L'évolution nous a fourni une intuition sur la physique quotidienne vitale pour nos lointains ancêtres ; donc, dès qu'on sort du quotidien, on peut bien s'attendre à des bizarreries.
Le modèle cosmologique le plus simple et le plus populaire prédit que nous avons un jumeau dans une galaxie à environ 10 à la puissance de $10^(28)$ mètres. La distance est si grande qu'elle est hors de portée de l'observation astronomique, mais cela ne rend pas notre jumeau moins réel. L'hypothèse est basée sur la théorie des probabilités sans impliquer les idées de la physique moderne. Seule l'hypothèse est acceptée que l'espace est infini et rempli de matière. Il peut y avoir de nombreuses planètes habitables, y compris celles où les gens vivent avec la même apparence, les mêmes noms et souvenirs, qui ont traversé les mêmes hauts et les bas de la vie que nous.
Mais nous ne pourrons jamais voir nos autres vies. La distance la plus éloignée que nous pouvons voir est celle que la lumière peut parcourir au cours des 14 milliards d'années écoulées depuis le Big Bang. La distance entre les objets visibles les plus éloignés de nous est d'environ $43\cdot 10^(26)$ m ; il détermine la région de l'Univers disponible pour l'observation, appelée le volume de Hubble, ou le volume de l'horizon cosmique, ou simplement l'Univers. Les univers de nos jumeaux sont des sphères de même taille centrées sur leurs planètes. C'est l'exemple le plus simple d'univers parallèles, dont chacun n'est qu'une petite partie du superunivers.
La définition même de "l'univers" suggère qu'il restera à jamais dans le domaine de la métaphysique. Cependant, la frontière entre la physique et la métaphysique est déterminée par la possibilité de tester expérimentalement des théories, et non par l'existence d'objets non observables. Les frontières de la physique s'étendent constamment, incluant des idées toujours plus abstraites (et auparavant métaphysiques), comme une Terre sphérique, des champs électromagnétiques invisibles, la dilatation du temps à grande vitesse, la superposition d'états quantiques, la courbure de l'espace et les trous noirs. Ces dernières années, l'idée d'un superunivers s'est ajoutée à cette liste. Elle est basée sur des théories éprouvées – la mécanique quantique et la théorie de la relativité – et elle répond aux deux critères de base de la science empirique : elle peut être prédictive et elle peut être réfutée. Les scientifiques considèrent quatre types d'univers parallèles. La question principale n'est pas de savoir si un superunivers existe, mais combien de niveaux il peut avoir.
Niveau I
Au-delà de notre horizon cosmique
Les univers parallèles de nos homologues constituent le premier niveau du superunivers. C'est le type le moins controversé. Nous reconnaissons tous l'existence de choses que nous ne voyons pas, mais que nous pourrions voir en nous déplaçant vers un autre endroit ou simplement en attendant, comme nous attendons l'apparition d'un navire d'au-delà de l'horizon. Les objets en dehors de notre horizon cosmique ont un statut similaire. La taille de la région observable de l'Univers augmente d'une année-lumière chaque année à mesure que la lumière nous parvient de plus en plus loin, au-delà de laquelle se trouve un infini encore à voir Nous mourrons probablement bien avant que nos homologues ne soient à portée de vue, mais si le l'expansion de l'Univers aidera, nos descendants pourront les voir dans des télescopes suffisamment puissants.
Le niveau I du superunivers semble trivialement évident. Comment l'espace ne peut-il pas être infini ? Y a-t-il un signe quelque part (Attention ! Fin de l'espace ? S'il y a une fin de l'espace, alors qu'y a-t-il au-delà ? Cependant, la théorie de la gravité d'Einstein a remis en question cette idée intuitive. L'espace peut être fini s'il a une courbure positive ou une topologie inhabituelle. Sphérique ", un univers toroïdal ou "bretzel" peut avoir un volume fini, n'ayant pas de frontières. Le rayonnement cosmique micro-ondes de fond permet de vérifier l'existence de telles structures. Cependant, jusqu'à présent, les faits parlent contre eux. Le modèle de l'univers infini correspond aux données, et des restrictions strictes sont imposées sur toutes les autres options.
Une autre option est celle-ci : l'espace est infini, mais la matière est concentrée dans une zone limitée autour de nous. Dans une version du modèle autrefois populaire de "l'univers insulaire", on suppose qu'à grande échelle, la matière est raréfiée et a une structure fractale. Dans les deux cas, presque tous les univers d'un superunivers de niveau I doivent être vides et sans vie. Des études récentes de la distribution tridimensionnelle des galaxies et du rayonnement de fond (relique) ont montré que la distribution de la matière a tendance à être uniforme à grande échelle et ne forme pas de structures supérieures à 1024 m. Si cette tendance se poursuit, alors l'espace à l'extérieur du L'univers observable devrait être rempli de galaxies, d'étoiles et de planètes.
