Múltiplos Universos Podem Ser o Mesmo Universo
Se o conceito de multiverso parece estranho, é porque precisamos mudar nossas idéias sobre tempo e espaço
O nome da imagem, Flammarion's Engraving, pode não ser conhecido por você, mas você provavelmente já o viu muitas vezes. Retrata um peregrino em uma capa e com uma equipe. Atrás, há uma paisagem de cidades e árvores. Uma concha de cristal pontilhada com inúmeras estrelas o rodeia. Ele alcançou a extremidade do mundo, penetrou para o outro lado e olha surpreso para o novo mundo da luz, arco-íris e fogo.A imagem foi publicada pela primeira vez no livro de 1888 pelo astrônomo francês do século 19, Camille Flammarion "Atmosphere: Popular Meteorology". Inicialmente, era preto e branco, embora agora você possa encontrar versões pintadas. Ele observa que o céu realmente se parece com uma cúpula na qual corpos celestes são fixados, mas as impressões são enganosas. “Nossos ancestrais”, escreve Flammarion, “imaginavam que esse cofre azul é o que seus olhos vêem. Mas, como Voltaire escreveu, isso é tão significativo quanto um bicho-da-seda girando sua rede até os limites do universo. ”
A gravura é vista como um símbolo da busca da humanidade por conhecimento, mas prefiro ver nela um significado mais literal descrito por Flammarion. Muitas vezes na história da ciência, encontramos uma lacuna no conhecimento limítrofe e o atravessamos. O Universo não termina além da órbita de Saturno, ou além das estrelas mais distantes da Via Láctea, ou além das galáxias mais distantes visíveis para nós. Hoje, os cosmologistas acreditam que universos completamente diferentes podem existir.Mas comparado com as descobertas da física quântica, isso é quase banal. Este não é apenas um novo orifício na cúpula, mas um novo tipo de orifício. Físicos e filósofos há muito discutem sobre o significado da teoria quântica, mas de uma forma ou de outra, eles concordam que ela abre um vasto mundo além de nossos sentidos. Talvez o resultado mais simples desse princípio - a leitura mais direta das equações da teoria quântica - seja a interpretação multivariada feita por Hugh Everett na década de 1950. Do seu ponto de vista, tudo o que pode acontecer acontece em algum lugar de um conjunto ilimitado de universos, e as probabilidades da teoria quântica representam o número relativo de universos nos quais um ou outro cenário se desenvolve. Como David Wallace, filósofo da física da Universidade do Sul da Califórnia, escreveu em seu livro de 2012, The Emergent Multiverse,com uma percepção literal da mecânica quântica, "o mundo acaba sendo muito maior do que esperávamos: de fato, nosso" mundo "clássico acaba sendo uma pequena parte de uma realidade muito maior".Este conjunto de universos, à primeira vista, parece muito diferente daquele sobre o qual os cosmólogos interpretam. O multiverso cosmológico cresceu a partir de modelos que tentam explicar a homogeneidade do universo em escalas que excedem a galáctica. Os supostos universos paralelos são regiões remotas separadas do espaço-tempo que surgiram como resultado de suas próprias grandes explosões, desenvolvendo-se a partir de suas bolhas de espuma quântica (ou das quais os universos ainda crescem lá). Eles existem da mesma maneira que as galáxias - você pode imaginar como embarcamos em uma nave espacial e vamos até eles.Mas, diferentemente dessa abordagem, a interpretação multimaterial de Everett não nos leva tão longe. O conceito surgiu ao tentar entender o processo de medições de laboratório. Partículas deixando traços na câmara de Wilson, átomos refletidos por ímãs, objetos quentes emitindo luz: todos esses experimentos práticos levaram à criação da teoria quântica e à busca de uma interpretação logicamente consistente. A ramificação quântica que ocorre no processo de medição cria novos mundos sobrepostos no mesmo espaço em que existimos.No entanto, esses dois tipos de multiversos têm muito em comum. Transferir para qualquer um dos tipos que podemos apenas mentalmente. Não vai funcionar para voar para outro universo de bolhas em uma nave espacial, porque o espaço se expandirá mais rapidamente. Portanto, essas bolhas são separadas umas das outras. Também estamos inerentemente separados de outros universos no multiverso quântico. Esses mundos, embora reais, permanecerão para sempre fora de vista.Além disso, embora o multiverso quântico não tenha sido projetado para a cosmologia, surpreendentemente se encaixa bem. Na mecânica quântica convencional - na interpretação de Copenhague adotada por Niels Bohr e seus camaradas - é preciso distinguir entre um observador e o que ele observa. Para a física comum nos laboratórios, tudo está em ordem. O observador é você e você está observando o experimento. Mas e se o objeto de observação for o universo inteiro? Você