Kozmický zmätok: Reč o multiverse a veľkých chybách v astrofyzike

Multiverse Theory

Fyzici na Svetovom festivale vedy v New Yorku diskutovali o tom, ako by teória multiverza mohla pomôcť alebo prekážať pri hľadaní vedeckého vysvetlenia, prečo je náš vesmír spôsobilý podporovať život. (Obrazový kredit: Shutterstock/Victor Habbick)



„Rád by som hovoril o veľmi vážnom rozpakoch,“ povedal Mario Livio, vyhlásený vedec a autor, minulý mesiac na paneli Svetového festivalu vedy v New Yorku.



S tromi ďalšími prominentnými astrofyzikmi na paneli sa Livio ponoril do jedného z najzamotanejších (a najtrápnejších) problémov v modernej astrofyzike, ktorý viedol k diskusii o tom, či náš vesmír môže alebo nemusí byť len jedným z nekonečný počet multivesmírov - a či je teória multivesmíru pre vedu dobrá alebo zlá.

Rozpaky, o ktorých Livio hovoril, sú niekedy známe ako vákuová katastrofa. Skutočne prázdny priestor, nasatý nasucho akéhokoľvek vzduchu alebo častíc, má podľa pozorovaní stále vlastnú energiu, povedal Livio. Ale keď vedci použijú teórie kvantovej mechaniky na pokúsenie sa vypočítať túto energiu vákua, ich výsledky sa líšia od nameraných výsledkov asi o 120 rádov alebo od čísla 1, za ktorým nasleduje 120 núl. [ 7 prekvapivých vecí o vesmíre ]



'Je to veľký počet aj v astronómii,' povedal Livio. „Zvlášť pre nesúlad.“

Jeden z diskutujúcich, Josh Frieman, išiel domov, aká alarmujúca je táto chyba.

„Aby si urobil takú veľkú matematickú chybu, vieš, že na tom musíš tvrdo pracovať. Nie je to ľahké, “povedal Frieman, ktorý je vedúcim vedeckým pracovníkom Národného urýchľovacieho laboratória Fermi a súčasným riaditeľom Prieskum temnej energie .



Aj zahrnutím určitých úprav boli fyzici schopní znížiť chybu iba na približne 55 rádov, povedal Livio.

Panelista Adam Riess, profesor vesmírnych štúdií na Univerzite Johna Hopkinsa a astronóm z inštitútu Space Telescope Science Institute, dodal, že ak by vypočítaná hodnota energie vákua bola pravdivá, „potom by bolo zrýchlenie také silné, že by sa rozpadlo. galaxie, hviezdy, planéty, skôr ako sa niečo vytvorilo, “povedal Riess. 'Takže naša existencia nám hovorí, že tento výpočet je hrubo nepresný.'

Ale odkiaľ pochádza taká ohromne veľká chyba? Panelisti uviedli, že vedci sú zatiaľ v rozpakoch.



'Existujú rôzne možnosti,' povedal Livio. 'Jednou z možností je, že skutočne nevieme, ako vypočítať energiu vákua.' Alebo že možno dokonca energia vákua nie je to ani niečo, čo by ste mohli vypočítať z prvých zásad. '

„Potom ľudia prišli [...] s možnosťou, že v skutočnosti neexistuje iba jeden vesmír, ale existuje multivesmír. Existuje obrovský súbor vesmírov. '

Dôvodom, prečo by tento problém mohol vyriešiť multivesmír, je ten, že by mohol naznačovať, že energia vákua je „náhodná premenná“, povedal Livio. To znamená, že to nie je odvodené z fyzikálneho princípu, na ktorý by mohli vedci prísť, ale skôr to bolo určené náhodne. Ak existuje mnoho, mnoho ďalších vesmírov (možno nekonečný počet), potom s vytvorením toľkých vesmírov by sa premenné mohli pre každý jeden trochu zmeniť. (Existujú rôzne „multivesmírne“ teórie a niektoré nemusia nevyhnutne zahŕňať nekonečný počet ďalších vesmírov.)

Ak je nejaká verzia teórie multivesmíru pravdivá, skutočnosť, že náš vesmír je vhodný pre život, je len výsledkom štatistiky: ak sa vytvorí dostatok vesmírov, najmenej jeden z nich bude mať určite správnu kombináciu faktorov života.

: Vedci teraz vedia, že planéty sú spoločným znakom nášho vesmíru; mohlo by existovať aj množstvo ďalších vesmírov?

: Vedci teraz vedia, že planéty sú spoločným znakom nášho vesmíru; mohlo by existovať aj množstvo ďalších vesmírov?(Obrazový kredit: NASA/JPL-Caltech)

Priyamvada Natarajan, profesorka astronómie a fyziky na univerzite v Yale, ktorá sa zaoberá štúdiom exotickej hmoty vo vesmíre, zdôraznila, ako sa paluba zdá byť zaplnená oproti vesmíru, ktorý je pohostinný k životu.

„Faktom je, že na popísanie všetkých potrebuješ asi šesť čísel vlastnosti nášho vesmíru - minulosť, prítomnosť, budúcnosť. A [tieto čísla] môžeme merať s rôznym stupňom presnosti. A ak by sa niektoré z týchto čísel skutočne len veľmi nepatrne líšilo od toho, ako ich meriame, potom by život nebol možný, “povedal Natarajan. „Takže je tu skutočný problém s jemným doladením. [...] Veci musia byť len tak, aby mali vesmír, ktorý máme. “

Prečo teda náš vesmír skončil s dokonalým usporiadaním premenných? Existuje fyzikálna príčina, ktorú vedci môžu odhaliť a matematicky popísať?

