16 септември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Колко нива има Мултивселената?

Итън Сийгъл обяснява: Кои идеи са вероятни, кои от тях са спекулативни и кои от тях са чиста измислица

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 04 май 2016 в 08:38203863
Илюстрация: Mario Livio, Нuffington Рost

Какво представлява Мултивселената? Различни закони ли ще действат в другите вселени? Или във всички вселени ще има едни и същи фундаментални закони? Дали другите вселени идват от центъра на нашата вселена или всяка от тях има своя точка на Големия взрив?

На тези и други въпроси отговаря Итън Сийгъл (Ethan Siegel), доктор по астрофизика и професор по физика и астрономия в Lewis & Clark College в Портланд.

Да започнем с вселената, която познаваме и обичаме:

Всяка точка в това видео е една галактика, съдържаща милиони до милиарди звезди. Най-големата има маса хиляди пъти масата на Млечния път. И при това, този "полет" ни показва само 0,0002% от галактиките видими за нас в нашата вселена!

NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; and the HUDF09 Team.

Избирайки един с нищо незабележителен малък участък от небето и насочвайки към него космическия телескоп Хъбъл за 23 дни, можем да открием 5000 галактики от отдалечената част на Вселената. За да се покрие цялото небе ще са нужни 32 милиона такива участъци - което означава, че във Вселената има още най-малко стотина милиарда галактики. 

Обхватът на нашата космическа визия в най-голям мащаб се простира до 46 милиарда светлинни години във всяка посока. Освен това сме ограничени от фактът, че Вселената има крайна възраст и че скоростта на светлината е също ограничена.

Wikimedia Commons users Frédéric MICHEL and Azcolvin429

Но доколкото знаем, Вселената продължава и по-нататък. 

Според нашите наблюдения няма нищо специално в нашето място в космоса. Вселената изглежда приблизително еднородна по структура, плътност и всички свойства, без значение накъде се вгледаме.

Ние дори може да изследваме космическото микровълново лъчение, остатъчната радиация от времето, когато Вселената е била толкова гореща, че не можела да образува неутрални атоми - веднага се разпадали на парчета.

ESA and the Planck Collaboration.

Това е моментна снимка на радиацията на Вселената от разстояние 46 милиарда светлинни години във всички посоки. Тя е излъчена само 380 000 години след Големия взрив.

Всичко показва не само, че Вселената по плътност и свойствата приблизително е една и съща навсякъде, и че законите на физиката са едни и същи навсякъде и също, че Вселената не е затворена в себе си като затворена повърхност.

Това ни казва, че Вселената, която виждаме, е само част от цялата Вселена. Всички звезди, галактики и лъчение, което е достигнало до Млечния път за времето на съществуване на Вселената е само част от това, което е създадено при Големия взрив.

wiseGEEK

И въпреки че мащабите на Вселената са ни неизвестни, всички наблюдения показват, че във всяка от нейните части:

  • работят едни и същи закони на физиката, във всяко място, по всяко време
  • всеки район има своя история и той не е обединен с причинно-следствени връзки с други райони (не обменя информация с тях)
  • всички те са произлезли от един Голям взрив

С други думи, дори и извън изследваната Вселена съществува просто допълнително пространство на същата Вселена - това, което ние наричаме Мултивселена нулево ниво (Level 0 Multiverse), която по същество не е мултивселена.

Но ние смятаме, че съществува мултивселена, а не е само нашата Вселена. Всичко тръгва от нашите представи за това, как се е родила Вселената.

В момента Вселената се разширява (и се е разширявала от времето на Големия взрив), пропорционално на количеството на материята и енергията, които са в нея. Когато е била по-млада, по-гореща, по-плътна и по-енергийна, скоростта на разширение е била по-голяма. Днес плътността на енергията е по-малка и продължава да намалява, асимптотично стремейки се към малка ненулева стойност. 

Тази ненулева стойност е известна като тъмна енергия, присъща на самото пространство. Неговата стойност не е голяма, но материята и излъчването продължават да се разсейват в разширяващата се Вселена, а тъмната енергия остава постоянна. В резултат тъмната енергия вече внася в разширението на Вселената повече от другите компоненти. 

Най-удивилното е, че Вселената е правила същото и преди, малко след Големия взрив, само че с много повече енергия и скорост. Този период се нарича космическа инфлация.

Ethan Siegel (вляво); Ned Wright’s cosmology tutorial (вдясно).

Инфлацията кара пространство-времето да се разширява експоненциално и ако тя се е случвала в миналото с огромна енергия, то експоненциалното разширение е било нереално бързо. В рамките само на 10-32 секунди област с размерите на частица се е разширила до размер, по-голям от днешната наблюдаема Вселена.

Заради свойствата на квантовата теория на полето е без значение как е започнала инфлацията - повечето космически райони биха продължили да се разширяват експоненциално и до безкрай. Но това очевидно не се е случило в нашата част на Вселената - в някакъв момент инфлацията е приключила и се е породила нашата днешна Вселена. И механизмът приключил инфлацията за нас, трябва да го приключил и за останалата част от Вселената.

Въпреки че областите на Вселената, където инфлацията продължава, нарастват по-бързо от тези, в които е приключила, трябва да има голямо количество несвързани райони на пространство-времето, къдетоинфлацията е към края си - на снимката долу те са отбелязани с X:

Тези отделни райони на Вселената, несвързани един с друг, изпитват Големия взрив с приключването на инфлацията - независимо един от друг. Това е се нарича Мултивселена първо ниво (Level 1 Multiverse). Обикновено ние нахвърляме четири различни нива на мултивселената, и това първо ниво, в контекста на космическата инфлация се случва с най-голяма вероятност.

