Как Мултивселената може да наруши научния метод

Днес, нека се разходим от дивата страна и да предположим, в името на аргумента, че нашата вселена не е единствената там. Помислете, че има много други вселени, вероятно безкрайна. Всички тези вселени, включително нашата собствена, са това, което космолозите наричат ​​Мултивселената. Звучи повече като мит, отколкото научна хипотеза и това концептуално убийство вдъхновява някои, докато възмущава други.

Докъде можем да откараме теориите на физиката?

Противоречието започва през 80-те години на миналия век. Двама физици, Андрей Линде от Станфордския университет и Алекс Виленкин от Университета Тафтс, независимо предложиха, че ако Вселената се разширява много бързо в началото на своето съществуване – ние го наричаме инфлационно разширение – тогава нашата Вселена няма да не бъди сам.

Тази инфлационна фаза на растеж вероятно е настъпила трилионна от трилионна от трилионната от секундата след началото на времето. Това е около 10-36 секунди след “взрива”, когато часовникът, който описва разширяването на нашата Вселена, започна да тиктака. Може да попитате: „Как така тези учени се чувстват комфортно да говорят за такива нелепо малки времена?“ Не беше ли Вселената толкова нелепо гъста тогава?

Е, истината е, че все още нямаме теория, описваща физиката при тези условия. Това, което имаме, са екстраполации, базирани на това, което знаем днес. Не е идеално, но като се има предвид липсата на експериментални данни, това е единственото място за начало. Без данни трябва да прокараме нашите теории докъдето сметнем за добре. Разбира се, това, което е разумно за някои теоретици, няма да бъде за други. И тук нещата стават интересни.

Предположението тук е, че можем да приложим по същество същата физика при енергии, които са около трилион пъти по-големи от тези, които можем да изследваме в Големия адронен ускорител, гигантския ускорител, намиращ се в Европейската организация за ядрени изследвания в Швейцария. И дори да не можете да приложите напълно същата физика, можете поне да приложите физиката с подобни актьори.

Бурни води, квантови полета

Във физиката на високата енергия всички герои са полета. Полетата тук означават смущения, които запълват пространството и могат или не могат да се променят с течение на времето. Грубо изображение на поле е това на вода, изпълваща езерце. Водата е навсякъде в басейна, с определени свойства, които приемат стойности във всяка точка: температура, налягане, соленост, например. Полетата имат възбуждания, които ние наричаме частици. Електронното поле има електрона като свое възбуждане. Полето на Хигс съдържа бозона на Хигс. В това просто изображение бихме могли да визуализираме частиците като вълнички от вода, разпространяващи се по повърхността на езерото. Това не е перфектна картина, но помага на въображението.

Най-популярният герой зад инфлационната експанзия е скаларно поле – образувание със свойства, вдъхновени от бозона на Хигс, което беше открито в Големия адронен колайдер през юли 2012 г.

Абонирайте се, за да получавате противоинтуитивни, изненадващи и въздействащи истории, доставяни във входящата си поща всеки четвъртък

Не знаем дали е имало скаларни полета в космическото детство, но е разумно да се предположи, че е имало. Без тях щяхме да бъдем ужасно заседнали, опитвайки се да разберем какво се е случило. Както бе споменато по-горе, когато нямаме данни, най-доброто, което можем да направим, е да изградим разумни хипотези, които се надяваме, че бъдещите експерименти ще тестват.

За да видите как използваме скаларно поле за моделиране на инфлация, представете си топка, търкаляща се надолу. Докато топката е на височина над дъното на хълма, тя се търкаля надолу. Има запасена енергия. В долната част слагате енергията си на нула. Правим същото със скаларното поле. Докато се премести от минимума си, той ще изпълни Вселената със своята енергия. В достатъчно големи региони тази енергия причинява бързо разширяване на пространството, което е признак на инфлацията.

Линде и Виленкин добавиха квантовата физика към тази картина. В квантовия свят всичко е забързано; всичко вибрира безкрайно. Това е основата на квантовата несигурност, идея, която противоречи на здравия разум. Така че, когато полето се спуска, то също претърпява тези квантови скокове, които могат да го задвижат по-ниско или по-високо. Сякаш вълните в езерото хаотично създават хребети и долини. Проблемни води, тези квантови полета.

Ето и обратът: когато достатъчно голям участък от пространството се запълни с полето на определена енергия, то ще се разшири със скорост, свързана с тази енергия. Помислете за температурата на водата в езерото. Различните региони на космоса ще имат полето на различни височини, точно както различните региони на езерото може да имат вода с различни температури. Резултатът за космологията е изобилие от диво надуващи се региони на космоса, всеки от които се разширява със собствено темпо. Много скоро Вселената ще се състои от безброй набъбващи региони, които растат, пренебрегвайки околната среда. Вселената се превръща в мултивселена. Дори във всеки регион, квантовите флуктуации могат да причинят подуване на подрегиона. Тогава картината е на вечно възпроизвеждащ се космос, пълен с мехурчета в мехурчетата. Нашият би бил само един от тях – един-единствен балон в кипяща мултивселена.

Проверява ли се мултивселената?

Страшно вдъхновяващо е. Но научно ли е? За да бъде научна, хипотезата трябва да бъде проверяема. Можете ли да тествате мултивселената? Отговорът, строго погледнато, е не. Всеки от тези региони, които набъбват – или се свиват, тъй като може да има и пропаднали вселени – се намира извън нашия космически хоризонт, регионът, който очертава пътя, който светлината е изминала от зората на времето. Като такива, ние не можем да видим тези космоиди, нито да получим сигнали от тях. Най-доброто, на което можем да се надяваме, е да намерим някакъв знак, че една от съседните ни вселени е наранила собственото ни пространство в миналото. Ако това се беше случило, щяхме да видим специфични модели в небето – по-точно в радиацията, останала след образуването на водородните атоми около 400 000 години след Големия взрив. Засега такъв сигнал не е открит. Шансовете да се намери такъв са, честно казано, малки.

Така че ние сме останали с правдоподобна научна идея, която изглежда непроверима. Дори и да намерим доказателства за инфлация, това не би подкрепило непременно инфлационната мултивселена. Какво трябва да направим?

Различни видове различни в мултивселената

Мултивселената предполага още една съставка – възможността физиката да е различна в различните вселени. Тук нещата стават доста мъгливи, тъй като има два „различни“ типа за описание. Първата е различни стойности за константите на природата (като електронен заряд или силата на гравитацията), докато втората повдига възможността да има различни природни закони.

За да поддържа живота такъв, какъвто го познаваме, нашата Вселена трябва да се подчинява на редица много строги изисквания. Малки отклонения не се толерират в стойностите на природните константи. Но мултивселената повдига въпроса за естествеността или доколко общата ни вселена и нейните закони са сред безбройните вселени, които принадлежат на мултивселената. Ние ли сме изключение или следваме правилото?

Проблемът е, че няма как да знаем. За да знаем дали сме обикновени, трябва да знаем нещо за другите вселени и видовете физика, които имат. Но ние не го правим. Ние също така не знаем колко вселени има, което прави много трудно да се прецени колко сме често срещани. За да се влоши нещата, ако има безкрайност от космоиди, изобщо нищо не може да се каже. Тук индуктивното мислене е безполезно. Безкрайното ни заплита във възли. Когато всичко е възможно, нищо не се откроява и нищо не се научава.

Ето защо някои физици се тревожат за Мултивселената до степен да я мразят. Няма нищо по-важно за науката от способността й да доказва грешните идеи. Ако загубим това, ние подкопаваме самата структура на научния метод.

Add Comment