não pode ir além para medi-lo. Uma interpretação multi-mundo não faz tais divisões artificiais. Em um novo empregoum físico de Caltech, Sean Carroll, juntamente com os estudantes de graduação Jason Pollack e Kimberly Boddy, aplica diretamente uma interpretação de vários mundos à criação de universos no multiverso cosmológico. "Tudo o que na mecânica quântica convencional não era peixe nem carne, torna-se, em princípio, contável do ponto de vista de Everett", diz Carroll.E, finalmente, dois tipos de multiversos dão as mesmas previsões de observações. A diferença é que eles colocam os resultados possíveis em lugares diferentes. Carroll considera similar "um multiverso cosmológico no qual estados diferentes estão em regiões separadas do espaço-tempo e um multiverso localizado onde estados diferentes estão bem aqui, apenas em diferentes ramos da função de onda".O cosmólogo Max Tegmark do MIT delineou essa idéia durante um artigo de 2002 que evoluiu para seu livro de 2014, Nosso Universo Matemático. Ele descreve vários níveis do multiverso. Nível I - regiões extremamente remotas do nosso próprio universo. Nível III - sua designação de um conjunto quântico de mundos (ele também atende aos níveis II e IV, mas agora não se trata deles). Para ver as semelhanças entre os níveis I e III, é necessário pensar na natureza da probabilidade. Se algo pode ter dois resultados, você vê um deles, mas pode ter certeza de que o outro também aconteceu - em outra parte do universo gigantesco ou aqui mesmo em um mundo paralelo. Se o cosmos for grande o suficiente e cheio de matéria, os eventos que ocorrem aqui na Terra também ocorrerão em outros lugares,como possíveis variações desses eventos.Por exemplo, você está conduzindo um experimento no qual direciona um átomo para um par de ímãs. Você verá como ele corre para o ímã inferior ou superior, com uma probabilidade de 50%. Em uma interpretação mundial, existem dois mundos se cruzando em seu laboratório. Em um, o átomo sobe, no outro, desce. No multiverso cosmológico, existem outros universos (ou partes do nosso Universo) com o gêmeo idêntico da Terra, no qual o humanóide realiza exatamente o mesmo experimento, mas com um resultado diferente. Matematicamente, essas situações são idênticas.Nem todo mundo gosta do multiverso, especialmente as variações similares do multiverso. Mas, dada a natureza preliminar dessas hipóteses, vamos ver aonde elas nos levam. Eles oferecem uma idéia radical: que dois multiversos não precisam ser separados - que uma interpretação multiangular não difere do conceito cosmológico do multiverso. Se eles parecem diferentes, é porque nós interpretamos mal a realidade.Um físico de Stanford, Leonard Saskind, sugeriu tratá-los como iguais no livro de 2005, The Cosmic Landscape. “A interpretação multimídia de Everett, à primeira vista, parece muito diferente dos crescentes megawers”, ele escreve (usando seu próprio termo para o multiverso). "No entanto, acho que as duas interpretações podem estar falando sobre a mesma coisa." Em 2011, ele, juntamente com Rafael Busso, um físico de Berkeley, escreveu um trabalho em que eles afirmam que as duas idéias são idênticas. Eles dizem que a única maneira de dar sentido às probabilidades associadas à mecânica quântica e ao fenômeno da decoerência - graças às quais nossas categorias clássicas de posições e velocidades aparecem - será aplicar uma interpretação multimaterial à cosmologia.Como resultado, o multiverso cosmológico deve resultar naturalmente. No mesmo ano, Yasunori Nomura, da Universidade da Califórnia em Berkeley, fundamentou uma idéia semelhante em seu trabalho, onde "garante a unificação dos processos de medições quânticas e do multiverso". Tegmark usa aproximadamente o mesmo argumentoem 2012 , escrito em colaboração com Anthony Aguirre, da Universidade da Califórnia, Santa Cruz.Deste ponto de vista, muitos mundos quânticos não estão diretamente próximos a nós, mas longe de nós. A função de onda, como escreve Tegmark, descreve não "um conjunto imaginário incompreensível de possibilidades do que um objeto pode fazer, mas uma coleção espacial real de cópias idênticas de um objeto existente no espaço infinito".O ponto principal é que você precisa pensar cuidadosamente sobre seu ponto de vista. Imagine que você está olhando para o multiverso a partir da posição de Deus, da qual todas as possibilidades realizadas são visíveis. Não há probabilidades. Tudo acontece com certeza em um dos lugares. Do ponto de vista limitado do nosso mundo, vinculado ao planeta Terra, vários eventos se desenrolam com probabilidades diferentes. "Estamos mudando o cenário global em que absolutamente tudo acontece em algum lugar, mas ninguém pode ver tudo de uma vez - no local, no qual você tem um site basicamente conhecível", diz Busso.
