Como a ciência separa as hipóteses "razoavelmente científicas" das "não científicas"
A ideia de outros universos está profundamente enraizada na ficção científica. Mas mesmo fora da ficção, pode-se encontrar raciocínio sobre multiverso e muitos mundos paralelos, então Attic decidiu descobrir o quão próximas essas idéias estão da física real.
O multiverso, sobre o qual Sean Carroll, especialista em cosmologia e autor do livro popular recentemente publicado na Rússia “Eternity. In Search of the Ultimate Theory of Time”, é uma hipótese sobre a estrutura do nosso Universo além dos limites da região acessível à nossa observação.
O que isso significa? A velocidade da luz é limitada e o Universo está se expandindo em todas as direções - enquanto podemos ver apenas uma certa parte do espaço. E está longe do fato de que o mundo fora de suas fronteiras está organizado da mesma forma que nas vizinhanças da Terra. Hipoteticamente, fora da esfera acessível para observação, pode haver, por exemplo, uma proporção completamente diferente de matéria comum e escura. Ou em tudo - alguns outros princípios físicos funcionam, até um aumento no número de dimensões.
Ilustração: Anatoly Lapushko / Chrdk.
O bom senso, é claro, nos diz que as propriedades do universo devem ser as mesmas em todos os lugares. No entanto, o "bom senso" não é uma coisa muito boa para a cosmologia, a ciência do espaço-tempo em uma escala muito grande. A suposição de que a substância que conhecemos no Universo é dez vezes menor do que alguma misteriosa matéria escura também era completamente contrária ao bom senso, mas é nesse mundo, consistindo principalmente de matéria escura, que vivemos hoje. O problema com a ideia de que o universo está mudando dramaticamente onde não podemos mais vê-lo não é incomum, mas essa ideia não pode ser testada.
Um universo com leis físicas hipoteticamente diferentes é chamado de multiverso cosmológico. Tal Universo é geometricamente um - no sentido de que uma linha contínua pode ser desenhada entre quaisquer dois de seus pontos sem a construção de quaisquer portais e outras coisas exóticas. E este multiverso cosmológico não deve ser confundido, por exemplo, com um universo múltiplo na interpretação de muitos mundos da mecânica quântica.
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Mecânica Quântica de Muitos Mundos
Na outra extremidade da "grade de escala do universo" existe um microcosmo, eventos nos quais são descritos pela mecânica quântica. Já sabemos que as partículas elementares: elétrons, quarks, glúons e seus outros primos se comportam de acordo com regras que não são seguidas no mundo a que estamos acostumados. Assim, cada partícula na mecânica quântica pode ser vista como uma onda - e átomos aparentemente "sólidos", que no curso de química escolar são retratados como bolas, ao colidir com um obstáculo, se espalharão como ondas. Cada objeto quântico é matematicamente descrito não como uma bola ou um ponto limitado no espaço, mas como uma função de onda - existindo simultaneamente em todos os pontos de sua trajetória através do espaço. Só podemos calcular a probabilidade de ser encontrado em um ou outro lugar. Quantidades como o momento de uma partícula,sua energia e características mais exóticas como o spin também são calculadas a partir da função de onda: podemos dizer que esse objeto matemático que cobre todo o espaço é a base fundamental da mecânica quântica e de toda a física do século XX.
Cálculos feitos com base em funções e operadores de onda (os operadores permitem obter quantidades específicas da função de onda) estão em excelente acordo com a realidade. A eletrodinâmica quântica, por exemplo, hoje é o modelo físico mais preciso da história da humanidade, e entre as tecnologias quânticas estão os lasers, toda microeletrônica moderna, a Internet rápida a que estamos acostumados e até uma série de medicamentos: a busca por substâncias promissoras para a medicina também é feita modelando as interações das moléculas. com um amigo. Do ponto de vista aplicado, os modelos quânticos são muito bons, mas no nível conceitual, surge um problema.
Funções de onda correspondentes a um elétron em um átomo de hidrogênio em diferentes níveis de energia. As áreas claras correspondem ao máximo da função de onda e nesses locais é mais provável que a partícula seja detectada; a probabilidade de encontrar o mesmo elétron na sala ao lado, embora insignificantemente pequena, não é zero.
