قد تكون الأكوان المتعددة نفس الكون

إذا كان مفهوم الأكوان المتعددة يبدو غريباً ، فذلك لأننا بحاجة إلى تغيير أفكارنا حول الزمان والمكان

قد لا يكون اسم الصورة ، نقش Flammarion ، معروفًا لك ، ولكن ربما رأيت ذلك عدة مرات. يصور الحاج في عباءة ومع طاقم. وخلفها منظر طبيعي للمدن والأشجار. تحيط به قذيفة كريستالية مليئة بالنجوم التي لا تعد ولا تحصى. وصل إلى حافة العالم ، تغلغل في جانبه الآخر ، ويحدق في ذهول في عالم جديد من الضوء ، وأقواس قزح ، ونار.

نُشرت الصورة لأول مرة في كتاب 1888 من قبل عالم الفلك الفرنسي في القرن التاسع عشر كاميل فلاماريون "الغلاف الجوي: الأرصاد الجوية الشعبية". في البداية ، كان باللونين الأسود والأبيض ، على الرغم من أنه يمكنك الآن العثور على إصدارات مطلية. ويشير إلى أن السماء تبدو بالفعل مثل قبة يتم إصلاح الأجرام السماوية عليها ، ولكن الانطباعات خادعة. يكتب فلاماريون: "كان أجدادنا يتصورون أن هذا القبو الأزرق هو ما تراه أعينهم. ولكن ، كما كتب فولتير ، فإن هذا له معنى مثل دودة القز التي تدور شبكتها إلى حدود الكون ".



يُنظر إلى النقش على أنه رمز للبحث الإنساني عن المعرفة ، لكنني أفضل أن أرى فيه معنى أكثر حرفية يصفه Flammarion. في العديد من المرات في تاريخ العلم ، وجدنا فجوة في المعرفة الحدودية واخترقناها. لا ينتهي الكون خارج مدار زحل ، أو أبعد من أبعد النجوم في درب التبانة ، أو أبعد من أبعد المجرات المرئية لنا. اليوم ، يعتقد علماء الكون أنه قد توجد أكوان مختلفة تمامًا.

ولكن بالمقارنة مع اكتشافات فيزياء الكم ، فإن هذا أمر عادي. هذه ليست مجرد حفرة جديدة في القبة ، ولكنها نوع جديد من الثقوب. لطالما جادل الفيزيائيون والفلاسفة حول معنى نظرية الكم ، لكن بطريقة أو بأخرى ، يتفقون على أنها تفتح عالماً شاسعاً يتجاوز حواسنا. ربما تكون أبسط نتيجة لهذا المبدأ - القراءة المباشرة لمعادلات نظرية الكم - هي التفسير متعدد المتغيرات الذي قدمه هيو إيفريت في الخمسينيات. من وجهة نظره ، كل شيء يمكن أن يحدث في مكان ما في مجموعة غير محدودة من الأكوان ، واحتمالات نظرية الكم تمثل العدد النسبي للأكوان التي يتطور فيها سيناريو واحد أو آخر. كما كتب ديفيد والاس ، فيلسوف الفيزياء من جامعة جنوب كاليفورنيا ، في كتابه لعام 2012 ، الأكوان المتعددة الناشئة ، مع تصور حرفي لميكانيكا الكم ، "تبين أن العالم أكبر بكثير مما كنا نتوقع: في الواقع ،" عالمنا الكلاسيكي "تبين أنها جزء صغير من واقع أكبر بكثير."

تبدو مجموعة الأكوان هذه ، للوهلة الأولى ، مختلفة تمامًا عن تلك التي يفسرها علماء الكون. لقد نمت الأكوان المتعددة الكونية من نماذج تحاول تفسير تجانس الكون بمقاييس تتجاوز المجرة. الأكوان المتوازية المزعومة هي مناطق منفصلة بعيدة من الزمكان نشأت نتيجة لانفجاراتها الكبيرة الخاصة بها ، التي تتطور من فقاعاتها من الرغوة الكمومية (أو التي لا تزال الأكوان تنمو فيها). إنها موجودة بنفس طريقة وجود المجرات - يمكنك أن تتخيل كيف نركب سفينة الفضاء ونذهب إليها.

