Οι θεωρίες παραλλήλων συμπάντων και οι πιθανές αποδείξεις γι αυτά

Φανταστείτε έναν φυσικό που κάθεται σε ένα θάλαμο με ένα όπλο στραμμένο στο κεφάλι του. Κάθε λίγα δευτερόλεπτα, η κατεύθυνση περιστροφής ενός τυχαίου σωματιδίου στην αίθουσα μετριέται.

Αν το σωματίδιο περιστρέφεται σε μία κατεύθυνση, τότε το όπλο απενεργοποιείται και ο φυσικός πεθαίνει. Αν το σωματίδιο περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση, ακούγεται μόνο ένα κλικ και ο φυσικός επιβιώνει.
Έχει 50/50 πιθανότητες να επιβιώσει, έτσι δεν είναι;

Μπορεί να μην είναι τόσο απλό, αν ζούμε σε ένα πολυσύμπαν - η ιδέα ότι πολλαπλά σύμπαντα, εκτός από το δικό μας, υπάρχουν.


Αυτό το σενάριο με τον φυσικό και το όπλο είναι η αρχή ενός  διάσημου νοητικού πειράματος που ονομάζεται «κβαντική αυτοκτονία" και αυτό είναι ένας τρόπος για τους φυσικούς να εξετάσουν αν πραγματικά ζούμε σε ένα από τις πολλά (και δυνητικά άπειρα) σύμπαντα.


Αυτό το νοητικό πείραμα βασίζεται στην κβαντομηχανική και την ιδέα ότι δεν υπάρχει ενιαία αντικειμενική πραγματικότητα. Ό, τι βλέπουμε γύρω μας είναι απλά μία πιθανή διαμόρφωση όλων των πιθανοτήτων για κάθε ένα πράγμα που συμβαίνει. Μια ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής είναι ότι όλες οι λοιπές λεπτομέρειες των πιθανοτήτων θα μπορούσαν να υπάρξουν σε δικό τους ξεχωριστό σύμπαν. Έτσι, αν ακολουθήσετε το πείραμα σκέψης καθ΄ όλη τη διαδρομή με αυτή την ιδέα στο μυαλό, τότε το δευτερόλεπτο που το πρώτο σωματίδιο μετράται, το σύμπαν χωρίζεται σε δύο κόσμους, βασισμένο σε δύο πιθανές εκβάσεις: ένα στο οποίο ο φυσικός ζει και ένα στο οποίο πεθαίνει.


Η επιβίωσή του είναι τώρα δεμένη σε μία κβαντική πιθανότητα, έτσι θα είναι και νεκρός και ζωντανός ταυτόχρονα - μόνο σε διαφορετικά σύμπαντα. Εάν ένα νέο σύμπαν διαχωρίζεται κάθε φορά που ένα σωματίδιο μετριέται και το όπλο είτε πυροβολεί είτε όχι, τότε σε ένα από αυτά τα σύμπαντα, ο φυσικός θα επιζήσει τελικά, ας πούμε σε 50 μετρήσεις σωματιδίων. Μπορείτε να το σκεφτείτε αυτό σαν να ρίχνετε ένα κέρμα 50 φορές στη σειρά. Έχετε μια εξαιρετικά χαμηλή πιθανότητα να ρίξετε κορώνα σε  κάθε μια από αυτές  50 φορές - λιγότερο από 1 τετράκις εκατομμύρια πιθανότητα, αλλά είναι δυνατόν.

            
Και αν αυτό συμβεί, αυτό είναι αρκετό για τον φυσικό να συμπεράνει ότι το πολυσύμπαν είναι πραγματικό, και τελικά αυτός γίνεται αθάνατος στο σύμπαν στο οποίο το όπλο ποτέ δεν θα πυροβολήσει. Αλλά, επίσης, γίνεται το μόνο πρόσωπο που ξέρει ότι υπάρχουν παράλληλα σύμπαντα.

