Geekly articles weekly

Pregúntale a Ethan # 73: El multiverso y tú

¿Algún otro universo tiene una versión diferente de ti?



Partió, además de este mundo, hay otros.
- Stephen King, La Torre Oscura


Uno de los temas de discusión más interesantes y seductores es la idea de que nuestra realidad, es decir, el Universo percibido por nosotros, puede no ser la única versión de los eventos que tienen lugar. Tal vez hay otros universos, tal vez incluso con diferentes versiones de nosotros y de usted, diferentes historias y diferentes finales, no como el nuestro: un cierto multiverso. Para la columna diaria de respuestas a las preguntas, los lectores, como siempre, enviaron sus preguntas y sugerencias, pero esta semana el honor es para una colega, la astrofísica Amanda Mashburn, quien pregunta:
Me interesa su opinión sobre la teoría de universos múltiples. En el plenario de la AAS, hubo una discusión sobre mundos paralelos y un debate sobre si son teoría de la ciencia o ciencia ficción. ¿Qué opinas de esto?


AAS es una comunidad astronómica estadounidense, y nos conocimos en su marco hace unas semanas. El informe sobre mundos paralelos fue realizado por Max Tegmark, y la ciencia aquí es la siguiente.



El universo, hasta donde se puede ver en el telescopio más poderoso, es extenso, enorme y masivo. Contando fotones y neutrinos, contiene alrededor de 10 90 partículas reunidas y formaron cientos de miles de millones o billones de galaxias. Cada uno de ellos contiene un promedio de un billón de estrellas, y están dispersos en el espacio con un diámetro de aproximadamente 92 mil millones de años luz, desde nuestro punto de vista.

Pero, contrariamente a nuestra intuición, esto no significa que estemos en el centro del Universo finito. Todos los hechos apuntan a lo contrario.



El Universo nos parece finito, no podemos ver objetos que estén más lejos de nosotros que cierta distancia, no porque sea finito, sino porque en su forma actual existió por un tiempo limitado. Incluso si recuerdas solo un hecho sobre el Big Bang, debería ser el hecho de que el Universo no fue constante en el espacio y el tiempo, sino que evolucionó de un estado más uniforme, cálido y denso a uno más grumoso, frío y disperso.

Como resultado, se formó un Universo rico, saturado con muchas generaciones de estrellas, que tiene un fondo súper frío de radiación residual, en el que las galaxias se alejan de nosotros con mayor velocidad, cuanto más lejos están de nosotros, y hay un límite sobre cuán lejos en el pasado podemos mirar. El límite viene dado por la distancia que la luz puede viajar desde el momento del Big Bang.



Esto no significa en absoluto que más allá de los límites de la parte accesible del Universo, no haya nada más. Desde el punto de vista de la teoría y de los resultados de las observaciones, tenemos muchas razones para creer que existen, en grandes cantidades, y tal vez incluso en el infinito.

Usando observaciones, podemos medir varias cualidades diferentes, incluyendo la curvatura espacial del Universo, su uniformidad y suavidad en temperatura y densidad, y su evolución en el tiempo.



Encontraremos que el Universo es plano y uniforme en escalas mucho más grandes que el tamaño del Universo observado, y posiblemente contiene aún más del Universo, similar al nuestro, que se extiende por cientos de miles de millones de años luz en todas las direcciones, más allá de nuestras capacidades visuales.

Pero teóricamente aprendemos cosas aún más seductoras. Podemos extrapolar el Big Bang en la dirección opuesta, a un estado con temperatura y densidad arbitrarias, y descubrir que en las primeras etapas no se vuelve infinitamente caliente y denso. A energías superiores a un cierto valor y en el tiempo, antes de un cierto momento, hubo una fase que precedió al Big Bang y aseguró su ocurrencia.