ولكن على عكس هذا النهج ، فإن التفسير متعدد العالم لـ Everett لا يأخذنا حتى الآن. جاء المفهوم من خلال محاولة فهم عملية القياسات المختبرية. الجسيمات التي تترك آثارًا في غرفة ويلسون ، الذرات المنعكسة بالمغناطيس ، الأجسام الساخنة التي تنبعث منها الضوء: كانت جميعها تجارب عملية أدت إلى إنشاء نظرية الكم والبحث عن تفسير متسق منطقيًا. التفرع الكمومي الذي يحدث في عملية القياس يخلق عوالم جديدة متراكبة على نفس المساحة التي نوجد فيها.

ومع ذلك ، فإن هذين النوعين من الأكوان المتعددة يشتركان في الكثير. نقل إلى أي من الأنواع التي يمكننا عقليًا فقط. لن يعمل على الطيران إلى عالم فقاعة أخرى في سفينة الفضاء ، لأن الفضاء سيتوسع بشكل أسرع. لذلك ، يتم فصل هذه الفقاعات عن بعضها البعض. نحن أيضًا منفصلين بطبيعتهم عن الأكوان الأخرى في الأكوان المتعددة الكمومية. هذه العوالم ، على الرغم من كونها حقيقية ، ستبقى بعيدة عن الأنظار إلى الأبد.

علاوة على ذلك ، على الرغم من أن الأكوان المتعددة الكم لم يتم تصميمها لعلم الكونيات ، إلا أنها تتناسب بشكل مدهش. في ميكانيكا الكم التقليدية - في تفسير كوبنهاجن الذي تبناه نيلز بور ورفاقه - يحتاج المرء إلى التمييز بين المراقب وما يلاحظه. بالنسبة للفيزياء العادية في المختبرات ، كل شيء في محله. المراقب هو أنت وأنت تراقب التجربة. ولكن ماذا لو كان هدف الملاحظة هو الكون كله؟ لا يمكنك تجاوزه لقياسه. لا يجعل التفسير متعدد العالم مثل هذه الانقسامات الاصطناعية. في عمل جديد ، قام فيزيائي كالتك ، شون كارول ، مع طلاب الدراسات العليا جايسون بولاك وكيمبرلي بودي ، بتطبيق تفسير متعدد العالم بشكل مباشر على إنشاء الأكوان في الأكوان المتعددة الكونية. يقول كارول: "كل شيء في ميكانيكا الكم التقليدية لم يكن أسماكًا ولا لحومًا ، يصبح من حيث المبدأ محسوبًا من وجهة نظر إيفريت".

وأخيرًا ، يعطي نوعان من الأكوان المتعددة نفس التوقعات للملاحظات. الفرق هو أنهم يضعون النتائج المحتملة في أماكن مختلفة. يعتبر كارول "كونًا متعددًا كونيًا تتواجد فيه حالات مختلفة في مناطق منفصلة من الزمكان ، وكون متعدد محلي حيث توجد حالات مختلفة هنا ، فقط في فروع مختلفة من دالة الموجة".

حدد عالم الكونيات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ماكس تيجمارك هذه الفكرة خلال ورقة عام 2002 تطورت إلى كتابه لعام 2014 ، "عالمنا الرياضي". يصف عدة مستويات من الأكوان المتعددة. المستوى الأول - مناطق بعيدة للغاية من كوننا. المستوى الثالث - تعيينه لمجموعة كمّية من العوالم (يلتقي أيضًا بالمستويين الثاني والرابع ، لكن الأمر لا يتعلق بها الآن). لمعرفة أوجه التشابه بين المستويين الأول والثالث ، تحتاج إلى التفكير في طبيعة الاحتمال. إذا كان هناك شيء يمكن أن يؤدي إلى نتيجتين ، فسترى أحدهما ، ولكن يمكنك التأكد من أن الآخر حدث أيضًا - إما في جزء آخر من الكون العملاق ، أو هنا في عالم موازٍ. إذا كان الكون كبيرًا بما يكفي ومليئًا بالمادة ، فإن الأحداث التي تحدث هنا على الأرض ستحدث أيضًا في مكان آخر ، مثل أي اختلافات محتملة لهذه الأحداث.

على سبيل المثال ، أنت تجري تجربة توجه فيها ذرة إلى زوج من المغناطيس. سترى كيف يندفع إلى المغناطيس السفلي أو العلوي ، مع احتمال 50 ٪. في تفسير عالمي ، هناك عالمين يتقاطعان في المختبر الخاص بك. في واحدة ، ترتفع الذرة ، في الأخرى ، تنخفض. في الأكوان المتعددة الكونية ، هناك أكوان أخرى (أو أجزاء من كوننا) مع توأم متطابق للأرض يقوم فيه الإنسان بنفس التجربة بالضبط ، ولكن بنتيجة مختلفة. رياضيا ، هذه الحالات متطابقة.