Това е отговорът на последния въпрос - има различни Вселени, разделени една от друга, като при всяка от които настъпва Голям взрив, напълно независим от този, който създаде познатата ни Вселена.

А другите вселени наистина ли трябва да имат един и същ набор от физични закони?

Хипотезата за Мултивселената на второ ниво твърди, че физичните константи в другите вселени ще се различават от нашите. Това се основава на поредица от предположения, които обикновено не се споменават:

  • съществува тип симметрия, която се възстановява по време на инфлацията
  • в края на инфлацията симетрията се нарушава 
  • в различни вселени симетрия се нарушава по различни начини
  • именно нарушената симетрия определя фундаменталните константи на Вселената

Нека да видим това, което знаем за инфлацията, и това, което се случва в края й.

Смята се, че космическата инфлация е квантово поле, имащо някаква неравновесна стойност по време на инфлацията, но в края й се стреми към равновесие. От измерванията на космическото микровълново лъчение е известно, че в края на инфлацията стойността на нейната енергия била много по-ниска от скалата на Планк. Това обикновено се счита за енергията, при която определящите константите симетрии се нарушават. Само в случая на оранжевата крива и само в този случай, когато нейните минимуми имат различни стойности, и само тогава, когато инфлационното поле взаимодейства с различни фундаментални константи, в друга Вселената ще има и други различни константи.

Това дава основание да се смята, че други варианти на нарушение на симетрията (електрослаба или симетрия на Хигс, например), не водят до промени на фундаменталните константи на взаимодействие. В други региони на нашата Вселена това се е случило и константите не са различни.

Затова, въпреки че идеята за съществуването на други мултивселени на първо ниво с други константи е привлекателна, ние имаме всички основания да смятаме, че това едва ли е възможно, и няма основания да се смята, че вероятността е голяма. 

А какви са мултивселените от високи нива?

С такива може да се срещнете само ако умишлено неправилно тълкувате интерпретацията за мултивселените на квантовата механика.

Някои хора погрешно твърдят, че всеки път, когато вземате квантово "решение" се оказвате в една от две възможни вселени, които са съвпадали преди това една с друга.

Колкото и това да е романтично и привлекателно, то не е това, за което говори физиката. Много елементи внасят ненулев принос във вълновата функция на Вселената, и въпреки това не съществуват толкова много вселени. И когато направите измерване, вие поставяте себе си в една вселена, но не и в друга. С други думи, физиката на мултивселенната интерпретация казва, че квантовата вълнова функция на Вселената може да се представи като суперпозиция на състояния - и това не означава, че всички възможности се изпълняват някъде във Вселената. Интерпретацията за мултивселените е напълно приемлива, но това не означава, че съществуват идентични на нашата паралелни вселени.

A мултивселена от четвърто ниво е толкова далече в областта на предположенията и хитотезите, че дълго време за нея няма смисъл да се говори. Тя твърди, че съществуват всички възможни вселени, съответстващи на всички възможни математически конструкции, които могат да управляват Вселената. 

Така че, отговорите на въпросите са: 

  • нашата Вселена се простира по-далеч от наблюдаемата й част, и всичко това е създадено по време на Големия взрив, и има едни и същи физични закони и константи
  • в резултат на инфлацията съществуват и други вселени, с други Гелеми взривове, но най-вероятно, техните закони и константи са същите като нашите
  • всички те не са обединени със причинно-следствени връзки с нас и не могат да ни влияят, както и ние на тях
  • всяка има своя собствена уникална история и много от тях може да имат разумни наблюдатели, които търсят отговори на тези въпроси


Препоръчани материали
+ 1
- 2
Вместо да разсъждават тия учЕни, могат просто да вземат няколко прашинки ДМТ и директно да отидат в други вселени. :)
vmv
Рейтинг : 1355
05.05 2016 в 17:46 2
+ 2
- 3
Щом ще важат физ.закони - където и в Космоса да "застанем" - трябва да наблюдаваме РАЗБЯГВАНЕ на Галактики. Значи - Голям Взрив няма! Няма възможна начална точка-първично яйце!
Достатъчно е - в 1 куб м. да се ражда 1 частица -множество "малки взривове"- разширяването е възможно.
Че се раждат непрестанно частици - косвено се доказва с това, че Космосът е черен- има поглъщане на видимия спектър (полева форма на материята е нужна за новите частици), а ако "гледаме" във всички спектри едновременно - то Космосът е "бял" - ще ни свети в датчиците.
Реликтовото пък - отразява разпространението на водорода - 21см е дължина на вълна на водорода.
Частиците взаимодействат най-лесно там, където кривината на пространството - геодезичните за пренос на енергия имат инфлексна точка- близо до "правата" линия. Това пък, потвърждава евклидовост на възможните наблюдения от нас.
Танг
Рейтинг : 300
04.05 2016 в 11:40 1
+ 5
- 2
Хубава приказка, базирана основно на хипотези и дедукция. А като превъртим цялата Вселена връщаме ли се обратно на първоначалното ниво, но с повишена трудност? За един сър Роджър Пенроуз питам.
 
Още от : Физика
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.