اسأل إيثان # 73: الكون المتعدد وأنت
هل لدى أي كون آخر نسخة مختلفة عنك؟
انطلق ، إلى جانب هذا العالم ، هناك آخرون.
- ستيفن كينغ ، البرج المظلم
واحدة من أكثر المواضيع إثارة للاهتمام وإغراء للنقاش هي فكرة أن واقعنا ، أي الكون الذي نراه من قبلنا ، قد لا يكون النسخة الوحيدة من الأحداث الجارية. ربما هناك أكوان أخرى ، ربما حتى مع إصدارات مختلفة منا وأنت ، وقصص مختلفة ونهايات مختلفة ، وليست مثلنا: أكوان متعددة معينة. بالنسبة إلى العمود اليومي للإجابات على الأسئلة ، أرسل القراء ، كالمعتاد ، أسئلتهم واقتراحاتهم ، لكن هذا الأسبوع يذهب إلى زميلة ، عالمة الفيزياء الفلكية أماندا ماشبورن ، التي تسأل:أنا مهتم برأيك في نظرية الأكوان المتعددة. في الجلسة العامة لـ AAS ، كان هناك نقاش حول عوالم متوازية وجدل حول ما إذا كانت نظرية علمية أو خيال علمي. ما رأيك بهذا؟
AAS هي مجتمع فلكي أمريكي ، وقد التقينا في إطارها قبل أسابيع قليلة. تم إعداد تقرير عن العوالم المتوازية بواسطة Max Tegmark ، والعلم هنا على النحو التالي.
الكون ، بقدر ما يمكن للمرء أن يرى في أقوى التلسكوبات ، ممتد ، ضخم وضخم. يحسب الفوتونات والنيوترينوات ، فهو يحتوي على حوالي 10 90 جسيمًا متجمعًا معًا وشكل مئات المليارات أو تريليونات المجرات. يحتوي كل منها على متوسط تريليون نجم ، وهي مبعثرة في الفضاء يبلغ قطرها حوالي 92 مليار سنة ضوئية - من وجهة نظرنا.ولكن على عكس حدسنا ، هذا لا يعني أننا في مركز الكون المحدود. تشير جميع الحقائق إلى العكس.
يبدو لنا أن الكون محدود - لا يمكننا أن نرى أشياء بعيدة عنا أكثر من مسافة معينة - ليس لأنها محدودة ، ولكن لأنها موجودة في شكلها الحالي لفترة محدودة. حتى إذا كنت تتذكر حقيقة واحدة فقط حول الانفجار العظيم ، فيجب أن تكون حقيقة أن الكون لم يكن ثابتًا في المكان والزمان ، ولكنه تطور من حالة أكثر انتظامًا وحارًا وكثافة إلى حالة أكثر تكتلًا وباردة ومبعثرة.ونتيجة لذلك ، تم تشكيل كون غني ، مشبعًا بأجيال عديدة من النجوم ، ولديه خلفية فائقة البرودة من الإشعاع المتبقي ، حيث تتحرك المجرات بعيدًا عنا بسرعة أكبر ، وكلما كانت أبعد منا ، وهناك حد لمدى ما يمكننا أن ننظر إليه في الماضي. يتم تحديد الحد من خلال المسافة التي يمكن للضوء أن يسافر من لحظة الانفجار العظيم.
هذا لا يعني على الإطلاق أنه خارج حدود الجزء الذي يمكن الوصول إليه من الكون ، لا يوجد شيء آخر. من وجهة نظر النظرية ووفقًا لنتائج الملاحظات ، لدينا كل سبب للاعتقاد بأن هناك ، بأعداد كبيرة ، وربما حتى في اللانهاية.باستخدام الملاحظات ، يمكننا قياس عدة صفات مختلفة ، بما في ذلك الانحناء المكاني للكون ، وتوحيده ونعومته في درجة الحرارة والكثافة ، وتطوره في الوقت المناسب.
سنجد أن الكون مسطح وموحد على نطاقات أكبر بكثير من حجم الكون المرصود ، وربما يحتوي على المزيد من الكون ، على غرار الكون ، يمتد لمئات المليارات من السنين الضوئية في جميع الاتجاهات ، بما يتجاوز قدراتنا البصرية.لكن من الناحية النظرية نتعلم أشياء أكثر إغراء. يمكننا استقراء الانفجار الكبير في الاتجاه المعاكس ، إلى حالة ذات درجة حرارة وكثافة تعسفيين ، ونجد أنه في المراحل المبكرة لا يتحول إلى حرارة وكثافة إلى ما لا نهاية. في طاقات أكبر من قيمة معينة وفي الوقت المناسب ، قبل لحظة معينة ، كانت هناك مرحلة تسبق الانفجار العظيم وتضمن حدوثه.
