عند الإجابة عن أسئلة حول عوالم متوازية ، يحتاج الفيزيائيون إلى التمييز بعناية بين تفسيرات هذه الفكرة. في علم الكونيات التضخمية توجد فكرة "الأكوان المتعددة" في ميكانيكا الكم - "تعدد العوالم" أو "فروع دالة الموجة" ، في نظرية الأوتار - "الأغشية المتوازية". لكن في الآونة الأخيرة ، يفكر الناس بشكل متزايد فيما إذا كان يمكن أن تأتي أول فكرتين من نفس الفكرة الأساسية. (بران ، من وجهة نظري ، لا يزال مفهومًا منفصلاً تمامًا).
للوهلة الأولى ، هذا جنون - أو على الأقل ، بدا لي ذلك في البداية. عندما يتحدث علماء الكون عن الأكوان المتعددة ، فإنهم يستخدمون مصطلحًا شعريًا جزئيًا. في الواقع ، نحن نعني مناطق مختلفة من الزمكان بعيدة جدًا بحيث لا يمكننا مراقبتها ، لكنها لا تزال تنتمي إلى ما نود تسميته "الكون". في علم الكونيات التضخمية ، يمكن لهذه المناطق النائية أن تكون مكتفية ذاتياً نسبيًا - كما يطلق عليها آلان جوت ، "أكوان الجيب". إذا قمت بدمج هذا مع نظرية الأوتار ، فإن قوانين الفيزياء المحلية الناشئة في أكوان الجيب المختلفة يمكن أن تكون مختلفة تمامًا. قد يكون لها جزيئات مختلفة وقوى مختلفة وحتى
عدد مختلف من الأبعاد . لذلك ، من المعقول جدًا اعتبارها أكوانًا منفصلة ، حتى لو كانت جميعها جزءًا من نفس الزمكان.
بإلقاء نظرة سريعة على ميكانيكا الكم ، يبدو الوضع هناك مختلفًا تمامًا. تذكر
القط شرودنغر . تصف ميكانيكا الكم الواقع من خلال وظائف الموجة التي تحدد القيم (السعات) لجميع الاحتمالات المحتملة لما يمكننا ملاحظته. القطة ليست حية ولا ميتة - إنها في تراكب الحياة + الموت. على الأقل حتى نقوم بالمراقبة. في تفسير كوبنهاجن المبسط ، في وقت الملاحظة ، تنهار الدالة الموجية في احتمال حقيقي واحد. نرى إما قطة حية أو قطة ميتة. اختفى احتمال آخر. في تفسير تعدد عوالم Everett ، يستمر الاحتمالان في الوجود ، لكننا ، مراقبًا ماكروسكوبيًا ، منقسمان إلى قسمين - أحدنا يراقب قطة حية ، والآخر ميت. والآن هناك بالفعل اثنان منا ، كلاهما حقيقي تمامًا ، ولا يمكننا التقارب مع بعضنا البعض.
تبدو هاتان الفكرتان مختلفتين تمامًا. في الأكوان المتعددة الكونية ، هناك أكوان أخرى بعيدة جدًا. في ميكانيكا الكم ، توجد هنا ، ولكن في مساحات مختلفة من الاحتمالات (في أجزاء مختلفة من
مساحة هيلبرت ، إذا كنت تريد الخوض في التفاصيل). لكن بعض الفيزيائيين كانوا يفكرون منذ فترة طويلة حول ما إذا كانت هذه الأفكار يمكن أن تكون هي نفسها. وهناك عدد من الأوراق العلمية الجديدة التي نشرها مفكرون جريئون من منطقة خليج سان فرانسيسكو يقومون بتطوير هذه الفرضية بالتفصيل.
1.
النظريات الفيزيائية ، والتضخم الأبدي ، والكون الكمومي ، ياسونوري نومورا
2.
