universi paralleli. Altre strutture matematiche

La sera a poco a poco avvolse il maestoso castello di Zmiulan. A poco a poco, le torce furono accese nei corridoi, gli studenti si affrettarono ad andare nelle loro stanze. E ora, quando i corridoi erano già vuoti, da dietro l'angolo sbucò un uomo: un costoso abito nero sedeva idealmente sulla sua figura tesa, i capelli biondi erano pettinati all'indietro, gli occhi color pistacchio guardavano solo avanti con uno sguardo indifferente. Norton Ognev, ed era lui, si avvicinò all'ufficio del Grande Spirito Ostala. Dopo aver bussato e aver ricevuto il permesso, l'uomo è entrato nella stanza. - Allora, perché sei venuto, Norton? - lo stesso proprietario del castello stava dando le spalle al padre di Vasilisa, guardando fuori dalla finestra. L'indifferenza non scomparve dal viso di Ognev, ma si tese interiormente. "Signor Astragor, devo andare a Chernovod per qualche giorno", si voltò il capo dei Dragociev. - Da quanto ho capito, non andrai da solo? - Norton Sr. annuì lentamente: - Sì, signor Astragor. Se non ti dispiace, porterò mia figlia, Fasha e Zaharra con me. -E perché tu, Norton, porti con te i miei nipoti? - con un certo interesse, il capo Dragotsiev guardò Ognev. chiese Vasilisa, - come se rispondesse con riluttanza Norton Sr. Astragoras fissava pensieroso le fiamme nel camino. Ognev aspettò pazientemente una risposta... *** La notte avvolse il maestoso castello in una tela stellata. Una leggera brezza faceva frusciare il fogliame del giardino. Vasilisa si stava già preparando per andare a letto nella Green Room. “Oh, da quanto tempo sono qui…” disse la ragazza strascicata, guardandosi intorno per la stanza. Non ricordava nemmeno l'ultima volta che era stata qui, ma vedeva che tutto era al suo posto. Improvvisamente, un ragazzo è volato dentro attraverso la finestra aperta. Ogneva guardò sorpresa l'ospite inatteso. Avendo nascosto le ali nere, quella bruna sorrise alla padrona di casa: -Ciao gufi! -Mi hai spaventato! - esclamò la ragazza, guardando irritata il ragazzo. "Oh, andiamo", ridacchiò l'ospite. Penso che avrai sempre paura di me. -Non essere sciocco! Avrò paura di un ragazzo così arrogante come te,” disse Vasilisa irritata. - A proposito, Flash, perché sei venuto, soprattutto così tardi? Non riesci a dormire di nuovo? "Sì," Dragotius annuì. - Ho deciso di organizzare un tour di Chernovod per me stesso ... Ma camminare da solo non è molto divertente e pericoloso. In un castello sconosciuto, dopotutto, - Flash sbatté gli occhi furtivamente. - Vuoi che ti faccia fare un giro? Vasilisa guardò la sua amica confusa. -Perché no? Sai tutto qui? La bruna sollevò un sopracciglio con aria interrogativa. "Quasi," rispose evasivamente la rossa. - Bene, va bene, - Dragotsy andò alla porta. Al pompiere non restava altro da fare che seguirlo. I ragazzi hanno camminato lungo i corridoi bui, accendendo le lampade per ore. Vasilisa ha raccontato a Fash cosa ricorda in questo castello. La ascoltava attentamente, a volte interrompendo o sbuffando maliziosamente a questa o quella proposta. Presto si stancò di camminare e ascoltare chiacchiere, e lui, ricordando qualcosa, fece la domanda: -A proposito, che tipo di torre c'è che abbiamo visto mentre guidavamo in carrozza? -Cosa intendi? chiese Ogneva pensierosa. "Sembra essere occidentale", strascicò Dragotsy. “Ah, questo,” capì subito la donna dai capelli rossi. - La chiamiamo Solitaria, una volta c'erano dei prigionieri. Diamo un'occhiata lì, vero? L'eccitazione balenò nei gelidi occhi azzurri della bruna. "Beh, non lo so..." disse Vasilisa strascicata incerta. - Hai paura? Dragozio ridacchiò. Come Flash si aspettava, riuscirono a prenderla debolmente: il viso della ragazza si inarcò, e lei strinse i pugni: -Andiamo, - e Vasilisa condusse la bruna piuttosto sorridente verso questa torre. Dopo aver aperto la porta senza ostacoli, i ragazzi sono entrati nella stanza. La porta si chiuse subito. Flash si avvicinò alla finestra aperta e saltò sul davanzale, inalando l'odore tonificante del mare: - Oh, beh... - poi si rivolse alla rossa. - Vieni, siediti, - e colpisci il palmo della mano sul punto accanto a lui. La ragazza si è subito sistemata accanto a lui. La luna piena splendeva nel cielo e sotto il mare era agitato. Onda dopo ondata rotolarono, sbattendo contro le rocce. “Che luna luminosa,” Vasilisa guardò di nuovo il cielo. -Ho una canzone sulla luna. Compongo da molto tempo, - disse all'improvviso Flash. - Quindi sai cantare? - la Dragotia dai capelli rossi guardò sorpresa. Lui annuì in silenzio. -Cosa, non mi credi? - la bruna si avvicinò al viso di Ognevoy, guardando negli occhi l'interlocutore con un sorriso. Ho notato che le sue guance sono diventate rosa e il suo sorriso si è allargato. “No, è solo…” Vasilisa, arrossendo, balbettava, distogliendo lo sguardo dai suoi gelidi occhi azzurri, che riflettevano la luce della luna. - Semplicemente non è stato possibile confermare le tue parole, - guardò di nuovo in quegli occhi. Flash iniziò a inclinarsi lentamente verso la rossa. Si avvicinò a lui. Rimangono solo pochi millimetri tra le loro facce. Ogneva già sentiva sulle labbra una leggera brezza di esalazioni. Le loro labbra quasi si toccarono e... -Oh, che dolcezza! - Vasilisa si staccò subito da Dragotius e arrossì ancora più di prima. Flash si voltò. Prima che i suoi occhi limpidi apparissero... -Zakharra?! esclamarono due colombe sorprese. -Cosa stai facendo qui? Il moro guardò la sorella seccato. Sì, ti ho visto volare da qualche parte, ho deciso di scoprirlo. Sono uscito, guardo, stai camminando, chiacchierando. La cosa principale è che non mi noti. Bene, ti ho seguito e sono andato, - ho sistemato tutto a coda di rondine. - Collegamento sangue autoctono... - borbottò Flash, scese dal davanzale e andò nella sua stanza. Vasilisa ha seguito l'esempio. Zakharra scivolò immediatamente nel corridoio dietro Ogneva e tornò anche nella sua stanza ...

Dispute e ipotesi sull'esistenza di pianeti gemelli a noi sconosciuti, universi paralleli e persino galassie sono in corso da molti decenni. Tutti si basano sulla teoria della probabilità senza coinvolgere le idee della fisica moderna. A l'anno scorso a loro si aggiunse l'idea dell'esistenza di un superuniverso, basato su teorie comprovate: la meccanica quantistica e la teoria della relatività. Polit.ru pubblica un articolo Max Tegmark"Universi paralleli", che avanza un'ipotesi sulla struttura del presunto superuniverso, includendo teoricamente quattro livelli. Tuttavia, già nel prossimo decennio, gli scienziati potrebbero avere una reale opportunità di ottenere nuovi dati sulle proprietà dello spazio esterno e, di conseguenza, confermare o confutare questa ipotesi. L'articolo è stato pubblicato sulla rivista "In the world of science" (2003. n. 8).

