Wie oft denken Sie darüber nach, wie unsere Welt heute gestaltet wäre, wenn das Ergebnis einiger wichtiger historischer Ereignisse anders wäre? Wie wäre unser Planet, wenn zum Beispiel Dinosaurier nicht ausgestorben wären? Jede unserer Handlungen und Entscheidungen gehört automatisch der Vergangenheit an. Tatsächlich gibt es kein reales: Alles, was wir zu einem bestimmten Zeitpunkt tun, kann nicht geändert werden, es wird im Gedächtnis des Universums aufgezeichnet. Es gibt jedoch eine Theorie, nach der es viele Universen gibt, in denen wir ein völlig anderes Leben führen: Jede unserer Handlungen ist mit einer bestimmten Wahl verbunden, und wenn diese Wahl in unserem Universum parallel getroffen wird, trifft das „andere Selbst“die entgegengesetzte Entscheidung. Wie wissenschaftlich gerechtfertigt ist eine solche Theorie? Warum haben Wissenschaftler darauf zurückgegriffen? Versuchen wir es in unserem Artikel herauszufinden.
Das Multi-Welt-Konzept des Universums
Zum ersten Mal wurde die Theorie einer wahrscheinlichen Menge von Welten vom amerikanischen Physiker Hugh Everett erwähnt. Er gab seine Antwort auf eines der wichtigsten Quantengeheimnisse der Physik. Bevor wir direkt zur Theorie von Hugh Everett übergehen, müssen wir verstehen, was dieses Geheimnis der Quantenteilchen ist, das Physiker auf der ganzen Welt seit mehr als einem Dutzend Jahren verfolgt.
Stellen wir uns ein gewöhnliches Elektron vor. Es stellt sich heraus, dass es sich als Quantenobjekt gleichzeitig an zwei Orten befinden kann. Diese Eigenschaft wird als Überlagerung zweier Zustände bezeichnet. Aber die Magie endet nicht dort. Sobald wir zum Beispiel den Ort des Elektrons irgendwie konkretisieren wollen, versuchen wir zum Beispiel, es mit einem anderen Elektron niederzuschlagen, dann wird es vom Quantum aus normal. Wie ist das möglich: Das Elektron befand sich sowohl an Punkt A als auch an Punkt B und sprang zu einem bestimmten Zeitpunkt plötzlich zu B.
Hugh Everett bot seine eigene Interpretation dieses Quantenrätsels an. Nach seiner Vielwelten-Theorie existiert das Elektron weiterhin in zwei Zuständen gleichzeitig. Es geht nur um den Betrachter selbst: Jetzt verwandelt er sich in ein Quantenobjekt und ist in zwei Zustände unterteilt. In einem von ihnen sieht er ein Elektron am Punkt A, im anderen - am B. Es gibt zwei parallele Realitäten, und in welcher von ihnen der Beobachter sein wird, ist unbekannt. Die Aufteilung in die Realität ist nicht auf die Nummer zwei beschränkt: Ihre Verzweigung hängt nur von der Variation der Ereignisse ab. Alle diese Realitäten existieren jedoch unabhängig voneinander. Wir als Beobachter befinden uns in einem, von dem es unmöglich ist, zu gehen und zu einem parallelen zu gelangen.
Unter dem Gesichtspunkt dieses Konzepts lässt sich das Experiment mit der wissenschaftlichsten Katze in der Geschichte der Physik - Schrödingers Katze - leicht erklären. Nach der Vielweltinterpretation der Quantenmechanik ist die unglückliche Katze in der Stahlkammer sowohl lebendig als auch tot. Wenn wir diese Kammer öffnen, scheinen wir mit der Katze zu verschmelzen und zwei Zustände zu bilden - lebend und tot, die sich nicht überschneiden. Es werden zwei verschiedene Universen gebildet: in einem ein Beobachter mit einer toten Katze, in dem anderen - mit einer lebenden.
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Es sollte sofort angemerkt werden, dass das Konzept der vielen Welten nicht die Anwesenheit vieler Universen impliziert: Es ist eins, einfach mehrschichtig, und jedes Objekt darin kann sich in verschiedenen Zuständen befinden. Dieses Konzept kann nicht als experimentell validierte Theorie angesehen werden. Bisher ist dies nur eine mathematische Beschreibung eines Quantenpuzzles.
Hugh Everetts Theorie wird von dem Physiker Howard Wiseman, Professor an der australischen Griffith University, Dr. Michael Hall vom Zentrum für Quantendynamik an der Griffith University und Dr. Dirk-André Deckert von der University of California unterstützt. Ihrer Meinung nach existieren Parallelwelten tatsächlich und sind mit unterschiedlichen Eigenschaften ausgestattet. Jegliche Quantenrätsel und Regelmäßigkeiten sind eine Folge der "Abstoßung" benachbarter Welten voneinander. Diese Quantenphänomene entstehen, so dass jede Welt nicht wie die andere ist.
Das Konzept der Paralleluniversen und der Stringtheorie
Aus dem Schulunterricht erinnern wir uns gut daran, dass es in der Physik zwei Haupttheorien gibt: die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenfeldtheorie. Der erste erklärt die physikalischen Prozesse im Makrokosmos, der zweite - im Mikro. Wenn beide Theorien im gleichen Maßstab verwendet werden, widersprechen sie sich. Es erscheint logisch, dass es eine allgemeine Theorie geben sollte, die auf alle Entfernungen und Skalen anwendbar ist. Als solche haben Physiker die Stringtheorie aufgestellt.
