalny. Okazało się jednak, że ta teoria działa tylko w przestrzeni 10-wymiarowej (a my żyjemy w przestrzeni 4-wymiarowej). Pozostałe sześć wymiarów przestrzeni po prostu się zapada. Ale jak się okazało, nie składają się w łatwy sposób.
Podobnie jak w przypadku koncepcji wielu światów, teoria strun jest trudna do udowodnienia eksperymentalnie. Ponadto matematyczny aparat teorii jest tak trudny, że dla każdego nowego pomysłu trzeba szukać matematycznego wyjaśnienia dosłownie od zera.
Hipoteza matematycznego wszechświata
Kosmolog, profesor z Massachusetts Institute of Technology Max Tegmark w 1998 roku przedstawił swoją „teorię wszystkiego” i nazwał ją hipotezą matematycznego wszechświata. Na swój sposób rozwiązał problem istnienia dużej liczby praw fizycznych. Jego zdaniem każdy zestaw tych praw, które są spójne z punktu widzenia matematyki, odpowiada niezależnemu wszechświatowi. Uniwersalność tej teorii polega na tym, że można ją wykorzystać do wyjaśnienia całej różnorodności praw fizycznych i wartości stałych fizycznych.
Tegmark zaproponował podzielenie wszystkich światów na cztery grupy zgodnie z jego koncepcją. Pierwsza obejmuje światy, które są poza naszym kosmicznym horyzontem, tak zwane obiekty pozametagalaktyczne. Druga grupa obejmuje światy z innymi stałymi fizycznymi, różniącymi się od stałych naszego Wszechświata. W trzecim światy, które pojawiają się w wyniku interpretacji praw mechaniki kwantowej. Czwarta grupa to pewien zbiór wszystkich wszechświatów, w których manifestują się pewne struktury matematyczne.
Jak zauważa badacz, nasz Wszechświat nie jest jedynym, ponieważ przestrzeń jest nieograniczona. Nasz świat, w którym żyjemy, jest ograniczony przestrzenią, z której światło dotarło do nas 13,8 miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Będziemy mogli niezawodnie uczyć się o innych wszechświatach za co najmniej kolejny miliard lat, zanim dociera do nas ich światło.
Stephen Hawking: czarne dziury - droga do innego wszechświata
Stephen Hawking jest także zwolennikiem teorii wielu wszechświatów. Jeden z najbardziej znanych naukowców naszych czasów w 1988 roku po raz pierwszy przedstawił swój esej „Czarne dziury i młode wszechświaty”. Badacz sugeruje, że czarne dziury są drogą do alternatywnych światów.
Dzięki Stephenowi Hawkingowi wiemy, że czarne dziury mają tendencję do utraty energii i parowania, uwalniając promieniowanie Hawkinga, które otrzymało imię samego badacza. Zanim wielki naukowiec dokonał tego odkrycia, społeczność naukowa wierzyła, że wszystko, co w jakiś sposób dostanie się do czarnej dziury, znika. Teoria Hawkinga obala to założenie. Według fizyka hipotetycznie każda rzecz, przedmiot, obiekt, który wpadnie do czarnej dziury, wylatuje z niej i wpada do innego wszechświata. Taka podróż jest jednak podróżą w jedną stronę: nie ma jak wrócić.
Z tego wszystkiego wynika, że przejście przez czarną dziurę raczej nie okaże się popularnym i niezawodnym sposobem podróży kosmicznych. Po pierwsze, musisz się tam dostać, poruszając się w wyimaginowanym czasie i nie przejmując się, że twoja historia w czasie rzeczywistym kończy się smutno. Po drugie, naprawdę nie mogłeś wybrać miejsca docelowego. To jak latanie jakąś linią lotniczą, która wpadła ci do głowy - pisze badacz.
Wszechświaty równoległe i brzytwa Ockhama
Jak widać, nadal nie można z pełnym przekonaniem udowodnić teorii wielu wszechświatów. Przeciwnicy teorii uważają, że nie mamy prawa mówić o nieskończonym zbiorze wszechświatów, choćby dlatego, że nie potrafimy wyjaśnić postulatów mechaniki kwantowej. Takie podejście jest sprzeczne z filozoficzną zasadą Williama Ockhama: „Nie należy niepotrzebnie mnożyć”. Zwolennicy teorii twierdzą: o wiele łatwiej jest założyć istnienie wielu wszechświatów niż istnienie jednego ideału.
Czyje rozumowanie (zwolennicy lub przeciwnicy teorii multiwersu) jest bardziej przekonujące - Ty decydujesz. Kto wie, może to Ty będziesz w stanie rozwiązać kwantową zagadkę fizyki i zaproponować nową uniwersalną „teorię wszystkiego”.