التفسير المتعدد الأكوان لميكانيكا الكم ، رافائيل بوسو وليونارد سوسكيند
تمت مناقشة الأفكار المتعلقة بهذه الفرضية مؤخرًا تحت عنوان "كيفية
الانخراط في ميكانيكا الكم في عالم كبير بلا حدود" - هذه هي أعمال
دون بيج وأنتوني أجواير (وغيرها) . لكن الأعمال المذكورة سابقًا مخصصة مباشرة لفرضية "الأكوان المتعددة = تعدد العوالم".
بعد قراءة هذين العملين ، تحولت من متشكك إلى متابع حذر. حدث هذا لسبب بسيط: أدركت أن هذه الأفكار تتناسب جيدًا مع الأفكار الأخرى التي فكرت في نفسي! لذا سأحاول أن أشرح ما يحدث. ومع ذلك ، يتم تقديم تفسيري لهذه الأعمال تحت تأثير أفكاري الخاصة. لذلك ، سوف أشرح ، في رأيي ، ما قد يكون صحيحا. أعتقد أن التفسير سيكون قريبًا بما فيه الكفاية من ذلك المعروض في هذين العملين ، ولكن ليس من الضروري إلقاء اللوم على مؤلفيهم عن أي غباء قادم مني.
هناك فكرتان تقودان معًا هذا الافتراض المجنون إلى شيء ذي مغزى. الأول هو إضعاف الفراغ الكمومي.
عندما يقول خبراء في فيزياء الجسيمات "الفراغ" ، فإنهم لا يقصدون "الفضاء الفارغ" ، يتحدثون عن "الحالة ذات الطاقة الأقل من جميع الحالات المماثلة". لنفترض أن لديك مجالًا
عدديًا يملأ الكون ، وقادرًا على أخذ قيم مختلفة ، ومع كل منها توجد بعض الطاقة الكامنة المختلفة عن الأخرى. في المسار الطبيعي للأحداث ، يسعى المجال لتحقيق الحد الأدنى من الطاقة الكامنة - وهذا هو "الفراغ". ولكن في نفس الوقت هناك "فراغ حقيقي" تكون فيه الطاقة هي الأصغر حقًا ، وهناك "فراغات خاطئة" حيث وصلت إلى الحد الأدنى المحلي ، ولكن ليس عالميًا.
تم تحديد مصير
الفراغ الكاذب في العديد من الأعمال الشهيرة من قبل سيدني كولمان وزملائه في السبعينيات. باختصار ، تخضع الحقول لتقلبات كمية. لذلك ، فإن المجال العددي ليس في حالة فراغ هادئة. إذا شاهدته ، يمكنك أن ترى كيف تنحرف قليلاً. في بعض الأحيان ينحرف كثيرًا لدرجة أنه يعبر الحاجز في اتجاه الفراغ الحقيقي. لا يحدث هذا في جميع أنحاء الفضاء في نفس الوقت ؛ يحدث هذا في منطقة صغيرة ، في فقاعة. ولكن عندما يحدث ذلك ، فإن المجال يسعى بالفعل للبقاء في حالة فراغ حقيقي ، وليس خطأ - الأول مفضل بقوة. لذلك ، تنمو الفقاعة. تنمو الفقاعات الأخرى في أماكن أخرى أيضًا. ونتيجة لذلك ، تصطدم الفقاعات ، ويتم بنجاح الانتقال من فراغ زائف إلى فراغ حقيقي. (ما لم يتمدد الكون بسرعة كبيرة بحيث لا تصل الفقاعات إلى بعضها البعض). هذا مشابه جدًا لكيفية تحول الماء إلى بخار ، وتشكيل فقاعات.
من هذا المنطلق يتحدث الجميع عن مصير الفراغ الكاذب ، لكن في الواقع ، كل شيء لا يسير على هذا النحو. الحقول الكمومية لا تشهد "تقلبات" ؛ إنها لغة شعرية تستخدم لتسهيل التواصل مع حدسنا الكلاسيكي. تخضع ملاحظاتنا لتقلبات - نحن ننظر إلى نفس المجال عدة مرات ، وفي كل مرة نلاحظ فيها قيمًا مختلفة.