L'evoluzione ci ha fornito un'intuizione sulla fisica quotidiana vitale per i nostri lontani antenati; quindi, non appena andiamo oltre il quotidiano, possiamo ben aspettarci delle stranezze.

Il modello cosmologico più semplice e popolare prevede che abbiamo un gemello in una galassia a circa 10 alla potenza di 1028 metri di distanza. La distanza è così grande che è al di là della portata delle osservazioni astronomiche, ma questo non rende il nostro gemello meno reale. L'ipotesi si basa sulla teoria della probabilità senza coinvolgere le idee della fisica moderna. È accettato solo il presupposto che lo spazio sia infinito e pieno di materia. Potrebbero essere molti pianeti abitabili, compresi quelli in cui le persone vivono con lo stesso aspetto, gli stessi nomi e ricordi, che hanno vissuto gli stessi alti e bassi della nostra vita.

Ma non saremo mai in grado di vedere le nostre altre vite. La distanza più lontana che possiamo vedere è quella che la luce può percorrere nei 14 miliardi di anni trascorsi da allora Big Bang. La distanza tra gli oggetti visibili più distanti da noi è di circa 431026 m; determina la regione dell'Universo disponibile per l'osservazione, chiamata volume di Hubble, o volume dell'orizzonte cosmico, o semplicemente Universo. Gli universi dei nostri gemelli sono sfere della stessa dimensione centrate sui loro pianeti. Questo è l'esempio più semplice di universi paralleli, ognuno dei quali è solo una piccola parte del superuniverso.

La stessa definizione di "universo" suggerisce che rimarrà per sempre nel campo della metafisica. Tuttavia, il confine tra fisica e metafisica è determinato dalla possibilità di verifiche sperimentali delle teorie e non dall'esistenza di oggetti non osservabili. I confini della fisica sono in continua espansione, includendo idee sempre più astratte (e precedentemente metafisiche), ad esempio su una Terra sferica, invisibile campi elettromagnetici, dilatazione del tempo ad alte velocità, sovrapposizione di stati quantistici, curvatura dello spazio e buchi neri. Negli ultimi anni a questa lista è stata aggiunta l'idea di un superuniverso. Si basa su teorie comprovate - la meccanica quantistica e la teoria della relatività - e soddisfa entrambi i criteri principali della scienza empirica: consente previsioni e può essere confutata. Gli scienziati considerano quattro tipi di universi paralleli. La domanda principale non è se esiste un superuniverso, ma quanti livelli può avere.

Livello I

Oltre il nostro orizzonte cosmico

Gli universi paralleli delle nostre controparti costituiscono il primo livello del superuniverso. Questo è il tipo meno controverso. Tutti riconosciamo l'esistenza di cose che non possiamo vedere, ma che potremmo vedere spostandoci in un altro luogo o semplicemente aspettando, mentre aspettiamo l'apparizione di una nave dall'orizzonte. Gli oggetti al di là del nostro orizzonte cosmico hanno uno status simile. La dimensione della regione osservabile dell'universo aumenta di un anno luce ogni anno quando la luce ci raggiunge da regioni sempre più lontane, dietro le quali si trova un'infinità che deve ancora essere vista. Probabilmente moriremo molto prima che i nostri gemelli siano in vista, ma se l'espansione dell'universo aiuta, i nostri discendenti saranno in grado di vederli con telescopi sufficientemente potenti.

Il livello I del superuniverso sembra banalmente ovvio. Come può lo spazio non essere infinito? C'è un cartello da qualche parte che dice "Attenzione! Fine dello spazio? Se c'è una fine allo spazio, cosa c'è al di là di esso? Tuttavia, la teoria della gravità di Einstein mise in discussione questa intuizione. Uno spazio può essere finito se ha una curvatura positiva o una topologia insolita. Un universo sferico, toroidale o "pretzel" può avere un volume finito senza confini. La radiazione cosmica di fondo a microonde consente di testare l'esistenza di tali strutture. Tuttavia, i fatti parlano ancora contro di loro. Il modello dell'universo infinito corrisponde ai dati e a tutte le altre opzioni sono imposte rigide restrizioni.

Un'altra opzione è questa: lo spazio è infinito, ma la materia è concentrata in un'area limitata intorno a noi. In una versione del modello un tempo popolare dell'"universo insulare", si presume che su larga scala la materia sia rarefatta e abbia una struttura frattale. In entrambi i casi, quasi tutti gli universi in un superuniverso di livello I devono essere vuoti e senza vita. Recenti studi sulla distribuzione tridimensionale delle galassie e della radiazione di fondo (reliquia) hanno mostrato che la distribuzione della materia tende ad essere uniforme su larga scala e non forma strutture più grandi di 1024 m Se questa tendenza continua, lo spazio esterno L'Universo osservabile dovrebbe essere pieno di galassie, stelle e pianeti.

Per gli osservatori in universi paralleli di primo livello, si applicano le stesse leggi della fisica come per noi, ma in condizioni di partenza differenti. Secondo teorie moderne, i processi che hanno avuto luogo nelle fasi iniziali del Big Bang hanno disperso casualmente la materia, in modo che esistesse la possibilità di strutture.

I cosmologi accettano che il nostro Universo con una distribuzione quasi uniforme della materia e fluttuazioni della densità iniziale dell'ordine di 1/105 sia abbastanza tipico (almeno tra quelli in cui ci sono osservatori). Le stime basate su questa ipotesi mostrano che la tua replica più vicina si trova a una distanza di 10 dalla potenza di 1028 m A una distanza di 10 dalla potenza di 1092 m dovrebbe esserci una sfera con un raggio di 100 anni luce, identica alla uno al centro del quale ci troviamo; in modo che tutto ciò che vedremo nel prossimo secolo sarà visto dalle nostre controparti che sono lì. A una distanza da noi di circa 10 alla potenza di 10118 m, dovrebbe esserci un volume Hubble identico al nostro. Queste stime si ottengono contando il possibile numero di stati quantistici che un volume di Hubble può avere se la sua temperatura non supera i 108 K. Il numero di stati può essere stimato chiedendosi: quanti protoni può contenere un volume di Hubble con una tale temperatura? La risposta è 10118. Tuttavia, ogni protone può essere presente o assente, dando 2 alla potenza di 10118 possibili configurazioni. Una "scatola" contenente tanti volumi Hubble copre tutte le possibilità. La sua dimensione è 10 alla potenza di 10118 M. Al di là di essa, gli universi, compreso il nostro, devono ripetersi. Approssimativamente le stesse cifre possono essere ottenute sulla base di stime termodinamiche o gravitazionali quantistiche del contenuto informativo generale dell'Universo.

Tuttavia, è probabile che il nostro gemello più vicino sia più vicino a noi di quanto diano queste stime, poiché il processo di formazione del pianeta e l'evoluzione della vita lo favoriscono. Gli astronomi ritengono che il nostro volume di Hubble contenga almeno 1020 pianeti abitabili, alcuni dei quali potrebbero essere simili alla Terra.