لا يحب الجميع الأكوان المتعددة ، وخاصة الاختلافات المماثلة للأكوان المتعددة. ولكن بالنظر إلى الطبيعة الأولية لهذه الفرضيات ، فلنرى إلى أين تقودنا. يقدمون فكرة جذرية: أن الأكوان المتعددة لا يجب أن تكون منفصلة - أن التفسير متعدد العالم لا يختلف عن المفهوم الكوني للكون المتعدد. إذا بدت مختلفة ، فذلك لأننا نفهم الحقيقة بشكل خاطئ.

اقترح فيزيائي ستانفورد ، ليونارد ساسكيند ، معاملتهم على قدم المساواة في كتاب عام 2005 ، المناظر الطبيعية الكونية. وكتب (باستخدام مصطلحه الخاص بالكون المتعدد) للوهلة الأولى ، يبدو أن التفسير متعدد العالم لإيفريت يبدو مختلفًا تمامًا عن التباعد الكبير في التورم. "ومع ذلك ، أعتقد أن التفسرين ربما يتحدثان عن نفس الشيء." في عام 2011 ، كتب مع الفيزيائي من بيركلي ، رافائيل بوسو ، عملًا يزعمون فيه أن الفكرتين متطابقتين. يقولون إن الطريقة الوحيدة لإعطاء معنى للاحتمالات المرتبطة بميكانيكا الكم وظاهرة التلاشي - التي بفضلها تظهر فئاتنا الكلاسيكية من المواقف والسرعات - هي تطبيق تفسير متعدد العالم لعلم الكونيات. ونتيجة لذلك ، يجب أن ينتج الأكوان المتعددة الكونية بشكل طبيعي. في العام نفسه ، أثبت ياسونوري نومورا من جامعة كاليفورنيا في بيركلي فكرة مماثلة في عمله ، حيث "يوفر توحيد عمليات القياسات الكمية والأكوان المتعددة". تستخدم Tegmark نفس الحجة تقريبًا في ورقة عام 2012 التي شارك في كتابتها أنتوني أغيري من جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز.

من وجهة النظر هذه ، العديد من العوالم الكمومية ليست بجانبنا مباشرة ، ولكنها بعيدة عنا. لا تصف الدالة الموجية ، كما يكتب Tegmark ، "مجموعة خيالية غير مفهومة من الاحتمالات لما يمكن أن يفعله الكائن ، ولكن مجموعة مكانية حقيقية من نسخ متطابقة من كائن موجود في مساحة غير محدودة".

خلاصة القول هي أنك تحتاج إلى التفكير بعناية في وجهة نظرك. تخيل أنك تنظر إلى الأكوان المتعددة من موقع الله ، والتي تظهر منها جميع الاحتمالات المدركة. لا توجد احتمالات. كل شيء يحدث على وجه اليقين في أحد الأماكن. من وجهة نظر محدودة لعالمنا ، مرتبطة بكوكب الأرض ، تتكشف أحداث مختلفة باحتمالات مختلفة. يقول Busso: "إننا نغير الصورة العالمية التي يحدث فيها كل شيء على الإطلاق في مكان ما ، ولكن لا يمكن لأحد رؤية كل شيء في وقت واحد - على المستوى المحلي ، حيث يوجد لديك موقع واحد معروف بشكل أساسي".

يجد العديد من علماء الكون دليلاً على وجود مساحة أكبر بكثير في صورة الأشعة المشعة مما يمكننا ملاحظته مباشرة

للانتقال من العالمية إلى المحلية ، نحتاج إلى قطع الكون لفصل ما يمكن قياسه عن غير القابل للقياس. المقاس هو "موقعنا السببي" ، كما يسميه Busso. هذا هو مجموع كل ما يمكن أن يؤثر علينا - ليس فقط الكون المرئي ، ولكن أيضًا منطقة الفضاء التي ستكون متاحة لأحفادنا البعيدين. من خلال قطع مؤامرتنا عن بقية الزمكان ، يمكننا أن نتخيل الملاحظات التي يمكننا إجراؤها ، ونتيجة لذلك نحصل على ميكانيكا الكم على الطراز القديم.