Alebo je náš vesmír iba jedným z možných multivesmírov, určených hodom kockou?

'Táto možnosť zvyšuje krvný tlak mnohým fyzikom,' povedal Livio. 'Iní si myslia, že je to jediné východisko.' [ Najlepších 5 dôvodov, prečo by sme mohli žiť v multiverse | Skryté vesmíry ]

Mnohostranné vysvetlenie rozdielov vo vákuovej energii je príkladom niečoho, čo sa nazýva antropický princíp, povedal Frieman. Tento filozofický argument je do istej miery kruhový a v podstate uvádza, že vzostup vnímajúcich bytostí v tomto vesmíre sa zdá byť pozoruhodný len preto, že ho vnímajú vnímajúce bytosti. Okrem toho princíp zavrhuje hľadanie dôvodu, prečo bol tento vesmír naladený na hostiteľský život.

'Moji kolegovia a ja tomu hovoríme slovo' A ', povedal Frieman. „A [to] môže byť vysvetlením, prečo je energia vákua taká malá. Podľa mňa je však problém tohto prístupu v tom, že vás to odkláňa od hľadania fyzikálnych prístupov k problémom. “

V histórii vedy existujú príklady, kde ľudia zaujali antropický prístup k problému, ale potom našli fyzické vysvetlenie.

'Myslím, že dokonca [Stephen] Hawking sám to nazval „radou zúfalstva“, povedal Frieman. 'Pretože v zásade hovoríš, že nikdy nenájdeme fyzické vysvetlenie tohto.'

V niektorých prípadoch sa však ukázal ako správny aj antropický princíp.

Jeden príklad prebieha súbežne s otázkou, prečo je vesmír spôsobilý podporovať život: prečo je Zem spôsobilá podporovať život?

„Prečo sú slnko a Zem od seba vzdialené 93 miliónov kilometrov? To je také skvelé číslo. To nám dáva vodu a uľahčuje život, “povedal Riess.

Existuje zásadné fyzikálne vysvetlenie, prečo Zem pristála na tomto skvelom mieste? Alebo to bol len šťastný zvratok?

Vďaka relatívne nedávnemu objavu z tisíce exoplanét Vedci vedia, že je to to druhé - s toľkými exoplanétami vo vesmíre, niekoľko pravdepodobne nájde všetky podmienky pre život.

Riess tvrdil, že pretože nemáme rovnaké chápanie vesmíru ako exoplanéty, bolo by predčasné tvrdiť, že multiverzné vysvetlenie je správne.

'Ale viac ma znepokojuje, že [...] stratíme spojenie s vysvetľovaním nášho sveta,' povedal. „Pretože je to v tom momente skoro ako vyvolanie božstva, povedzme, dobre, oni to jednoducho nastavia tak, aby to bolo správne. Nemôžete pochopiť ich myšlienky. Len povieš, že to tak chceli. “

Natarajan však ponúkol iný výklad.

'Jedným z dôvodov, prečo sa mi argument multiverse skutočne páči, je, že v skutočnosti neexistuje priestor pre agentúru alebo božstvá alebo niečo podobné,' povedala. 'Musím povedať, že mne osobne nie je nepohodlná predstava multivesmíru.' [Vedci diskutujú o teórii inflácie Multiverse]

Natarajan ponúkol inú alternatívu, prečo môže byť energia vákua nevyčísliteľná.

'Ďalšou možnosťou je aj trochu pokornejší prístup, to znamená, prečo by sme vlastne mali mať kognitívny aparát, ktorý by všetkému porozumel?' povedala. 'To je ďalší spôsob uvažovania.'

'Ide však o to, že sme kvôli tomuto potenciálnemu multivesmírnemu vysvetleniu neprestali pracovať na temnej hmote alebo temnej energii alebo zisťovať kozmologickú konštantu,' pokračoval Natarajan. 'Takže nás to nezastaví.'

Frieman súhlasil a poukázal na to, že o probléme „120 rádov veľkosti“ sa vie skutočne od úsvitu kvantovej mechaniky. Predchádza objaveniu temnej hmoty a temnej energie a vedci stále hľadajú riešenie.

Je náš vesmír len jedným z mnohých

Je náš vesmír len jedným z mnohých „bublinových“ vesmírov? Panelisti diskutovali na Svetovom festivale vedy v New Yorku 2015, prečo si to vedci myslia, že je to možné.(Obrazový kredit: Flickr/Maciek Bielec, CC BY-NC-SA)

Natarajan ukončil diskusiu tým, že poznamenal, že vedci skúmajúci vesmír sú v súčasnosti „vo veľmi nepríjemnej situácii“, v ktorej sa dokázali veľa naučiť o temnej hmote a temnej energii, a napriek tomu im chýbajú niektoré veľmi zásadné časti skladačky, napríklad vedieť, z akého druhu častíc je tmavá hmota vyrobená.

'Myslím si teda, že musíme byť otvorení všetkým otázkam špekulácií, vzhľadom na typ nepríjemnej situácie, v ktorej sa nachádzame.'

Sledujte Calla Cofield @callacofield .Nasleduj nás @Spacedotcom , Facebook a Google+ . Pôvodný článok na demokratija.eu .