Nella cosmologia moderna, il concetto di superuniverso di livello I è ampiamente utilizzato per verificare una teoria. Considera come i cosmologi usano la CMB per rifiutare il modello della geometria sferica finita. I "punti" caldi e freddi sulle mappe CMB hanno una dimensione caratteristica che dipende dalla curvatura dello spazio. Quindi, la dimensione dei punti osservati è troppo piccola per essere coerente con la geometria sferica. La loro dimensione media varia casualmente da un volume di Hubble all'altro, quindi è possibile che il nostro Universo sia sferico, ma abbia delle macchie anomale. Quando i cosmologi affermano di escludere il modello sferico con un livello di confidenza del 99,9%, intendono che se il modello è corretto, meno di un volume di Hubble su mille avrà punti piccoli come quelli osservati. Ne consegue che la teoria del superuniverso è verificabile e può essere rifiutata, anche se non possiamo vedere altri universi. La cosa principale è prevedere com'è l'insieme di universi paralleli e trovare la distribuzione di probabilità, o ciò che i matematici chiamano la misura dell'insieme. Il nostro universo deve essere uno dei più probabili. In caso contrario, se il nostro universo si rivela improbabile nel quadro della teoria del superuniverso, allora questa teoria incontrerà delle difficoltà. Come vedremo più avanti, il problema della misura può diventare molto acuto.

Livello II

Altri domini post-inflazionistici

Se è stato difficile per te immaginare un superuniverso di livello I, allora prova a immaginare un numero infinito di tali superuniversi, alcuni dei quali hanno una diversa dimensione spazio-temporale e sono caratterizzati da diverse costanti fisiche. Insieme costituiscono il superuniverso di livello II previsto dalla teoria dell'inflazione caotica perpetua.

La teoria dell'inflazione è una generalizzazione della teoria del Big Bang, che consente di eliminare le carenze di quest'ultima, ad esempio l'incapacità di spiegare perché l'Universo è così grande, omogeneo e piatto. La rapida espansione dello spazio nei tempi antichi permette di spiegare queste e molte altre proprietà dell'Universo. Tale allungamento è previsto da un'ampia classe di teorie particelle elementari e tutte le prove disponibili lo supportano. L'espressione "caotico perpetuo" in relazione all'inflazione indica ciò che sta accadendo su scala più ampia. In generale, lo spazio è in continua espansione, ma in alcune zone l'espansione si interrompe e compaiono i singoli domini, come l'uvetta nella pasta lievitata. Appaiono un numero infinito di tali domini, e ciascuno di essi funge da germe di un superuniverso di livello I, pieno di materia, nato dall'energia del campo che produce inflazione.

I domini vicini sono lontani da noi più dell'infinito, nel senso che non possono essere raggiunti anche se ci muoviamo per sempre alla velocità della luce, poiché lo spazio tra il nostro dominio e quelli vicini si estende più velocemente di quanto tu possa muoverti in esso. I nostri discendenti non vedranno mai le loro controparti di livello II. E se l'espansione dell'universo sta accelerando, come mostrano le osservazioni, allora non vedranno mai le loro controparti nemmeno al livello I.

Il superuniverso di livello II è molto più vario rispetto al superuniverso di livello I. I domini differiscono non solo nelle loro condizioni iniziali, ma anche nella loro proprietà fondamentali. L'opinione prevalente tra i fisici è che la dimensione dello spazio-tempo, le proprietà delle particelle elementari e molte cosiddette costanti fisiche non sono incorporate in leggi fisiche, ma sono il risultato di processi noti come rottura della simmetria. Si ritiene che lo spazio nel nostro universo una volta avesse nove dimensioni uguali. All'inizio storia dello spazio tre di loro hanno preso parte all'espansione e sono diventate le tre dimensioni che caratterizzano l'Universo di oggi. I restanti sei ora non sono rilevabili, o perché sono rimasti microscopici, mantenendo una topologia toroidale, o perché tutta la materia è concentrata su una superficie tridimensionale (membrana o semplicemente una brana) nello spazio nove dimensioni. Pertanto, la simmetria originale delle misurazioni è stata violata. Le fluttuazioni quantistiche, che causano un'inflazione caotica, potrebbero causare la rottura di diverse simmetrie in diverse caverne. Alcuni potrebbero diventare quadridimensionali; altri contengono solo due anziché tre generazioni di quark; e altri ancora, per avere una costante cosmologica più forte del nostro universo.

Un altro modo per l'emergere del superuniverso di livello II può essere rappresentato come un ciclo di nascite e distruzioni di universi. Negli anni '30 il fisico Richard C. Tolman ha suggerito questa idea e recentemente Paul J. Steinhardt dell'Università di Princeton e Neil Turok dell'Università di Cambridge l'hanno ulteriormente sviluppata. Il modello di Steinhardt e Turok prevede una seconda brana tridimensionale, perfettamente parallela alla nostra e spostata rispetto ad essa solo in una dimensione maggiore di ordine elevato. Questo universo parallelo non può essere considerato separato, poiché interagisce con il nostro. Tuttavia, l'insieme di universi - passato, presente e futuro - che queste brane formano è un superuniverso con una varietà che sembra essere vicina a quella risultante dall'inflazione caotica. Un'altra ipotesi di superuniverso è stata proposta dal fisico Lee Smolin del Perimeter Institute di Waterloo (Ontario, Canada). Il suo superuniverso è vicino al livello II in termini di diversità, ma muta e genera nuovi universi attraverso buchi neri, non brane.

Sebbene non possiamo interagire con universi paralleli di livello II, i cosmologi giudicano la loro esistenza in base a prove circostanziali, poiché possono essere la causa di strane coincidenze nel nostro universo. Ad esempio, in un hotel ti viene assegnata la camera 1967 e noti che sei nato nel 1967. "Che coincidenza", dici. Tuttavia, riflettendoci, giungi alla conclusione che questo non è così sorprendente. Ci sono centinaia di stanze nell'hotel e non ti verrebbe in mente di pensare a nulla se ti venisse offerta una stanza che non significa nulla per te. Se non sapevi nulla di hotel, potresti presumere che ci siano altre stanze nell'hotel per spiegare questa coincidenza.

Come esempio più ravvicinato, consideriamo la massa del Sole. Come sapete, la luminosità di una stella è determinata dalla sua massa. Usando le leggi della fisica, possiamo calcolare che la vita sulla Terra può esistere solo se la massa del Sole si trova nell'intervallo: da 1,6x1030 a 2,4x1030 kg. Altrimenti, il clima terrestre sarebbe più freddo di Marte o più caldo di Venere. Le misurazioni della massa del Sole hanno dato un valore di 2,0x1030 kg. A prima vista, la massa del Sole che rientra nell'intervallo di valori che garantisce la vita sulla Terra è accidentale.

Le masse di stelle occupano l'intervallo da 1029 a 1032 kg; se il Sole acquistasse la sua massa per caso, la possibilità di rientrare nell'intervallo ottimale per la nostra biosfera sarebbe estremamente ridotta.

L'apparente coincidenza può essere spiegata assumendo l'esistenza di un insieme (in questo caso, molti sistemi planetari) e di un fattore di selezione (il nostro pianeta deve essere abitabile). Tali criteri di selezione relativi all'osservatore sono chiamati antropici; e sebbene la loro menzione di solito causi controversia, tuttavia la maggior parte dei fisici concorda sul fatto che questi criteri non dovrebbero essere trascurati nella selezione delle teorie fondamentali.

E cosa hanno a che fare tutti questi esempi con universi paralleli? Si scopre che un piccolo cambiamento nelle costanti fisiche determinate dalla rottura della simmetria porta a un universo qualitativamente diverso, uno in cui non potremmo esistere. Se la massa del protone fosse solo dello 0,2% più grande, i protoni decadrebbero per formare neutroni, rendendo gli atomi instabili. Se le forze di interazione elettromagnetica fossero più deboli del 4%, non ci sarebbero idrogeno e stelle ordinarie. Se la forza debole fosse ancora più debole, non ci sarebbe idrogeno; e se fosse più forte, le supernove non potrebbero riempire lo spazio interstellare con elementi pesanti. Se la costante cosmologica fosse notevolmente più grande, l'universo si sarebbe incredibilmente gonfiato prima ancora che le galassie potessero formarsi.

