”Det mest uforståelige i universet er, at det er forståeligt,” sagde Albert Einstein engang. I disse dage kan universet imidlertid næppe kaldes forståelig eller endda unik. Grundlæggende fysik er i krise med to populære begreber, der ofte benævnes "multiverse" og "uglyverse", som bogstaveligt talt står for "multiple univers" og "grimme univers".
Hvordan fungerer universet?
Tilhængere af et multiple univers forsvarer ideen om eksistensen af utallige andre universer, hvoraf nogle har en helt anden fysik og antallet af rumlige dimensioner; i disse universer kan du, jeg og alle andre eksistere som utallige kopier. "Multiverset er muligvis den farligste idé i fysik," sagde den sydafrikanske kosmolog George Ellis.
Fra videnskabens tidligste dage førte opdagelsen af et usandsynligt tilfældighed til behovet for at forklare det, at lede efter en skjult sag og motiv. Moderne eksempler inkluderer dette: fysiklovene ser ud til at være finjusteret for at give intelligente væsener mulighed for at opdage disse love - et tilfælde, der skal forklares.
Med fremkomsten af multiverset har alt ændret sig: uanset hvor utrolig tilfældighed, i de milliarder af milliarder universer, der udgør multiversen, i det mindste et eller andet sted - vil det være. Og hvis tilfældigheden synes at være befordrende for fremkomsten af komplekse strukturer, liv eller bevidsthed, bør vi ikke engang blive overrasket over, at vi er i universet, der tillader os at eksistere i første omgang. Men denne "antropiske ræsonnement" indebærer på sin side, at vi ikke kan forudsige noget. Der er ingen åbenlyse principper for CERN-fysikere til at søge efter nye partikler. Og der er ingen grundlæggende lov at finde bag universets tilfældige egenskaber.
Et andet problem er blevet helt anderledes, men ikke mindre farligt - det "grimme univers". Ifølge den teoretiske fysiker Sabina Hossenfelder blev moderne fysik forvirret af dens tiltrækning til det "smukke", hvilket førte til fremkomsten af matematisk elegante, spekulative fantasier uden forbindelse til eksperimenter. Fysikere er "tabt i matematik," siger hun. Og hvad fysikere kalder "skønhed" er strukturer og symmetrier. Hvis vi ikke længere kan stole på sådanne begreber, vil forskellen mellem forståelse og simpel overensstemmelse med eksperimentelle data blive sløret.
Begge problemer har deres rødder.”Hvorfor giver naturlovene ikke noget, hvad jeg synes er smukt?” Spørger Hossenfelder med rette. Og svaret er: de er ligeglad. Naturligvis kunne naturen være kompleks, forvirrende og uforståelig - hvis den var klassisk. Men naturen er ikke sådan. Naturen er kvantemekanisk. Og selvom klassisk fysik er videnskaben i vores daglige liv, hvor genstande kan skilles fra hinanden, er kvantemekanikken anderledes. Betingelsen for din bil er ikke relateret til farven på din kones kjole. Men i kvantemekanikken er alle ting kausalt relateret til hinanden, som Einstein kaldte "uhyggelig handling på afstand." Sådanne sammenhænge udgør struktur, og strukturen er smuk.
Salgsfremmende video:
I modsætning hertil virker multiverset svært at benægte. Kvantemekanik behandler især det godt. Afskydning af individuelle elektroner til en skærm med to spalter resulterer i et interferensmønster på detektoren bag skærmen. I begge tilfælde viser det sig, at elektronet passerer begge spalter hver gang.
Kvantefysik er videnskaben bag nukleare eksplosioner, smartphones og partikelkollisioner - og det er kendt for sine underlige ting, ligesom Schrödingers kat, der er ophængt mellem liv og død. I kvantemekanik kan forskellige realiteter overlappe hinanden (som "partikel her" og "partikel der" eller "kat er i live" og "kat er død"), som bølger på overfladen af en sø. Partiklen kan være halvdelen her og halvdelen der. Dette kaldes superposition, og det er dette, der fører til udseendet af interferensmønsteret.
Oprindeligt udviklet til at beskrive den mikroskopiske verden har kvantemekanik vist i de senere år, at den styrer stadig større genstande, så længe de er tilstrækkeligt isoleret fra miljøet. Af en eller anden grund er vores daglige liv på en eller anden måde beskyttet mod for mange kvanteunderlige ting. Ingen har nogensinde set en halvdød kat, og når du måler positionen af en partikel, får du et bestemt resultat.
Direkte fortolkning antager, at alle mulige muligheder realiseres, omend i forskellige, men parallelle realiteter af "Everett-grene" - opkaldt efter Hugh Everett, der først gik ind for dette synspunkt, kendt som den mange-verdens fortolkning af kvantemekanik. Everetts "mange verdener" repræsenterer faktisk kun et eksempel på en multiverse - en af fire. De to andre er mindre interessante, og den tredje er det "strengteori-landskab", som vi vender tilbage til senere.
Ved at ty til kvantemekanik for at retfærdiggøre fysikens skønhed, ser vi ud til at ofre universets unikke karakter. Imidlertid ligger denne konklusion kun på overfladen. Hvad der normalt overses i et sådant billede er, at Everetts multivers ikke er grundlæggende. Det er kun tilsyneladende eller "emergent", som filosofen David Wallace fra University of South California udtrykker det.
