Razne "grane" stvarnosti. paralelnih univerzuma

Noć. Svjetlost punog mjeseca, koja je visila na zvjezdanom nebu, kroz vitraže na prozorima obasjavala je sumorne hodnike Zmiulana, od čijih se zidova odbijao odjek trčanja. - Pa kakva devojka! promrmlja Flash bez daha. - Bila je uplašena, znate... Samo uzalud izgubljeno vrijeme! Nadam se da ću ipak uspjeti pobjeći... ovaj put... Žureći prema Kamenoj dvorani, molio se da mu niko ne stane na put. Ali sve se dogodilo upravo suprotno. U mraku hodnika (gde se nisu potrudili da naprave prozore) Dragotsy se sudario sa nekim, čuvši poznati glas: „Ko tu trči kao lud?! "". Brineta je prizvala jednočasovnu strelu i upalila svetlo na njenom vrhu. U svjetlu improvizirane lampe udarila ... Vasilisa?! -Ti?! uzviknuše njih dvoje u isto vrijeme. Flash se i iznenadio i odahnuo: na kraju krajeva, oni su u dobrim odnosima s Ognevom, a ona ga neće izdati... pa, nadao se. Momak je pomislio da je crvenokosa doživjela nešto slično. -Sta radis ovdje? Dragotsy je pružio ruku Vasilisi. Prihvativši pomoć, ustala je i odbrusila se: - I ja bih vas isto pitala. "Ja sam prvi pitao," Fleš je prekrstio ruke. -Nije bitno. Uglavnom, to se tebe ne tiče - odbrusila je Vasilisa. „Pa, ​​to znači da se to što ja radim ne tiče tebe“, Dragotius je mirno slegnuo ramenima. Crvenokosa je stisnula usne i zamišljeno pogledala brinetu: - Reći ću ti tek posle tebe. "Pa... ja..." počeo je Flash, pokušavajući pronaći riječi, ali ništa nije izašlo. „U redu, želim da pobegnem“, izlanuo je Dragotius. Vasilisine oči su se raširile: -Jesi li luda? Fleš je zakolutao očima i razdraženo pogledao Ognevu: -Ne, ali ne želim da ostanem ovde. - Ako vas uhvate, bićete kažnjeni. Setite se šta se desilo prošli put, - crvenokosa žena je prekrstila ruke na grudima. Dragocije je napravio grimasu: -Slušaj, bolje je da me ne uznemiravaš. Vasilisa je zamišljeno pogledala brinetu: - Pa, neću da se mešam ... štaviše, danas sam tako ljubazan da te neću ni izdati - zakikotala se Ogneva i, okrenuvši se, htela da ode, ali Bljesak ju je zaustavio uz tuču: - Vasilisa, - djevojka se okrenula i s iščekivanjem pogledala brinetu, - hvala, - Dragotius se nasmiješio i pobjegao. Ogneva se nasmiješila i krenula prema njoj... *** - Bila je to velika greška, nećače, - Astragor se nadvio nad ležećim polugolim Fešom. Učenici su počeli tiho da šapuću. - Više puta ste pokušavali da pobegnete i uvek ste bili kažnjeni... - Shackle, koji je došao specijalno da izvrši masakr, izvadio je jedan štap i nekoliko puta mahnuo. Začulo se pucketanje. - Nadam se da ćete shvatiti da je beskorisno trčati, - veliki duh Osle je okrenuo leđa prestupniku, licem - ostalim učenicima: - Mislim da će i vama ovo poslužiti kao primjer. Štap je, presecajući vazduh, odmah prešao preko leđa Flasha, ostavljajući crvene, čak i krvave pruge. Udarac za udarcem. Crnka je stoički podnosila sve udarce, samo povremeno ispuštajući polustenje-polu urlik. Učenici su to gledali sa nekom vrstom zlobe. Samo su Vasilisa i Zahara uzbuđeno gledale u brinetu... *** Bljesak je sjedio u tamnici i razmišljao. Ranije su ga jednostavno strpali u tamnicu, ostavljajući ga bez hrane, ali sada je, očigledno, njegovom ujaku dosadilo tako olako kažnjavanje njegovog nećaka. Crnka je slegnula ramenima, praveći grimasu od bola. Nije obraćao pažnju na hladnoću, vlagu, uronjen u svoje misli. Iz misli ga je trgnuo zvuk koraka koji su odjekivali hodnikom. Ubrzo je Vasilisa izašla pod svjetlo baklje. Flash je odmah otišao do lokala: -Šta radiš ovdje? - Sačekaj - Ogneva je stavila ruku između rešetki i dala Dragotsiju prilično pristojan komad još toplog kruha sa sjemenkama. Flash je uzeo hranu. - A kakvi su to napadi velikodušnosti? nasmijao se. - Ovaj Zakharra me je zamolio da prođem. Nisu je pustili - slegnula je ramenima Ogneva. - Odnosno, Zahara nije puštena, ali ti, onaj koji nije Astragorov rođak, tiho si pušten? Brineta se nasmijala. „Pa, ​​ja ne odlučujem“, Vasilisa je ponovo slegnula ramenima, međutim, Fleš je primetio uzbuđenje u njenim očima. „Pa, ​​pitaću Zaharu o tome kasnije“, rekao je Dragotius mirno, odgrizajući hleb. „Pitaj me, ali već moram da idem“, Ognjeva se okrenula i mirno otišla do ugla i okrenula se iza njega. Ubrzo je Fleš čuo zvuk trčanja i nasmejao se. Međutim, ovo je njena inicijativa. Vjerovatno je otrčala do sestre da pregovara za svaki slučaj "" ...

V.Černobrov, kandidat tehničkih nauka, došao je do zanimljivih zaključaka tokom proučavanja svojstava vremena i mogućnosti putovanja u prošlost i budućnost. Tako, posebno, piše:

„Sadašnjost je tranzicija, transformacija viševarijantne, lako promjenjive budućnosti u jednovarijantnu i nepromjenjivu prošlost. Iz ovoga proizilazi da će se letovi u Prošlost (sa "negativnom" gustinom-brzinom t/to) i u Budućnost odvijati na različite načine.

Donekle se mogu uporediti sa kretanjem mrava duž drveta: iz bilo koje tačke na drvetu (iz sadašnjosti), samo 1 put dole (u prošlost) i mnogo puteva gore (u budućnost) otvoren je za mrav.

Međutim, među svim putevima u budućnost, nesumnjivo postoje najvjerovatnije opcije, nevjerovatne i gotovo nevjerovatne. Kretanje u Budućnost će biti utoliko nestabilnije i energetski intenzivnije, što se ova varijanta Budućnosti pokaže manje vjerovatnom.

U skladu sa ovim „zakonom krošnje drveta“, povratak u Sadašnjost moguć je samo ako se putnik, boraveći u Prošlosti, ne meša u ono što se dešava oko njega i ne promeni tok prošle Istorije; u suprotnom, putnik kroz vreme će se vratiti u paralelnu sadašnjost iz prošlosti duž druge grane istorije.

Prodor u budućnost iz sadašnjosti je težak odabirom grane kretanja, ali povratak iz bilo koje verzije budućnosti u sadašnjost moguć je pod bilo kojim scenarijem ponašanja. Ako nemate spajanje različitih verzija Istorije pred sobom.

Tako i savremena naučna istraživanja potvrđuju višedimenzionalnost vremena i multivarijantnost budućnosti, kao i mogućnost prelaska na njene različite vjerovatnoće.

Postoji hipoteza prema kojoj ključni momenti sudbine svake osobe, takozvane "račve" vjerovatnoća, rađaju različite "grane" stvarnosti ovisno o našim postupcima.

Sve ove "grane" postoje u Univerzumu u isto vrijeme. Ali osoba može postojati samo na jednoj takvoj "grani", iako ponekad ima slučajeva spontanog prelaska iz jedne "grane" stvarnosti u drugu.

U prilog postojanju raznih verovatnoća budućnosti („grana“ Drveta života, „žlebova“ Točka vremena itd.) svedoči priča koja se dogodila Gustavu i Johanu Šredermanu. Počelo je u proljeće 1973. godine, kada se porodica Schroedermann (muž, žena i sin) preselila iz Berlina na farmu u blizini Salzburga.

Najmlađi od Schroedermanovih trčao je cijelo ljeto po komšiluku i jednom je u šumi pronašao rasklimanu kuću, zaobilazeći koju je umalo pao u zarastao bunar, ali se na vrijeme uhvatio za grm. Vraćajući se kući, osjetio je čudnu vrtoglavicu i kod kuće je odmah otišao u krevet. Sledećeg jutra pokucalo je na vrata kuće, a kada ih je dečak otvorio, video je sebe, mokar i sav u blatu.