Gli esempi forniti ci consentono di aspettarci l'esistenza di universi paralleli con altri valori di costanti fisiche. La teoria del superuniverso di secondo livello prevede che i fisici non saranno mai in grado di dedurre i valori di queste costanti dai principi fondamentali, ma possono solo calcolare la distribuzione di probabilità di vari insiemi di costanti nella totalità di tutti gli universi. In questo caso, il risultato deve essere coerente con la nostra esistenza in uno di essi.

Livello III

Insieme quantistico di universi

I superuniversi di livello I e II contengono universi paralleli, estremamente lontani da noi oltre i limiti dell'astronomia. Tuttavia, il livello successivo del superuniverso si trova proprio intorno a noi. Nasce da una famosa e molto controversa interpretazione della meccanica quantistica, l'idea che processi quantistici casuali facciano "moltiplicare" l'universo in più copie di se stesso, una per ogni possibile esito del processo.

All'inizio del Novecento. la meccanica quantistica spiegava la natura del mondo atomico, che non obbediva alle leggi della meccanica newtoniana classica. Nonostante gli ovvi successi, vi fu un acceso dibattito tra i fisici su quale fosse il vero significato della nuova teoria. Determina lo stato dell'Universo non in concetti della meccanica classica come le posizioni e le velocità di tutte le particelle, ma attraverso un oggetto matematico chiamato funzione d'onda. Secondo l'equazione di Schrödinger, questo stato cambia nel tempo in un modo che i matematici definiscono con il termine "unitario". Significa che la funzione d'onda ruota in uno spazio astratto infinito-dimensionale chiamato spazio di Hilbert. Sebbene la meccanica quantistica sia spesso definita come fondamentalmente casuale e indeterminata, la funzione d'onda si evolve in modo abbastanza deterministico. Non c'è niente di casuale o di incerto in lei.

La parte più difficile è mettere in relazione la funzione d'onda con ciò che osserviamo. Molte funzioni d'onda valide corrispondono a situazioni innaturali come quella in cui il gatto è sia vivo che morto nella cosiddetta sovrapposizione. Negli anni '20. 20 ° secolo i fisici aggirano questa stranezza postulando che la funzione d'onda collassa in un particolare risultato classico quando si fa un'osservazione. Questa aggiunta ha permesso di spiegare i risultati delle osservazioni, ma ha trasformato un'elegante teoria unitaria in una sciatta e non unitaria. La casualità fondamentale, solitamente attribuita alla meccanica quantistica, è una conseguenza proprio di questo postulato.

Nel tempo, i fisici abbandonarono questo punto di vista a favore di un altro, proposto nel 1957 dal laureato della Princeton University Hugh Everett III. Ha mostrato che è possibile fare a meno del postulato del crollo. La pura teoria quantistica non impone alcuna restrizione. Sebbene preveda che una realtà classica si dividerà gradualmente in una sovrapposizione di più di queste realtà, l'osservatore percepisce soggettivamente questa scissione solo come una leggera casualità con una distribuzione di probabilità esattamente identica a quella data dal vecchio postulato del collasso. Questa sovrapposizione di universi classici è il superuniverso. livello III.

Per più di quarant'anni, questa interpretazione ha confuso gli scienziati. Tuttavia, la teoria fisica è più facile da comprendere confrontando due punti di vista: esterno, dalla posizione di un fisico che studia equazioni matematiche (come un uccello che osserva il paesaggio dall'alto del suo volo); e interno, dalla posizione di un osservatore (chiamiamolo ranocchio) che vive in un paesaggio dominato da un uccello.

Dal punto di vista di un uccello, il superuniverso di livello III è semplice. C'è solo una funzione d'onda che si evolve senza intoppi nel tempo senza scissione e parallelismo. Il mondo quantistico astratto, descritto da una funzione d'onda in evoluzione, contiene un numero enorme di linee di divisione e fusione continue di storie classiche parallele, nonché un numero di fenomeni quantistici che non possono essere descritti nell'ambito dei concetti classici. Ma dal punto di vista di una rana si può vedere solo una piccola parte di questa realtà. Può vedere l'universo di livello I, ma un processo di decoerenza simile al collasso della funzione d'onda, ma con l'unità preservata, le impedisce di vedere copie parallele di se stessa al livello III.

Quando a un osservatore viene posta una domanda a cui deve rispondere rapidamente, un effetto quantistico nel suo cervello porta a una sovrapposizione di decisioni come "continua a leggere l'articolo" e "smettila di leggere l'articolo". Dal punto di vista dell'uccello, l'atto di prendere una decisione fa sì che una persona si moltiplichi in copie, alcune delle quali continuano a leggere, mentre altre smettono di leggere. Tuttavia, da un punto di vista interno, nessuno dei doppi è consapevole dell'esistenza degli altri e percepisce la scissione semplicemente come una leggera incertezza, una qualche possibilità di continuare o interrompere la lettura.

Per quanto strano possa sembrare, la stessa identica situazione si verifica anche nel superuniverso di livello I. Ovviamente, hai deciso di continuare a leggere, ma una delle tue controparti in una galassia lontana ha messo giù la rivista dopo il primo paragrafo. I livelli I e III differiscono solo nel luogo in cui si trovano le tue controparti. Al livello I vivono da qualche parte lontano, nel buon vecchio spazio tridimensionale, e al livello III vivono su un altro ramo quantistico dello spazio di Hilbert a dimensione infinita.

L'esistenza del livello III è possibile solo a condizione che l'evoluzione della funzione d'onda nel tempo sia unitaria. Finora, gli esperimenti non hanno rivelato le sue deviazioni dall'unità. Negli ultimi decenni, è stato confermato per tutti più di grandi sistemi, tra cui fullerene C60 e fibre ottiche lunghe un chilometro. Teoricamente, la proposizione sull'unità è stata rafforzata dalla scoperta della violazione della coerenza. Alcuni teorici che lavorano nel campo della gravità quantistica lo mettono in dubbio. In particolare, si presume che l'evaporazione dei buchi neri possa distruggere le informazioni, e questo non è un processo unitario. Tuttavia, i recenti progressi nella teoria delle stringhe suggeriscono che anche la gravità quantistica è unitaria.

Se è così, allora i buchi neri non distruggono le informazioni, ma semplicemente le trasmettono da qualche parte. Se la fisica è unitaria, l'immagine standard dell'impatto delle fluttuazioni quantistiche nelle fasi iniziali del Big Bang deve essere modificata. Queste fluttuazioni non determinano casualmente la sovrapposizione di tutte le possibili condizioni iniziali che coesistono simultaneamente. In questo caso, la violazione della coerenza fa sì che le condizioni iniziali si comportino in modo classico su diversi rami quantistici. posizione chiave afferma: la distribuzione dei risultati in diversi rami quantistici di un volume di Hubble (livello III) è identica alla distribuzione dei risultati in diversi volumi di Hubble di un ramo quantistico (livello I). Questa proprietà delle fluttuazioni quantistiche è nota in meccanica statistica come ergodicità.

Lo stesso ragionamento vale per il livello II. Il processo di rottura della simmetria non porta a un unico risultato, ma a una sovrapposizione di tutti i risultati che divergono rapidamente nei loro percorsi separati. Quindi, se le costanti fisiche, la dimensione dello spazio-tempo, ecc. possono differire in rami quantici paralleli al livello III, differiranno anche negli universi paralleli al livello II.

