Saturday, September 24office@prosveshtenieto.com

Защо смятаме, че има мултивселена?



Най-новите постижения на човечеството в сферата на науката, както и нашите познания за Вселената са изключително малки. Причината отчасти е, че трудно можем да си представим такива понятия като например безкрайността или Големия взрив, както и това, което е било преди него. В търсене на отговори на най-важните въпроси, учените разглеждат дори най-противоречивите теории.

Една от тях е теорията за Мултивселената. Някои от основателите на теорията за инфлацията, включително физикът от Станфордския университет Андрей Линде, изложили идеята, че квантовите флуктуации по време на инфлацията пораждат не само галактиките, но и целите вселени. В тази статия ще научите, защо си струва да обърнете внимание на теорията на Мултивселената.

Преди да се потопим в тънкостите на увлекателната теория за Мултивселената, нека ви напомним, че инфлационният модел на Вселената е хипотеза за физическото състояние и закона на разширяването на младата Вселена (малко след Големия взрив), което противоречи на космологичният модел на горещата Вселена. Факт е, че този общоприет модел не е лишен от недостатъци, много от които са решени през 80-те години на ХХ век именно в резултат на изграждането на инфлационен модел на Вселената.

Прави впечатление, че колкото и далечна да изглежда науката за Вселената на неопитния читател, популярната култура заедно с учените са свършили наистина невероятна работа. И така, в последните години от живота си, изключителният физик-теоретик Стивън Хокинг работил по теми, от които повечето изследователи, по собственото им признание “имали главоболие“. Хокинг, в сътрудничеството с физика Томас Хертог от Католическия университет в Льовен Белгия, работили по вече известната статия, посветена на проблема за Мултивселената.

Защо смятаме, че има мултивселена?

Както често се случва в тази епоха на фалшиви новини и дезинформация, работата на Хокинг и Хертог довела до много необосновани доклади, в които се казва, че Стивън Хокинг е предсказал края на света и в същото време е предложил начин за откриване на алтернативни вселени.

Всъщност самото изследване, публикувано по-късно в Journal of High Energy Physics, не е толкова сензационно. Документът се занимава с парадокса при който, ако Големият взрив породи безкрайни вселени с неизчерпаем брой вариации в законите на физиката, тогава как учените ще могат да се надяват да отговорят на фундаменталните въпроси, защо нашата Вселена изглежда така, както изглежда?

Когато Вселената се зародила, което се случило преди около 13,8 милиарда години, тя претърпяла инфлационно-експоненциално разширение за много кратък период от време. В този процес малките квантови флуктуации в пространството били увеличени до космически размери, създавайки семена от структури, които ще се превърнат в галактики и ще осветят Вселената. Въпреки това, и още по-изненадващо, физикът Андрей Линде предполага, че инфлацията все още се случва. Преди няколко години, в интервю за The Washington Post, той сравнил космоса с постоянно растящо парче швейцарско сирене.

Подобно на дупките в сиренето, „джобните вселени“ са местата, където местната инфлация е спряла, позволявайки на материята да се кондензира и да се образуват звезди и галактики. Може да живеем в един от тези джобове, откъснати от безкрайните алтернативни вселени, които съществуват около нас.

Андрей Линде, професор в Станфордския университет, основателят на теорията за инфлационното разширяване на Вселената, която предвижда съществуването на множествена вселена или Мултивселна.

И да, ако тази идея ви изненада твърде много, не сте сами. Някои космолози изпитват сериозен страх от “вечната инфлация” и Мултивселената, която може да се появи от нея. Първо, ако различните джобни вселени са разединени, как можем дори да проверим дали съществуват? Второ, безкрайната мултивселена не е математически управляема, което затруднява използването на модел, за да се разбере, как всичко работи и взаимодейства в пространството. Въпросите наистина са много, така че нека се опитаме да разберем тази завладяваща и популярна теория.

Geek Picnic онлайн 2020

Теорията за Мултивселената е толкова популярна днес, че се е превърнала в основна тема на голям европейски популярен научен фестивал, посветен на съвременните технологии, наука и творчество Geek Picnic Online 2020. Професор Линде бил сред 122-мата поканени лектори и ирландският писател-фантаст Иън Макдоналд.

Както обяснява Линде, според теорията за Големия взрив, Вселената е била много малка след раждането си, но в един момент е започнала да се разширява. В същото време в ранната Вселена е имало много повече енергия, отколкото днес. Част от тази енергия впоследствие отишла за разширяването на Вселената. Основният въпрос обаче е откъде идва цялата тази енергия.

