Fragen Sie Ethan Nr. 45: Wie weit reicht das Multiversum?
Der Leser fragt:Könnten Sie die Multiversum-Theorie genauer erklären? Wird es in verschiedenen Universen unterschiedliche Gesetze geben? Oder werden sie alle einige grundlegende Gesetze haben? Oder wird alles gleichzeitig sein? Kommen sie aus dem Zentrum unseres Universums oder hat jeder von ihnen seinen eigenen Urknallpunkt?
Viele Fragen wurden gleichzeitig gestellt. Beginnen wir also mit den Grundlagen - mit dem Universum, das wir kennen und lieben.Jeder Punkt in diesem Video ist eine Galaxie mit Millionen bis Billionen Sternen. Die größten haben eine tausendfach größere Masse als die Masse der Milchstraße. Und trotzdem zeigt uns dieser „Flug“ nur 0,0002% aller für uns sichtbaren Galaxien.
Indem wir einen unauffälligen Teil des Himmels auswählten und das Hubble-Weltraumteleskop 23 Tage lang darauf richteten, konnten wir 5.000 Galaxien aus einem entfernten Teil des Universums entdecken. Um den gesamten Himmel solcher Orte abzudecken, wären 32 Millionen erforderlich - dies bedeutet, dass es im Universum mindestens hundert Milliarden Galaxien gibt.Im größten Maßstab erstreckt sich unsere kosmische Vision über 46 Milliarden Lichtjahre in jede Richtung. Und dann wissen wir nur, dass das Universum ein endliches Alter hat und dass die Lichtgeschwindigkeit auch endlich ist.
Aber soweit wir wissen, geht das Universum weiter. Unsere Ecke des Kosmos scheint sich nicht von anderen zu unterscheiden - in grober Näherung ist das Universum in Struktur und Eigenschaften ungefähr homogen.Wir können sogar kosmische Mikrowellenstrahlung untersuchen, Reststrahlung aus der Zeit, als das Universum so heiß war, dass es keine neutralen Atome bilden konnte - sie wurden sofort in Stücke zerbrochen.
Dies ist eine Momentaufnahme der Strahlung des Universums aus einer Entfernung von 46 Milliarden Lichtjahren in alle Richtungen. Es wurde nur 380.000 Jahre nach dem Urknall ausgestrahlt. Alles zeigt nicht nur, dass das Universum in Bezug auf Dichte und Eigenschaften fast überall gleich ist, sondern auch, dass die Gesetze der Physik überall gleich sind und dass sich das Universum nicht wie eine geschlossene Oberfläche schließt.Dies sagt uns, dass das Universum, das wir sehen, nur ein Teil des gesamten Universums ist. Alle Sterne, Galaxien und Strahlungen, die während der Existenz des Universums die Milchstraße erreichten, sind nur ein Teil dessen, was während des Urknalls geschaffen wurde.
Und trotz der Tatsache, dass die Größe des Universums uns unbekannt ist, legen alle Beobachtungen nahe, dass in jedem seiner Teile:- dieselben Gesetze der Physik jederzeit und überall gelten- jede Region ihre eigene Geschichte hat und nicht vereint ist kausale Beziehungen zu anderen (tauscht keine Informationen mit ihnen aus)- sie alle stammten aus einem UrknallMit anderen Worten, sogar jenseits der Grenzen des beobachtbaren Universums gibt es einfach einen zusätzlichen Raum desselben Universums - das, was wir als Nullniveau des Multiversums bezeichnen, das im Wesentlichen kein Multiversum ist.Aber wir glauben, dass das Multiversum existiert - und nicht nur unser Universum. Alles kommt von unseren Vorstellungen darüber, wie das Universum geboren wurde.Derzeit expandiert das Universum (und expandiert seit dem Urknall) im Verhältnis zur Menge an Materie und Energie. Als sie jünger, heißer, dichter und energischer war, war ihre Expansionsrate höher. Heute ist die Energiedichte geringer und nimmt weiter ab, wobei asymptotisch ein kleiner Wert ungleich Null erreicht wird.Dieser Wert ungleich Null ist als die dem Raum selbst innewohnende Dunkle Energie bekannt. Sein Wert ist gering, aber Materie und Strahlung lösen sich im expandierenden Universum weiter auf und die Dunkle Energie bleibt konstant. Infolgedessen trägt dunkle Energie bereits mehr als der Rest zur Expansion des Universums bei.Das Erstaunlichste ist, dass das Universum vor dem Urknall dasselbe tat, nur mit viel größerer Energie und Geschwindigkeit. Diese Periode wurde kosmische Inflation genannt.