In altre parole, il superuniverso di livello III non aggiunge nulla di nuovo a ciò che è disponibile ai livelli I e II, solo più copie degli stessi universi: le stesse linee storiche si sviluppano più e più volte su diversi rami quantistici. L'accesa controversia che circonda la teoria di Everett sembra placarsi presto come risultato della scoperta di superuniversi di livello I e II ugualmente grandiosi ma meno controversi.

Le applicazioni di queste idee sono profonde. Ad esempio, una domanda del genere: c'è un aumento esponenziale del numero di universi nel tempo? La risposta è inaspettata: no. Dal punto di vista dell'uccello, ce n'è solo uno universo quantistico. E qual è il numero di universi separati al momento per la rana? Questo è il numero di volumi Hubble nettamente diversi. Le differenze possono essere minime: immagina i pianeti che si muovono in direzioni diverse, immaginati sposato con qualcun altro e così via. A livello quantistico, ci sono 10 alla potenza di 10118 universi con temperature non superiori a 108 K. Il numero è gigantesco, ma finito.

Per una rana, l'evoluzione della funzione d'onda corrisponde a un movimento infinito da uno di questi 10 stati alla potenza di 10118 a un altro. Ora sei nell'universo A, dove stai leggendo questa frase. E ora sei già nell'universo B, dove stai leggendo la frase seguente. In altre parole, c'è un osservatore in B che è identico all'osservatore nell'universo A, con l'unica differenza che ha ricordi extra. In ogni momento ci sono tutti gli stati possibili, in modo che il passare del tempo possa avvenire davanti agli occhi dell'osservatore. Questa idea è stata espressa nel suo romanzo di fantascienza del 1994 Permutation City dallo scrittore Greg Egan e sviluppato dal fisico David Deutsch dell'Università di Oxford, dal fisico indipendente Julian Barbour e altri vediamo che l'idea di un superuniverso può svolgere un ruolo chiave in comprendere la natura del tempo.

Livello IV

Altre strutture matematiche

Le condizioni iniziali e le costanti fisiche nei livelli di superuniverso I, II e III possono differire, ma le leggi fondamentali della fisica sono le stesse. Perché ci siamo fermati qui? Perché le leggi fisiche stesse non possono differire? Che ne dici di un universo che obbedisce alle leggi classiche senza alcun effetto relativistico? Che ne dici di muovere il tempo a passi discreti, come in un computer?

E l'universo come un dodecaedro vuoto? Nel superuniverso di livello IV esistono tutte queste alternative.

Che un tale superuniverso non sia assurdo è dimostrato dalla corrispondenza del mondo del ragionamento astratto con il nostro mondo reale. Equazioni e altri concetti e strutture matematiche - numeri, vettori, oggetti geometrici - descrivono la realtà con sorprendente plausibilità. Al contrario, percepiamo le strutture matematiche come reali. Sì, soddisfano il criterio fondamentale della realtà: sono gli stessi per tutti coloro che li studiano. Il teorema sarà vero indipendentemente da chi lo ha dimostrato: una persona, un computer o un delfino intelligente. Altre civiltà curiose troveranno le stesse strutture matematiche che conosciamo. Pertanto, i matematici dicono che non creano, ma scoprono oggetti matematici.

Esistono due paradigmi logici, ma diametralmente opposti, di correlazione tra matematica e fisica, sorti in tempi antichi. Secondo il paradigma di Aristotele, la realtà fisica è primaria e il linguaggio matematico è solo una comoda approssimazione. Nel quadro del paradigma di Platone, sono le strutture matematiche che sono veramente reali e gli osservatori le percepiscono in modo imperfetto. In altre parole, questi paradigmi differiscono nella loro comprensione di ciò che è primario: il punto di vista della rana dell'osservatore (paradigma di Aristotele) o il punto di vista dell'uccello dall'alto delle leggi della fisica (il punto di vista di Platone).

Il paradigma di Aristotele è il modo in cui abbiamo percepito il mondo fin dalla prima infanzia, molto prima di aver sentito parlare per la prima volta di matematica. Il punto di vista di Platone è la conoscenza acquisita. I fisici teorici moderni si orientano verso di essa, suggerendo che la matematica descrive bene l'universo proprio perché l'universo è di natura matematica. Quindi tutta la fisica è ridotta alla soluzione problema matematico, e un matematico infinitamente intelligente può calcolare l'immagine del mondo solo sulla base di leggi fondamentali a livello di una rana, cioè capire quali osservatori esistono nell'universo, cosa percepiscono e quali lingue hanno inventato per trasmettere la loro percezione.

La struttura matematica è un'astrazione, un'entità immutabile al di fuori del tempo e dello spazio. Se la storia fosse un film, la struttura matematica non corrisponderebbe a un fotogramma, ma al film nel suo insieme. Prendiamo ad esempio un mondo costituito da particelle di dimensione zero distribuite nello spazio tridimensionale. Dal punto di vista dell'uccello, nello spazio-tempo quadridimensionale, le traiettorie delle particelle sono spaghetti. Se la rana vede particelle che si muovono a velocità costante, l'uccello vede un mucchio di spaghetti dritti e crudi. Se una rana vede due particelle in orbita, un uccello vede due "spaghetti" attorcigliati a doppia elica. Per una rana, il mondo è descritto dalle leggi del moto e della gravitazione di Newton, per un uccello - dalla geometria degli "spaghetti", cioè struttura matematica. La rana stessa per lei è un grosso gomitolo, il cui complesso intreccio corrisponde a un gruppo di particelle che immagazzinano ed elaborano informazioni. Il nostro mondo è più complicato di questo esempio e gli scienziati non sanno a quale delle strutture matematiche corrisponda.

Il paradigma di Platone contiene la domanda: perché il nostro mondo è così com'è? Per Aristotele, questa è una domanda senza senso: il mondo esiste, e così è! Ma i seguaci di Platone sono interessati: il nostro mondo potrebbe essere diverso? Se l'universo è essenzialmente matematico, allora perché si basa solo su una delle tante strutture matematiche? Sembra esserci un'asimmetria fondamentale nel cuore stesso della natura.Per risolvere l'enigma, ho suggerito che esiste una simmetria matematica: che tutte le strutture matematiche sono fisicamente realizzabili e ciascuna di esse corrisponde a un universo parallelo. Gli elementi di questo superuniverso non sono nello stesso spazio, ma esistono al di fuori del tempo e dello spazio. La maggior parte di loro probabilmente non ha osservatori. L'ipotesi può essere vista come un platonismo estremo, affermando che le strutture matematiche del mondo platonico delle idee, o il "paesaggio mentale" del matematico della San Jose University Rudy Rucker, esistono in senso fisico. Questo è simile a ciò che il cosmologo John D. Barrow dell'Università di Cambridge ha chiamato "p in the sky", il filosofo Robert Nozick di Università di Harvard descritto come il "principio della fertilità" e il filosofo David K. Lewis dell'Università di Princeton lo definì "realtà modale". Il livello IV chiude la gerarchia dei superuniversi, poiché qualsiasi autoconsistente teoria fisica può essere espresso sotto forma di una struttura matematica.

L'ipotesi del superuniverso di livello IV consente diverse previsioni verificabili. Come al livello II, include l'insieme (in questo caso, la totalità di tutte le strutture matematiche) e gli effetti di selezione. Nella classificazione delle strutture matematiche, gli scienziati dovrebbero notare che la struttura che descrive il nostro mondo è la più generale di quelle coerenti con le osservazioni. Pertanto, i risultati delle nostre future osservazioni dovrebbero diventare i più generali di quelli che concordano con i dati degli studi precedenti, ei dati degli studi precedenti il ​​più generale di quelli che sono generalmente compatibili con la nostra esistenza.