وبالمثل ، فإن القول بأن "الفقاعة تتشكل وتنمو" ليس صحيحًا تمامًا. في الواقع ، هناك سعة كمية معينة للفقاعة ، وهي تنمو مع مرور الوقت. عندما ننظر إلى الميدان ، إما أن نرى الفقاعة ، أو لا نراها - تمامًا مثلما عندما نفتح صندوق Schrodinger ، نرى قطًا حيًا أو قطة ميتة. ولكن في الواقع ، هناك دالة موجية كمومية تصف كل الاحتمالات في وقت واحد.
سنأخذ هذا في الاعتبار ونقدم المكون الرئيسي الثاني: تكامل (تكامل) الأفق. هذا هو تعميم لفكرة
تكامل الثقوب السوداء ، والتي بدورها تنمو من
مبدأ الكم
التكامل . (بالفعل الخلط؟). تم تقديم مفهوم التكامل من قبل نيلز بور ، وهذا يعني أنه "يمكنك تخيل إلكترون كجسيم ، أو كموجة ، ولكن ليس مثل الاثنين في نفس الوقت." أي أن هناك طرقًا مختلفة ومقبولة أيضًا لوصف شيء لا يمكن استخدامه في وقت واحد.
تكامل الثقوب السوداء ، تقريبًا ، هو أنه "يمكننا الحديث عما يحدث داخل الثقب الأسود ، أو خارجه ، ولكن ليس في نفس الوقت." هذه طريقة لتجنب تناقض
اختفاء المعلومات في الثقب الأسود أثناء تبخره. إذا رميت كتابًا في ثقب أسود ، ولم تضيع معلومات عنه ، فمن حيث المبدأ ، يجب أن تكون قادرًا على إعادة إنشاء محتوياته من خلال جمع كل
إشعاع هوكينج المنبعث من الثقب الأسود. يبدو هذا صحيحًا حتى إذا لم تفهم الآلية التي تحكم هذه العملية. المشكلة هي أنه يمكنك "قطع" قطعة من الزمكان ، تحتوي على كل من الكتاب الذي يقع داخله والإشعاع الصادر! فأين المعلومات؟ (لا يمكن أن يكون في مكانين في نفس الوقت - وهذا محظور
بموجب نظرية حظر الاستنساخ .
Sasskind و Torlacius و Aglum ، بالإضافة إلى Gerard 't Hooft ، اقترح التكامل كحل للمشكلة: يمكنك إما التحدث عن كتاب يقع في تفرد داخل ثقب أسود ، أو يمكنك التحدث عن إشعاع Hawking من الخارج ، ولكن ليس كلاهما في وقت واحد. هذا يشبه إلى حد ما التفكير بالتمني ومحاولة لإنقاذ الفيزياء من الاحتمال غير السار لاختفاء المعلومات إلى جانب انبعاث الثقوب السوداء. ولكن كلما فكر المنظرون في عمل الثقوب السوداء ، تم جمع المزيد من
الأدلة لحقيقة شيء مثل التكامل.
وفقًا لمبدأ تكامل الثقوب السوداء ، لا ينبغي للمراقب الخارجي أن يفكر في ما يحدث في الداخل. بتعبير أدق ، يمكن ترميز كل ما يحدث في الداخل بمعلومات تقع في أفق الأحداث. تتناسب هذه الفكرة بشكل جيد مع التصوير المجسم ، وحقيقة أن إنتروبيا الثقب الأسود يتناسب مع مساحة الأفق ، وليس حجمه. في الواقع ، أنت تغير "داخل الثقب الأسود" إلى "معلومات تعيش في الأفق" (بتعبير أدق ، في "الأفق الممتد" الموجود مباشرة فوق الأفق الحقيقي). في المقابل ، ترتبط هذه الفكرة
بنموذج غشاء الثقوب السوداء ، لكن هذه المقالة قد تم تضخيمها بالفعل.