En esta fase, o durante el período de inflación cosmológica, el Universo no se llenó de materia y radiación, sino de la energía inherente al espacio mismo. Y este estado hizo que el universo se expandiera a una velocidad exponencial. Esto significa que, en lugar de una expansión sin prisas, o en lugar de mover los puntos remotos de nosotros a una velocidad cada vez más lenta, la velocidad de expansión no disminuye en absoluto, y los lugares remotos, con el tiempo, primero se vuelven dos veces más, luego cuatro, ocho dieciseis, treinta y dos, etc.

Dado que la expansión no solo crece exponencialmente, sino que también es muy rápida, la duplicación ocurre en unos 10-35 segundos. Es decir, para cuando pasaron 10 -34 segundos, el Universo era 1000 más grande que el tamaño original. Cuando pasaron 10-33 segundos, el Universo era 10 30 (o 1000 10 ) veces el tamaño original; para el momento en 10 -32 el Universo aumentó en 10 300 desde su tamaño original, etc. El expositor es tan poderoso no porque crece rápido, sino porque crece más y más rápido.



Obviamente, a tal velocidad, el Universo no se expandió todo el tiempo, ya que usted y yo estamos aquí, lo que significa que la inflación tuvo que terminar para que llegara el Big Bang. Puedes imaginar la inflación como una pelota rodando sobre una colina plana. Mientras la pelota permanezca cerca de la parte superior, rueda lentamente, y la inflación continúa, y el universo se expande exponencialmente. Cuando la bola comienza a rodar hacia las tierras bajas, la inflación termina y la bola rueda para disipar energía, transformando la energía inherente del espacio en materia y radiación, lo que nos transfiere del estado de inflación al Big Bang caliente.


Arriba: la inflación termina cuando la pelota rueda hacia abajo;
medio: pero el campo inflacionario es cuántico y manchado en el tiempo;
abajo: muchas regiones del espacio (púrpura, rojo, azul) verán el fin de la inflación; otros (verde, azul) observarán su continuación, posiblemente hasta el infinito.

Antes de enumerar lo que no sabemos sobre la inflación, enumeramos los puntos importantes que sabemos.
  1. La inflación no es una pelota. Este no es un campo clásico, sino una onda que se propaga con el tiempo, como un campo cuántico.
  2. Esto significa que con el tiempo, cuando se crea más y más espacio debido a la inflación, es probable que algunas regiones alcancen el fin de la inflación, mientras que otras observarán su continuación.
  3. En las regiones donde la inflación ha terminado, habrá un Big Bang y surgirá un universo como el nuestro, y en otras regiones donde no terminó, se producirá una expansión.
  4. Con el tiempo, debido a la dinámica de expansión, varias regiones con inflación final no interactuarán ni colisionarán; aquellas regiones en las que la inflación no ha terminado se expandirán y las impulsarán.



Aunque la inflación puede terminar en más del 50% de las regiones en un momento dado (cruces rojas), un número suficiente de regiones continuará expandiéndose indefinidamente, y dos universos diferentes nunca colisionarán.

Esto es lo que esperamos, basado en las conocidas leyes de la física y los fenómenos observados en el Universo que nos brindan información sobre el estado de la inflación. Ahora se puede notar que no sabemos mucho acerca de la inflación, y esto lleva a la aparición de una gran cantidad de ambigüedades y oportunidades:
  • , , . , , .
  • , , , . , , , , , , , . , , , , .
  • , , , , , , , ?


En otras palabras, ¿es posible que exista el Universo, donde todo sucedió como en el nuestro, solo que tú hiciste una cosa diferente y como resultado tu vida cambió dramáticamente?



¿Dónde elegiste trabajar en otro país, pero no te quedaste solo?

¿Dónde se opuso al acosador y no se dejó usar?

¿Dónde besaste al que se escapó de ti por la noche y no la dejaste ir?

¿Y dónde está la situación vital que usted o su ser querido enfrentaron que terminó de manera diferente?



Una idea sorprendente: hay un universo en el que cualquier desarrollo de eventos es posible. Todo, cuya probabilidad es superior a cero, podría suceder en uno de los universos.