Valutare il grado di generalità non è un compito facile. Una delle caratteristiche sorprendenti e incoraggianti delle strutture matematiche è che le proprietà di simmetria e invarianza che mantengono il nostro universo semplice e ordinato tendono ad essere comuni. Le strutture matematiche di solito hanno queste proprietà per impostazione predefinita e la loro rimozione richiede l'introduzione di assiomi complessi.

Cosa ha detto Occam?

Pertanto, le teorie degli universi paralleli hanno una gerarchia di quattro livelli, in cui ad ogni livello successivo gli universi ricordano sempre meno il nostro. Possono essere caratterizzati da diverse condizioni iniziali (livello I), costanti fisiche e particelle (livello II) o leggi fisiche (livello IV). È buffo che il livello III sia stato il più criticato negli ultimi decenni in quanto l'unico che non introduce nuovi tipi di universi qualitativamente nuovi. Nel prossimo decennio, misurazioni dettagliate della CMB e della distribuzione su larga scala della materia nell'universo ci consentiranno di determinare con maggiore precisione la curvatura e la topologia dello spazio e di confermare o smentire l'esistenza del livello I. Gli stessi dati ci consentiranno ottenere informazioni sul livello II testando la teoria dell'inflazione caotica perpetua. I progressi nell'astrofisica e nella fisica delle particelle ad alta energia aiuteranno a perfezionare il grado di messa a punto delle costanti fisiche, rafforzando o indebolendo le posizioni di livello II. Se gli sforzi per creare computer quantistico in caso di successo, ci sarà un ulteriore argomento a favore dell'esistenza del livello III, poiché per calcolo parallelo verrà utilizzato questo livello di parallelismo. Gli sperimentatori sono anche alla ricerca di prove di violazione dell'unità, che consentano di rifiutare l'ipotesi dell'esistenza del livello III. Infine, il successo o il fallimento di un tentativo di risolvere il problema principale della fisica moderna: combinare teoria generale relatività con la teoria quantistica dei campi - risponderà alla domanda sul livello IV. O si troverà una struttura matematica che descriva accuratamente il nostro universo, o si raggiungerà il limite dell'incredibile efficienza della matematica e saremo costretti ad abbandonare l'ipotesi di livello IV.

Quindi, è possibile credere in universi paralleli? Gli argomenti principali contro la loro esistenza si riducono al fatto che è troppo dispendioso e incomprensibile. Il primo argomento è che le teorie dei superuniversi sono vulnerabili al rasoio di Occam perché postulano l'esistenza di altri universi che non vedremo mai. Perché la natura dovrebbe essere così dispendiosa e "divertire" essa stessa creando un numero infinito di mondi diversi? Tuttavia, questo argomento può essere ribaltato a favore dell'esistenza di un superuniverso. Che cos'è esattamente la natura dispendiosa? Non certo nello spazio, nella massa o nel numero di atomi: ce ne sono già un numero infinito al livello I, la cui esistenza non è dubbia, quindi non c'è motivo di preoccuparsi che la natura ne spenda un po' di più. Il vero problema è l'apparente riduzione della semplicità. Gli scettici sono preoccupati Informazioni aggiuntive necessario per descrivere mondi invisibili.

Tuttavia, l'intero ensemble è spesso più semplice di ciascuno dei suoi membri. Il volume di informazioni dell'algoritmo numerico è, grosso modo, la lunghezza del numero più breve espressa in bit. programma per computer, che genera questo numero. Prendiamo come esempio l'insieme di tutti i numeri interi. Cos'è più semplice: l'intero set o un singolo numero? A prima vista - il secondo. Tuttavia, il primo può essere costruito con un programma molto semplice e un singolo numero può essere estremamente lungo. Pertanto, l'intero set risulta essere più semplice.

Allo stesso modo, l'insieme di tutte le soluzioni delle equazioni di Einstein per un campo è più semplice di qualsiasi soluzione particolare: la prima consiste solo di poche equazioni e la seconda richiede un'enorme quantità di dati iniziali da specificare su qualche ipersuperficie. Quindi, la complessità aumenta quando ci concentriamo su un singolo elemento dell'insieme, perdendo la simmetria e la semplicità insite nella totalità di tutti gli elementi.

In questo senso, i superuniversi di livelli superiori sono più semplici. La transizione dal nostro Universo a un superuniverso di livello I elimina la necessità di impostare le condizioni iniziali. Un ulteriore passaggio al livello II elimina la necessità di specificare costanti fisiche e al livello IV non è necessario specificare nulla. L'eccessiva complessità è solo una percezione soggettiva, il punto di vista di una rana. E dal punto di vista di un uccello, questo superuniverso non potrebbe essere più semplice. I reclami sull'incomprensibilità sono estetici, non natura scientifica e sono giustificati solo con la visione del mondo aristotelica. Quando facciamo una domanda sulla natura della realtà, non dovremmo aspettarci una risposta che possa sembrare strana?

Una caratteristica comune a tutti e quattro i livelli del superuniverso è che la teoria più semplice e forse la più elegante include universi paralleli per impostazione predefinita. Per rifiutare la loro esistenza, è necessario complicare la teoria aggiungendo processi che non sono confermati dall'esperimento e postulati inventati per questo - sulla finitezza dello spazio, sul collasso della funzione d'onda e sull'asimmetria ontologica. La nostra scelta si riduce a ciò che è considerato più dispendioso e poco elegante: molte parole o molti universi. Forse col tempo ci abitueremo alle stranezze del nostro cosmo e troveremo affascinante la sua stranezza.

Riso. 7.2. Matrice di payoff che tiene conto delle probabilità degli esiti degli eventi

p i è la probabilità della i-esima variante dell'esito degli eventi.

M j - mat. aspettativa del criterio nella scelta della j-esima variante delle alternative di azione, determinata dalla formula:

I due approcci sopra menzionati consentono di implementare quattro diversi algoritmi di selezione delle decisioni.

1. Decisione basata sulla regola della massima probabilità: massimizzazione dei valori più probabili del criterio (profitto o reddito).

2. Decisione basata sulla regola della massima probabilità - minimizzazione dei valori più probabili del criterio (perdite possibili o perdite dirette).

3. Decisione basata sulla regola della massimizzazione dell'aspettativa matematica (valore medio) del criterio (profitto o reddito).

4. Decisione basata sulla regola di minimizzazione dell'aspettativa matematica (valore medio) del criterio (perdite o perdite).

Gli esempi che abbiamo esaminato finora in questo capitolo hanno incluso un'unica soluzione. Tuttavia, in pratica, il risultato di una decisione ci costringe a prendere la successiva, e così via. Questa sequenza non può essere espressa da una matrice di payoff, quindi è necessario utilizzare un altro processo decisionale.

schema albero decisionale utilizzato quando è necessario prendere più decisioni in condizioni di incertezza, quando ogni decisione dipende dall'esito della precedente o dall'esito di eventi.

Quando si compila un "albero" di decisioni, è necessario disegnare un "tronco" e "rami" che riflettano la struttura del problema.

· Disposti "alberi" da sinistra a destra. I "rami" si riferiscono alle possibili decisioni alternative che potrebbero essere prese e ai possibili risultati derivanti da tali decisioni.

· I "rami" emergono dai nodi. I nodi sono di due tipi.

Il nodo quadrato indica il luogo in cui viene presa la decisione.

Il nodo tondo segna il luogo dove compaiono i vari esiti.

Il diagramma utilizza due tipi di "rami":

La prima sono le linee tratteggiate che escono dai quadrati delle soluzioni possibili, il movimento lungo di esse dipende dalle decisioni che si stanno prendendo. Sul corrispondente "ramo" tratteggiato tutti i costi causati dalla decisione sono imputati.