Tatsache ist, dass in sehr kleinem Maßstab bestimmte Schwingungen auftreten, die den Schwingungen einer gewöhnlichen Saite ähnlich sind. Diese Saiten sind mit Energie aufgeladen. "Strings" sind keine Strings im wörtlichen Sinne. Dies ist eine Abstraktion, die das Zusammenspiel von Partikeln, physikalischen Konstanten und ihren Eigenschaften erklärt. In den 1970er Jahren, als die Theorie geboren wurde, glaubten Wissenschaftler, dass es universell werden würde, unsere gesamte Welt zu beschreiben. Es stellte sich jedoch heraus, dass diese Theorie nur im 10-dimensionalen Raum funktioniert (und wir leben im 4-dimensionalen Raum). Die anderen sechs Raumdimensionen kollabieren einfach. Aber wie sich herausstellte, falten sie sich nicht einfach.
Wie beim Konzept der vielen Welten ist die Stringtheorie experimentell schwer zu beweisen. Darüber hinaus ist der mathematische Apparat der Theorie so schwierig, dass für jede neue Idee eine mathematische Erklärung buchstäblich von Grund auf neu gesucht werden muss.
Die Hypothese des mathematischen Universums
Der Kosmologe, Professor am Massachusetts Institute of Technology, Max Tegmark, stellte 1998 seine "Theorie von allem" vor und nannte sie die Hypothese des mathematischen Universums. Er löste auf seine Weise das Problem der Existenz einer großen Anzahl physikalischer Gesetze. Seiner Meinung nach entspricht jeder Satz dieser Gesetze, die aus mathematischer Sicht konsistent sind, einem unabhängigen Universum. Die Universalität der Theorie besteht darin, dass sie verwendet werden kann, um die Vielfalt der physikalischen Gesetze und die Werte der physikalischen Konstanten zu erklären.
Tegmark schlug vor, alle Welten nach seinem Konzept in vier Gruppen zu unterteilen. Die erste umfasst die Welten jenseits unseres kosmischen Horizonts, die sogenannten extrametagalaktischen Objekte. Die zweite Gruppe umfasst Welten mit anderen physikalischen Konstanten, die sich von den Konstanten unseres Universums unterscheiden. Im dritten die Welten, die als Ergebnis der Interpretation der Gesetze der Quantenmechanik erscheinen. Die vierte Gruppe ist eine bestimmte Menge aller Universen, in denen sich bestimmte mathematische Strukturen manifestieren.
Wie der Forscher feststellt, ist unser Universum nicht das einzige, da der Raum unbegrenzt ist. Unsere Welt, in der wir leben, ist durch den Raum begrenzt, dessen Licht uns 13,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall erreichte. Wir werden in mindestens einer weiteren Milliarde Jahren zuverlässig etwas über andere Universen lernen können, bis das Licht von ihnen uns erreicht.
Stephen Hawking: Schwarze Löcher - der Weg in ein anderes Universum
Stephen Hawking ist auch ein Befürworter der Theorie der multiplen Universen. Einer der bekanntesten Wissenschaftler unserer Zeit präsentierte 1988 erstmals seinen Aufsatz "Schwarze Löcher und junge Universen". Der Forscher schlägt vor, dass Schwarze Löcher der Weg zu alternativen Welten sind.
Dank Stephen Hawking wissen wir, dass Schwarze Löcher dazu neigen, Energie zu verlieren und zu verdampfen, wodurch Hawking-Strahlung freigesetzt wird, die den Namen des Forschers selbst erhielt. Bevor der große Wissenschaftler diese Entdeckung machte, glaubte die wissenschaftliche Gemeinschaft, dass alles, was irgendwie in ein Schwarzes Loch gerät, verschwindet. Hawkings Theorie widerlegt diese Annahme. Nach Ansicht des Physikers fliegt hypothetisch alles, Objekt, Objekt, das in ein Schwarzes Loch fällt, aus ihm heraus und fällt in ein anderes Universum. Eine solche Reise ist jedoch eine Einbahnstraße: Es gibt keinen Weg zurück.
Daraus folgt, dass es unwahrscheinlich ist, dass sich das Durchqueren eines Schwarzen Lochs als beliebte und zuverlässige Art der Raumfahrt erweist. Zuerst müssen Sie dorthin gelangen, indem Sie durch die imaginäre Zeit navigieren und sich nicht darum kümmern, dass Ihre Echtzeitgeschichte traurig endet. Zweitens konnte man wirklich kein Ziel auswählen. Es ist, als würde man mit einer Fluggesellschaft fliegen, die einem in den Sinn gekommen ist - schreibt der Forscher.
Paralleluniversen und Occams Rasiermesser
Wie wir sehen können, ist es immer noch unmöglich, die Theorie mehrerer Universen mit vollem Vertrauen zu beweisen. Gegner der Theorie glauben, dass wir kein Recht haben, über eine unendliche Menge von Universen zu sprechen, schon allein deshalb, weil wir die Postulate der Quantenmechanik nicht erklären können. Dieser Ansatz widerspricht dem philosophischen Prinzip von William Ockham: "Sie sollten die Dinge nicht unnötig multiplizieren." Befürworter der Theorie erklären: Es ist viel einfacher, die Existenz vieler Universen anzunehmen als die Existenz eines Ideals.
Wessen Argumentation (Befürworter oder Gegner der Theorie des Multiversums) überzeugender ist - Sie entscheiden. Wer weiß, vielleicht sind Sie derjenige, der das Quantenrätsel der Physik lösen und eine neue universelle "Theorie von allem" vorschlagen kann.