A essência desse problema é que os objetos quânticos podem ser destruídos: por exemplo, quando um fóton (quantum de luz) atinge a matriz da câmera ou simplesmente colide com uma superfície opaca. Até aqui, o fóton era perfeitamente descrito pela função de onda e, após um momento, a onda estendida no espaço desaparece: acontece que uma certa mudança afetou todo o Universo e aconteceu mais rápido que a velocidade da luz (como pode ser?). Isso é problemático mesmo no caso de um único fóton, mas e quanto à função de onda de dois fótons emitidos de uma fonte em duas direções opostas? Se, por exemplo, esses dois fótons nasceram perto da superfície de uma estrela distante e um deles foi capturado na Terra por um telescópio, o que dizer do segundo, que está a muitos anos-luz de distância? Formalmente, ele forma um único sistema com o primeiro,mas é difícil imaginar um cenário em que uma mudança em uma parte do sistema seja imediatamente comunicada a todas as outras partes. Outro exemplo de sistema quântico, para o qual o desaparecimento da função de onda leva a problemas conceituais, é o famoso gato de Schrödinger, que está dentro de uma caixa fechada com um dispositivo que, baseado em um processo quântico probabilístico, quebra uma ampola com veneno ou a deixa intacta. Antes de abrir a caixa, o gato de Schrödinger está simultaneamente vivo e morto: seu estado reflete a função de onda de um sistema quântico dentro de um mecanismo com veneno.que está dentro de uma caixa fechada com um dispositivo que, baseado em um processo quântico probabilístico, ou quebra uma ampola com veneno, ou a deixa intacta. Antes de abrir a caixa, o gato de Schrödinger está simultaneamente vivo e morto: seu estado reflete a função de onda de um sistema quântico dentro de um mecanismo com veneno.que está dentro de uma caixa fechada com um dispositivo que, baseado em um processo quântico probabilístico, ou quebra uma ampola com veneno, ou a deixa intacta. Antes de abrir a caixa, o gato de Schrödinger está simultaneamente vivo e morto: seu estado reflete a função de onda de um sistema quântico dentro de um mecanismo com veneno.
A interpretação mais comum da mecânica quântica, Copenhagen, sugere simplesmente aceitar o paradoxo do mundo - e admitir que sim, apesar de tudo, a onda / partícula desaparece instantaneamente. A alternativa é a interpretação de muitos mundos. Segundo ela, nosso Universo é uma coleção de mundos não interagentes, cada um representando um estado quântico: quando você abre uma caixa com um gato, aparecem dois mundos - em um deles o gato está vivo e no outro está morto. Quando um fóton passa por um espelho semitransparente, o mundo também se divide em dois: em um, um quantum de luz é refletido da superfície e, no outro, não. E assim, cada processo quântico leva ao surgimento de mais e mais mundos ramificados.
Em teoria, alguns desses ramos podem ser muito diferentes dos nossos. Um átomo que voou na direção errada logo após o Big Bang poderia muito bem ter levado a uma distribuição diferente de gás quente, o nascimento de estrelas em lugares completamente diferentes e, como resultado, ao fato de que a Terra, em princípio, não surgiu. Mas esta imagem não pode ser considerada um problema de interpretação de muitos mundos. O verdadeiro problema reside na impossibilidade de verificar a exatidão desse entendimento da mecânica quântica na prática: os componentes individuais dos múltiplos Universos não interagem uns com os outros por definição.
A ideia de viagem no tempo e universos alternativos se desgastou muito desde os dias da ficção clássica. Além do conhecido termo "assassino de aluguel" entre os fãs do gênero (um herói dos nossos dias se encontra, por exemplo, nos tempos de Ivan, o Terrível), pode-se lembrar o filme de paródia Kung Fury, de onde foi tirada esta imagem.
Em algum lugar, talvez, exista a Terra habitada por dinossauros inteligentes, em algum lugar do Grande Império Mongol pousado nas luas de Júpiter em 1564, mas não há portais entre esses mundos - eles divergiram como resultado de processos quânticos em um passado distante. Uma teoria que sugerisse a possibilidade de entrar em um desses mundos, do ponto de vista da filosofia da ciência, não seria menos, mas mais científica, já que se poderia tentar testá-la.