Il secondo sono le linee solide che emergono dai cerchi dei possibili esiti. Il movimento lungo di essi è determinato dall'esito degli eventi. La linea continua indica la probabilità di questo risultato.

nodo decisionale.

nodo di ramificazione dei risultati degli eventi.

rami, il movimento lungo il quale dipende dalla decisione presa.

rami, il movimento lungo il quale dipende dall'esito degli eventi.

La ricerca di una soluzione si articola in tre fasi.

Fase 1. Si sta costruendo un "albero" (un esempio sarà discusso in esercizi pratici). Quando tutte le decisioni ei loro risultati sono indicati sull'"albero", ciascuna delle opzioni viene calcolata e alla fine viene apposto il suo reddito monetario.

Fase 2. Calcolato e riportato sui rami corrispondenti della probabilità di ogni risultato.

Fase 3. In questa fase, da destra a sinistra, vengono calcolati e scritti i risultati monetari di ciascuno dei "nodi". Eventuali spese sostenute vengono detratte dal reddito atteso.

Dopo che i quadrati delle "decisioni" sono stati superati, viene selezionato un "ramo" che porta al reddito atteso più alto possibile per una determinata decisione (su questo ramo viene posizionata una freccia).

L'altro "ramo" viene barrato e il rendimento atteso viene posizionato sopra la casella decisionale.

Così, al termine della terza fase, si forma una sequenza di decisioni che portano al reddito massimo.

In linea di principio, come criterio, può fungere da massimizzazione del tappeto. aspettative di reddito e minimizzazione del mat. aspettative di perdita.

V.Chernobrov, candidato alle scienze tecniche, è giunto a conclusioni interessanti nel corso dello studio delle proprietà del tempo e della possibilità di viaggiare nel passato e nel futuro. Così, in particolare, scrive:

“Il presente è una transizione, la trasformazione di un Futuro multivariante e facilmente mutevole in un Passato monovariante e immutabile. Da ciò ne consegue che i voli verso il Passato (con una densità-velocità "negativa" t/t®) e verso il Futuro avverranno in modi diversi.

In una certa misura, possono essere paragonati al movimento di una formica lungo un albero: da qualsiasi punto dell'albero (dal presente), solo 1 percorso verso il basso (verso il passato) e molti percorsi verso l'alto (verso il futuro) si aprono per la formica.

Tuttavia, tra tutti i percorsi verso il Futuro, ci sono senza dubbio le opzioni più probabili, improbabili e quasi improbabili. Il movimento verso il futuro sarà tanto più instabile e ad alta intensità energetica, tanto meno probabile risulterà essere questa variante del futuro.

In accordo con questa “legge della corona d'albero”, un ritorno al Presente è possibile solo se, rimanendo nel Passato, il viaggiatore non interferisce con ciò che sta accadendo intorno a lui e non cambia il corso storia passata; in caso contrario, il viaggiatore del tempo tornerà al Presente parallelo dal Passato lungo un altro ramo della Storia.

La penetrazione nel futuro dal presente è difficile scegliendo il ramo del movimento, ma il ritorno da qualsiasi versione del futuro al presente è possibile in qualsiasi scenario di comportamento. Se non hai davanti a te una fusione di diverse versioni della Storia.

Quindi, anche moderno Ricerca scientifica confermano la multidimensionalità del tempo e la multivarianza del futuro, nonché la possibilità di passare alle sue diverse probabilità.

C'è un'ipotesi secondo cui i momenti chiave del destino di ogni persona, le cosiddette "forchette" delle probabilità, diano origine a vari "rami" di realtà a seconda delle nostre azioni.

Tutti questi "rami" esistono nell'Universo allo stesso tempo. Ma una persona può esistere solo su uno di questi "rarchi", anche se a volte ci sono casi di transizione spontanea da un "ramo" della realtà all'altro.

A favore dell'esistenza di varie probabilità del futuro ("rami" dell'Albero della Vita, "solchi" della Ruota del Tempo, ecc.) è evidenziato dalla storia accaduta a Gustav e Johan Schroederman. Tutto ebbe inizio nella primavera del 1973, quando la famiglia Schroedermann (marito, moglie e figlio) si trasferì da Berlino in una fattoria vicino a Salisburgo.

Il più giovane degli Schroederman ha corso per il quartiere tutta l'estate e una volta ha trovato una casa traballante nella foresta, aggirandola è quasi caduto in un pozzo ricoperto di vegetazione, ma in tempo si è aggrappato a un cespuglio. Tornato a casa, avvertì uno strano capogiro ea casa andò subito a letto. La mattina dopo, bussano alla porta di casa, e quando il ragazzo l'apre, si vede bagnato e coperto di fango.

Si è scoperto che l'intero passato di entrambi i ragazzi coincide completamente, diverse probabilità del destino iniziano dopo l'incidente al pozzo, in cui uno di loro è caduto e l'altro è sopravvissuto.

È possibile questo forte stress e la paura del ragazzo fallito, grazie ad uno stato di coscienza alterato, lo spostò in un altro ramo della realtà, dove già esisteva, ma non cadde nel pozzo.

È caratteristico che in seguito i genitori diedero nuovi nomi ai ragazzi e ognuno di loro visse il proprio destino: uno si dedicò all'esportazione della birra, l'altro divenne architetto.

Secondo l'interpretazione dei molti mondi della fisica quantistica, viviamo in una rete infinita di universi alternativi. Si tratta di un'affermazione seria che ha implicazioni scientifiche, filosofiche ed esistenziali certe ed estremamente gravi. Diamo un'occhiata a dieci di loro.

Secondo l'ipotesi del creatore della meccanica quantistica Hugh Everett, viviamo nell'Universo, più precisamente nel multiverso, in cui molti mondi successivi nascono e si diramano costantemente, ognuno dei quali ha una versione diversa di te.

I fisici quantistici hanno utilizzato l'interpretazione dei molti mondi per rimediare a una brutta lacuna dell'interpretazione di Copenaghen, vale a dire l'affermazione che un fenomeno non osservabile può esistere in due stati. Cioè, invece di affermare che è sia vivo che morto, l'interpretazione a molti mondi dice che il gatto si è semplicemente "ramificato" in mondi diversi: in uno è vivo, nell'altro è morto.

Sessant'anni dopo la sua introduzione, l'interpretazione dei molti mondi rimane una questione piuttosto controversa. In un sondaggio del 2013 tra i fisici quantistici, solo un quinto ha indicato di accogliere favorevolmente l'interpretazione dei molti mondi (in confronto, il 42% dei fisici aderisce all'interpretazione di Copenaghen). Tuttavia, tra i sostenitori del multiverso ci sono scienziati molto eminenti nel campo della fisica quantistica: David Deutsch, Scott Aaronson, Sean Carroll.

Indipendentemente dallo stato in cui si trova questa teoria, è estremamente interessante speculare sulle sue implicazioni.

Viviamo in un gigantesco multiverso

I cosmologi prendono il fatto che il mondo che osserviamo sia uno come un dato di fatto. La speculazione su un universo multiplo è stata a lungo considerata un'eresia scientifica, ma la probabilità che ciò sia vero sta crescendo sempre di più. Fisici e metafisici, cosmologi, antropologi, fanatici quantistici: tutti iniziano a pensarci.

L'affermazione principale dell'interpretazione dei molti mondi è che tutto ciò che esiste è costituito da una sovrapposizione quantistica di un numero inimmaginabilmente grande, o infinito, di universi. Se questa interpretazione è corretta, ci deve essere un numero assolutamente sorprendente di mondi alternativi.