من وجهة النظر هذه ، فإن سبب عدم اليقين للأحداث الكمومية هو أننا لا نعرف أين نحن في الأكوان المتعددة. في الفضاء اللامتناهي ، هناك عدد لا نهائي من المخلوقات التي تبدو وتتصرف تمامًا مثلك في كل شيء. يبرز الغموض الرئيسي الكاريكاتير الكلاسيكي لنيويوركر. على قطعة من الجليد حشد من طيور البطريق متطابقة. سأل أحدهم: "ومن أنا؟"



لا يزال لدى البطريق الفقير الفرصة لتحديد مكانه من خلال تثليث أقرب جليد عائم ، ولكن في الأكوان المتعددة لا توجد نقاط مرجعية من هذا القبيل ، لذا لا يمكننا أبدًا مشاركة نسخنا المتعددة. ديفيد دويتش فيزيائي من أكسفورد ، ومثل كارول وتيجمارك ، أتباع مخلصين للتفسير متعدد المتغيرات ، يكتب في نسيج الحقيقة: "بافتراض نقطة في السؤال ، أي من النسخ المتطابقة هي أعني ، أن نفترض أن هناك نظامًا مرجعيًا خارج الأكوان المتعددة ، حيث يمكن للمرء أن يجيب على هذا السؤال: "أنا ثالث على اليسار". ولكن ما هذا "اليسار" وما هو "الثالث"؟ ليس هناك "وجهة نظر خارج الأكوان المتعددة".

يقول Tegmark ، في الواقع ، إن مفهوم الاحتمالية في ميكانيكا الكم يعكس "عدم قدرتك على العثور على نفسك في الأكوان المتعددة من المستوى الأول ، أي معرفة أي عدد لا نهائي من النسخ في الفضاء لديه إحساسك الذاتي." وبعبارة أخرى ، تبدو الأحداث احتمالية لأنك لا تعرف أبدًا من أنت. فبدلاً من عدم التأكد من الطريقة التي ستسير بها التجربة ، ستسير على طول الطريق ؛ أنت ببساطة لست متأكدا من منكم يلاحظ أي من نتائجها.

بالنسبة إلى Busso ، فإن النجاح الرياضي لهذا النهج يكفي ، ولن يعاني من الأرق بسبب الكيفية التي سيحدد بها الشخص المعنى العميق للأكوان المتعددة المدمجة. "في الواقع ، ما يهم هو تنبؤاتك ، وكيف ترتبط بملاحظاتك" ، كما يقول. - لا يمكن ملاحظة المناطق الخارجة عن أفقنا الكوني ، وكذلك تفرّع الدالة الموجية التي لم نكن نشاهدها. هذه ليست سوى الأدوات التي نستخدمها للحسابات. "

لكن مثل هذا النهج الفعال للنظرية الفيزيائية لا يرضي الكثيرين. نريد أن نعرف ما يعنيه كل هذا - كيف يمكن لقراءة العداد أن تخون وجود فقاعات لا نهائية في الزمكان. يقول ماسيمو بيجليوتشي ، فيلسوف العلوم بجامعة سيتي في نيويورك: "إذا كنت تتحدث عن تقسيم حقيقي للكون ، فشرح لي بالضبط كيف يحدث هذا وأين تقع هذه العوالم الأخرى بالضبط."

ربما لفهم معنى العلاقة بين خيارات الأكوان المتعددة ، من الضروري تجديد فهمنا للمكان والزمان. إذا كانت الأكوان المتعددة في نفس الوقت بعيدة جدًا وفي مكان ما هنا ، فربما تكون هذه علامة على أن فئاتنا "هناك" و "هنا" تفشلنا.

قبل ما يقرب من عقدين من الزمن ، جادل دويتش في نسيج الواقع الخاص به بأن الأكوان المتعددة كانت تخترع مفهومًا جديدًا للوقت. في الحياة اليومية وفي الفيزياء ، نفترض وجود شيء مثل وقت نيوتن الحالي إلى الأبد. عادة ما يوصف الأكوان المتعددة بأنها بنية تتكشف بمرور الوقت. في الواقع ، الوقت لا يتدفق ولا يمر ، ولا نتحرك على طوله بطريقة غامضة. الوقت هو الطريقة التي نحدد بها الحركة. لا يمكنها التحرك. لذلك ، لا تتطور الأكوان المتعددة. إنها موجودة فقط. يكتب دويتش: "الكون المتعدد لم" يظهر "ولا" يختفي ". هذه المصطلحات تعني مرور الوقت ".