Αυτό ακούγεται μάλλον σαν τη πλοκή μιας ταινίας επιστημονικής φαντασίας, αλλά υπάρχουν και άλλες, που ακούγονται πιο λογικές εκδοχές του πολυσύμπαντος που υποστηρίζονται από τα μαθηματικά και είναι δυνητικά ελέγξιμες.


"Μερικοί άνθρωποι ταυτίζουν τα παράλληλα σύμπαντα με το άλμα μέσα από μια πύλη σε έναν άλλο κόσμο, ή κάτι τέτοιο", είπε ο Matthew Johnston , ένας φυσικός στο Ινστιτούτο Perimeter. "Αλλά δεν είναι πραγματικά καθόλου έτσι."


Πραγματικές παρατηρήσιμες αποδείξεις του πολυσύμπαντος,  είναι δύσκολο να βρεθούν, αλλά είναι δυνατόν. Να πώς εμείς οι φυσικοί θα το κάνουμε:


Εκδοχές πολυσύμπαντος


Υπάρχουν πραγματικά πολλές διαφορετικές θεωρίες για το πολυσύμπαν και το πολυσύμπαν από το νοητικό κβαντικό πείραμα αυτοκτονίας, όπου κάθε δυνατότητα γίνεται πραγματικότητα, είναι ένα από τα πιο ριζοσπαστικά.

        

Ένας εύκολος τρόπος για να σκεφτούμε διαφορετικές θεωρίες για το πολυσύμπαν, είναι η ιεράρχιση των πολυσυμπάντων του φυσικού του MIT, Max Tegmark όπου αυτός τα οργανώνει σε τέσσερα διαφορετικά επίπεδα.


Θα εστιάσουμε μόνο στα Πολυσύμπαντα επιπέδου ένα - την πιο ελκυστική εκδοχή για τους φυσικούς. Το επίπεδο ένα είναι, επίσης, εκεί που έχουμε την καλύτερη ευκαιρία για να βρούμε στοιχεία που αποδεικνύουν ότι το πολυσύμπαν είναι πραγματικό.


Τα Πολλαπλά σύμπαντα είναι προβλέψεις των μαθηματικών πίσω από τις υπάρχουσες θεωρίες, και ιδέα του επίπεδο ένα πολυσύμπαντος προβλέπεται από μία πολύ σεβαστή και κεντρική ιδέα της φυσικής: τον πληθωρισμό.


Γι 'αυτό είναι μια ιδέα που οι φυσικοί πρέπει να την λαμβάνουμε σοβαρά,  είπε ο Johnston .


Τι εννοούμε με τον όρο «σύμπαν»;


Για να σκεφτούμε την ιδέα των πολλαπλών συμπάντων, πρέπει πρώτα να γίνει αντιληπτό τι εννοούμε με το όρο "σύμπαν". Ο δικός μας ορισμός του «σύμπαντος» αλλάζει συνεχώς από την εφεύρεση του πρώτου τηλεσκοπίου όταν κοιτάξαμε έξω στο σύμπαν και μάθαμε ότι η Γη δεν είναι το σύνολο της ύπαρξης.


Αλλά το σύμπαν είναι πολύ μεγαλύτερο από ό, τι θα μπορούσαμε ποτέ να δούμε με ένα τηλεσκόπιο,  είπε ο Johnston . Το σύμπαν μας είναι μόνο η σφαιρική ποσότητα του φωτός που είχε τον χρόνο να φτάσει σε μας. Εάν περιμένουμε ακόμα ένα δισεκατομμύριο χρόνια για να φτάσει περισσότερο φως , ο ορισμός μας για το σύμπαν θα αλλάξει,  είπε ο Tegmark.


Κάποιος που στέκεται πάνω σε ένα πλανήτη τρισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, θα έχει μια εντελώς διαφορετική εικόνα του «σύμπαντος» με βάση του πόσο φως έχει φτάσει στο πλανήτη τους.


Εξ ορισμού δεν υπάρχει κανένας τρόπος για να φτάσετε σε αυτά τα άλλα σύμπαντα - φυσαλίδες,  γιατί θα έπρεπε να ταξιδέψετε γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός. Αν και δεν μπορούμε να τα δούμε, οι φυσικοί πιστεύουν ότι θα μπορούσαμε  να βρούμε τα ίχνη τους από τη γέννησή τους.