في هذه المرحلة ، أو خلال فترة التضخم الكوني ، لم يكن الكون مليئًا بالمادة والإشعاع ، بل بالطاقة الكامنة في الفضاء نفسه. وتسببت هذه الحالة في تمدد الكون بمعدل أسي. هذا يعني أنه بدلاً من التوسع غير المستعجل ، أو بدلاً من تحريك النقاط البعيدة عنا بسرعة أبطأ من أي وقت مضى ، فإن سرعة التمدد لا تنخفض على الإطلاق ، والأماكن البعيدة ، بمرور الوقت ، تصبح ضعف المسافة أولاً ، ثم أربعة أو ثمانية ستة عشر ، اثنان وثلاثون ، إلخ.نظرًا لأن التوسع لا ينمو بشكل كبير فحسب ، بل أيضًا سريع جدًا ، فإن المضاعفة تحدث في حوالي 10 إلى 35 ثانية. وهذا هو، في الوقت الذي انقضت 10 -34 ثانية، كان الكون 1000 أكثر من الحجم الأصلي. عندما مرت 10- 33 ثانية ، كان الكون 10 30 (أو 1000 10 ) أضعاف الحجم الأصلي ؛ بحلول عام 10 -32 ، زاد الكون بمقدار 10300 من حجمه الأصلي ، إلخ. العارض قوي للغاية ليس لأنه ينمو بسرعة ، ولكن لأنه ينمو بشكل أسرع وأسرع.
من الواضح أنه في مثل هذه السرعة لم يكن الكون يتوسع طوال الوقت ، بما أننا وأنت هنا ، مما يعني أن التضخم كان يجب أن ينتهي قبل أن يأتي الانفجار الكبير. يمكنك أن تتخيل التضخم على شكل كرة تدور فوق تلة مسطحة. طالما بقيت الكرة قريبة من القمة ، فإنها تدور ببطء ، ويستمر التضخم ، ويتوسع الكون بشكل كبير. عندما تبدأ الكرة بالتدحرج إلى الأراضي المنخفضة ، ينتهي التضخم ، وتؤدي لفات الكرة إلى تبديد الطاقة ، وتحويل الطاقة المتأصلة في الفضاء إلى مادة وإشعاع ، مما ينقلنا من حالة التضخم إلى الانفجار العظيم الساخن.
أعلاه: ينتهي التضخم عندما تتدحرج الكرة إلى مستوى منخفض ؛الوسط: لكن المجال التضخمي كمّي ، وملطخ بالزمن ؛أسفل: ستشهد العديد من مناطق الفضاء (الأرجواني والأحمر والأزرق) نهاية التضخم ؛ البعض الآخر (الأخضر والأزرق) سوف يلاحظ استمراره ، وربما إلى ما لا نهاية.قبل سرد ما لا نعرفه عن التضخم ، نذكر النقاط المهمة التي نعرفها.- التضخم ليس كرة. هذا ليس مجالًا كلاسيكيًا ، ولكنه موجة تنتشر مع الوقت ، مثل المجال الكمومي.
- وهذا يعني أنه بمرور الوقت ، عندما يتم إنشاء المزيد والمزيد من المساحة بسبب التضخم ، من المحتمل أن تلتقط بعض المناطق نهاية التضخم ، بينما ستلاحظ مناطق أخرى استمراره.
- في المناطق التي انتهى فيها التضخم ، سيكون هناك انفجار كبير وسيظهر عالم مثل عالمنا ، وفي مناطق أخرى لم ينته فيها ، سيحدث التوسع.
- بمرور الوقت ، بسبب ديناميكيات التوسع ، لن تتفاعل المناطق المختلفة مع التضخم المنتهي وتتصادم ؛ تلك المناطق التي لم ينته فيها التضخم ستتوسع وتدفعها.
على الرغم من أن التضخم قد ينتهي في أكثر من 50٪ من المناطق في أي وقت (الصلبان الحمراء) ، إلا أن عددًا كافيًا من المناطق سيستمر في التوسع إلى ما لا نهاية ، ولن يتصادم عالمان مختلفان أبدًا.هذا ما نتوقعه ، بناءً على قوانين الفيزياء المعروفة والظواهر التي لوحظت في الكون والتي تعطينا معلومات حول حالة التضخم. الآن يمكن ملاحظة أننا لا نعرف الكثير عن التضخم ، وهذا يؤدي إلى ظهور عدد كبير من الغموض والفرص:- , , . , , .
- , , , . , , , , , , , . , , , , .
- , , , , , , , ?
بمعنى آخر ، هل من الممكن أن يكون الكون موجودًا ، حيث حدث كل شيء كما حدث في بلدنا ، فقط فعلت شيئًا واحدًا بشكل مختلف ، وتغيرت حياتك بشكل كبير نتيجة لذلك؟
أين اخترت العمل في بلد آخر ، ولكنك لم تبق في بلدك؟أين عارضت البلطجي ، ولم تسمح لنفسك أن تستخدم؟أين قبلت التي هربت منك في المساء ولم تدعها تذهب؟وأين هو الموقف الحيوي الذي واجهته أنت أو أحبائك والذي انتهى بشكل مختلف؟
فكرة مدهشة: هناك عالم يمكن فيه تطوير الأحداث. كل شيء ، احتماله أعلى من الصفر ، يمكن أن يحدث في أحد الأكوان.ولكن لتحقيق هذه الفكرة ، يجب تبرير الكثير من "ifs". على سبيل المثال ، يجب أن تستمر حالة التضخم ليس فقط لفترة طويلة - ليس فقط 13.8 مليار سنة يوجد خلالها كوننا - ولكن طويلة للغاية.