Pero para realizar esta idea, muchos "si" tienen que estar justificados. Por ejemplo, el estado de la inflación debería durar no solo mucho tiempo, no solo 13.800 millones de años durante los cuales nuestro Universo existe, sino infinitamente largo.



Por qué Por supuesto, si el Universo se expandiera exponencialmente, no solo en una pequeña fracción de segundo, sino en 13.8 mil millones de años, o alrededor de 4 * 10 17 segundos, ¡obtendríamos una gran cantidad de espacio! Incluso si la inflación termina en algunas regiones, las regiones con inflación continua predominan en la mayor parte del universo.

Si realmente cuenta, obtendremos al menos 10 50 50 universos que comenzaron su desarrollo con condiciones muy cercanas a las nuestras. Son las
101000000000000000000000000000000000000000000000000000000 Universos - casi nunca imaginaste un número más que eso. Sin embargo, hay números y más que describen el número de probabilidades del resultado de colisiones de partículas.



Hay 10 90 partículas en cada Universo , y necesitamos que todas estas partículas tengan el mismo historial de todas las interacciones durante 13.8 mil millones de años para ser idénticas a nuestro Universo, de modo que al elegir uno de varios caminos, ambos Universos existiría Esta es una solicitud muy grande para un universo con 10 90 partículas cuánticas, ya que debe haber menos de 10 50 50colisiones de partículas durante 13.8 mil millones de años. El número en la imagen es solo 1000 !, o (10 3 !), O 1000 factorial, que describe el número de permutaciones de 1000 partículas diferentes. ¡Imagínese cuánto cuesta el número 10 3 ! más de 10 1000 . 10 3 ! - Esto es aproximadamente 10 2477 .

Pero en el universo, no 1000 partículas, sino 10 90 . Y cada vez que dos de ellos interactúan, no hay dos escenarios, sino un espectro cuántico completo. ¡Entonces hay muchas más opciones que 10 90 !, Y este número es muchas veces más googolplex que tonterías como 10 50 50 .



En otras palabras, el número de posibles colisiones de partículas en cualquier universo se aproxima al infinito más rápido que el número de universos debido a la inflación.

Incluso si rechazamos la suposición de que puede haber una variedad infinita de valores de constantes fundamentales, e incluso dejando de lado problemas como si el Multiverso describe el estado real de las cosas, tiene sentido que el número de posibles resultados de interacción crezca tan rápido, mucho más rápido que el exponente. que a menos que la inflación continúe indefinidamente, no existen universos paralelos idénticos al nuestro.



El teorema de la singularidad establece que el estado inflacionario tiene líneas mundiales incompletas de espacio-tiempo y, por lo tanto, es poco probable que la inflación dure una cantidad infinita de tiempo, pero probablemente comenzó en un punto distante pero final en el pasado. Ahora hay una gran cantidad de universos, tal vez con leyes diferentes a las nuestras, pero tal vez no, pero no son suficientes para que aparezcan diferentes versiones de nosotros y de usted; El número de opciones para los resultados de la interacción está creciendo demasiado rápido en comparación con el aumento en el número de universos posibles.

¿Y qué significa esto para nosotros?

Esto significa que debes asegurarte de que nuestro universo sea importante. Tome decisiones de las que no se arrepentirá: elija el trabajo de sus sueños, sea capaz de defenderse, superar los problemas lo mejor que pueda y dar lo mejor de sí mismo todos los días. No existe otro Universo con la misma versión tuya, y para ti no hay otro futuro que no sea el que construyes para ti.

Haz de este futuro lo mejor posible.



Gracias por la maravillosa pregunta, Amanda, en la intersección de la física, la filosofía y los límites del conocimiento científico. Y aunque los universos paralelos siguen siendo un terreno fértil para explorar todas las posibilidades, nuestro conocimiento actual les deja pocas posibilidades, al menos en lo que respecta a la existencia de versiones alternativas de nosotros.

Espero que la explicación haya sido clara para usted y para el resto. Envíame tus preguntas y sugerencias para los siguientes artículos.

Source: https://habr.com/ru/post/es396003/

More articles:


All Articles