Ispostavilo se da se cijela prošlost oba dječaka potpuno poklapa, različite vjerovatnoće sudbine počinju nakon incidenta na bunaru, u koji je jedan od njih upao, a drugi preživio.

Moguće je da su ga jak stres i strah od neuspelog dečaka, zahvaljujući izmenjenom stanju svesti, premestili u drugu granu stvarnosti, gde je već postojao, ali nije pao u bunar.

Karakteristično je da su kasnije roditelji dečacima dali nova imena i svaki je živeo svojom sudbinom: jedan se bavio izvozom piva, drugi je postao arhitekta.

Prema višesvjetskoj interpretaciji kvantne fizike, živimo u beskonačnoj mreži alternativnih univerzuma. Ovo je ozbiljna izjava koja ima određene i izuzetno ozbiljne naučne, filozofske i egzistencijalne implikacije. Pogledajmo njih deset.

Prema hipotezi tvorca kvantne mehanike Hugha Everetta, živimo u Univerzumu, tačnije u multiverzumu, u kojem se neprestano rađaju i granaju mnogi uzastopni svjetovi, od kojih svaki ima drugačiju verziju vas.

Kvantni fizičari su koristili tumačenje mnogih svjetova da eliminišu gadan nedostatak tumačenja iz Kopenhagena, naime tvrdnju da neuočljiva pojava može postojati u dva stanja. Odnosno, umjesto tvrdnje da je i živa i mrtva, višesvjetska interpretacija kaže da se mačka jednostavno „granala“ u različitim svjetovima: u jednom je živa, u drugom je mrtva.

Šezdeset godina nakon njegovog uvođenja, tumačenje mnogih svjetova ostaje prilično sporno pitanje. U istraživanju iz 2013. među kvantnim fizičarima, samo petina je navela da pozdravlja tumačenje više svjetova (za poređenje, 42% fizičara se pridržava tumačenja iz Kopenhagena). Ipak, među pristalicama multiverzuma ima veoma eminentnih naučnika iz oblasti kvantne fizike - David Deutsch, Scott Aaronson, Sean Carroll.

Bez obzira u kakvom se stanju nalazi ova teorija, izuzetno je zanimljivo spekulisati o njenim implikacijama.

Živimo u gigantskom multiverzumu

Kosmolozi shvataju činjenicu da je svet koji posmatramo jedan kao nešto što se podrazumeva. Spekulacije o višestrukom svemiru dugo su se smatrale naučnom jeresom, ali vjerovatnoća da je to istina raste sve više i više. Fizičari i metafizičari, kosmolozi, antropolozi, kvantni fanatici - svi počinju razmišljati o tome.

Glavna tvrdnja interpretacije više svjetova je da je sve što postoji sastavljeno od kvantne superpozicije nezamislivo velikog—ili beskonačnog—broja svemira. Ako je ovo tumačenje ispravno, mora postojati apsolutno zapanjujući broj alternativnih svjetova.

Cjelovitost vašeg života je iluzija

MMI takođe krši naš koncept ličnosti. Svi mi doživljavamo svoj život kao jedinstveno i integralno putovanje kroz prostor i vrijeme. U stvarnosti, mi smo eksponencijalno rastući skup događaja koji se granaju iz trenutka u trenutak. Kao rezultat toga, moramo misliti o sebi ne kao o osobi, već kao o razlomku.

Razlog za ovu iluziju je taj što su višestruka iskustva nemoguća, pa nam ostaje saznanje da smo jedna osoba. Ali to ne znači da je naše iskustvo stvarnosti istinsko ili stvarno. Moramo prepoznati – kroz MMI – da naši životi nisu baš onakvi kakvim se čine.

Postoje mnoge verzije vas

Ako je MMI tačan, postoji (ili beskonačan) broj vaših verzija, od kojih svaka doživljava svijet kao zasebnu osobu i nije svjesna postojanja drugih verzija. Shodno tome, sam obim alternativnih životnih puteva je izuzetno velik. Od rođenja, vi - ili ono što mislite da jeste - granali ste se u različite svjetove. Kompletan skup vas je masivni korijenski sistem koji raste eksponencijalno, a svaki korijen predstavlja novi život.

Budući da je MWI o stalnoj promjeni, ovisnosti o vjerovatnoći, svaki novi slučaj vas mora biti drugačiji, gledajući svijet u kojem se dogodio alternativni ishod vaših životnih događaja. Dakle, postoje svjetovi u kojima još uvijek živite sa svojim bivšim, više ili manje uspješni, već umrli ili iskusili smrt voljenih osoba koje su živi u sadašnjem svijetu. Možda čak postoje i zle verzije vas gdje ste teroristi ili ubice. Mogućnosti su gotovo neograničene sve dok se ne krše osnove fizike.

Da li još uvek imate slobodnu volju

S obzirom da će sve moguće odluke donositi različite verzije vas, MMI-u je prilično teško objasniti pitanje slobodne volje. Ako su svi izbori već napravljeni u alternativnim svjetovima, zašto onda prolaziti kroz sve nevolje, vagati za i protiv, donositi odluke? Kolektivna sudbina vašeg alter ega je već unaprijed određena, izbor je napravljen za vas.

Stručnjak MMI-ja Michael Clive-Price ističe da iako su sve odluke već donesene, neke se donose češće od drugih. Drugim riječima, svaka grana odluke ima svoju "težinu" koja utiče na uobičajene zakone kvantne statistike.

Osim toga, MMI bi značio određeni nedeterminizam bića, iako na neintuitivan način. Kad god sebi postavimo pitanje: „Da li sam mogao donijeti drugačiju odluku ili drugačije postupiti?“, MMI odgovara da, naravno. I ne samo ti, već bi mogla i alternativna verzija tebe. Ali zašto ste odabrali ovu opciju, postigli određene rezultate, sve se svodi na učinak kvantnih događaja na klasične objekte – uključujući i refleksije u vašoj glavi.

Negdje vani mogu postojati izuzetno čudni svjetovi

MMI nužno vodi do vrlo čudnih mogućnosti. Opet, sve tačke grananja su moguće tačno sve dok ne kršite zakone fizike. Važno je, međutim, napomenuti da je s obzirom na cijeli niz mogućih svjetova vjerojatnije da ćete se naći u najmogućem i najracionalnijem od svjetova, budući da se oni javljaju s velikom frekvencijom.

Ali postoje i svetovi u kojima se dešavaju izuzetno čudne stvari. Na primjer, neko baci novčić 1.000 puta, a time nastaje svijet u kojem on baca glavu 1.000 puta zaredom.

Postoje i svjetovi u kojima će neko pogoditi apsolutno sva predviđanja sportskih utakmica. Svetovi u kojima će osoba bez muzičkog obrazovanja, koja prvi put vidi klavir, odsvirati Rahmanjinovov 3. klavirski koncert, kako bi svirao i sam maestro. Šanse za takav događaj su, međutim, zanemarljive i prelaze granice astronomskih vjerovatnoća, iako, naravno, postoje među beskonačno mogućim opcijama.

Međutim, upravo tu tačku skeptici izdvajaju kao najakutniju, svodeći racionalnost MMI-a na minimum.

Nekako si besmrtan

Ovaj misaoni eksperiment naziva se "kvantno samoubistvo". Zamislite situaciju u kojoj osoba igra ruski rulet, u kojoj je polovina cijevi revolvera napunjena mecima. U takvoj superpoziciji, svaki okret bubnja će resetirati šanse za samoubistvo osobe na 50/50. Ali MMI nam govori da mora postojati svijet u kojem čovjek nikada neće pucati u sebe čak ni nakon 50 okretaja bubnja. Iako su šanse da se to dogodi blizu nule, to se negdje mora dogoditi.

Zanimljivo, fizičar Max Tegmark kaže da bi ovaj eksperiment mogao poslužiti kao dokaz MMI, samo što bi zahtijevao smrt mnogo ljudi prije nego što jedan sretnik stigne na cilj.

Drugi pogled na kvantnu besmrtnost tvrdi da verzija nas samih uvijek mora postojati da bismo mogli promatrati svemir. Paul Halpern, autor Schrödingerove mačke, rekao je to na ovaj način:

„Šta je ljudski opstanak? Svi smo mi skup čestica, postavljenih kvantnim pravilima na najdubljem nivou. Ako se svaki put kada se dogodi kvantna tranzicija, naša tijela i umovi podijele, postojat će kopije koje doživljavaju svaki mogući ishod, uključujući i onaj koji određuje hoćemo li živjeti ili umrijeti. Pretpostavimo da u jednom slučaju određeni skup kvantnih prijelaza dovodi do abnormalne distribucije stanica i uzrokuje smrtonosni oblik raka. Za svaku tranziciju uvijek će postojati alternativa koja ne vodi do raka. Ispostavilo se da će uvijek biti podružnica sa preživjelima. Dodajte ovome pretpostavku da će naša svijest uvijek boraviti samo u živim kopijama, i možemo preživjeti bilo koji broj potencijalno opasnih događaja povezanih s kvantnim prijelazima.