Pour les observateurs des univers parallèles du premier niveau, les mêmes lois de la physique s'appliquent que pour nous, mais dans des conditions de départ différentes. Selon les théories modernes, les processus qui ont eu lieu dans les premières étapes du Big Bang ont dispersé la matière au hasard, de sorte qu'il y avait une possibilité de structures. Les cosmologistes admettent que notre Univers avec une répartition presque uniforme de la matière et des fluctuations de densité initiales de l'ordre de 1/105 est tout à fait typique (du moins parmi ceux dans lesquels il y a des observateurs). Les estimations basées sur cette hypothèse montrent que votre réplique la plus proche est à une distance de 10 à la puissance de $10^(28)$ m. À une distance de 10 à la puissance de $10^(92)$ m, il devrait y avoir une sphère d'un rayon de 100 années-lumière, identique à celui au centre duquel nous nous trouvons ; pour que tout ce que nous verrons au siècle prochain soit vu par nos homologues qui sont là-bas. A une distance d'environ 10 puissance $10^(118)$ m de nous, il devrait y avoir un volume Hubble identique au nôtre.
Ces estimations sont dérivées en comptant le nombre possible d'états quantiques que peut avoir un volume de Hubble si sa température ne dépasse pas 108 K. Le nombre d'états peut être estimé en posant la question : combien de protons un volume de Hubble peut-il avoir avec une telle température ? tenir? La réponse est $10^(118)$ . Cependant, chaque proton peut être présent ou absent, ce qui donne 2 puissance $10^(118)$ configurations possibles. Une "boîte" contenant autant de volumes Hubble couvre toutes les possibilités. Sa taille est de 10 à la puissance $10^(118)$ m. Au-delà, les univers, y compris le nôtre, doivent se répéter. Approximativement les mêmes chiffres peuvent être obtenus sur la base d'estimations gravitationnelles thermodynamiques ou quantiques du contenu général en information de l'Univers. Cependant, notre jumeau le plus proche est susceptible d'être plus proche de nous que ne le donnent ces estimations, puisque le processus de formation des planètes et l'évolution de la vie le favorisent. Les astronomes pensent que notre volume Hubble contient au moins $10^(20)$ de planètes habitables, dont certaines pourraient ressembler à la Terre.
APERÇU : SUPERUNIVERS
- Les observations astronomiques montrent que les univers parallèles ne sont plus une métaphore. L'espace est apparemment infini, ce qui signifie que tout ce qui est possible devient réel. Hors de portée des télescopes, il existe des régions de l'espace qui sont identiques aux nôtres et en ce sens ce sont des univers parallèles. Les scientifiques peuvent même calculer à quelle distance ils se trouvent de nous.
- Lorsque les cosmologistes examinent certaines théories controversées, ils arrivent à la conclusion que d'autres univers peuvent avoir des propriétés et des lois physiques complètement différentes. L'existence de tels univers peut expliquer les caractéristiques de notre Univers et répondre à des questions fondamentales sur la nature du temps et la connaissabilité du monde physique.
Dans la cosmologie moderne, le concept de superunivers de niveau I est largement utilisé pour tester une théorie. Considérez comment les cosmologistes utilisent le CMB pour rejeter le modèle de géométrie sphérique finie. Les "points" chauds et froids sur les cartes CMB ont une taille caractéristique qui dépend de la courbure de l'espace. Ainsi, la taille des taches observées est trop petite pour être cohérente avec la géométrie sphérique. Leur taille moyenne varie aléatoirement d'un volume de Hubble à l'autre, il est donc possible que notre Univers soit sphérique, mais ait des taches anormalement petites. Lorsque les cosmologistes disent qu'ils excluent le modèle sphérique à un niveau de confiance de 99,9 %, ils veulent dire que si le modèle est correct, alors moins d'un volume de Hubble sur mille aura des taches aussi petites que celles observées.
Il s'ensuit que la théorie des superunivers est vérifiable et peut être rejetée, même si nous ne pouvons pas voir d'autres univers. L'essentiel est de prédire à quoi ressemble l'ensemble des univers parallèles et de trouver la distribution de probabilité, ou ce que les mathématiciens appellent la mesure de l'ensemble. Notre univers doit être l'un des plus probables. Sinon, si notre univers s'avère improbable dans le cadre de la théorie des superunivers, alors cette théorie se heurtera à des difficultés. Comme nous le verrons plus loin, le problème de la mesure peut devenir assez aigu.
Niveau II
Autres domaines post-inflationnistes
S'il vous était difficile d'imaginer un superunivers de niveau I, essayez d'imaginer un nombre infini de tels superunivers, dont certains ont une dimension d'espace (temps) différente et sont caractérisés par des constantes physiques différentes. Ensemble, ils forment un niveau II. superunivers prédit par la théorie de l'inflation éternelle chaotique.