Πού είναι οι αποδείξεις;


Η ιδέα του πληθωρισμού υποστηρίζει ότι το νεαρό σύμπαν μας γνώρισε μια περίοδο ταχείας διαστολής (αμέσως μετά το Big Bang), όπου ένα νανόμετρο του χώρου ξαφνικά εξερράγη σε πάνω από 250 εκατομμύρια έτη φωτός  χώρου σε λιγότερο από ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου.


Μόλις ο πληθωρισμός ξεκινήσει, δεν σταματά ποτέ εντελώς. Σταματά σε ορισμένες περιοχές του χωροχρόνου όπου κομμάτια του χώρου συμπιέζονται σε φυσαλίδες, όπως το σύμπαν που βλέπουμε γύρω μας σήμερα, αλλά το διάστημα συνεχίζει να εξαπλώνεται οπουδήποτε αλλού. Αν η επέκταση είναι άπειρη, που πολλοί πιστεύουν ότι είναι, τότε νέα σύμπαντα φυσαλίδες συνεχώς σχηματίζονται. Μπορείτε σχεδόν να το σκεφτείτε σαν να τρέχετε με ένα ραβδί για φυσαλίδες και να αφήνετε πίσω σας  ένα ίχνος από φυσαλίδες.

     

Έτσι, κατ 'ουσίαν, θα μπορούσαμε να παρασυρόμαστε μέσα στο χωροχρόνο σε ένα κρεμώδες αφρόλουτρο των συμπάντων.

Και πάλι, δεν υπάρχει κανένας τρόπος για να έρθετε σε επαφή με κάποιο από αυτά τα άλλα σύμπαντα φυσαλίδες, γιατί δεν μπορείτε να ταξιδέψετε γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός. Κατόπιν αυτού, θα πρέπει θεωρητικά να είμαστε σε θέση να αποδείξουμε ότι αυτά υπάρχουν. Ας δούμε πώς:


Όταν το δικό μας σύμπαν φυσαλίδα αρχικά σχηματίστηκε,  είναι πιθανό ότι συγκρούστηκε με άλλα σύμπαντα φυσαλίδες που σχηματίστηκαν γύρω από το δικό μας. Δεν είμαστε κατά πάσα πιθανότητα κοντά σε οποιαδήποτε από αυτές τις γειτονικές φυσαλίδες πια, διότι η συνεχιζόμενη επέκταση του χωροχρόνου μας μεταφέρει όλο και πιο μακριά.


Ωστόσο, ο αντίκτυπος της πρόωρης σύγκρουσης θα μπορούσε να είχε στείλει κυματισμούς μέσα από την κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου (τη θερμότητα που έχει απομείνει από το Big Bang). Θεωρητικά, θα πρέπει να είμαστε σε θέση να εντοπίσουμε τις διακυμάνσεις αυτές με τηλεσκόπια, είπε ο Johnston.

Θα εμφανίζεται ως δίσκος αποχρωματισμού - σαν μια μελανιά.
    
Οι μπλε κύκλοι είναι πως τα απομεινάρια από τη σύγκρουση του πολυσύμπαντος μπορεί να μοιάζουν, αν παρατηρήσουμε ποτέ ένα.

Ο Johnson ψάχνει για αυτούς τους αποχρωματισμούς, αλλά πολλά εξαρτώνται από το πόσο γρήγορα τα άλλα σύμπαντα φυσαλίδες δημιουργήθηκαν και πόσα υπάρχουν. Αν υπάρχουν μόνο λίγες άλλες φυσαλίδες, μπορεί να μην μας έχουν χτυπήσει.


Το διαστημικό τηλεσκόπιο Planck αυτή τη στιγμή, ακροάζεται τον ουρανό, ψάχνοντας αποδείξεις για τη σύγκρουση αυτών των πολυσυμπάντων.