Komunikacija između paralelnih svjetova može biti moguća

Godine 1995. kvantni fizičar Rainer Plaga predložio je eksperimentalno testiranje MMI, opisujući proceduru za "međusvjetsku" razmjenu informacija i energije kroz "slabu spregu".

Koristeći standardnu ​​kvantno optičku opremu, jedan jon se može izolovati iz svog okruženja u ionskoj zamci. Kvantno mehaničko mjerenje se tada može izvršiti sa dva odvojena rezultata na drugom sistemu, stvarajući tako dva paralelna svijeta. Ovisno o rezultatu, ion će biti uzbuđen samo u jednom od ovih paralelnih svjetova prije nego što se ion dekoherira u procesu interakcije sa okolinom. Plaga tvrdi da bismo mogli otkriti ovo uzbuđenje u drugom paralelnom svijetu, koji bi MMI-u pružio dokaze - i omogućio mogući način da pošaljemo poruku paralelnoj stvarnosti.

Nema paradoksa putovanja kroz vreme

Jednostavno je: prisustvo alternativnih svjetova značit će odsustvo jedinstvene vremenske skale na kojoj se možete kretati.

Ako se vratimo u prošlost, to bi značilo kretanje u potpuno nove vremenske paradigme. Shodno tome, u MMI, paradoksi poput vraćanja u prošlost i ubijanja djeda jednostavno nemaju mjesta.

Sve se dešavalo ranije i ponoviće se.

Najzanimljivija posljedica beskonačnog broja svjetova je da se sve već dogodilo. Štaviše, to će se dogoditi beskonačan broj puta.

Na osnovu materijalaIO9

Često nas zanima vjerovatnoća da će se nekoliko događaja dogoditi istovremeno, kao što su dvije glave na dva bacanja novčića ili barem jedna šestica na dva bacanja kockica. Takve situacije se nazivaju situacije sa više mogućih ishoda.

Korištenje dijagrama stabla

Iako je prilično lako razumjeti da je vjerovatnoća dobijanja glave pri jednom bacanju poštenog novčića ?, nešto je teže intuitivno odrediti vjerovatnoću četiri glave pri četiri bacanja poštenog novčića. Iako se primjer novčića može činiti umjetnim, on je vrlo prikladan za objašnjenje kombinacije vjerovatnoća u više pokušaja. Uradimo proračune. (Slijedite moje rezonovanje, čak i ako se užasno bojite matematike. Ako proradite kroz primjere, proračuni i matematičko razmišljanje će vam se činiti prilično jednostavnima. Nema potrebe da uzviknete nakon što pogledate sljedećih nekoliko brojeva: „Ne, nema šanse , samo ću to preskočiti. Važno je znati razmišljati o brojevima i o brojevima.)

Na prvom bacanju može se desiti samo jedan od dva moguća ishoda; glave (O) ili repove (P). Šta se dešava ako se novčić baci dvaput? Postoje četiri moguća ishoda: glava oba puta (OO), glava prvi put i rep drugi put (OR), rep prvi put i glava drugi put (RO), i rep oba puta (RR). Budući da postoje četiri moguća ishoda i samo jedan način da se dobiju dvije glave, vjerovatnoća ovog događaja je 1/4 (opet, pretpostavljamo da je novčić "fer", tj. glava i rep su podjednako vjerovatni). Postoji opće pravilo za izračunavanje vjerovatnoće zajedničkog nastupa nekoliko događaja u bilo kojoj situaciji - pravilo "i". Ako želite pronaći vjerovatnoću istovremene pojave prvog i drugi događaj (orao na prvom i pri drugom bacanju), moramo odvojeno pomnožiti vjerovatnoće ovih događaja. Primjenjujući pravilo “i”, nalazimo da je vjerovatnoća da dobijemo dva repa kada se novčić baci dva puta jednaka? x? = 1/4 . Intuitivno se čini da bi vjerovatnoća zajedničkog nastupa dva događaja trebala biti manja od vjerovatnoće svakog od njih zasebno; tako ispada.

Jednostavan način izračunavanja ove vjerovatnoće se dobija predstavljanjem svih mogućih događaja sa dijagram stabla. Dijagrami stabla su korišteni u poglavlju 4 kada smo testirali valjanost iskaza "ako... onda...". U ovom poglavlju dodijelit ćemo vjerovatnoće vrijednosti granama stabla kako bismo odredili vjerovatnoće različitih kombinacija ishoda. U kasnijim poglavljima vratit ću se dijagramima stabla kada pogledam načine za pronalaženje kreativnih rješenja za probleme.

Kada se prvi put baci novčić, on će pasti ili glavom ili repom. Za "fer" novčić, glava i rep imaju istu vjerovatnoću od 0,5. Zamislimo to ovako:

Kada bacite novčić po drugi put, ili će nakon prve glave slijediti druga glava ili rep, ili će nakon prvog repa slijediti druga glava ili rep. Verovatnoća dobijanja glave i repa pri drugom bacanju je i dalje 0,5. Rezultati drugog bacanja prikazani su na dijagramu kao dodatne grane stabla.

Kao što možete vidjeti iz dijagrama, postoje četiri moguća ishoda. Možete koristiti ovo stablo da pronađete vjerovatnoće drugih događaja. Kolika je vjerovatnoća da dobijete jednu glavu na dva bacanja novčića? Pošto postoje dva načina da se dobije jedan rep (ILI ili RO), odgovor je 2/4 ili ?. Ako želite pronaći vjerovatnoću dva ili više različitih ishoda, zbrojite vjerovatnoće svih ishoda. Ovo se zove pravilo "ili". Na drugi način, ovaj problem se može formulisati na sljedeći način: „Kolika je vjerovatnoća da dobijete ili prvo glava, pa rep (1/4), ili prvo repovi, a onda glave (1/4)?" Ispravan postupak za pronalaženje odgovora je zbrajanje ovih vrijednosti zajedno, što rezultira ?. Intuitivno se čini da vjerovatnoća pojave jednog od nekoliko događaja mora biti veća od vjerovatnoće pojave svakog od njih; tako ispada.

Pravila "i" i "ili" se mogu koristiti samo kada su događaji od interesa za nas nezavisni. Dva događaja su nezavisna ako pojava jednog od njih ne utiče na pojavu drugog. U ovom primjeru, rezultat prvog bacanja novčića ne utječe na rezultat drugog bacanja. Osim toga, da bi se pravilo "ili" primijenilo, događaji moraju biti nekompatibilni, odnosno ne mogu se dogoditi u isto vrijeme. U ovom primjeru, ishodi su nekompatibilni jer ne možemo dobiti glavu i rep u istom bacanju.

Predstavljanje događaja kao dijagrama stabla korisno je u mnogim situacijama. Proširimo naš primjer. Pretpostavimo da vas muškarac u prugastom odijelu s dugim, uvijenim brkovima i pomaknutim malim očima zaustavi na ulici i ponudi vam da igrate za novac bacanjem novčića. Uvek se kladi na orla. Pri prvom bacanju novčić pada glavom prema gore. Ista stvar se dešava i pri drugom bacanju. Prilikom trećeg bacanja, glave se ponovo podižu. Kada počinjete da sumnjate da ima "faul" novčić? Većina ljudi sumnja u svoj treći ili četvrti pokušaj. Izračunajte vjerovatnoću da dobijete neke glave na tri i četiri poštena bacanja novčića (vjerovatnoća da dobijete glavu je 0,5).

Da biste izračunali vjerovatnoću da dobijete tri glave u tri pokušaja, potrebno je nacrtati stablo sa tri reda "čvorova", sa dvije "grane" koje izlaze iz svakog čvora.

U ovom primjeru nas zanima vjerovatnoća da dobijemo tri glave zaredom, pod uslovom da je novčić pošten. Pogledajte kolonu s oznakom "ishod" i pronađite ishod LLC preduzeća. Pošto je ovo jedini ishod sa tri glave, pomnožite verovatnoće duž grane 000 (zaokruženo na dijagramu) i dobićete 0,5 x 0,5 x 0,5 = 0,125. Vjerovatnoća od 0,125 znači da ako je novčić "fer", onda će u prosjeku pasti glavom gore tri puta zaredom 12,5% vremena. Kako je ova vjerovatnoća mala, kada ispadnu tri glave zaredom, većina ljudi počinje da sumnja da je novčić „sa tajnom“.

Da biste izračunali vjerovatnoću da dobijete četiri glave u četiri pokušaja, dodajte dodatne grane stablu.