La totalità della tua vita è un'illusione

MMI viola anche il nostro concetto di personalità. Tutti percepiamo la nostra vita come un viaggio unico e integrale attraverso lo spazio e il tempo. In realtà, siamo un insieme di eventi in crescita esponenziale che si ramificano di momento in momento. Di conseguenza, dobbiamo pensare a noi stessi non come una persona, ma come una frazione.

La ragione di questa illusione è che le esperienze multiple sono impossibili, quindi ci rimane la consapevolezza che siamo una persona. Ma questo non significa che la nostra esperienza della realtà sia genuina o reale. Dobbiamo riconoscere - attraverso MMI - che le nostre vite non sono esattamente come sembrano.

Ci sono molte versioni di te

Se MMI è corretto, ci sono (o un numero infinito) di versioni di te, ognuna delle quali percepisce il mondo come una persona separata e non è a conoscenza dell'esistenza di altre versioni. Di conseguenza, il volume stesso dell'alternativa percorsi di vita estremamente largo. Sin dalla nascita, tu - o quello che pensi di essere - ti sei ramificato in mondi diversi. L'insieme completo di voi è un enorme sistema di radici che cresce in modo esponenziale e ogni radice rappresenta una nuova vita.

Poiché l'MMI riguarda il cambiamento costante, la dipendenza dalle probabilità, ogni nuova istanza di te deve essere diversa, vedendo il mondo in cui si è verificato l'esito alternativo degli eventi della tua vita. Pertanto, ci sono mondi in cui vivi ancora con il tuo ex, hai più o meno successo, sei già morto o hai vissuto la morte di persone care che sono vive nel mondo attuale. Potrebbero anche esserci versioni malvagie di te in cui sei terroristi o assassini. Le possibilità sono quasi illimitate fintanto che le basi della fisica non vengono violate.

Hai ancora il libero arbitrio

Considerando che tutto possibili soluzioni sarà accettato da diverse versioni di te, MMI è abbastanza difficile spiegare la questione del libero arbitrio. Se tutte le scelte sono già state fatte in mondi alternativi, perché allora affrontare tutti i problemi, soppesare i pro ei contro, prendere decisioni? Il destino collettivo dei tuoi alter ego è già predeterminato, la scelta è fatta per te.

L'esperto di MMI Michael Clive-Price sottolinea che, sebbene tutte le decisioni siano già state prese, alcune vengono prese più spesso di altre. In altre parole, ogni ramo della decisione ha un proprio "peso" che incide sulle consuete leggi della statistica quantistica.

Inoltre, MMI significherebbe un certo non determinismo dell'essere, anche se in modo non intuitivo. Ogni volta che ci poniamo la domanda: "Avrei potuto prendere una decisione diversa o agire diversamente?", MMI risponde di sì, ovviamente. E non solo tu, ma anche una versione alternativa di te potrebbe. Ma il motivo per cui hai scelto questa opzione, ottenuto determinati risultati, tutto si riduce all'effetto degli eventi quantistici sugli oggetti classici, compresi i riflessi nella tua testa.

Da qualche parte là fuori possono esistere mondi estremamente strani

L'MMI porta necessariamente a possibilità molto strane. Ancora una volta, tutti i punti di diramazione sono possibili esattamente fintanto che non si infrangono le leggi della fisica. È importante notare, tuttavia, che data la totalità dei mondi possibili, è più probabile che ti trovi nel più possibile e razionale dei mondi, poiché si verificano con alta frequenza.

Ma ci sono anche mondi in cui accadono cose estremamente strane. Ad esempio, qualcuno lancia una moneta 1.000 volte e, con ciò, nasce un mondo in cui lancia testa 1.000 volte di seguito.

Ci sono anche mondi in cui qualcuno indovinerà assolutamente tutti i pronostici delle partite sportive. Mondi in cui una persona senza educazione musicale, vedendo il pianoforte per la prima volta, suonerà il 3° Concerto per pianoforte di Rachmaninov, come avrebbe suonato il maestro stesso. Le probabilità, tuttavia, di un tale evento sono trascurabili e vanno oltre i limiti delle probabilità astronomiche, sebbene, ovviamente, ci siano tra le opzioni infinitamente possibili.

Tuttavia, è questo il punto che gli scettici individuano come il più acuto, riducendo al minimo la razionalità dell'MMI.

Sei in qualche modo immortale

Questo esperimento mentale è chiamato "suicidio quantistico". Immagina una situazione in cui una persona sta giocando alla roulette russa, in cui metà della canna di un revolver è piena di proiettili. In una tale sovrapposizione, ogni giro del tamburo ripristinerà le possibilità di suicidio di una persona a 50/50. Ma MMI ci dice che ci deve essere un mondo in cui un uomo non si sparerà mai nemmeno dopo 50 giri di tamburo. Sebbene le possibilità che ciò accada sono prossime allo zero, deve accadere da qualche parte.

Curiosamente, il fisico Max Tegmark afferma che questo esperimento potrebbe servire come prova dell'MMI, solo che richiederebbe la morte di molte persone prima che una persona fortunata arrivi al traguardo.

Un'altra visione dell'immortalità quantistica sostiene che una versione di noi stessi deve sempre esistere per poter osservare l'universo. Paul Halpern, autore di Il gatto di Schrödinger, la mette così:

“Cos'è la sopravvivenza umana? Siamo tutti un insieme di particelle, impostate da regole quantistiche al livello più profondo. Se ogni volta che si verifica una transizione quantistica, i nostri corpi e le nostre menti si separano, ci saranno copie che sperimenteranno ogni possibile risultato, incluso quello che determina se viviamo o moriamo. Supponiamo che in un caso, un particolare insieme di transizioni quantistiche porti a una distribuzione anormale delle cellule e provochi una forma mortale di cancro. Per ogni transizione ci sarà sempre un'alternativa che non porti al cancro. Si scopre che ci saranno sempre rami con sopravvissuti. Aggiungi a questo il presupposto che la nostra coscienza risiederà sempre solo in copie viventi e possiamo sopravvivere a qualsiasi numero di eventi potenzialmente pericolosi associati alle transizioni quantistiche.

La comunicazione tra mondi paralleli potrebbe essere possibile

Nel 1995 fisico quantistico Rainer Plaga ha proposto di testare sperimentalmente l'MMI, descrivendo la procedura per lo scambio "inter-mondiale" di informazioni ed energia attraverso una "connessione debole".

Utilizzando apparecchiature ottiche quantistiche standard, un singolo ione può essere isolato dal suo ambiente in una trappola ionica. Una misurazione quantomeccanica può quindi essere effettuata con due risultati separati su un altro sistema, creando così due mondi paralleli. A seconda del risultato, lo ione sarà eccitato solo in uno di questi mondi paralleli prima che lo ione si decodifichi durante l'interazione. ambiente. Plaga afferma che potremmo rilevare questa eccitazione in un altro mondo parallelo, il che fornirebbe prove a MMI e fornirebbe un possibile modo per inviare un messaggio a una realtà parallela.

Nessun paradosso del viaggio nel tempo

È semplice: la presenza di mondi alternativi significherà l'assenza di un'unica scala temporale su cui navigare.

Se si viaggia indietro nel tempo, significherebbe entrare in paradigmi temporali completamente nuovi. Di conseguenza, in MMI, paradossi come il ritorno al passato e l'uccisione del nonno semplicemente non trovano posto.

Tutto è già successo e accadrà di nuovo.

La conseguenza più interessante di un numero infinito di mondi è che tutto è già accaduto. Inoltre, accadrà un numero infinito di volte.

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