بدلاً من تخيل كيف تتكشف الكون المتعدد في الوقت المناسب ، يعتقد Deutsch أنه يجب علينا أن نتخيل كيف يتكشف الوقت في الأكوان المتعددة. الأوقات الأخرى هي ببساطة حالات خاصة لأكوان أخرى. وبعيدًا عن ذلك ، قام الفيزيائي جوليان بربور أيضًا بهذه الفكرة في كتابه لعام 1999 ، نهاية الوقت. بعض هذه الأكوان الأخرى ، كما يكتب دويتش ، تذكرنا كثيرًا بعالمنا - "الآن" - التي نفسرها على أنها أجزاء من تاريخ كوننا ، وليست كأكوان منفصلة. بالنسبة لنا ، هم ليسوا في مكان ما في الفضاء ، ولكن على خطنا الزمني. مثلما لا يمكننا إدراك الكون كله في وقت واحد ، لا يمكننا إدراك مجموعة لا حصر لها من اللحظات في كل مرة. بدلاً من ذلك ، تعكس تصوراتنا وجهة نظرنا للمراقبين المدمجين الذين يعيشون في لحظات معزولة. بالانتقال من وجهة نظر عالمية إلى وجهة نظر محلية ، فإننا نستعيد العلامات المألوفة للعصر.

يمكن للأكوان المتعددة أيضًا تصحيح رؤيتنا للفضاء. "لماذا يبدو العالم كلاسيكيًا؟" يسأل كارول. "لماذا يوجد الزمكان بأربعة أبعاد؟" يعترف كارول ، الذي كتب مشاركة مدونة حول توحيد الأكوان المتعددة ، بأن إيفريت لا يجيب على هذه الأسئلة ، "ولكنه يمنحك منصة تطرحها عليها".

يعتقد أن الفضاء ليس أساسياً ، ولكنه نتيجة لظاهرة. ولكن من أين أتت؟ ما هو موجود حقا؟ بالنسبة لكارول ، تقدم صورة Everett إجابة بسيطة على هذا السؤال. يقول كارول: "إن العالم دالة موجية". - هذا عنصر من فضاء هيلبرت. هذا كل شيء. "

الفضاء هيلبرت هو الفضاء الرياضي المرتبط بوظيفة الموجة الكمومية. هذا تمثيل مجرد لجميع الحالات الممكنة للنظام. إنه يشبه إلى حد ما الإقليدية ، لكن عدد القياسات يختلف ، ويعتمد على عدد الحالات المقبولة للنظام. بالنسبة للكيوبت - وحدة أساسية من البيانات في أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، قادرة على أخذ القيمة 0 ، 1 ، أو أن تكون في تراكبها ، فإن مساحة هيلبرت ثنائية الأبعاد. تتوافق الكمية المستمرة ، مثل الموضع أو السرعة ، مع مساحة هيلبرت غير محدودة الأبعاد.

يبدأ الفيزيائيون عادةً بنظام موجود في الفضاء الحقيقي ويشتقون مساحة هيلبرت منه ، لكن كارول يعتقد أن هذه العملية يمكن عكسها. تخيل كل حالة الكون الممكنة وتأتي إلى الحالة التي يجب أن يتواجد فيها النظام - إذا كانت موجودة على الإطلاق في بعض المساحة. لا يمكن أن يوجد نظام في مكان واحد ، ولكن في عدة مساحات في نفس الوقت ، وبعد ذلك سوف نسميها الأكوان المتعددة. يقول كارول إن هذا الرأي "يقع بشكل طبيعي على فكرة الزمكان الناشئ".

بعض الناس - وخاصة الفلاسفة - يرفضون هذا النهج. قد تكون مساحة هيلبرت أداة رياضية مقبولة ، ولكن هذا لا يعني أننا نعيش فيها. يقول والاس ، الذي يدعم التفسير متعدد العالم ، إن فضاء هيلبرت ليس حرفياً بنية موجودة ، بل هو طريقة لوصف الأشياء الحقيقية - الأوتار والجسيمات والحقول أو ما لا يزال الكون يتكون منه. « , », – .

. 1982, 51 . , ; , , . , , . : . , – ! – , . , , , , , , « », , .