Verovatnoća dobijanja četiri glave je 0,5 x 0,5 x 0,5 x 0,5 = 0,0625, odnosno 6,25%. Kao što već znate, matematički je jednako 0,5 4 ; to jest, množenje broja sam po sebi četiri puta je isto kao i podizanje broja na četvrti stepen. Ako računate na kalkulator gdje postoji operacija eksponencijalnosti, onda ćete dobiti isti odgovor - 0,0625. Iako je takav ishod moguć i da će se jednog dana dogoditi, malo je vjerojatan. U stvari, on je toliko nevjerojatan i neobičan da bi mnogi rekli da osoba s pomaknutim očima vjerovatno vara. Bez sumnje, na petoj glavi zaredom bilo bi razumno zaključiti da imate posla s prevarantom. Za većinu naučnih razloga, događaj se smatra „neobičnim“ ako se očekuje da će se desiti sa verovatnoćom manjom od 5%. (U jeziku teorije vjerovatnoće, ovo se piše kao p ‹ 0,05.)

Ostavimo primjer umjetnog novčića i primijenimo istu logiku u korisnijem kontekstu. Siguran sam da je bilo koji učenik ikada naišao na testove sa višestrukim izborom u kojima treba izabrati tačne odgovore od predloženih opcija. U većini ovih testova svako pitanje ima pet mogućih odgovora, od kojih je samo jedan tačan. Pretpostavimo da su pitanja toliko teška da možete samo nasumično pogoditi tačan odgovor. Kolika je vjerovatnoća da ćete tačno pogoditi kada odgovorite na prvo pitanje? Ako nemate pojma koja od opcija je tačan odgovor, onda je jednako vjerovatno da ćete izabrati bilo koju od pet opcija, pod pretpostavkom da bi bilo koja od njih mogla biti tačna. Kako bi zbir vjerovatnoća izbora svih opcija trebao biti jednak jedan, onda je vjerovatnoća izbora svake od opcija sa jednakom vjerovatnoćom svih opcija 0,20. Jedna od opcija je tačna, a ostale su pogrešne, pa je vjerovatnoća odabira ispravne opcije 0,20. Dijagram stabla ove situacije prikazan je u nastavku.

Kolika je vjerovatnoća da ćete tačno pogoditi odgovore na prva dva pitanja testa? Morat ćemo dodati nove grane stablu, koje će uskoro postati vrlo gusto. Da biste uštedjeli prostor i pojednostavili proračune, možete predstaviti sve pogrešne opcije kao jednu granu, označenu kao "netačno". Verovatnoća da ćete pogrešiti u odgovoru na jedno pitanje je 0,8.

Verovatnoća da ćete tačno pogoditi odgovore na dva pitanja je 0,2 x 0,2 = 0,04. Odnosno, slučajno se to može dogoditi samo u 4% pokušaja. Recimo da proširimo naš primjer na tri pitanja. Neću crtati drvo, ali već treba da shvatite da je vjerovatnoća 0,2 x 0,2 x 0,2 = 0,008. Ovo je toliko neobičan događaj da se može dogoditi slučajno u manje od 1% pokušaja. Šta mislite o osobi koja je uspjela tačno odgovoriti na sva tri pitanja? Većina ljudi (a i nastavnici su ljudi) će zaključiti da učenik nije nasumično birao odgovore, već da je nešto znao. Naravno, moguće je da je samo imao sreće, ali to je krajnje malo vjerovatno. Dakle, dolazimo do zaključka da se dobijeni rezultat ne može objasniti samo srećom.

Želeo bih da ukažem na jedan zanimljiv aspekt takvog rezonovanja. Zamislite žalosnu situaciju u kojoj se Sarah našla. Odgovorila je na 15 test pitanja, pri čemu je odgovor na svako pitanje trebalo izabrati između pet opcija. Sara je netačno odgovorila na svih 15 pitanja. Možete li odrediti vjerovatnoću da se to dogodilo slučajno? Neću crtati dijagram stabla da bih ilustrovao ovu situaciju, ali je lako vidjeti da je vjerovatnoća pogrešnog odgovora na jedno pitanje 0,8; pa je vjerovatnoća da ćete netačno odgovoriti na svih 15 pitanja 0,8 15 . Taj broj je 0,8 pomnožen sam sa sobom 15 puta, što rezultira 0,0352. Budući da je vjerovatnoća takve nesreće 3,52%, možda bi Sara trebala reći učitelju da se tako neobičan rezultat ne može objasniti slučajno? Sarah, naravno, može dati sličan argument, ali da li biste joj vjerovali da ste učiteljica? Pretpostavimo da ona tvrdi da zna odgovore na sva pitanja. Kako inače ne bi izabrala tačan odgovor u 15 pitanja zaredom? Ne znam koliko bi nastavnika povjerovalo njenoj tvrdnji da 15 netačnih odgovora dokazuje da ima znanje, iako se u principu ova linija rasuđivanja koristi za dokazivanje znanja, jer je vjerovatnoća da se tačno pogode svi odgovori otprilike ista. (U ovom primjeru, vjerovatnoća da će nasumično tačno odgovoriti na svih 15 pitanja je 0,2015, što je broj znatno ispod 0,0001.) Da sam Sarin učitelj, dao bih joj visoke ocjene za njenu kreativnost i razumijevanje statističkih principa. Moguće je da je Sarah zaista znala nešto o ovoj temi, ali u tom „nečemu“ je bila sistematska greška. Takođe bih joj ukazao da se možda nije pripremila za test, a uz to nije imala i sreće, pa je iznela 15 pogrešnih pretpostavki. Uostalom, ponekad se dešavaju vrlo neobične stvari.

Pre nego što pročitate sledeći odeljak, proverite da li razumete kako da koristite dijagrame stabla da biste izračunali verovatnoće i uračunali sve moguće ishode. Na takve dijagrame ću se vratiti kasnije u ovom poglavlju. Kada naučite kako ih koristiti, iznenadit ćete se u koliko situacija se mogu primijeniti.

Sporovi i hipoteze o postojanju nama nepoznatih planeta blizanaca, paralelnih svemira, pa čak i galaksija, traju već dugi niz decenija. Svi su zasnovani na teoriji vjerovatnoće bez uključivanja ideja moderne fizike. Posljednjih godina im je dodana ideja o postojanju supersvemira, zasnovana na dokazanim teorijama - kvantnoj mehanici i teoriji relativnosti. Polit.ru objavljuje članak Max Tegmark"Paralelni univerzum", koji postavlja hipotezu o strukturi navodnog supersvemira, teoretski uključujući četiri nivoa. Međutim, već u narednoj deceniji naučnici bi mogli imati pravu priliku da dobiju nove podatke o svojstvima svemira i, shodno tome, potvrde ili opovrgnu ovu hipotezu. Članak je objavljen u časopisu "U svijetu nauke" (2003. br. 8).

Evolucija nam je pružila intuiciju o svakodnevnoj fizici koja je od vitalnog značaja za naše daleke pretke; stoga, čim izađemo iz okvira svakodnevice, možemo očekivati ​​neobičnosti.

Najjednostavniji i najpopularniji kosmološki model predviđa da imamo blizanca u galaksiji udaljenoj oko 10 na stepen od 1028 metara. Udaljenost je tolika da je izvan dosega astronomskog posmatranja, ali to ne čini našeg blizanca manje stvarnim. Pretpostavka je zasnovana na teoriji vjerovatnoće bez uključivanja ideja moderne fizike. Prihvaća se samo pretpostavka da je prostor beskonačan i ispunjen materijom. Možda postoji mnogo naseljivih planeta, uključujući i one na kojima ljudi žive sa istim izgledom, istim imenima i sjećanjima, koji su prošli kroz iste životne uspone i padove kao i mi.

Ali nikada nećemo moći vidjeti naše druge živote. Najdalja udaljenost koju možemo vidjeti je ona koju svjetlost može preći u 14 milijardi godina od Velikog praska. Udaljenost između najudaljenijih vidljivih objekata od nas je oko 431026 m; on određuje oblast Univerzuma koja je dostupna za posmatranje, koja se naziva zapremina Habla, ili zapremina kosmičkog horizonta, ili jednostavno Univerzum. Univerzumi naših blizanaca su sfere iste veličine sa središtem na njihovim planetama. Ovo je najjednostavniji primjer paralelnih svemira, od kojih je svaki samo mali dio supersvemira.