Durch die Inflation wächst die Raumzeit exponentiell, und wenn dies in der Vergangenheit mit viel Energie geschehen ist, war diese exponentielle Expansion unrealistisch schnell. Für nur 10 -32Sekunden würde sich eine Region von der Größe eines subatomaren Teilchens auf Größen ausdehnen, die größer sind als der heute beobachtbare Teil des Universums.Aufgrund der Eigenschaften der Quantenfeldtheorie spielt es keine Rolle, wie die Inflation begann - die meisten Teile des Kosmos würden sich exponentiell und bis ins Unendliche ausdehnen. Aber dies geschah eindeutig nicht in unserem Teil des Universums - irgendwann endete die Inflation und brachte unser heutiges Universum hervor. Und der Mechanismus, der die Inflation für uns beendete, sollte sie im Rest des Universums beenden.Obwohl die Bereiche des Universums, in denen die Inflation weiter wächst, schneller wachsen als die Bereiche, in denen sie endete, sollte es eine große Anzahl nicht verbundener Bereiche der Raumzeit geben, in denen die Inflation endete - im Bild unten sind sie mit X gekennzeichnet:
Diese getrennten Regionen des Universums, die nicht miteinander verbunden sind, erleben den Urknall mit dem Ende der Inflation - unabhängig voneinander. Dies nennen wir das Multiversum der ersten Ebene. Normalerweise skizzieren wir vier verschiedene Ebenen des Multiversums, und diese erste tritt im Kontext der kosmischen Inflation am wahrscheinlichsten auf.Dies ist die Antwort auf die letzte Frage des Lesers: Es gibt verschiedene voneinander getrennte Universen, von denen jedes einen unabhängigen Urknall hat, der als Ergebnis der Explosion aufgetreten ist, die das uns bekannte Universum hervorgebracht hat.
Was ist mit anderen Universen? Müssen sie identische physikalische Gesetze haben?Die Multiversum-Hypothese der zweiten Ebene besagt, dass sich die physikalischen Konstanten anderer Universen von unseren unterscheiden werden. Dies basiert auf einer Reihe von Annahmen, die normalerweise nicht geäußert werden:- Es gibt eine Art von Symmetrie, die sich während der Inflation erholt
- Am Ende der Inflation ist die Symmetrie gebrochen
- In verschiedenen Universen wird die Symmetrie auf unterschiedliche Weise gebrochen
- Es ist die gebrochene Symmetrie, die die Grundkonstanten des Universums bestimmt
Mal sehen, was wir über Inflation wissen und was passiert, wenn sie endet.
Es wird angenommen, dass die kosmische Inflation ein Quantenfeld ist, das während der Inflation einen gewissen Nichtgleichgewichtswert aufweist, aber am Ende zum Gleichgewicht neigt. Aus Messungen der kosmischen Mikrowellenstrahlung ist bekannt, dass der Wert seiner Energie am Ende der Inflation viel niedriger war als der Wert auf der Planck-Skala. Dies wird normalerweise als die Energie angesehen, bei der die Symmetriekonstanten verletzt werden. Nur im Fall der orangefarbenen Kurve im Bild und nur in dem Fall, in dem ihre Minima unterschiedliche Werte haben, und nur in Fällen, in denen das Inflationsfeld mit unterschiedlichen Grundkonstanten interagiert, hat das andere Universum andere Konstanten.Dies gibt Anlass zu der Annahme, dass andere Varianten des Symmetriebrechens (z. B. elektroschwache oder Higgs-Symmetrie) nicht zu einer Änderung der grundlegenden Wechselwirkungskonstanten führen. In anderen Regionen unseres Universums geschah dies und führte nicht zu einer Änderung der Konstanten.
Obwohl die Idee des Vorhandenseins anderer Multiversen der ersten Ebene mit anderen Konstanten attraktiv erscheint, haben wir allen Grund zu der Annahme, dass dies kaum möglich ist, und es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass die Wahrscheinlichkeit ihres Vorhandenseins hoch ist.Was ist mit Multiversum höheren Ebenen?Sie können nur durch gezielte Fehlinterpretation der mehrdimensionalen Interpretation der Quantenmechanik erreicht werden.
Einige Leute behaupten fälschlicherweise, dass Sie sich jedes Mal, wenn Sie eine Quanten- "Entscheidung" treffen, in einem von zwei möglichen Universen befinden, die zuvor miteinander übereinstimmten.Egal wie romantisch und attraktiv es ist, das ist nicht das, worüber die Physik spricht! Viele Elemente tragen ungleich Null zur Wellenfunktion des Universums bei, und es gibt nicht viele Universen. Wenn Sie Messungen durchführen, versetzen Sie sich in ein Universum und nicht in ein anderes. Mit anderen Worten, die Physik der Multi-Welt-Interpretation besagt, dass die Quantenwellenfunktion des Universums als Überlagerung von Zuständen dargestellt werden kann - und überhaupt nicht, dass alle Möglichkeiten irgendwo im Universum realisiert werden. Eine Multi-Welt-Interpretation ist völlig akzeptabel, aber dies bedeutet nicht, dass parallele Universen existieren, die mit unseren identisch sind.
Und das Multiversum der 4. Ebene liegt so weit im Bereich der Annahmen und Hypothesen, dass es keinen Sinn macht, sich lange darüber zu verbreiten. Sie behauptet, dass es alle möglichen Universen gibt, die allen möglichen mathematischen Konstruktionen entsprechen, die das Universum kontrollieren können.Beantwortung der Frage des Lesers:- Unser Universum erstreckt sich weiter als sein beobachteter Teil und wurde während des Urknalls erschaffen. Alle haben die gleichen Gesetze der Physik und Konstanten.Aufgrund der Inflation gibt es andere Universen mit anderen Urknallen. aber höchstwahrscheinlich stimmen ihre Gesetze und Konstanten mit unseren überein- alle sind nicht durch kausale Beziehungen mit uns verbunden und können uns nicht beeinflussen, so wie wir es bei ihnen tun- Jeder hat seine eigene Geschichte, und viele haben möglicherweise vernünftige Beobachter, die nach Antworten auf solche Fragen suchen Source: https://habr.com/ru/post/de393741/
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