Представете си, че вечер джобовете ви са празни, а на сутринта имате милиард долара в тях, казва Линде. Но в реалния живот нищо подобно не се случва. Важно е да се разбере, че всички процеси, поради които се е родила Вселената, са започнали спонтанно. Днес виждаме само малка част от Вселената. Учените наричат ​​това „наблюдаема вселена“.

Защо смятаме, че има мултивселена?

Инфлационен модел на Вселената

В самото начало, когато размерът на Вселената не надвишава един сантиметър, в нея имало приблизително 10 до 90 области, които по никакъв начин не се допирали една в друга. Но защо и как тогава те „разбрали“, че е време Вселената да се разширява? Това всъщност е добре известен космологичен проблем, наречен проблема на хоризонта. Тя произтича от трудността да се обясни наблюдаваната хомогенност на причинно-свързаните области на пространството при отсъствието на механизъм, който задава същите начални условия.

Така че, ако се опитаме да погледнем в миналото с телескоп, ще видим светлината от Големия взрив, на който са били необходими 13,8 милиарда години, за да стигне до нас. Линде обаче посочва, че виждаме Вселената по ограничен начин. Ъгълът на гледане е най-лесно да си представим, като изпънете двете ръце наляво и надясно – въпросът е, че сме в центъра и не виждаме това, което е извън върховете на пръстите на двете ръце. Освен това нито дясната, нито лявата ръка „няма представа какво прави другата“.

Следващият също толкова важен въпрос е причината, поради която нашата Вселена не се върти. Нека ви напомня, че всички масивни космически обекти от планетите до Слънцето се въртят, дори свръхмасивните черни дупки в ядрата на галактиките. В същото време, в каквато и посока да погледне наблюдателят от Земята – нагоре, надолу, наляво или надясно, той ще види равни разстояния. Учените наричат ​​това изотропия – еднакви физически свойства във всички посоки, както и симетрия по отношение на избора на посока.

Оказва се, че нашата Вселена наистина е толкова странна, че е невъзможно да се отговори на огромен брой въпроси, използвайки само теорията за Големия взрив. И всъщност как да обясним, че Вселената, намирайки се във вакуум, продължава да се разширява с ускорение? В крайна сметка във вакуум изобщо няма частици! Вакуумът е пространство без материя. В приложната физика под вакуум се разбира среда, състояща се от газ с налягане, много по-ниско от атмосферното.

Отговорът се крие във физиката на елементарните частици. И така, Лорънс Краус, теоретичен физик и президент на фондация Origins Project, написал книга по този въпрос, наречена „Всичко от нищо. Как е възникнала Вселената ”. Андрей Линде от своя страна смята, че някои частици във вакуум имат енергиен заряд и могат да се появят в резултат на разпадане на вакуум.

Вселена от нищото

И така, нека си представим един кубичен метър като кутия, пълна със сладки, с условието, че в един кубичен метър могат да се поберат 1000 бонбона. Но какво ще стане, ако този кубичен метър стане 10 пъти по-голям? Отговорът изглежда е прост – вътре пак ще има 1000 бонбона. Но поради факта, че обемът е нараснал хиляда пъти, ще има само един бонбон на кубичен метър. Изглежда логично, но реалността има своите собствени правила: един кубичен метър съдържа непрекъснато разширяващ се вакуум.

В даден момент обемът му става хиляда пъти по-голям от оригинала, след което вакуумът се разпада. В резултат на това плътността на енергията вътре в една въображаема кутия е същата като преди разширяването – вакуумът не се е променил, въпреки че нашата кутия се е увеличила 10 пъти. Прилича на някаква магия, нали? Както самият Линде обяснява, когато Вселената се разширява в постоянен вакуум, енергията на материята се увеличава експоненциално, за разлика от енергията на гравитацията. В резултат на това вакуумът се разпада, освобождавайки „1000 бонбона“ – протони, електрони и други частици, а броят им става пропорционален на обема на Вселената.