Sama definicija "univerzuma" sugerira da će on zauvijek ostati u polju metafizike. Međutim, granica između fizike i metafizike određena je mogućnošću eksperimentalnog testiranja teorija, a ne postojanjem neuočljivih objekata. Granice fizike se neprestano šire, uključujući sve apstraktnije (i ranije metafizičke) ideje, kao što su sferna Zemlja, nevidljiva elektromagnetna polja, dilatacija vremena pri velikim brzinama, superpozicija kvantnih stanja, zakrivljenost prostora i crne rupe. Poslednjih godina na ovu listu je dodana ideja o superuniverzumu. Zasniva se na dokazanim teorijama – kvantnoj mehanici i teoriji relativnosti – i ispunjava oba osnovna kriterijuma empirijske nauke: može biti predvidljiva i može se opovrgnuti. Naučnici razmatraju četiri tipa paralelnih univerzuma. Glavno pitanje nije postoji li superuniverzum, već koliko nivoa može imati.

Nivo I

Izvan našeg kosmičkog horizonta

Paralelni univerzumi naših kolega čine prvi nivo superuniverzuma. Ovo je najmanje kontroverzna vrsta. Svi prepoznajemo postojanje stvari koje ne možemo vidjeti, ali bismo ih mogli vidjeti ako se preselimo na drugo mjesto ili jednostavno čekamo, dok čekamo da se s horizonta pojavi brod. Objekti izvan našeg kosmičkog horizonta imaju sličan status. Veličina vidljivog područja svemira povećava se za jednu svjetlosnu godinu svake godine kako svjetlost stiže do nas iz sve udaljenijih područja, iza kojih se krije beskonačnost koju tek treba vidjeti. Vjerovatno ćemo umrijeti mnogo prije nego što naši blizanci budu na vidiku, ali ako proširenje svemira pomogne, naši potomci će ih moći vidjeti dovoljno snažnim teleskopima.

Nivo I supersvemira izgleda trivijalno očigledan. Kako prostor ne može biti beskonačan? Postoji li negdje znak koji glasi „Pazi! Kraj svemira? Ako postoji kraj svemira, šta je iza njega? Međutim, Einsteinova teorija gravitacije dovela je ovu intuiciju u pitanje. Prostor može biti konačan ako ima pozitivnu zakrivljenost ili neobičnu topologiju. Sferni, toroidni ili "pereca" univerzum može imati konačan volumen bez granica. Pozadinsko kosmičko mikrotalasno zračenje omogućava testiranje postojanja takvih struktura. Međutim, činjenice i dalje govore protiv njih. Model beskonačnog univerzuma odgovara podacima, a na sve druge opcije su nametnuta stroga ograničenja.

Druga opcija je ova: prostor je beskonačan, ali materija je koncentrisana u ograničenom području oko nas. U jednoj verziji nekada popularnog modela "ostrvskog svemira", pretpostavlja se da je materija u velikim razmerama razređena i da ima fraktalnu strukturu. U oba slučaja, skoro svi univerzumi u superuniverzumu nivoa I moraju biti prazni i beživotni. Nedavna istraživanja trodimenzionalne distribucije galaksija i pozadinskog (reliktnog) zračenja pokazala su da distribucija materije ima tendenciju da bude ujednačena na velikim skalama i da ne formira strukture veće od 1024 m. Ako se ovaj trend nastavi, onda će prostor izvan Opservabilni Univerzum bi trebao biti prepun galaksija, zvijezda i planeta.

Za posmatrače u paralelnim univerzumima prvog nivoa važe isti zakoni fizike kao i za nas, ali pod različitim početnim uslovima. Prema modernim teorijama, procesi koji su se odvijali u početnim fazama Velikog praska nasumično su raspršili materiju, tako da je postojala mogućnost bilo kakvih struktura.

Kosmolozi prihvataju da je naš Univerzum sa gotovo ujednačenom distribucijom materije i početnim fluktuacijama gustine reda 1/105 prilično tipičan (barem među onima u kojima postoje posmatrači). Procjene zasnovane na ovoj pretpostavci pokazuju da se vaša najbliža replika nalazi na udaljenosti od 10 na potenciju od 1028 m. Na udaljenosti od 10 na stepen od 1092 m trebalo bi da postoji kugla poluprečnika 100 svjetlosnih godina, identična jedan u čijem se centru nalazimo; tako da sve što vidimo u narednom veku vide naši kolege koji su tamo. Na udaljenosti od oko 10 do snage 10118 m od nas, trebao bi se nalaziti Hubble volumen identičan našem. Ove procjene se izvode prebrojavanjem mogućeg broja kvantnih stanja koje Habble volumen može imati ako njegova temperatura ne prelazi 108 K. Broj stanja se može procijeniti pitanjem: koliko protona može zadržati Hubble volumen s takvom temperaturom? Odgovor je 10118. Međutim, svaki proton može biti prisutan ili odsutan, dajući 2 na snagu 10118 mogućih konfiguracija. "Kutija" koja sadrži toliko Hubble tomova pokriva sve mogućnosti. Njegova veličina je 10 na stepen od 10118 m. Iznad nje, svemiri, uključujući i naš, moraju se ponoviti. Približno iste brojke mogu se dobiti na osnovu termodinamičkih ili kvantnih gravitacionih procjena opšteg informacionog sadržaja Univerzuma.

Međutim, naš najbliži blizanac će nam vjerovatno biti bliži nego što ove procjene daju, jer proces formiranja planeta i evolucija života tome idu u prilog. Astronomi vjeruju da naš Hubble volumen sadrži najmanje 1020 naseljivih planeta, od kojih neke mogu biti slične Zemlji.

U modernoj kosmologiji, koncept supersvemira nivoa I se široko koristi za testiranje teorije. Razmotrite kako kosmolozi koriste CMB da odbace model konačne sferne geometrije. Vruće i hladne "tačke" na CMB kartama imaju karakterističnu veličinu koja zavisi od zakrivljenosti prostora. Dakle, veličina posmatranih tačaka je premala da bi bila u skladu sa sfernom geometrijom. Njihova prosječna veličina varira nasumično od jednog Hubble volumena do drugog, tako da je moguće da je naš Univerzum sferičan, ali ima anomalno male mrlje. Kada kosmolozi kažu da isključuju sferni model na nivou pouzdanosti od 99,9%, oni misle da ako je model tačan, onda će manje od jedne Hubble zapremine na hiljadu imati tačke tako male kao one koje se posmatraju. Iz toga slijedi da je teorija superuniverzuma provjerljiva i da se može odbaciti, iako ne možemo vidjeti druge svemire. Glavna stvar je predvidjeti kakav je ansambl paralelnih univerzuma i pronaći raspodjelu vjerovatnoće, ili ono što matematičari nazivaju mjerom ansambla. Naš univerzum mora biti jedan od najvjerovatnijih. Ako ne, ako se pokaže da je naš univerzum malo vjerojatan u okviru teorije supersvemira, tada će ova teorija naići na poteškoće. Kao što ćemo kasnije vidjeti, problem mjere može postati prilično akutan.

Nivo II

Ostali postinflatorni domeni

Ako vam je bilo teško zamisliti supersvemir prvog nivoa, pokušajte zamisliti beskonačan broj takvih supersvemira, od kojih neki imaju drugačiju prostorno-vremensku dimenziju i karakteriziraju ih različite fizičke konstante. Zajedno oni čine superuniverzum II nivoa predviđenog teorijom haotične trajne inflacije.

Teorija inflacije je generalizacija teorije Velikog praska, koja omogućava da se eliminišu nedostaci potonje, na primjer, nemogućnost da se objasni zašto je Univerzum tako velik, homogen i ravan. Brzo širenje svemira u drevnim vremenima omogućava objašnjenje ovih i mnogih drugih svojstava Univerzuma. Takvo rastezanje predviđa široka klasa teorija elementarnih čestica, a svi dostupni dokazi to podržavaju. Izraz "haotičan perpetual" u odnosu na inflaciju ukazuje na ono što se dešava u najvećoj mjeri. Općenito, prostor se stalno širi, ali u nekim područjima širenje prestaje, a pojavljuju se pojedinačni domeni, poput grožđica u dizanju tijesta. Pojavljuje se beskonačan broj takvih domena, a svaki od njih služi kao klica supersvemira nivoa I, ispunjen materijom, rođenom iz energije polja koje proizvodi inflaciju.

Susjedni domeni su više nego beskonačno udaljeni od nas, u smislu da ih ne možemo dosegnuti čak i ako se vječno krećemo brzinom svjetlosti, budući da se prostor između našeg domena i susjednih proteže brže nego što se u njemu možete kretati. Naši potomci nikada neće vidjeti svoje kolege na II nivou. A ako se širenje svemira ubrzava, kao što pokazuju zapažanja, onda nikada neće vidjeti svoje parnjake čak ni na nivou I.