Ένα πολυσύμπαν κρύβεται στον LHC


Μερικοί φυσικοί έχουν υποθέσει μια διαφορετική εκδοχή του πολυσύμπαντος. Αυτή η εκδοχή προέρχεται από τη θεωρία των χορδών και η ιδέα ότι υπάρχουν πολλές περισσότερες διαστάσεις που δεν έχουμε πρόσβαση σε αυτές (σκεφτείτε τον Matthew McConaughey στην πέμπτη διάσταση στο "Interstellar"). Κάποιοι φυσικοί πιστεύουν πως παράλληλα σύμπαντα κρύβονται σε αυτές τις επιπλέον διαστάσεις.

Αυτή η ιδέα περί πολυσύμπαντος είναι ελέγξιμη πάρα πολύ.

Οι φυσικοί θα ψάχνουν για μίνι μαύρες τρύπες τώρα που ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) ενεργοποιήθηκε. Είναι αδύνατο για τον LHC να παράγει οποιοδήποτε τύπο μαύρης τρύπας που θα είναι εξ αποστάσεως επικίνδυνος, αλλά αυτή η θεωρία υποθέτει ότι μικροσκοπικές μαύρες τρύπες που εξαφανίζονται σχεδόν αμέσως θα μπορούσαν να παραχθούν από τις υψηλής ισχύος συγκρούσεις σωματιδίων στον LHC. Η παρουσία των μαύρων τρυπών θα έδειχνε ότι η βαρύτητα από το σύμπαν μας διαρρέεται σε επιπλέον διαστάσεις.


"Όπως η βαρύτητα μπορεί να ρέει έξω από το σύμπαν μας στις πρόσθετες διαστάσεις, ένα τέτοιο μοντέλο μπορεί να ελεγχθεί με την ανίχνευση των μίνι μαύρων τρυπών στο LHC," είπε ο φυσικός Mir Faizal στο Phys.org. «Έχουμε υπολογίσει την ενέργεια στην οποία αναμένουμε να ανιχνεύσουμε αυτές τις μίνι μαύρες τρύπες στο ουράνιο τόξο της βαρύτητας [μια νέα θεωρία]. Αν όντως ανιχνεύσουμε μίνι μαύρες τρύπες σε αυτή την ενέργεια, τότε θα ξέρουμε ότι το ουράνιο τόξο της βαρύτητας και οι επιπλέον διαστάσεις  είναι σωστές. "


Αυτό θα ήταν αδιάσειστα αποδεικτικά στοιχεία τόσο για τη θεωρία χορδών όσο και για τα παράλληλα σύμπαντα, και αυτό θα βοηθήσει να εξηγηθεί γιατί η βαρύτητα φαίνεται να είναι πολύ ασθενέστερη από ό, τι οι άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις.


Ακόμα, δεν υπάρχουν ισχυρές αποδείξεις. Και μερικοί εξακολουθούν να αμφιβάλλουν ότι υπάρχουν αυτά τα σύμπαντα.


"Πιστεύω μόνο σε πράγματα με συγκεκριμένες, επαληθεύσιμες πειραματικές αποδείξεις που τα υποστηρίζουν, και αυτό δεν είναι η περίπτωση αυτή τη στιγμή με την έννοια των παράλληλων συμπάντων", είπε ο Brian Greene, ένας θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Κολούμπια, σε ένα βίντεο συζητώντας για το πολυσύμπαν.


"Το κλειδί, όμως, είναι ότι οι φυσικοί ξεφεύγουν μακριά με τις φιλοσοφικές συζητήσεις περί πολυσύμπαντος", είπε ο Johnston. "Πραγματικά βάζουν την ιδέα σε δοκιμή".


Μερικοί στοιχηματίζουν για πιο ριζοσπαστικές και μέχρι στιγμής μη ελέγξιμες εκδοχές του πολυσύμπαντος. Ο Tegmark αστειεύτηκε ότι θα προσπαθήσει το "κβαντικό πείραμα αυτοκτονίας" όταν αυτός θα είναι γέρος και δεν θα λείψει σε κανέναν όταν αυτός φύγει.

Ελπίζουμε ότι δεν το κάνει.
Eva Cat
thecuriosityofcat

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου