Eine Brücke aus dem Nichts: Ist es möglich, etwas aus dem Nichts herauszuholen?

"Die Frage des Seins ist die dunkelste in aller Philosophie." Also schloss William James und dachte über die grundlegendsten Rätsel nach: Wie kam etwas aus dem Nichts? Diese Frage ist pissend, entschied James, weil sie einer Erklärung bedarf und die Möglichkeit ihrer Anwesenheit leugnet. "Es gibt keine logische Brücke zum Übergang vom Nichts zum Sein", schrieb er.

In der Wissenschaft bauen Erklärungen auf Ursachen und Wirkungen auf. Aber wenn nichts wirklich nichts ist, hat er keine Möglichkeit, eine Sache zu werden. Der Punkt ist nicht, dass wir nicht die richtige Erklärung finden können - nur angesichts von „nichts“ funktioniert die Erklärung nicht.

Dieser Fehler trifft die wunde Stelle. Wir sind erzählerliebende Wesen. Unsere einfachsten Konzepte kommen durch Geschichten, und wie etwas aus dem Nichts kam, ist die wichtigste Geschichte, eine prähistorische Geschichte, die grundlegender ist als "eine Heldenreise" oder "ein Mann trifft ein Mädchen". Aber diese Geschichte untergräbt die Essenz der Geschichte. Diese Geschichte ist aus Selbstzerstörung und Paradoxon gewebt.

Und wie konnte sie nicht so sein? Seine Hauptfigur ist Nichts. Ein Wort, das aufgrund seiner Existenz in Form eines Wortes paradox ist. Es ist ein Substantiv, eine Sache, und doch ist es keine Sache. Sobald wir es uns vorstellen oder es nennen, werden wir seine Leere zerstören, die von seiner Bedeutung befleckt ist. Es bleibt abzuwarten: Ist dies ein Problem mit „nichts“ oder ist es unser Problem? Kosmisch oder sprachlich? Existenziell oder psychologisch? Ein Paradoxon der Physik oder der Gedanken?

Es sei jedoch daran erinnert, dass die Lösung des Paradoxons in der Frage und nicht in der Antwort liegt. Irgendwo muss es eine Panne geben, eine falsche Annahme, eine falsche Identität. In einer so kurzen Frage: "Wie kam etwas aus dem Nichts?" Es gibt wenig zu verstecken. Vielleicht kehren wir deshalb immer wieder zu alten Ideen in einer neuen Hülle zurück und spielen auf dem Weg der Entwicklung des wissenschaftlichen Fugu oder Variationen des Themas. Mit jeder Passage versuchen wir, einen weiteren Stein für die Überquerung des Flusses zu legen und die schwer fassbare James-Brücke zu verlängern.

Der älteste der Steine: Wenn Sie nichts aus dem Nichts herausholen können, versuchen Sie, nichts nicht so leer zu machen. Die alten Griechen glaubten, dass der leere Raum mit Substanz, Äther gefüllt ist. Aristoteles betrachtete Äther als das unveränderliche fünfte Element, perfekter als Erde, Luft, Feuer und Wasser. "Nichts" widerspricht der aristotelischen Physik, die behauptete, dass Körper entsprechend ihrem richtigen Platz im natürlichen Verlauf der Dinge fallen oder steigen. Nichts sollte perfekt symmetrisch sein, aus jedem Winkel gleich aussehen und die Bedeutung der absoluten Raumrichtungen „oben“ und „unten“ eliminieren. Der Äther könnte nach Aristoteles als Weltraumkompass dienen, das Hauptbezugssystem, an dem alle Bewegungen gemessen werden könnten. Für diejenigen, die das Vakuum hassten, stieß der Äther es aus.

Der alte Äther existierte Tausende von Jahren, bis er Ende des 19. Jahrhunderts von Physikern wie James Clerk Maxwell neu überdacht wurde, der entdeckte, dass sich Licht wie eine Welle verhält und sich immer mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt. Aber was war besorgt und relativ zur gemessenen Geschwindigkeit? Luft war eine bequeme Antwort, die sowohl die Umgebung als auch den Bezugsrahmen lieferte. Als Albert Michelson und Edward Morley 1887 beschlossen, die Bewegung der Erde durch den „Ätherwind“ zu messen, fanden sie letzteren nicht. Und bald trieb Einstein mit seiner speziellen Relativitätstheorie den letzten Nagel in den Sarg des Äthers.

Jahrzehntelang betrachteten wir Äther als historische Kuriosität, als Regression. Aber ihn zu töten war schwieriger als wir dachten. Heute kann es in einer anderen Form gesehen werden: dem Higgs-Feld, das das Vakuum des leeren Raums durchdringt und vom berühmten Higgs-Boson angeregt wird. Dies ist ein Skalarfeld, der einzige Vertreter seiner Art, der experimentell bestätigt wurde. Dies bedeutet, dass es an jedem Punkt im Raum eine eindeutige Bedeutung hat (im Gegensatz zu dem Feld, das das Licht beschreibt, das an jedem Punkt sowohl Größe als auch Richtung hat). Dies ist wichtig, da dies bedeutet, dass das Feld für jeden Beobachter gleich aussieht, egal ob es sich ausruht oder beschleunigt.

Darüber hinaus ist sein Quantenspin Null, dh er sieht aus jedem Winkel gleich aus. Der Spin ist ein Maß dafür, wie viel ein Partikel gedreht werden muss, damit es genauso aussieht wie vor einer Drehung. Die Ladungsträger der Wechselwirkungen (Photonen, Gluonen) haben einen ganzen Spin - 360-Grad-Rotationen lassen sie unverändert. Materieteilchen (Elektronen, Quarks) haben einen halb ganzzahligen Spin, was bedeutet, dass sie zweimal um 720 Grad gedreht werden müssen, um in ihren ursprünglichen Zustand zurückzukehren. Aber Higgs hat keinen Spin. Egal wie Sie es drehen, es sieht immer gleich aus. Genau wie leerer Raum. Symmetrie ist gleich Unsichtbarkeit.

Nach Aristoteles 'Intuition betrachten die heutigen Physiker nichts als den endgültigen Zustand der Symmetrie - die unerbittliche Selbstähnlichkeit, die vorausgeht, um die Unterschiede zu finden, die zur Definition von „Dingen“ notwendig sind. Wenn Physiker einen Weltraumfilm in die entgegengesetzte Richtung starten und die Geschichte der tiefen Vergangenheit nachzeichnen, sehen sie eine Kombination unterschiedlicher Fragmente der Realität, ihre Umwandlung in wachsende Symmetrie, die eine Quelle bezeichnet - nichts.

Higgs wurde berühmt dafür, Elementarteilchen mit ihrer Masse zu versorgen, aber dies verbirgt seine wahre Bedeutung. Es ist einfach, viel Partikel zu geben. Verlangsamen Sie sie auf Geschwindigkeiten unter Licht, und dort haben Sie die Masse. Es ist schwer, ihnen Masse zu geben, ohne die prähistorische Symmetrie zu brechen. Das Higgs-Feld erreicht dies, indem es selbst im Zustand der geringsten Energie einen Wert ungleich Null annimmt. In jeder Ecke des leeren Raums hat sich 246 GeV Higgs zusammengezogen - aber das merken wir nicht, weil es überall gleich ist. Nur ein Skalarfeld kann sich in Sichtweite verstecken. Aber Elementarteilchen bemerken ihn. Jedes Mal, wenn die Masse eines Teilchens die Symmetrie des Universums durchbricht, eliminiert Higgs genau dort, der sich als leerer Raum tarnt, Schaden. Higgs arbeitet immer im Schatten und behält die ursprüngliche Symmetrie des Universums bei.Sie können die Tendenz von Journalisten verstehen (wenn nicht vergeben), den Namen "Teilchen Gottes" zu verwenden - auch wenn Leon Lederman, der den beleidigenden Begriff prägte, ihn ursprünglich "gottverfluchtes Teilchen" nennen wollte und sein Verleger ihm dies nicht erlaubte.

All dies bedeutet, dass das Higgs-Feld nichts näher ist als das Maxwell-Konzept des Äthers. Dies ist der neueste unserer Pinsel zum Malen in der Leere. Mit seiner ungewöhnlichen Symmetrie wirkt Higgs wie eine Verkleidung für nichts - aber an sich ist es nichts. Er hat eine Struktur, sie interagiert. Die physikalische Bedeutung von 246 GeV ist unbekannt. Mit Hilfe von Higgs nähern wir uns den Grenzen des Nichts, aber wir können sie nicht überschreiten.