Superuniverzum nivoa II je mnogo raznovrsniji od superuniverzuma nivoa I. Domeni se razlikuju ne samo po svojim početnim uslovima, već i po svojim fundamentalnim svojstvima. Među fizičarima preovlađuje mišljenje da dimenzija prostor-vremena, svojstva elementarnih čestica i mnoge takozvane fizičke konstante nisu ugrađene u fizičke zakone, već su rezultat procesa poznatih kao narušavanje simetrije. Vjeruje se da je prostor u našem svemiru nekada imao devet jednakih dimenzija. Na početku kosmičke istorije, tri od njih su učestvovale u ekspanziji i postale tri dimenzije koje karakterišu današnji Univerzum. Preostalih šest se sada ne može otkriti, bilo zato što su ostali mikroskopski, zadržavajući toroidalnu topologiju, ili zato što je sva materija koncentrisana na trodimenzionalnoj površini (membrani ili samo brani) u deveto dimenzionalnom prostoru. Time je narušena prvobitna simetrija mjerenja. Kvantne fluktuacije, koje uzrokuju haotičnu inflaciju, mogu uzrokovati različite narušavanje simetrije u različitim pećinama. Neki bi mogli postati četverodimenzionalni; drugi sadrže samo dvije umjesto tri generacije kvarkova; i drugi, da imaju jaču kosmološku konstantu od našeg univerzuma.

Drugi način za nastanak superuniverzuma II nivoa može se predstaviti kao ciklus rađanja i uništavanja univerzuma. 1930-ih godina fizičar Richard C. Tolman je predložio ovu ideju, a nedavno su je dalje razvili Paul J. Steinhardt sa Univerziteta Princeton i Neil Turok sa Univerziteta Cambridge. Steinhardtov i Turokov model predviđa drugu trodimenzionalnu branu koja je savršeno paralelna s našom i samo pomaknuta u odnosu na nju u višoj dimenziji. Ovaj paralelni univerzum se ne može smatrati odvojenim, jer je u interakciji s našim. Međutim, cjelina univerzuma – prošlosti, sadašnjosti i budućnosti – koju ovi brane formiraju je superuniverzum s različitošću koja je bliska onoj koja je rezultat haotične inflacije. Još jednu hipotezu o supersvemiru predložio je fizičar Lee Smolin sa Instituta Perimeter u Waterloou (Ontario, Kanada). Njegov superuniverzum je po raznolikosti blizu nivoa II, ali mutira i rađa nove svemire kroz crne rupe, a ne kroz brane.

Iako ne možemo stupiti u interakciju sa paralelnim univerzumima nivoa II, kosmolozi o njihovom postojanju sude na osnovu indirektnih dokaza, jer oni mogu biti uzrok čudnih podudarnosti u našem univerzumu. Na primjer, u hotelu vam daju sobu 1967, a napomenete da ste rođeni 1967. “Kakva slučajnost”, kažete. Međutim, nakon razmišljanja, dođite do zaključka da to i nije toliko iznenađujuće. U hotelu ima na stotine soba i ne bi vam palo na pamet ni o čemu razmišljati da vam se ponudi soba koja vam ništa ne znači. Ako niste znali ništa o hotelima, onda biste mogli pretpostaviti da u hotelu postoje druge sobe koje objašnjavaju ovu slučajnost.

Kao bliži primjer, razmotrite masu Sunca. Kao što znate, sjaj zvijezde je određen njenom masom. Koristeći zakone fizike, možemo izračunati da život na Zemlji može postojati samo ako se masa Sunca nalazi u rasponu: od 1,6x1030 do 2,4x1030 kg. Inače bi klima na Zemlji bila hladnija od Marsa ili toplija od Venere. Mjerenja mase Sunca dala su vrijednost od 2,0x1030 kg. Na prvi pogled, Sunčeva masa pada u raspon vrijednosti koji osigurava da je život na Zemlji slučajan.

Mase zvijezda zauzimaju raspon od 1029 do 1032 kg; ako bi Sunce slučajno steklo svoju masu, onda bi šansa da padne u optimalni interval za našu biosferu bila izuzetno mala.

Očigledna koincidencija se može objasniti pretpostavkom postojanja ansambla (u ovom slučaju mnogih planetarnih sistema) i faktora selekcije (naša planeta mora biti naseljiva). Takvi kriterijumi odabira koji se odnose na posmatrače nazivaju se antropskim; i iako njihovo spominjanje obično izaziva kontroverze, ipak se većina fizičara slaže da ovi kriteriji ne bi trebali biti zanemareni pri izboru fundamentalnih teorija.

I kakve veze svi ovi primjeri imaju sa paralelnim svemirima? Ispostavilo se da mala promjena u fizičkim konstantama određene kršenjem simetrije dovodi do kvalitativno drugačijeg univerzuma – onog u kojem ne bismo mogli postojati. Kada bi masa protona bila samo 0,2% veća, protoni bi se raspadali i formirali neutrone, čineći atome nestabilnim. Kada bi sile elektromagnetne interakcije bile slabije za 4%, ne bi bilo vodonika i običnih zvijezda. Da je slaba sila još slabija, ne bi bilo vodonika; a da je jače, supernove ne bi mogle ispuniti međuzvjezdani prostor teškim elementima. Da je kosmološka konstanta bila primjetno veća, svemir bi se nevjerovatno povećao prije nego što su galaksije uopće mogle nastati.

Navedeni primjeri nam omogućavaju da očekujemo postojanje paralelnih univerzuma sa drugim vrijednostima fizičkih konstanti. Teorija supersvemira drugog nivoa predviđa da fizičari nikada neće moći zaključiti vrijednosti ovih konstanti iz fundamentalnih principa, već mogu samo izračunati distribuciju vjerovatnoće različitih skupova konstanti u ukupnosti svih univerzuma. U ovom slučaju, rezultat mora biti u skladu s našim postojanjem u jednom od njih.

Nivo III

Kvantni skup univerzuma

Superuniverzumi nivoa I i II sadrže paralelne univerzume, izuzetno udaljene od nas izvan granica astronomije. Međutim, sljedeći nivo superuniverzuma leži upravo oko nas. Ona proizilazi iz poznate i vrlo kontroverzne interpretacije kvantne mehanike, ideje da nasumični kvantni procesi uzrokuju da se univerzum "množi" u više kopija samog sebe, po jednu za svaki mogući ishod procesa.

Početkom dvadesetog veka. kvantna mehanika je objasnila prirodu atomskog svijeta, koji se nije pokoravao zakonima klasične Njutnove mehanike. Uprkos očiglednim uspjesima, među fizičarima je bila žestoka debata o tome šta je pravo značenje nove teorije. Ona ne određuje stanje Univerzuma u konceptima klasične mehanike kao što su položaji i brzine svih čestica, već kroz matematički objekat koji se zove valna funkcija. Prema Schrödingerovoj jednačini, ovo stanje se mijenja tokom vremena na način koji matematičari definiraju pojmom "jedinstveno". To znači da se valna funkcija rotira u apstraktnom beskonačno-dimenzionalnom prostoru koji se naziva Hilbertov prostor. Iako se kvantna mehanika često definira kao fundamentalno slučajna i neodređena, valna funkcija evoluira na prilično deterministički način. Nema ništa slučajno ili neizvjesno u vezi s njom.

Najteži dio je povezati talasnu funkciju sa onim što posmatramo. Mnoge važeće valne funkcije odgovaraju neprirodnim situacijama poput one u kojoj je mačka i mrtva i živa u takozvanoj superpoziciji. U 20-im godinama. 20ti vijek fizičari zaobilaze ovu neobičnost postulirajući da se valna funkcija urušava do nekog određenog klasičnog ishoda kada neko obavi zapažanje. Ovaj dodatak je omogućio objašnjenje rezultata promatranja, ali je elegantnu unitarnu teoriju pretvorio u aljkavu, a ne unitarnu. Fundamentalna slučajnost, koja se obično pripisuje kvantnoj mehanici, posljedica je upravo ovog postulata.

Tokom vremena, fizičari su napustili ovo gledište u korist drugog, koji je 1957. predložio diplomac Univerziteta Princeton Hugh Everett III. On je pokazao da je moguće bez postulata kolapsa. Čista kvantna teorija ne nameće nikakva ograničenja. Iako predviđa da će se jedna klasična stvarnost postupno podijeliti u superpoziciju nekoliko takvih stvarnosti, promatrač subjektivno percipira ovo cijepanje kao samo blagu slučajnost s distribucijom vjerovatnoće koja je potpuno ista kao ona koju daje stari postulat kolapsa. Ova superpozicija klasičnih univerzuma je superuniverzum III nivoa.

Više od četrdeset godina ovo tumačenje zbunjuje naučnike. Međutim, fizičku teoriju je lakše razumjeti upoređujući dvije tačke gledišta: eksternu, sa pozicije fizičara koji proučava matematičke jednačine (kao ptica koja posmatra pejzaž sa visine svog leta); i unutrašnji, iz pozicije posmatrača (nazovimo ga žaba) koji živi u pejzažu koji previđa ptica.

