✍🏻 💐 👃 Fragen Sie Ethan # 73: Das Multiversum und Sie 👲🏻 👨🏼 ✊🏿

Hat irgendein anderes Universum eine andere Version von dir?

Neben dieser Welt gibt es noch andere.
- Stephen King, Der dunkle Turm

Eines der interessantesten und verführerischsten Diskussionsthemen ist die Idee, dass unsere Realität, dh das von uns wahrgenommene Universum, möglicherweise nicht die einzige Version der Ereignisse ist, die stattfinden. Vielleicht gibt es andere Universen, vielleicht sogar mit unterschiedlichen Versionen von uns und Ihnen, unterschiedlichen Geschichten und unterschiedlichen Endungen, die unseren nicht ähnlich sind: einem bestimmten Multiversum. Für die tägliche Spalte mit Antworten auf Fragen haben die Leser wie üblich ihre Fragen und Vorschläge gesendet, aber diese Woche geht die Ehre an eine Kollegin, die Astrophysikerin Amanda Mashburn, die fragt:

Ihre Meinung zur Theorie der multiplen Universen interessiert mich. Auf dem AAS-Plenum gab es eine Diskussion über Parallelwelten und eine Debatte darüber, ob es sich um Wissenschaftstheorie oder Science-Fiction handelt. Was denkst du darüber?

AAS ist eine amerikanische astronomische Gemeinschaft, und wir haben uns vor einigen Wochen in ihrem Rahmen getroffen. Der Bericht über Parallelwelten wurde von Max Tegmark erstellt, und die Wissenschaft hier ist wie folgt.

Das Universum ist, soweit man es mit dem mächtigsten Teleskop sehen kann, erweitert, riesig und massiv. Es zählt Photonen und Neutrinos und enthält etwa 10 ⁹⁰ Teilchen, die sich versammelt haben und Hunderte von Milliarden oder Billionen Galaxien gebildet haben. Jeder von ihnen enthält durchschnittlich eine Billion Sterne und ist aus unserer Sicht im Weltraum mit einem Durchmesser von etwa 92 Milliarden Lichtjahren verstreut.

Aber entgegen unserer Intuition bedeutet dies nicht, dass wir uns im Zentrum des endlichen Universums befinden. Alle Fakten deuten auf das Gegenteil hin.

Das Universum scheint uns endlich zu sein - wir können keine Objekte sehen, die weiter von uns entfernt sind als eine bestimmte Entfernung - nicht, weil es endlich ist, sondern weil es in seiner gegenwärtigen Form für eine begrenzte Zeit existierte. Selbst wenn Sie sich nur an eine Tatsache über den Urknall erinnern, sollte es die Tatsache sein, dass das Universum nicht räumlich und zeitlich konstant war, sondern sich von einem einheitlicheren, heißeren und dichteren Zustand zu einem klumpigeren, kühleren und zerstreuten Zustand entwickelte.

Infolgedessen wurde ein reiches Universum gebildet, das mit vielen Generationen von Sternen gesättigt ist und einen superkalten Hintergrund aus Reststrahlung aufweist, in dem sich Galaxien mit größerer Geschwindigkeit von uns entfernen, je weiter sie von uns entfernt sind, und es gibt eine Grenze dafür, wie weit wir in die Vergangenheit schauen können. Die Grenze wird durch die Entfernung angegeben, die das Licht ab dem Moment des Urknalls zurücklegen kann.

Dies bedeutet keineswegs, dass es jenseits der Grenzen des zugänglichen Teils des Universums nichts mehr gibt. Aus theoretischer Sicht und nach den Ergebnissen der Beobachtungen haben wir allen Grund zu der Annahme, dass es in großer Zahl und vielleicht sogar im Unendlichen gibt.

Mithilfe von Beobachtungen können wir verschiedene Qualitäten messen, einschließlich der räumlichen Krümmung des Universums, seiner Gleichmäßigkeit und Glätte in Temperatur und Dichte sowie seiner zeitlichen Entwicklung.

Wir werden feststellen, dass das Universum in viel größeren Maßstäben flach und gleichmäßig ist als das beobachtete Universum und möglicherweise noch mehr des Universums enthält, ähnlich unserem, das sich über unsere visuellen Fähigkeiten hinaus über Hunderte von Milliarden Lichtjahren in alle Richtungen erstreckt.

Aber theoretisch lernen wir noch verführerischere Dinge. Wir können den Urknall in die entgegengesetzte Richtung auf einen Zustand mit beliebiger Temperatur und Dichte extrapolieren und feststellen, dass er in den frühen Stadien nicht unendlich heiß und dicht wird. Bei Energien, die größer als ein bestimmter Wert sind, und rechtzeitig vor einem bestimmten Moment gab es eine Phase vor dem Urknall, die sein Auftreten sicherstellte.