По този начин, ако експоненциалният растеж продължи, броят на частиците също се увеличава. Междувременно постоянното разширяване не ни казва нито дума за формата на Вселената. Макар че на вас и мен наистина не ни пука, каква е формата ѝ, защото от позицията на наблюдателя Вселената изглежда плоска. Точно така – в повече или по-малко опростено представяне изглежда теорията за инфлационната Вселена, изложена за първи път от Алън Гът, американски физик и космолог през 1981 г. Прави впечатление, че в края на научната работа Гут пише нещо подобно: Има малък проблем, който е, че разпадането на вакуума – процесът, необходим за появата на материя е много подобен на вана с вряща вода. Как изглежда врящата вода? Точно така – балон тук, балон там и т.н.

Защо смятаме, че има мултивселена?

Гут също така твърди, че тези мехурчета се сблъскват в кипящата Вселена и правят всички процеси, протичащи в нея, хаотични и… безполезни. Опитите на Гут да намери отговор на този въпрос привлякло вниманието на други учени. В резултат на това били публикувани наведнъж две произведения – първата, написана от Алън Гут в сътрудничество с Ерик Уайнбърг през 1981 г., а втората е самата работа на Стивън Хокинг в сътрудничество с Томас Хертог.

Прави впечатление, че и двете статии стигнали до едно и също заключение – теорията за инфлационната вселена не е последователна. Въпреки това Гут се свърза с Андрей Линде, в резултат на което професорът от Станфордския университет създал нов модел на инфлационната Вселена, за което получил наградата Георги Гамов. Но какво да кажем за мултивселената?

Линде вярвал, че нашата Вселена е като балерина, която, след като спре да се върти, разпери ръце в различни посоки и замръзва на място. Това определено изглежда невъзможно, тъй като нарушава всички известни закони на физиката. Въпреки това, използването на новия модел на инфлационната Вселена ни позволява да научим много за Вселената.

Какво е Мултивселената?

И така стигаме до най-интересното, защо говорителят на Geek Picnic 2020 Андрей Линде и писателят на научна фантастика Иън Макдоналд смятат, че живеем в Мултивселената? Професора от Станфордския университет смята, че Мултивселената е отговорът на въпроса… какъв цвят е нашата Вселена. Ако е черен, това трябва да се докаже, както ако вярваме, че цветът ѝ е бял или жълт. Помните ли ваната с бълбукаща вода? Представете си, че ако нашата вселена е бяла, както смята професор Линде, другите мехурчета могат да бъдат черни, червени, жълти, сини, зелени и т.н. Това означава, че живеем в Мултивселена.

Според професора, намирайки се в бялата област на пространството (бялата Вселена), ние не виждаме другите ѝ области (червено, лилаво, кафяво и др.). От своя страна във всяка Вселена трябва да има наблюдател, който да се опита да обясни, защо неговата Вселена например е червена. По този начин просто не можем да изключим възможността за съществуването на червена, жълта, синя, и други вселени.

Ако всичко по-горе не ви звучи достатъчно главозамайващо, представете си, че България е единствената страна, за която знаем, че съществува. В опит да разберат защо България е устроена така, както е, учените ще търсят отговори на въпросите за нейната природа и произход. Точно същото ще направят учените от Китай, Великобритания, Индия, САЩ и всяка друга държава. Основното условие в този пример звучи така – жителите на различните страни не знаят за съществуването един на друг. Така е и Мултивселената – бидейки в бялата вселена, ние не знаем, че има например червена, черна и зелена.

Ние знаем толкова малко за Вселената, че не можем да изключим възможността тя да е холограма.

Връщайки се към началото на началата – Големия взрив, Линде сравнява раждането на Вселената от нищото (в резултат на вакуумно разпадане) с различни състояния на едно вещество – H2O. Водата, както знаете, може да бъде в три състояния – течно, газообразно (пара, мъгла) и твърдо (сняг, лед, градушка), което означава, че самият вакуум, който е породил Вселената, може да има различни състояния. От това, както вероятно вече разбрахте, следва изводът за множеството на световете.

Говорейки за Мултивселената, важно е да разберем, че колкото и невероятна, неразбираема, хаотична и понякога безумна да ни изглежда тази теория, от гледна точка на физиката съществуването на Мултивселената е възможно. Отчасти и поради тази причина учените работят върху „теорията на всичко“ – теория, която би могла да отговори напълно на всички въпроси на съвременната физика, включително за съществуването на Мултивселената. Според професор Линде физиците, които изучават теорията на струните, са се доближили най-много. Но това е съвсем различна история.

Защо смятаме, че има мултивселена?

Реалност или фантазия?