Sa tačke gledišta ptice, superuniverzum III nivoa je jednostavan. Postoji samo jedna valna funkcija koja glatko evoluira u vremenu bez cijepanja i paralelizma. Apstraktni kvantni svijet, opisan talasnom funkcijom koja se razvija, sadrži ogroman broj kontinuirano cijepajućih i stapajućih linija paralelnih klasičnih historija, kao i niz kvantnih fenomena koji se ne mogu opisati u okviru klasičnih koncepata. Ali sa tačke gledišta žabe, može se vidjeti samo mali dio ove stvarnosti. Ona može da vidi univerzum nivoa I, ali proces dekoherencije sličan kolapsu talasne funkcije, ali sa očuvanom unitarnošću, sprečava je da vidi paralelne kopije sebe na nivou III.

Kada se posmatraču postavi pitanje na koje mora brzo da odgovori, kvantni efekat u njegovom mozgu dovodi do superpozicije odluka poput "nastavi čitati članak" i "prestani čitati članak". Sa ptičje tačke gledišta, čin donošenja odluke uzrokuje da se osoba umnožava u kopije, od kojih neke nastavljaju čitati, dok druge prestaju čitati. Međutim, sa unutrašnje tačke gledišta, nijedan od dvojnika nije svjestan postojanja ostalih i razdvojenost doživljava jednostavno kao blagu neizvjesnost, neku mogućnost nastavka ili zaustavljanja čitanja.

Koliko god čudno izgledalo, ista situacija se dešava čak iu superuniverzumu Nivoa I. Očigledno ste odlučili da nastavite čitati, ali jedan od vaših kolega u dalekoj galaksiji spustio je časopis nakon prvog pasusa. Nivoi I i III razlikuju se samo po tome gdje se nalaze vaši kolege. Na nivou I žive negde daleko, u dobrom starom trodimenzionalnom prostoru, a na nivou III žive na drugoj kvantnoj grani beskonačno-dimenzionalnog Hilbertovog prostora.

Postojanje nivoa III moguće je samo pod uslovom da je evolucija talasne funkcije u vremenu unitarna. Do sada eksperimenti nisu otkrili njegova odstupanja od unitarnosti. Poslednjih decenija potvrđeno je za sve veće sisteme, uključujući C60 fuleren i kilometarska optička vlakna. Teoretski, tvrdnja o unitarnosti bila je pojačana otkrićem kršenja koherentnosti. Neki teoretičari koji rade na polju kvantne gravitacije to dovode u pitanje. Konkretno, pretpostavlja se da isparavanje crnih rupa može uništiti informacije, a to nije jedinstven proces. Međutim, nedavni napredak u teoriji struna sugerira da je čak i kvantna gravitacija unitarna.

Ako je tako, onda crne rupe ne uništavaju informacije, već ih jednostavno negdje prenose. Ako je fizika jedinstvena, standardna slika uticaja kvantnih fluktuacija u početnim fazama Velikog praska mora se promeniti. Ove fluktuacije ne određuju nasumično superpoziciju svih mogućih početnih uslova koji koegzistiraju istovremeno. U ovom slučaju, narušavanje koherencije čini da se početni uslovi ponašaju na klasičan način na različitim kvantnim granama. Ključna stvar je da je raspodjela ishoda u različitim kvantnim granama jednog Hubbleovog volumena (Nivo III) identična distribuciji ishoda u različitim Hubble volumenima jedne kvantne grane (Nivo I). Ovo svojstvo kvantnih fluktuacija poznato je u statističkoj mehanici kao ergodičnost.

Isto rezoniranje vrijedi i za nivo II. Proces narušavanja simetrije ne vodi do jednog ishoda, već do superpozicije svih ishoda koji se brzo razilaze u svoje odvojene puteve. Dakle, ako fizičke konstante, dimenzija prostor-vrijeme, itd. mogu se razlikovati u paralelnim kvantnim granama na nivou III, takođe će se razlikovati u paralelnim univerzumima na nivou II.

Drugim riječima, superuniverzum III nivoa ne dodaje ništa novo onome što je dostupno na nivoima I i II, samo više kopija istih univerzuma - iste istorijske linije se razvijaju iznova i iznova na različitim kvantnim granama. Čini se da će se žestoka kontroverza oko Everetove teorije ubrzo smiriti kao rezultat otkrića jednako grandioznih, ali manje spornih supersvemira nivoa I i II.

Primjena ovih ideja je duboka. Na primjer, takvo pitanje: postoji li eksponencijalno povećanje broja svemira tokom vremena? Odgovor je neočekivan: ne. Sa ptičje tačke gledišta, postoji samo jedan kvantni univerzum. I koliki je broj odvojenih univerzuma u ovom trenutku za žabu? Ovo je broj značajno različitih Hubble tomova. Razlike mogu biti male: zamislite da se planete kreću u različitim smjerovima, zamislite sebe u braku s nekim drugim, itd. Na kvantnom nivou postoji 10 na stepen od 10118 univerzuma sa temperaturama ne većim od 108 K. Broj je gigantski, ali konačan.

Za žabu, evolucija valne funkcije odgovara beskonačnom kretanju od jednog od ovih 10 stanja do stepena 10118 u drugo. Sada ste u univerzumu A, gdje čitate ovu rečenicu. A sada ste već u univerzumu B, gdje čitate sljedeću rečenicu. Drugim riječima, postoji posmatrač u B koji je identičan posmatraču u univerzumu A, s jedinom razlikom što ima dodatna sjećanja. U svakom trenutku postoje sva moguća stanja, tako da protok vremena može nastupiti pred očima posmatrača. Ovu ideju je u svom naučnofantastičnom romanu Permutation City iz 1994. izrazio pisac Greg Egan, a razvio fizičar David Deutsch sa Univerziteta Oxford, nezavisni fizičar Julian Barbour i drugi. Vidimo da ideja supersvemira može igrati ključnu ulogu u razumijevanje prirode vremena.

Nivo IV

Druge matematičke strukture

Početni uslovi i fizičke konstante u nivoima I, II i III supersvemira mogu se razlikovati, ali osnovni zakoni fizike su isti. Zašto smo tu stali? Zašto se sami fizički zakoni ne mogu razlikovati? Šta kažete na univerzum koji poštuje klasične zakone bez ikakvih relativističkih efekata? Šta kažete na kretanje vremena u diskretnim koracima, kao u kompjuteru?

Šta je sa svemirom kao praznim dodekaedrom? U superuniverzumu IV nivoa, sve ove alternative postoje.

Da takav superuniverzum nije apsurdan, svjedoči korespondencija svijeta apstraktnog razmišljanja s našim stvarnim svijetom. Jednačine i drugi matematički koncepti i strukture - brojevi, vektori, geometrijski objekti - opisuju stvarnost sa neverovatnom verodostojnošću. Obrnuto, mi percipiramo matematičke strukture kao stvarne. Da, ispunjavaju temeljni kriterij stvarnosti: isti su za sve koji ih proučavaju. Teorema će biti tačna bez obzira ko ju je dokazao - osoba, kompjuter ili inteligentni delfin. Druge znatiželjne civilizacije će pronaći iste matematičke strukture koje poznajemo. Stoga matematičari kažu da ne stvaraju, već otkrivaju matematičke objekte.

Postoje dvije logične, ali dijametralno suprotne paradigme korelacije između matematike i fizike, koje su nastale u antičko doba. Prema Aristotelovoj paradigmi, fizička stvarnost je primarna, a matematički jezik je samo zgodna aproksimacija. U okviru Platonove paradigme, matematičke strukture su one koje su zaista stvarne, a posmatrači ih percipiraju nesavršeno. Drugim riječima, ove se paradigme razlikuju po razumijevanju onoga što je primarno – žabljeg gledišta posmatrača (Aristotelova paradigma) ili ptičjeg pogleda sa visine zakona fizike (Platonova tačka gledišta).

Aristotelova paradigma je način na koji smo percipirali svijet od ranog djetinjstva, mnogo prije nego što smo prvi put čuli za matematiku. Platonova tačka gledišta je stečeno znanje. Moderni teoretski fizičari naginju tome, sugerirajući da matematika dobro opisuje svemir upravo zato što je svemir matematičke prirode. Tada se sva fizika svodi na rješavanje matematičkog problema, a beskonačno pametan matematičar može samo izračunati sliku svijeta na osnovu osnovnih zakona na nivou žabe, tj. otkriti koji posmatrači postoje u svemiru, šta opažaju i koje su jezike izmislili da prenesu svoju percepciju.