Muitos cosmologistas encontram evidências de um espaço muito maior na imagem da radiação de relíquia do que podemos observar diretamentePara passar do global para o local, precisamos cortar o universo para separar o mensurável do imensurável. O medido é o nosso "local causal", como diz Busso. Essa é a soma de tudo o que pode nos afetar - não apenas o universo observável, mas também a região do espaço que estará disponível para nossos descendentes distantes. Cortando nossa trama do resto do espaço-tempo, podemos imaginar quais observações podemos fazer e, como resultado, obtemos a mecânica quântica no estilo antigo.Deste ponto de vista, a razão para a incerteza dos eventos quânticos é que não sabemos onde estamos no multiverso. No espaço infinito, há um número infinito de criaturas que se parecem e se comportam exatamente como você em tudo. O principal mistério ilumina a caricatura clássica da New Yorker. Em um pedaço de gelo há uma multidão de pinguins idênticos. Um deles pergunta: "E qual de nós sou eu?"
O pobre pinguim ainda tem a oportunidade de estabelecer seu paradeiro através da triangulação do gelo flutuante mais próximo, mas no multiverso não existem tais pontos de referência, para que nunca possamos compartilhar nossas cópias múltiplas. David Deutsch é físico de Oxford e, como Carroll e Tegmark, seguidor leal da interpretação multivariada, escreve em The Fabric of Reality: “Assumindo um ponto na pergunta, qual das cópias idênticas é Quero dizer, supor que exista algum sistema de referência fora do multiverso, com relação ao qual se possa responder a essa pergunta: "Sou o terceiro à esquerda". Mas o que é isso "deixado" e o que é esse "terceiro"? Não existe um "ponto de vista fora do multiverso". "Tegmark diz que, em essência, o conceito de probabilidade na mecânica quântica reflete "sua incapacidade de encontrar-se em um multiverso do primeiro nível, ou seja, saber qual do número infinito de cópias no espaço tem sua sensação subjetiva". Em outras palavras, os eventos parecem probabilísticos porque você nunca sabe quem é você. Em vez de não ter certeza de como será o experimento, ele percorre todo o caminho; você simplesmente não tem certeza de qual de vocês está observando quais de seus resultados.Para Busso, o sucesso matemático dessa abordagem é suficiente e ele não sofrerá insônia por causa de como alguém determinará o profundo significado dos multiversos mesclados. "De fato, o que importa são as suas previsões e como elas se relacionam com as suas observações", diz ele. - As regiões além do nosso horizonte cosmológico não podem ser observadas, bem como a ramificação da função de onda, na qual não estávamos. Essas são apenas as ferramentas que usamos para cálculos. ”Mas essa abordagem instrumental da teoria física não satisfaz a muitos. Queremos saber o que tudo isso significa - como a leitura de um medidor pode trair a existência de bolhas infinitas no espaço-tempo. Massimo Pigliucci, filósofo científico da City University de Nova York, diz: "Se você está falando sobre uma divisão real do universo, explique-me exatamente como isso acontece e onde exatamente estão esses outros mundos".Talvez, para entender o significado da conexão entre as opções do multiverso, seja necessário renovar nossa compreensão do espaço e do tempo. Se o multiverso, ao mesmo tempo, está em algum lugar distante e bem aqui, talvez seja um sinal de que nossas categorias “lá” e “aqui” nos falham.Quase duas décadas atrás, Deutsch argumentou em seu Fabric of Reality que o multiverso estava inventando um novo conceito de tempo. Tanto na vida cotidiana quanto na física, assumimos a existência de algo como o tempo eternamente atual de Newton. O multiverso é geralmente descrito como uma estrutura que se desenvolve ao longo do tempo. De fato, o tempo não flui e não passa, e não o movemos de maneira misteriosa. O tempo é a maneira como determinamos o movimento. Não pode se mover. Portanto, o multiverso não evolui. Ela simplesmente existe. Deutsch escreve: “O Multiverso não“ apareceu ”e não“ desapareceu ”; esses termos significam a passagem do tempo ".Em vez de imaginar como o multiverso se desenrola no tempo, Deutsch acredita que devemos imaginar como o tempo se desenrola no multiverso. Outras vezes são simplesmente casos especiais de outros universos. Independentemente dele, o físico Julian Barbour também mexeu com essa idéia em seu livro de 1999, The End of Time. Deutsch escreve que alguns desses outros universos lembram tanto o nosso - nosso "agora" - que os interpretamos como partes da história do nosso universo, e não como universos separados. Para nós, eles não estão em algum lugar no espaço, mas na nossa linha do tempo. Assim como não podemos perceber o universo inteiro de cada vez, também não podemos perceber um conjunto infinito de momentos de cada vez. Em vez disso, nossas percepções refletem nossa perspectiva de observadores internos que vivem em momentos isolados.Passando de um ponto de vista global para um local, restauramos os sinais familiares dos tempos.O multiverso também pode corrigir nossa visão do espaço. "Por que o mundo parece clássico?" Carroll pergunta. "Por que o espaço-tempo existe em quatro dimensões?" Carroll, que escreveu um post no blog sobre o tema da integração multiverso, admite que Everett não responde a essas perguntas, "mas oferece uma plataforma na qual perguntar".Ele acredita que o espaço não é fundamental, mas o resultado de um fenômeno, mas de onde ele vem? O que realmente existe? Para Carroll, a imagem de Everett fornece uma resposta simples a essa pergunta: "O mundo é uma função de onda", diz Carroll. "Esse é um elemento do espaço de Hilbert. e sho".O espaço de Hilbert é um espaço matemático associado a uma função de onda quântica. Esta é uma representação abstrata de todos os estados possíveis do sistema. É um pouco como euclidiano, mas o número de medições varia e depende do número de estados admissíveis do sistema. Para um qubit - uma unidade fundamental de dados em computadores quânticos, capaz de assumir o valor 0, 1 ou estar em sua superposição, o espaço de Hilbert é bidimensional. Uma quantidade contínua, como uma posição ou velocidade, corresponde a um espaço Hilbert de dimensão infinita.Os físicos geralmente começam com um sistema que existe no espaço real e derivam dele o espaço de Hilbert, mas Carrol acredita que esse processo pode ser revertido. Imagine todo o estado possível do universo e chegue àquele em que espaço o sistema deveria existir - se ele existir em algum espaço. Um sistema pode existir não em um, mas em vários espaços ao mesmo tempo, e então o chamaremos de multiverso. Essa visão "naturalmente recai sobre a idéia de espaço-tempo emergente", diz Carroll.Algumas pessoas - especialmente filósofos - recusam essa abordagem. O espaço de Hilbert pode ser uma ferramenta matemática aceitável, mas isso não significa que vivemos nele. Wallace, que apóia uma interpretação de vários mundos, diz que o espaço de Hilbert não é literalmente uma estrutura existente, mas uma maneira de descrever coisas reais - cordas, partículas, campos ou no que o universo ainda consiste. "Em um sentido metafórico, vivemos em um espaço de Hilbert, mas não em um literal", diz ele.Hugh Everett não viveu para ver um ressurgimento de interesse em sua versão da mecânica quântica. Ele morreu de ataque cardíaco em 1982, aos 51 anos. Ele era ateu inabalável e tinha certeza de que era o fim; sua esposa, seguindo suas instruções, jogou as cinzas junto com o lixo. Mas sua mensagem pode estar começando a se enraizar. Pode ser resumido brevemente: leve a mecânica quântica a sério. Nesse caso, descobrimos que o mundo é uma surpresa! - ficando mais rico e mais do que imaginávamos. Assim como o bicho da seda de Voltaire viu apenas sua rede, vemos apenas um pequeno pedaço do multiverso, mas graças a Everett e seus seguidores, ainda podemos nos espremer através da fenda na concha de cristal, "onde a terra encontra o céu" e dar uma olhada rápida que se estende além.Source: https://habr.com/ru/post/pt401331/
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