Тъй като човечеството е в самото начало на пътя на опознаването на себе си, а след това и на Вселената, ние трябва да тестваме дори и най-лудите теории. Това е така, защото днес има много повече въпроси, отколкото отговори, а истината често е скрита там, където ни е страх да погледнем. Ето защо научната фантастика е толкова страхотен мисловен експеримент, че може би ще ни помогне да разберем по-добре Вселената.

Говорейки на Geek Picnic Online 2020, писателят на научна фантастика Иън Макдоналд, автор на произведения като Бразилия, Wolf Moon, House of the Dervish и други, говори защо вярва, че живеем в Мултивселената. Според писателя самата идея за Мултивселената е актуална за света, в който живеем днес. Думата „Мултивселна“ съдържа много понятия и ние просто не можем да изберем всичко наведнъж. Всеки, според Макдоналд, избира нещо специфично за себе си, като спорт, научна фантастика или мода. И това е както добро, така и лошо.

По-лесно ни е да се обединяваме и формираме общности, но в същото време животът ни е запечатан в тези частни вселени и ние не знаем, какво се случва извън тях. Социално, културно, политически и икономически, ние живеем в отделни паралелни светове, които понякога споделят общи пространства (например градове, улици, обществени места) – Иън Макдоналд, Geek Picnic Online 2020.

Съгласете се, развивайки идеята на Макдоналд, рано или късно ще стигнем до разсъжденията на физиците-теоретици за структурата на Вселената. И също, разбира се, за нашето общество, за което Макдоналд си позволил да мисли в своите произведения.

По отношение на теоретичната физика, в работата на Хокинг и Хертог, цитирана по-горе, изследователите се основават на идеята, разработена през 80-те години на миналия век, известна като Холографската вселена, която предполага, че Вселената може да се разглежда като холограма и че триизмерната реалност може да се сгъва математически (това се прави с цел улесняване на изчисленията). В резултат на това изследователите успяли да въведат поне някакъв ред в необятната, неразбираема и луда теория на Мултивселената.

Кипящите мехурчета, за които говори Линде, могат да бъдат представени като джобни вселени (както беше споменато в началото на статията), с единствената разлика, че в този модел има по-малко вселени и те имат определени фундаментални качества, което значително улеснява анализа им. Важно е да се разбере, че работата на видния британски физик-теоретик (говорим за Стивън Хокинг) и неговите колеги не е ограничена до една единствена уникална вселена, но техните открития предполагат значително намаляване на Мултивселената до много по-малък диапазон на възможните вселени. Това означава, че вместо 1000 бонбона във въображаема кутия, физиците смятат, че ще имат 10.

Може би има светове, в които аз и ти не съществуваме.

The Washington Post, в статия за работата на Хокинг и Хертог, цитира космоложката Кейти Мак от Университета на Северна Каролина, която казва, че предложеният модел все още не е напълно разработен. „Това е по-скоро опростена версия на нещо, което просто трябва да погледнете и да се опитате да разберете какво се случва“, казва Мак. Не е изненада, че най-новата работа на Хокинг зависи от концепции, които все още не са получили широко признание, и най-новите математически инструменти.

Също така е важно да се разбере, че тази работа не е решението на всички проблеми във Вселената. Разбира се, интригува, улавя и ни кара да мислим в необичайни категории. Теорията за Мултивселената е потенциален път, който може да бъде следван, въпреки че учените нямат представа къде ще ги отведе. „Стивън Хокинг беше мъж“, казва Линде. „Той не беше гений, който казва правилните неща всеки ден и се бореше със същите научни проблеми, с които се борят всички физици.

Е, остава ни да се опитаме да разберем поне малко теорията за Мултивселената и да изчакаме новите, революционни открития в областта на теоретичната физика. Надявам се това да стане много скоро.

Благодарим Ви, че прочетохте тази статия. Просвещението няма за цел да промени вашата гледна точка. Дали ще повярвате на тази статия или не, това е ваш избор! Не забравяйте да ни последвате в социалните мрежи!

Просвещението ©

Внимание! Всяко пълно или частично копиране на материали на Просвещението без писмено разрешение и директен линк към оригиналната публикация на Просвещението, включително от други електронни ресурси, ще се смята за грубо нарушение на Закона за защита на интелектуалната собственост на Република България. Просвещението си запазва правото да реагира на подобни нарушения включително по съдебен ред.

1 Comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Translate »
error: Съдържанието е защитено!!!