问伊桑96号:宇宙理论是否科学?

建立不导致多重宇宙的通货膨胀模型很困难。但这并非不可能,我认为这里有一个研究领域。但是大多数通货膨胀模型导致了多元宇宙,通货膨胀的证据将促使我们认真对待多元宇宙的想法。
-艾伦·古斯

我会定期遇到一个问题,涉及我们可以学习,想象或建立的理论的最大极限。有关宇宙的开始和结束,自然规律和科学本身的问题。本周,向约翰·帕什科夫(John Pashkov)授予了提问的荣誉:

您写道革命科学理论需要三件事,而连续第三件事是可以被证实,证实或驳斥。同时,多元宇宙理论似乎没有通过这一检验。

让我们谈谈这三个标准:多重宇宙,它来自何方以及它是否符合科学理论的高标准。



上周,我概述了任何革命性科学理论的三个组成部分:

1.再现上一个科学理论的所有成功。
2.解释与旧矛盾的新结果。
3.做出新的,可验证的预测,这些预测以前未经验证,可以被验证和证明,也可以被拒绝。

这实际上是所有科学学科从“简单”物理学到“复杂”生物学的转变的方式。



地球中心论及其上轮,等位线和后代,被开普勒的日中心论和椭圆轨道所取代,然后扩展到牛顿重力。她不仅解释了行星的位置和运动,还解释了木星的卫星,金星的相位,火星的偏心轨道,并对彗星的频率和返回做出了新的预测。

几百年后,牛顿的引力无法预测水星轨道的特征,爱因斯坦的相对论不仅重现了牛顿的成功,而且再现了水星轨道的异常情况,并对引力源对星光的畸变做出了可验证的预测。仅仅几年后,GTR就得到了确认,我们进行了一场全新的全面科学革命。



对于生物学家来说,达尔文的理论被DNA的发现所取代,是一个很好的例子。科学正在以这种方式前进-不仅驳斥了先前的尝试,而且还在扩展以更好地描述宇宙可观测现象的整个范围。

多元宇宙从何而来?它是什么?为了理解,我们从宇宙的概念开始。我的意思是可观察的宇宙-我们可以看到,测量和与之互动的所有事物。



无论我们在天空中的任何地方,都可以看到巨大的宇宙网络中相连的恒星和星系。但是,我们对太空的探索越远,它过去的位置就越远。遥远的星系较年轻,发展较差。它们的恒星具有较少的重元素,因此看上去较小,因为它们的联想较少,星系更螺旋,椭圆形更少(后者是由于合并形成的),依此类推。如果我们达到能见度的极限,我们将在宇宙中找到最早的恒星,在它们之外的是一片黑暗区域,那里只有大爆炸留下的光。

但是,大约在138亿年前,无处不在的大爆炸本身并不是时空的开始。他是可观察宇宙的开始。在此之前,宇宙膨胀伴随着指数膨胀的空间,充满了时空本身固有的能量。



宇宙通货膨胀是取代前一个理论的一个例子。她:

1.与大爆炸的所有成就并没有矛盾,并且接受了所有现代宇宙论。
2.解释了大爆炸无法达到的许多问题,包括宇宙的均匀温度,空间平面以及缺少像磁单极子这样的高能文物。
3.通过观察证实了新的预测,其中四项已经得到确认。

但是该理论的后果之一是,我们还不知道是否可以证实这一点:多重宇宙。



由于通货膨胀,空间以指数速度膨胀。也就是说,在大爆炸之前,存在的东西比过去要多得多。这很好-它解释了宇宙的均匀性和大小。随着通货膨胀的结束,宇宙充满了物质和辐射,我们将其视为大爆炸。但这很奇怪。

根据可行的机制,由于通货膨胀足以创建一个可观察的宇宙,因此我们周围空间的其他部分(通货膨胀结束了),通货膨胀并没有那么快结束。这导致了“永久性通货膨胀”现象。



多亏了量子力学,通货膨胀有机会在任何时候在任何地区结束。但是,也有最终的可能性,在任何时候都没有在任何地区结束。在它的结尾处,出现了“大爆炸”和“宇宙”,与我们的宇宙大爆炸相同(在图片中,它们用红叉表示)。

在通货膨胀没有结束的地方,空间扩大了,这导致了大爆炸与我们之间因果分离的地区以及通货膨胀将继续的地区的出现。

依此类推。



我们对其他宇宙知之甚少:

•物理定律,粒子定律和基本常数是否与我们的定律一致?
•它们的密度和其他特性是否与我们的一致?
•我们是否以某种量子方式与其他宇宙相混淆?

也许是,也许不是。保守的方法建议这些问题的答案分别为“是”,“是”和“否”。但是现在我们来到读者的主要问题:这个理论是否科学?



多元宇宙本身并不是科学理论。根据目前的解释,这是物理定律的理论结果。甚至不可避免的结果是,如果您有一个受量子物理学控制的膨胀宇宙,那么您将不得不处理一些现象。

但是多元宇宙并不一定能解释我们宇宙中发生的一切。它不能解决我们当前的问题(称呼“风景”,“真空能量”,“人类原理”,“宇宙学常数”等字眼,您根本不理解“解决问题”的含义)。最糟糕的是,她没有对我们可能观察到的结果做出准确的预测。



那是什么意思呢?显然,如果我们接受对宇宙及其历史的理解的正确性,那么就存在多元宇宙。在宇宙的可观察部分之外,可能还有很多其他事物,并且可能还有其他宇宙是在大爆炸之后开始的,它们无法与我们的宇宙发生相互作用。

但这也意味着它在原则上是不可验证的。我能想象的唯一方法是灾难性的:要恢复通货膨胀,使分散在通货膨胀不同区域的几名观察员感到困惑,并假设您可以采取行动,请观察通货膨胀如何结束以及在不同时间点从通货膨胀中产生什么不同了解何时打破量子纠缠(这仍然是未知的)。



顺便说一句,为此,有必要幸存下来,祝你好运。但是,如果这对您不可行,那么我将与约翰和其他怀疑论者一道加入:多元宇宙可能是物理学中一个有趣的甚至不可避免的结果。但是,除非我们能够科学地进行验证(而且有可能我们永远无法做到),否则这对科学还不够好。这是一个合理的理论假设,但不是科学理论,并且由于宇宙的局限性,它可能永远不会成为一个理论。

这是什么 它可以成为我们开始理解的一类新主题:我们发现的第一个具有物理动机的“形而上学”。我们第一次了解了宇宙的局限性,其信息及其对可识别性的意义。在那之后呢?也许这是形而上学开始的地方,也许那里的多元宇宙将永远存在。

感谢您提出的哲学问题,希望您喜欢这个问题!请发送给我您对以下文章的问题和建议,以开始gmail dot com的startswithabang。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN398021/


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