Wenn Versuche, nichts so leer zu machen, die Frage „Wie kam etwas aus dem Nichts?“ Nicht beantworten, müssen wir den Grund nicht zu einem solchen Grund machen. Und diese Versuche haben ihre eigene Geschichte. Das plötzliche Auftreten von Larven auf verfaultem Fleisch während der Zeit des Aristoteles führte zu dem weit verbreiteten Mythos der spontanen Entstehung des Lebens; Der Atem des Lebens kann aus der Leere entstehen. Die Grenze zwischen nichts und etwas ist nahe an die Grenze zwischen Leben und Tod, Geist und Materie, göttlich und irdisch gekommen. Dies brachte wiederum die gesamte Reihe von Religionen und Glauben mit sich und führte zu einer sehr komplexen Lösung unseres Paradoxons. Wir haben diese Theorie 2000 Jahre lang akzeptiert, bis der Mikrobiologe Louis Pasteur sie 1864 zerstreute. Omne vivum ex vivo - alles Leben aus dem Leben. In den folgenden Jahrzehnten entdeckten wir die spontane Entstehung einer weiteren historischen Neugier. Aber wie der Äther kehrte sie wieder zu uns zurück,im Schafspelz von Quantenfluktuationen.

Mit Unsicherheit geschmückte Quantenfluktuationen sind grundlose Konsequenzen, Signalrauschen, makellose Statik, zufälliger Natur. Die Regeln der Quantenmechanik erlauben - erfordern sogar -, dass Energie (und nach E = mc ² Masse) „aus dem Nichts“, aus dem Nichts erscheint. Schöpfung ex nihilo - so sieht es aus.

Das Heisenbergsche Unsicherheitsprinzip ist eine natürliche Quelle für Quantenlarven. [„Maden“ auf Englisch ist nicht nur eine Larve, sondern auch eine Laune, eine Eigenart, eine Laune - ungefähr übersetzt.] Er postuliert, dass bestimmte Paare physikalischer Eigenschaften - Ort und Impuls, Energie und Zeit - durch fundamentale Unsicherheit miteinander verbunden sind. Je genauer wir einen der Parameter einstellen, desto weniger klar wird der andere. Zusammen bilden sie verbundene Paare und verhindern die Existenz von "nichts". Beginnen Sie, die räumliche Position zu verfeinern, und der Impuls beginnt wild zu schwanken. Identifizieren Sie kleine und genaue Zeitrahmen, und die Energie beginnt über einen größeren Bereich unwahrscheinlicher Werte zu schwanken. In den kürzesten Momenten, auf den kürzesten Entfernungen, können plötzlich ganze Universen erscheinen und dann verschwinden. Vergrößern Sie das Bild der Welt und beruhigen Sie sich,Die strukturierte Realität weicht dem Chaos und dem Zufall.

Diese gekoppelten Paare sind jedoch an sich nicht zufällig: Sie sind Paare von Eigenschaften, die der Beobachter nicht gleichzeitig messen kann. Trotz der Tatsache, dass Quantenfluktuationen normalerweise beschrieben werden, gibt es in der Welt keine bestimmte vorgegebene Realität, die hin und her zappelt. Das Experiment zeigt, dass das, was tatsächlich ist, überhaupt nicht existiert, sondern wartet. Das Ungeborene. Quantenfluktuationen sind keine existenziellen, sondern bedingte Beschreibungen - sie spiegeln nicht das wider, was ist, sondern nur das, was möglich wird, wenn der Beobachter sich für eine bestimmte Messung entscheidet. Es ist, als ob die Fähigkeit des Beobachters zu messen bestimmt, was existieren sollte. Die Ontologie fasst die Erkenntnistheorie zusammen . Die Unsicherheit der Natur ist die Unsicherheit der Beobachtung.

Die grundsätzliche Unmöglichkeit, bestimmten Eigenschaften eines physikalischen Systems bestimmte Werte zuzuweisen, bedeutet, dass das Ergebnis wirklich zufällig ist, wenn ein Beobachter eine Messung durchführt. In einem winzigen Maßstab, in dem Quanteneffekte herrschen, fliegt eine Kette von Ursache und Wirkung von den Spulen. Die Quantenmechanik ist, wie ihr Gründungsvater Niels Bohr sagte, "mit dem Konzept der Kausalität unvereinbar". Wie Sie wissen, ignorierte Einstein sie. "Gott würfelt nicht", sagte er - worauf Bohr antwortete: "Einstein, hör auf, Gott zu raten, was zu tun ist."

Aber vielleicht lohnt es sich, uns für die Erwartung des Kausalitätsprinzips verantwortlich zu machen. Die Evolution hat uns gelehrt, um jeden Preis nach einfachen Mustern zu suchen. Für unsere Vorfahren, die die afrikanische Savanne durchquerten, markierte die Fähigkeit, die Folgen der Ursachen zu erkennen, die Grenze zwischen Leben und Tod. Sie aß einen gefleckten Pilz und wurde krank. Tiger kauert vor dem Sprung. Geschichten bedeuten Überleben. Natürliche Selektion braucht keine Quantenphysik - wie hätten wir ihre Existenz erraten? Aber sie existiert. Und Kausalität ist eine Annäherung. Dies ist unser Bewusstsein, das nach Geschichte sucht.

Und so ist das alles? Die Antwort auf die Frage „Warum existieren wir?“ Lautet, dass es kein „Warum“ gibt. Diese Existenz ist eine zufällige Quantenfluktuation. Dann können wir alle Erklärungen fallen lassen und einen Quantensprung machen, um die James Bridge zu überwinden. Wie kam etwas aus dem Nichts? Ja einfach so. Leider werden wir nicht weiter gehen. Kosmologen glauben, dass die Gesetze der Quantenmechanik spontan Universen erschaffen können, diese Geschichte verlagert einfach die Verantwortung. Woher kamen diese Gesetze? Denken Sie daran, dass wir erklären wollten, wie etwas aus dem Nichts hervorging - und nicht, wie etwas aus bereits bestehenden Gesetzen der Physik hervorging. Es reicht nicht aus, die Kausalität aus der Gleichung zu entfernen - das Paradox bleibt bestehen.

Zuerst gab es nichts und dann erschien etwas.

Der Protagonist in dieser Geschichte ist die Zeit, der Agent des Wandels. Könnte die Lösung des Paradoxons darin bestehen, die Zeit zu verweigern? Wenn Zeit, wie Einstein sagte, nur eine anhaltende Illusion ist, können wir uns sofort nicht nur von der Kausalität befreien, die sich aus den Naturgesetzen ergibt, sondern auch von der Frage, woher diese Gesetze stammen. Sie kamen nicht von irgendwoher, weil es keine Evolution gibt. Die Geschichte verschwindet, es gibt keine Geschichte und es gibt auch keine Brücke.

Das Konzept des ewigen Universums oder des zyklischen Universums, das immer wieder auftaucht, taucht in den frühesten Mythen und Geschichten auf, von der Bantu-Mythologie aus Afrika über die Traumzeit der australischen Aborigines, von der Kosmologie des Anaximander von Milet bis zu den alten indischen Puranas. Sie können den Reiz dieser Theorien sehen. Die Ewigkeit vermeidet "nichts".

Heutzutage wird diese alte Idee in Form einer Theorie des stationären Universums zurückgegeben, die 1920 von James Jeans formuliert und dann in den 1940er Jahren von Fred Goyle und anderen verfeinert und populär gemacht wurde. Das Universum dehnt sich aus, aber um die Lücken zu füllen, erscheint ständig neue Materie, sodass sich das Universum im Durchschnitt nicht ändert. Die Theorie stellte sich als falsch heraus, sie wurde durch die Urknalltheorie ersetzt und die Ewigkeit verringerte sich auf etwa 13,8 Milliarden Jahre.