Matematička struktura je apstrakcija, nepromjenjivi entitet izvan vremena i prostora. Da je priča film, onda bi matematička struktura odgovarala ne jednom kadru, već filmu u cjelini. Uzmimo za primjer svijet koji se sastoji od čestica nulte veličine raspoređenih u trodimenzionalnom prostoru. Sa ptičje tačke gledišta, u četvorodimenzionalnom prostor-vremenu, putanje čestica su špageti. Ako žaba vidi čestice koje se kreću konstantnom brzinom, onda ptica vidi gomilu pravih, nekuhanih špageta. Ako žaba vidi dvije čestice kako kruže, onda ptica vidi dva "špageta" uvijena u dvostruku spiralu. Za žabu je svijet opisan Newtonovim zakonima kretanja i gravitacije, za pticu - geometrijom "špageta", tj. matematička struktura. Sama žaba za nju je njihova debela lopta, čije složeno preplitanje odgovara grupi čestica koje pohranjuju i obrađuju informacije. Naš svijet je složeniji od ovog primjera, a naučnici ne znaju kojoj od matematičkih struktura on odgovara.

Platonova paradigma sadrži pitanje: zašto je naš svijet takav kakav jeste? Za Aristotela, ovo je besmisleno pitanje: svijet postoji, i tako je! Ali Platonove sljedbenike zanima: može li naš svijet biti drugačiji? Ako je svemir u suštini matematički, zašto se onda zasniva samo na jednoj od mnogih matematičkih struktura? Čini se da postoji fundamentalna asimetrija u samoj srži prirode.Da bih riješio zagonetku, sugerirao sam da matematička simetrija postoji: da su sve matematičke strukture fizički ostvarive i svaka od njih odgovara paralelnom svemiru. Elementi ovog supersvemira nisu u istom prostoru, već postoje izvan vremena i prostora. Većina njih vjerovatno nema posmatrače. Hipoteza se može posmatrati kao ekstremni platonizam, koji navodi da matematičke strukture platonskog svijeta ideja, ili "mentalnog pejzaža" matematičara sa Univerziteta San Jose Rudyja Ruckera, postoje u fizičkom smislu. Ovo je slično onome što je kosmolog John D. Barrow sa Univerziteta u Cambridgeu nazvao "p na nebu", filozof Robert Nozick sa Univerziteta Harvard opisao je kao "princip plodnosti", a filozof David K. Lewis) sa Univerziteta Princeton nazvao " modalna stvarnost". Nivo IV zatvara hijerarhiju supersvemira, budući da se svaka samokonzistentna fizička teorija može izraziti u obliku neke matematičke strukture.

Hipoteza o superuniverzumu IV nivoa dozvoljava nekoliko proverljivih predviđanja. Kao i na nivou II, uključuje ansambl (u ovom slučaju ukupnost svih matematičkih struktura) i efekte selekcije. U klasifikaciji matematičkih struktura, naučnici bi trebali imati na umu da je struktura koja opisuje naš svijet najopštija struktura konzistentna sa posmatranjem. Stoga bi rezultati naših budućih zapažanja trebali postati najopštiji od onih koji se slažu s podacima prethodnih studija, a podaci prethodnih studija najopštiji od onih koji su općenito kompatibilni s našim postojanjem.

Procjena stepena općenitosti nije lak zadatak. Jedna od upečatljivih i ohrabrujućih karakteristika matematičkih struktura je da svojstva simetrije i invarijantnosti koja čine naš univerzum jednostavnim i uređenim imaju tendenciju da budu uobičajena. Matematičke strukture obično imaju ova svojstva prema zadanim postavkama, a otklanjanje njih zahtijeva uvođenje složenih aksioma.

Šta je rekao Occam?

Dakle, teorije paralelnih univerzuma imaju hijerarhiju od četiri nivoa, gde na svakom sledećem nivou univerzumi sve manje podsećaju na naš. Mogu se okarakterisati različitim početnim uslovima (nivo I), fizičkim konstantama i česticama (nivo II) ili fizičkim zakonima (nivo IV). Smiješno je da je nivo III najviše kritikovan posljednjih decenija kao jedini koji ne uvodi kvalitativno nove tipove univerzuma. U narednoj deceniji, detaljna mjerenja CMB-a i distribucije materije velikih razmjera u svemiru omogućit će nam da preciznije odredimo zakrivljenost i topologiju prostora i potvrdimo ili opovrgnemo postojanje nivoa I. Isti podaci će nam omogućiti da dobijemo informacije o nivou II testiranjem teorije haotične perpetualne inflacije. Napredak u astrofizici i fizici čestica visokih energija pomoći će u poboljšanju stepena finog podešavanja fizičkih konstanti, jačanju ili slabljenju pozicija na nivou II. Ako pokušaji da se stvori kvantni kompjuter budu uspešni, postojaće dodatni argument u prilog postojanju nivoa III, jer će se paralelizam ovog nivoa koristiti za paralelno računanje. Eksperimentatori takođe traže dokaze o kršenju unitarnosti, što će nam omogućiti da odbacimo hipotezu o postojanju nivoa III. Konačno, uspjeh ili neuspjeh pokušaja da se riješi glavni problem moderne fizike – kombinovanje opšte teorije relativnosti sa kvantnom teorijom polja – daće odgovor na pitanje o nivou IV. Ili će se pronaći matematička struktura koja tačno opisuje naš univerzum, ili ćemo doći do granice nevjerovatne efikasnosti matematike i biti primorani da napustimo hipotezu četvrtog nivoa.

Dakle, da li je moguće vjerovati u paralelne svemire? Glavni argumenti protiv njihovog postojanja svode se na činjenicu da je previše rasipnički i neshvatljiv. Prvi argument je da su teorije supersvemira ranjive na Occamovu britvu jer postuliraju postojanje drugih univerzuma koje nikada nećemo vidjeti. Zašto bi priroda bila toliko rasipna i "zabavljala" se stvaranjem beskonačnog broja različitih svjetova? Međutim, ovaj argument se može obrnuti u korist postojanja supersvemira. Šta je zapravo rasipna priroda? Sigurno ne u prostoru, masi ili broju atoma: već ih ima beskonačan broj na nivou I, u čije postojanje nema sumnje, tako da nema smisla brinuti da će priroda potrošiti još neke od njih. Pravi problem je očigledno smanjenje jednostavnosti. Skeptici su zabrinuti zbog dodatnih informacija potrebnih za opisivanje nevidljivih svjetova.

Međutim, cijeli ansambl je često jednostavniji od svakog svog člana. Količina informacija brojnog algoritma je, grubo govoreći, dužina, izražena u bitovima, najkraćeg kompjuterskog programa koji generiše ovaj broj. Uzmimo skup svih cijelih brojeva kao primjer. Što je jednostavnije - cijeli skup ili jedan broj? Na prvi pogled - drugi. Međutim, prvi se može napraviti vrlo jednostavnim programom, a jedan broj može biti izuzetno dug. Stoga se ispostavlja da je cijeli skup jednostavniji.

Slično, skup svih rješenja Einsteinovih jednadžbi za polje je jednostavniji od bilo kojeg konkretnog rješenja - prvo se sastoji od samo nekoliko jednačina, a drugo zahtijeva ogromnu količinu početnih podataka da se specificira na nekoj hiperpovršini. Dakle, složenost se povećava kada se fokusiramo na jedan element ansambla, gubeći simetriju i jednostavnost svojstvenu ukupnosti svih elemenata.

U tom smislu, superuniverzumi viših nivoa su jednostavniji. Prelazak iz našeg univerzuma u superuniverzum nivoa I eliminiše potrebu za postavljanjem početnih uslova. Daljnji prelazak na nivo II eliminiše potrebu za specificiranjem fizičkih konstanti, a na nivou IV uopšte ništa ne treba specificirati. Pretjerana složenost je samo subjektivna percepcija, žaba gledišta. A iz perspektive ptice, ovaj superuniverzum teško da može biti jednostavniji. Zamjerke na nerazumljivost su estetske, a ne naučne prirode i opravdane su samo u aristotelovskom svjetonazoru. Kada postavljamo pitanje o prirodi stvarnosti, zar ne bismo trebali očekivati ​​odgovor koji može izgledati čudno?

Zajednička karakteristika sva četiri nivoa supersvemira je da najjednostavnija i možda najelegantnija teorija podrazumevano uključuje paralelne univerzume. Da bi se odbacilo njihovo postojanje, potrebno je zakomplikovati teoriju dodavanjem procesa koji nisu potvrđeni eksperimentom i za to izmišljenih postulata - o konačnosti prostora, kolapsu valne funkcije i ontološkoj asimetriji. Naš izbor se svodi na ono što je rasipnije i neelegancije - puno riječi ili mnogo univerzuma. Možda ćemo se s vremenom naviknuti na neobičnosti našeg kosmosa i smatrati njegovu neobičnost fascinantnom.