For at forstå dette punkt skal du forstå det princip, der ligger til grund for både kvantemålinger, såvel som "uhyggelig handling på afstand." Nøglen til begge fænomener er begrebet "sammenfiltring", som blev påpeget i 1935 af Einstein, Boris Podolsky og Nathaniel Rosen: i kvantemekanik kan et system med to sammenfiltrede spins med en nul sum bestå af en superposition af par af spin med modsatte rotationsretninger med absolut usikkerhed i rotationsretningerne for individuelle spins. Forviklinger er en naturlig måde at kombinere dele i en helhed på; bestanddelers individuelle egenskaber ophører med at eksistere til fordel for et stærkt bundet generelt system.
Hver gang et kvantesystem måles eller forbindes med dets miljø, spiller sammenfiltring en vigtig rolle: kvantesystemet, observatøren og resten af universet er sammenflettet. Fra en lokal observatørs synspunkt spredes informationen i et ukendt miljø, og processen med "decoherence" begynder. Decoherence er et middel til klassikalitet: det beskriver tabet af kvanteegenskaber, når et kvantesystem interagerer med dets miljø. Decoherence fungerer som en lynlås mellem kvantefysikens parallelle realiteter. Set fra observatørens synspunkt splittes universet i separate grene af Everett. Observatøren observerer en levende kat eller en død kat, men intet derimellem. For ham ser verden ud til at være klassisk, skønt den fra et globalt synspunkt stadig er kvantemekanisk. Rent faktisk,fra dette synspunkt er hele universet et kvanteobjekt.
Kvantemonisme
Og her trækker vi på det mest interessante koncept af "kvantemonisme" foreslået af filosofen Jonathan Schaffer. Shaffer overvejede spørgsmålet om, hvad universet er lavet af. I henhold til kvantemonisme består det grundlæggende lag af virkelighed ikke af partikler eller strenge, men af selve universet, ikke forstået som summen af dets bestanddele, men snarere som en enkelt sammenfiltret kvantetilstand.
Lignende tanker er blevet udtrykt i fortiden, for eksempel af fysiker og filosof Karl Friedrich von Weizsacker: At tage kvantemekanik seriøst forudser en unik, samlet kvantevirkelighed, der ligger til grund for multiverset. Homogeniteten og de små fluktuationer i temperaturen på den kosmiske mikrobølgebakgrund, som indikerer, at det observerbare univers kan spores tilbage til en enkelt kvantetilstand, som regel er forbundet med det kvantefelt af primordial inflation, understøtter dette syn.
Desuden udvides denne konklusion til andre multiverse koncepter. Fordi sammenfiltring er universel, er det ikke begrænset til vores kosmiske boble. Uanset hvilken multivers det er, hvis du omfavner kvantemonisme, vil alt være en del af en enkelt helhed: der vil altid være et mere grundlæggende lag af virkelighed, der ligger til grund for multivers i multivers, og dette lag vil være unikt.
Både kvantemonisme og Everetts fortolkning af mange verdener er forudsigelser af kvantemekanik. De skelnes kun ud fra perspektiv: hvad der fra en lokal observatørs synspunkt vil se ud som "mange verdener", repræsenterer i virkeligheden et enkelt unikt univers fra et globalt synspunkt (for eksempel en væsen, der kan se hele universet udefra).
Med andre ord er mange verdener kvantemonisme gennem en observatørs øjne med begrænset information om universet. Faktisk var Everetts oprindelige motivation at udvikle en kvantebeskrivelse af hele universet i form af en "universal bølgefunktion." Se på det som gennem et overskyet vindue: naturen er opdelt i mange stykker, men dette er kun en forvrængning af perspektiv.
Monisme og flere verdener kan undgås, men kun hvis nogen ændrer formaliteten i kvantemekanikken - normalt er dette i konflikt med Einsteins specielle relativitetsteori - eller nogen præsenterer kvantemekanik ikke som en teori om videnskab, men som om viden: menneskelige ideer, men ikke videnskab.
I sin nuværende form skal kvante-monisme ses som et nøglekoncept i moderne fysik: det forklarer, hvorfor "skønhed", opfattet som struktur, korrelation og symmetri mellem eksternt uafhængige sfærer af naturen, ikke er et forvrænget æstetisk ideal, men en konsekvens af splittelse af naturen fra en enkelt kvantetilstand. Derudover fjerner kvante-monisme også behovet for et multiple univers, da det forudsiger korrelationer, der ikke kun er realiseret i et enkeltfødt univers, men i enhver enkelt gren af multiverset.
Endelig kunne kvante-monisme løse krisen i den eksperimentelle grundlæggende fysik, der er afhængig af stadig større kollidere til at studere stadig mindre bestanddele af naturen. Fordi de mindste komponenter ikke vil være det grundlæggende lag af virkelighed. At studere det grundlæggende i kvantemekanik, nye områder i kvantefeltteorien eller de største strukturer inden for kosmologi kan være lige så givende.
Alt dette betyder, at vi ikke må stoppe med at søge. I sidste ende kan dette ønske ikke fjernes fra os. Et sted dybt nede er der en unik, forståelig og grundlæggende virkelighed.
Ilya Khel