In dieser Phase oder während der Zeit der kosmologischen Inflation war das Universum nicht mit Materie und Strahlung gefüllt, sondern mit der Energie, die dem Raum selbst innewohnt. Und dieser Zustand führte dazu, dass sich das Universum exponentiell ausdehnte. Dies bedeutet, dass anstelle einer gemächlichen Expansion oder anstatt die Punkte mit immer langsamerer Geschwindigkeit von uns entfernt zu bewegen, die Expansionsgeschwindigkeit überhaupt nicht abnimmt und die entfernten Orte im Laufe der Zeit zuerst zweimal, dann vier, acht werden sechzehn, zweiunddreißig usw.

Da die Expansion nicht nur exponentiell, sondern auch sehr schnell wächst, erfolgt die Verdoppelung in etwa 10 bis ³⁵ Sekunden. Das heißt, als 10 bis ³⁴ Sekunden vergingen , war das Universum 1000 größer als die ursprüngliche Größe. Als 10 vergangen sind^-33 Sekunden war das Universum 10 ³⁰ (oder 1000 ¹⁰ ) mal die ursprüngliche Größe; zu der Zeit in 10 ^{-32 nahm das} Universum in 10 ³⁰⁰ von seiner ursprünglichen Größe usw. zu. Der Aussteller ist so mächtig, nicht weil er schnell wächst, sondern weil er immer schneller wächst.

Offensichtlich hat sich das Universum bei einer solchen Geschwindigkeit nicht die ganze Zeit ausgedehnt, da Sie und ich hier sind, was bedeutet, dass die Inflation enden musste, damit der Urknall kommen würde. Sie können sich Inflation als einen Ball vorstellen, der auf einem flachen Hügel rollt. Solange der Ball nahe an der Spitze bleibt, rollt er langsam und die Inflation geht weiter und das Universum dehnt sich exponentiell aus. Wenn der Ball ins Tiefland zu rollen beginnt, endet die Inflation und der Ball rollt, um Energie abzuleiten, wodurch die inhärente Energie des Weltraums in Materie und Strahlung umgewandelt wird, die uns vom Inflationszustand zum heißen Urknall versetzt.

Oben: Das Aufblasen endet, wenn der Ball in ein Tief rollt.
Mitte: aber das Inflationsfeld ist quantenhaft und zeitlich verschmiert;
unten: In vielen Regionen des Weltraums (lila, rot, blau) endet die Inflation. andere (grün, blau) werden seine Fortsetzung beobachten, möglicherweise ad infinitum.

Bevor wir auflisten, was wir nicht über Inflation wissen, listen wir die wesentlichen Punkte auf, die wir kennen.

Inflation ist kein Ball. Dies ist kein klassisches Feld, sondern eine sich mit der Zeit ausbreitende Welle wie ein Quantenfeld.
Dies bedeutet, dass im Laufe der Zeit, wenn aufgrund der Inflation immer mehr Raum geschaffen wird, einige Regionen wahrscheinlich das Ende der Inflation erreichen werden, während andere ihre Fortsetzung beobachten werden.
In Regionen, in denen die Inflation aufgehört hat, wird es einen Urknall geben und ein Universum wie das unsere entstehen, und in anderen Regionen, in denen es nicht aufgehört hat, wird es zu einer Expansion kommen.
Im Laufe der Zeit werden aufgrund der Dynamik der Expansion verschiedene Regionen mit endender Inflation nicht interagieren und kollidieren. Die Regionen, in denen die Inflation nicht beendet ist, werden expandieren und sie vorantreiben.

Obwohl die Inflation zu einem bestimmten Zeitpunkt in mehr als 50% der Regionen enden kann (rote Kreuze), wird eine ausreichende Anzahl von Regionen auf unbestimmte Zeit weiter expandieren und zwei verschiedene Universen werden niemals kollidieren.

Dies erwarten wir auf der Grundlage der bekannten Gesetze der Physik und der im Universum beobachteten Phänomene, die uns Informationen über den Inflationszustand geben. Nun kann festgestellt werden, dass wir nicht viel über Inflation wissen, und dies führt zum Auftreten einer großen Anzahl von Unklarheiten und Möglichkeiten:

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Mit anderen Worten, ist es möglich, dass das Universum existiert, in dem alles genau wie in unserem passiert ist, nur Sie eine Sache anders gemacht haben und Ihr Leben sich dadurch dramatisch verändert hat?

Wo haben Sie sich entschieden, in einem anderen Land zu arbeiten, sind aber nicht in Ihrem eigenen geblieben?

Wo haben Sie sich dem Mobber widersetzt und sich nicht benutzen lassen?

Wo hast du die geküsst, die am Abend vor dir weggelaufen ist und sie nicht gehen ließ?

Und wo ist die lebenswichtige Situation, mit der Sie oder Ihr geliebter Mensch konfrontiert waren, die anders endete?

Eine erstaunliche Idee: Es gibt ein Universum, in dem jede Entwicklung von Ereignissen möglich ist. Alles, dessen Wahrscheinlichkeit über Null liegt, könnte in einem der Universen geschehen.

Aber um diese Idee zu verwirklichen, müssen viele „Wenns“ gerechtfertigt sein. Zum Beispiel sollte der Inflationszustand nicht nur lange anhalten - nicht nur 13,8 Milliarden Jahre, in denen unser Universum existiert - sondern unendlich lange.