أفق الحدث ليس النوع الوحيد من الأفق في النظرية النسبية العامة. هناك آفاق في علم الكونيات. الفرق هو أننا يمكن أن نكون خارج الثقب الأسود أثناء وجودنا داخل الكون. والأفق الكوني هو المجال المحيط بنا ، والذي بعده كل شيء بعيد جدًا بحيث لا يتوفر للضوء الوقت الكافي للوصول إلينا.
وهناك تكامل للآفاق: يمكنك التحدث عما هو داخل أفقك الكوني ، ولكن ليس عن ما هو في الخارج. كل شيء يمكن أن يحدث ، في رأيك ، خارج الأفق يمكن تشفيره في شكل معلومات عن الأفق نفسه - تمامًا مثل الثقوب السوداء! يتحول هذا إلى بيان واضح ومعقول جدًا في الفضاء الخالي مع ثابت كوني (de sitter space) ، حيث يوجد حتى نظير دقيق لإشعاع هوكينج. لكن تكامل الآفاق يدعي أن هذا صحيح حتى بالمعنى الأعم.
من وجهة نظر مؤيدي التكامل ، كل هذه الأكوان الجيبية لعلماء الكون لا معنى لها. بتعبير أدق ، لا تحتاج إلى التفكير فيها حرفيًا. كل ما تحتاج أن تتحدث عنه هو ما يحدث داخل (وعلى السطح) في أفقك. وهذه كمية محدودة من كل شيء ، وليست أكوان متعددة لا نهائية. يمكنك أن تتخيل أن مثل هذا الاحتمال له عواقب بعيدة المدى في مجال التنبؤات الكونية. الجدل حول كيفية ربط كل هذا يشتعل معا في المجتمع العلمي.
سنقوم الآن بربط كلتا الفكرتين معًا: تكامل الأفق ("فكر فقط فيما يحدث داخل الكون المرئي") وضعف الفراغ الكمي ("هناك تراكب كمّي لمختلف حالات الفراغ في أي نقطة في الفضاء").
والنتيجة هي الأكوان المتعددة في النعش. أو على الأقل الأكوان المتعددة داخل الأفق. من ناحية ، يقول التكامل أن المرء لا يحتاج إلى الحديث عما هو خارج الكون المرصود. يمكن الإجابة على أي سؤال معقول من حيث ما يحدث داخل الأفق. من ناحية أخرى ، تقول ميكانيكا الكم أن الوصف الكامل لكل ما يحدث داخل الكون المرئي يتضمن اتساعًا في مختلف الحالات الممكنة. لذا استبدلنا الأكوان المتعددة الكونية ، حيث توجد حالات مختلفة في مناطق منفصلة للغاية من الزمكان ، مع أكوان متعددة موضعية ، حيث توجد حالات مختلفة في مكان واحد ، فقط على فروع مختلفة من دالة الموجة.
من الصعب فهم الأمر على الفور ، لكنني آمل أن تكون النقاط الرئيسية واضحة. ولكن هل كل هذا صحيح؟ وإذا كان الأمر كذلك ، فماذا نفعل حيال ذلك؟
من الواضح أنه ليس لدينا إجابات على هذه الأسئلة ، ولكن من المثير للاهتمام مناقشة هذا الأمر. أنا أميل إلى الاعتقاد بأن هذا قد يكون صحيحا. وإذا كان الأمر كذلك ، أود أن أسأل ما هي العواقب على الظروف الكونية الأولية وعلى سهم الوقت. لا أعتقد أن هذا النهج يوفر إجابات بسيطة على هذه الأسئلة ، ولكنه يمكن أن يوفر منصة موثوقة نسبيًا يمكنك من خلالها البدء في تطوير إجابات معينة. الكون كبير جدًا ، ويمكننا أن نتوقع أن فهمه سيكون تحديًا خطيرًا بالنسبة لنا.