Aber in den 1960er Jahren kehrte das stationäre Universum plötzlich auf seltsame Weise zurück - in der Gleichung

H (x) | Ψ> = 0

Die Physiker John Archibald Wheeler und Bryce DeWitt haben es geschrieben, jetzt bekannt als Wheeler-Devitt-Gleichung, obwohl Devitt es selbst "diese verdammte Gleichung" nennt (nein, keine Beziehung zum "gottverdammten Teilchen"). Sie versuchten, die seltsamen Gesetze der Quantenmechanik auf das gesamte Universum anzuwenden, wie es in der allgemeinen Einstein-Relativitätstheorie beschrieben ist. Es lohnt sich, auf die rechte Seite der Gleichung zu achten - die Null. Die Gesamtenergie des Systems ist nichts. Keine zeitliche Entwicklung. Nichts kann passieren. Das Problem ist, dass das Einstein-Universum eine vierdimensionale Raumzeit ist, eine Kombination aus Raum und Zeit. Die Quantenmechanik erfordert jedoch, dass sich die Wellenfunktion eines physikalischen Systems im Laufe der Zeit entwickelt. Aber wie kann sich Raumzeit in der Zeit entwickeln?ob es zeit ist Dieses Dilemma ist nur wütend - das von der Quantenmechanik beschriebene Universum,friert rechtzeitig ein . Die Wheeler-Devitt-Gleichung ist eine Theorie des stationären Universums von innen nach außen. Anstelle des immer existierenden Universums erhalten wir ein Universum, das niemals sein wird.

Die Wheeler-Devitt-Gleichung allein löst unser Problem elegant. Wie kam etwas aus dem Nichts? Es erschien nicht. Aber eine solche Entscheidung ist rätselhaft - schließlich sind wir hier.

Das ist die Essenz. In der Quantenmechanik passiert nichts, bis ein Beobachter (eine Person oder eine andere Konfiguration von Teilchen) eine Messung vornimmt. Aber im Fall des gesamten Universums existiert der Beobachter nicht. Niemand kann außerhalb des Universums stehen. Das Universum als Ganzes steckt in einem unendlichen Moment fest. Aber innen sieht alles anders aus.

Von innen kann der Beobachter nicht das gesamte Universum messen und teilt daher die Realität in zwei Teile - den Beobachter und den Beobachter - dank der einfachen, aber starken Tatsache, dass der Beobachter sich nicht selbst messen kann. Der Physiker Raphael Bousso schrieb: "Offensichtlich muss das Gerät nicht weniger Freiheitsgrade haben als das System, dessen Quantenzustand es zu bestimmen versucht." Der Wissenschaftsphilosoph Thomas Breuer benutzte das Gödel-Argument, um denselben Gedanken auszudrücken: „Kein Beobachter kann Informationen erhalten oder speichern, die ausreichen, um alle Zustände des Systems zu unterscheiden, in dem er sich befindet.“

Als Beobachter sind wir dazu verdammt, für immer nur einen Teil des großen Puzzles zu sehen, zu dem wir gehören. Und das könnte unser Heil sein. Wenn sich das Universum in zwei Teile aufteilt, ändert sich die Null auf der rechten Seite der Gleichung in einen anderen Wert. Alles ändert sich, die Physik passiert, die Zeit vergeht. Man könnte sogar sagen, dass das Universum geboren ist.

Wenn dies nach Retro-Casualness klingt (die Zukunft beeinflusst die Vergangenheit), dann ist es das auch. Die Quantentheorie erfordert diese seltsame Wendung des Zeitpfeils. Wheeler machte mit Hilfe des bekannten Experiments mit verzögerter Wahl auf dieses Faktum aufmerksam, das zunächst als mentales Experiment vorgeschlagen und dann im Labor demonstriert wurde. Bei einer verzögerten Auswahl bestimmt die Messung des Beobachters in der Gegenwart das Verhalten des Partikels in der Vergangenheit - der Vergangenheit, die sich über Millionen und sogar 13,8 Milliarden Jahre erstrecken kann. Die Kette von Ursachen und Wirkungen dreht sich auf sich selbst und ihr Ende ist mit dem Anfang verbunden: James 'Brücke entpuppt sich als Schleife.

Könnte es sein, dass etwas so ist, wie nichts von innen aussieht? Wenn ja, dann könnte unsere Sorge um „nichts“ auf einen tiefen Gedanken hindeuten: Unsere menschliche Natur toleriert kein „nichts“, und es ist unsere begrenzte Perspektive, die dieses Paradoxon löst.

Source: https://habr.com/ru/post/de397775/