Warum? Wenn sich das Universum exponentiell ausdehnen würde - nicht nur innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde, sondern innerhalb von 13,8 Milliarden Jahren oder etwa 4 * 10 ¹⁷ Sekunden - würden wir natürlich eine riesige Menge an Raum bekommen! Selbst wenn die Inflation in einigen Regionen endet, überwiegen im größten Teil des Universums Regionen mit anhaltender Inflation.

Wenn Sie wirklich zählen, werden wir mindestens 10 ^{50 ⁵⁰} Universen erhalten, die ihre Entwicklung unter Bedingungen begonnen haben, die unseren sehr nahe kommen. Es ist
10^{1000000000000000000000000000000000000000000000000000000} Universen - kaum haben Sie sich jemals eine Zahl mehr vorgestellt. Dennoch gibt es Zahlen und mehr, die die Anzahl der Wahrscheinlichkeiten des Ergebnisses von Partikelkollisionen beschreiben.

Es gibt 10 ⁹⁰ Teilchen in jedem Universum , und wir brauchen alle diese Teilchen, um 13,8 Milliarden Jahre lang die gleiche Geschichte aller Wechselwirkungen zu haben, um mit unserem Universum identisch zu werden - so dass bei der Wahl eines von mehreren Pfaden beide Universen würde existieren. Dies ist eine sehr große Anfrage für ein Universum mit 10 ⁹⁰ Quantenteilchen, da es weniger als 10 ^{50 ^{50 geben muss}}Teilchenkollisionen über 13,8 Milliarden Jahre. Die Zahl im Bild ist nur 1000! Oder (10 ³ !) Oder 1000 Fakultät, was die Anzahl der Permutationen von 1000 verschiedenen Partikeln beschreibt. Stellen Sie sich vor, wie viel die Zahl 10 ³ ! mehr als 10 ¹⁰⁰⁰ . 10 ³ ! Ist ungefähr 10 ²⁴⁷⁷ .

Aber im Universum nicht 1000 Teilchen, sondern 10 ⁹⁰ . Und jedes Mal, wenn zwei von ihnen interagieren, gibt es nicht zwei Szenarien, sondern ein ganzes Quantenspektrum. Es gibt also viel mehr Optionen als 10 ⁹⁰ ! Und diese Zahl ist viele Googolplex-mal mehr als Unsinn wie 10 ^{50 ⁵⁰} .

Mit anderen Worten, die Anzahl möglicher Kollisionen von Partikeln in einem Universum nähert sich aufgrund der Inflation schneller der Unendlichkeit als die Anzahl der Universen.

Selbst wenn wir die Annahme ablehnen, dass es unendlich viele Werte von Grundkonstanten geben kann, und sogar Probleme wie die Frage, ob das Multiversum den tatsächlichen Zustand beschreibt, außer Acht lassen, ist es sinnvoll, dass die Anzahl möglicher Interaktionsergebnisse so schnell wächst - viel schneller als der Exponent - dass es keine parallelen Universen gibt, die mit unseren identisch sind, es sei denn, die Inflation hielt auf unbestimmte Zeit an.

Der Singularitätssatz besagt, dass der Inflationszustand unvollständige Weltlinien der Raum-Zeit hat, und daher ist es unwahrscheinlich, dass die Inflation unendlich lange anhält, aber höchstwahrscheinlich an einem entfernten, aber letzten Punkt in der Vergangenheit begonnen hat. Jetzt gibt es eine große Anzahl von Universen - vielleicht mit anderen Gesetzen als unseren, aber vielleicht auch nicht -, aber sie reichen nicht aus, damit verschiedene Versionen von uns und Ihnen dort erscheinen. Die Anzahl der Optionen für die Ergebnisse der Interaktion wächst zu schnell im Vergleich zur Zunahme der Anzahl möglicher Universen.

Und was bedeutet das für uns?

Dies bedeutet, dass Sie sicherstellen müssen, dass unser Universum wichtig ist. Treffen Sie Entscheidungen, die Sie nicht bereuen werden: Wählen Sie einen Traumjob, können Sie für sich selbst eintreten, Probleme so gut wie möglich umgehen und jeden Tag Ihr Bestes geben. Es gibt kein anderes solches Universum mit derselben Version von dir, und für dich gibt es keine andere Zukunft als das, was du für dich selbst baust.

Machen Sie diese Zukunft zum bestmöglichen.

Vielen Dank für die wunderbare Frage, Amanda, an der Schnittstelle von Physik, Philosophie und den Grenzen wissenschaftlicher Erkenntnisse. Und obwohl Paralleluniversen ein fruchtbarer Boden für die Erforschung aller Möglichkeiten bleiben, lässt unser aktuelles Wissen ihnen wenig Chancen - zumindest in Bezug auf die Existenz alternativer Versionen von uns.

Ich hoffe, dass Ihnen und den anderen die Erklärung klar gemacht wurde. Senden Sie mir Ihre Fragen und Vorschläge zu den folgenden Artikeln.

Fragen Sie Ethan # 73: Das Multiversum und Sie

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