لماذا؟ بالطبع ، إذا توسع الكون بشكل كبير - ليس فقط في جزء صغير من الثانية ، ولكن في غضون 13.8 مليار سنة ، أو حوالي 4 * 10 17 ثانية - فسوف نحصل على مساحة كبيرة! حتى لو انتهى التضخم في بعض المناطق ، فإن المناطق ذات التضخم المستمر هي الغالبة في معظم أنحاء الكون.إذا كنت تحسب حقًا ، فسوف نحصل على ما لا يقل عن 10 50 50 من الأكوان التي بدأت تطورها بظروف قريبة جدًا من ظروفنا. إنها101000000000000000000000000000000000000000000000000000000 الكون - بالكاد تخيلت أكثر من ذلك. ومع ذلك ، هناك أرقام وأكثر تصف عدد احتمالات نتيجة اصطدام الجسيمات.
هناك 10 90 جسيمًا في كل كون ، ونحتاج إلى كل هذه الجسيمات أن يكون لها نفس التاريخ لجميع التفاعلات لمدة 13.8 مليار سنة لتتطابق مع كوننا - بحيث عند اختيار واحد من عدة مسارات ، كلا الكونين سيكون موجودا. هذا طلب كبير جدًا لكون يحتوي على 10 90 جسيمات كمومية ، حيث يجب أن يكون أقل من 10 50 50تصادم الجسيمات على مدى 13.8 مليار سنة. الرقم في الصورة هو فقط 1000! ، أو (10 3 !) ، أو 1000 عاملي ، الذي يصف عدد التباديل من 1000 جسيمات مختلفة. تخيل كم الرقم 10 3 ! أكثر من ١٠٠٠٠ . 10 3 ! - هو حوالي 10 2477 .لكن في الكون ، ليس 1000 جسيم ، ولكن 10 90 . وفي كل مرة عندما يتفاعل اثنان منهم ، لا يوجد سيناريوهان ، ولكن هناك طيف كمومي كامل. لذا هناك العديد من الخيارات أكثر من 10 90 ! ، وهذا الرقم هو العديد من مرات googolplex أكثر من مثل هذا الهراء مثل 10 50 50 .
وبعبارة أخرى ، فإن عدد التصادمات المحتملة للجسيمات في أي كون يقترب من اللانهاية أسرع من عدد الأكوان بسبب التضخم.حتى لو رفضنا الافتراض بأنه يمكن أن يكون هناك تنوع لا نهائي من قيم الثوابت الأساسية ، وحتى ترك المشاكل جانباً مثل ما إذا كانت الأكوان المتعددة تصف الحالة الحقيقية للأمور ، فمن المنطقي أن عدد نتائج التفاعل المحتملة ينمو بسرعة كبيرة - أسرع بكثير من الأس - أنه ما لم يستمر التضخم إلى أجل غير مسمى ، فإن الأكوان الموازية المماثلة لعالمنا لن تكون موجودة.
تنص نظرية التفرد على أن الدولة التضخمية لديها خطوط عالمية غير مكتملة من الزمكان ، وبالتالي ، من غير المحتمل أن يستمر التضخم لفترة لا نهائية من الوقت ، ولكن على الأرجح بدأ عند نقطة بعيدة ، ولكن أخيرة في الماضي. الآن هناك عدد كبير من الأكوان - ربما مع قوانين مختلفة عن قوانيننا ، ولكن ربما لا - لكنها ليست كافية لظهور نسخ مختلفة منا وأنت هناك. عدد الخيارات لنتائج التفاعل ينمو بسرعة كبيرة مقارنة بالزيادة في عدد الأكوان المحتملة.وماذا يعني هذا لنا؟هذا يعني أنك بحاجة للتأكد من أن كوننا مهم. اتخذ خيارات لن تندم عليها: اختر وظيفة أحلام ، وكن قادرًا على الدفاع عن نفسك ، والتغلب على المشاكل بأفضل ما تستطيع ، وتقديم أفضل ما لديك كل يوم. لا يوجد مثل هذا الكون مع نفس الإصدار منك ، وبالنسبة لك لا يوجد مستقبل آخر غير ما تبنيه لنفسك.اجعل هذا المستقبل أفضل ما يمكن.
شكرا لك على السؤال الرائع ، أماندا ، عند تقاطع الفيزياء والفلسفة وحدود المعرفة العلمية. وعلى الرغم من أن الأكوان الموازية تظل أرضًا خصبة لاستكشاف جميع الاحتمالات ، فإن معرفتنا الحالية لا تترك لها سوى فرصة ضئيلة - على الأقل فيما يتعلق بوجود نسخ بديلة منا.آمل أن يكون الشرح قد تم توضيحه لك وللباقي. أرسل لي أسئلتك واقتراحاتك للمقالات التالية.Source: https://habr.com/ru/post/ar396003/
All Articles