La théorie de l'inflation est une généralisation de la théorie du Big Bang, permettant d'éliminer les lacunes de cette dernière, par exemple, l'incapacité d'expliquer pourquoi l'Univers est si grand, homogène et plat. L'expansion rapide de l'espace dans les temps anciens permet d'expliquer ces propriétés et bien d'autres de l'Univers. Un tel étirement est prédit par une large classe de théories des particules élémentaires, et toutes les preuves disponibles le soutiennent. L'expression "chaotique perpétuel" par rapport à l'inflation indique ce qui se passe à la plus grande échelle. En général, l'espace est en constante expansion, mais dans certaines zones, l'expansion s'arrête et des domaines individuels apparaissent, comme des raisins secs dans une pâte à lever. Un nombre infini de ces domaines apparaissent, et chacun d'eux sert de germe à un superunivers de niveau I, rempli de matière, né de l'énergie du champ producteur d'inflation.
Les domaines voisins sont plus qu'à l'infini loin de nous, dans le sens où ils ne peuvent pas être atteints même si nous nous déplaçons indéfiniment à la vitesse de la lumière, puisque l'espace entre notre domaine et les domaines voisins s'étire plus vite que vous ne pouvez vous y déplacer. Nos descendants ne verront jamais leurs homologues de niveau II. Et si l'expansion de l'univers s'accélère, comme le montrent les observations, alors ils ne verront jamais leurs homologues même au niveau I.
Un superunivers de niveau II est beaucoup plus diversifié qu'un superunivers de niveau I. Les domaines diffèrent non seulement par leurs conditions initiales, mais aussi par leurs propriétés fondamentales. L'opinion dominante parmi les physiciens est que la dimension de l'espace-temps, les propriétés des particules élémentaires et de nombreuses soi-disant constantes physiques ne sont pas intégrées dans les lois physiques, mais sont le résultat de processus connus sous le nom de rupture de symétrie. On pense que l'espace de notre univers avait autrefois neuf dimensions égales. Au début de l'histoire cosmique, trois d'entre elles ont participé à l'expansion et sont devenues les trois dimensions qui caractérisent l'Univers d'aujourd'hui. Les six restants sont désormais indétectables, soit parce qu'ils sont restés microscopiques, conservant une topologie toroïdale, soit parce que toute la matière est concentrée dans une surface tridimensionnelle (membrane, ou juste une brane) dans un espace à neuf dimensions. Ainsi, la symétrie originale des mesures a été violée. Les fluctuations quantiques, qui provoquent une inflation chaotique, pourraient provoquer différentes ruptures de symétrie dans différentes cavernes. Certains pourraient devenir quadridimensionnels; d'autres ne contiennent que deux plutôt que trois générations de quarks ; et d'autres encore, d'avoir une constante cosmologique plus forte que notre univers.
Les données cosmologiques nous permettent de conclure que l'espace existe aussi en dehors de l'Univers que nous observons. Les fluctuations du CMB ont été mesurées à l'aide du satellite WMAP (à gauche). Les plus forts ont une taille angulaire d'un peu plus d'un demi-degré (graphique de gauche), ce qui implique que l'espace est très grand ou infini. (Cependant, certains cosmologistes pensent que le point déroulant à gauche du graphique indique la finitude de l'espace.) Les données satellitaires et l'étude 2dF des décalages vers le rouge des galaxies indiquent que l'espace est rempli de matière uniformément à de très grandes échelles (graphique de droite ), ce qui signifie que les autres univers devraient être fondamentalement les mêmes que le nôtre.
Une autre voie pour l'émergence du superunivers de niveau II peut être représentée comme un cycle de naissances et de destructions d'univers. Dans les années 1930, le physicien Richard C. Tolman a proposé cette idée, et plus récemment Paul J. Steinhardt de l'Université de Princeton et Neil Turok de l'Université de Cambridge l'ont développée.Le modèle de Steinhardt et Turok fournit une deuxième brane tridimensionnelle, parfaitement parallèle au nôtre et seulement en décalage dans une dimension supérieure. Cet univers parallèle ne peut être considéré comme séparé, puisqu'il interagit avec le nôtre. Cependant, l'ensemble des univers passés, présents et futurs que forment ces branes est un superunivers avec diversité, apparemment proche. à celui résultant de l'inflation chaotique. Une autre hypothèse du superunivers a été proposée par le physicien Lee Smolin (Lee Smolin) du Perimeter Institute de Waterloo (prov. Ontario, Canada). Son superunivers est proche du niveau II en diversité, mais il mute et engendre de nouveaux univers à travers des trous noirs, pas des branes.
Bien que nous ne puissions pas interagir avec les univers parallèles de niveau II, les cosmologistes jugent leur existence par des preuves indirectes, puisqu'ils peuvent être la cause d'étranges coïncidences dans notre univers. Par exemple, dans un hôtel, on vous donne la chambre 1967 et vous notez que vous êtes né en 1967. « Quelle coïncidence », dites-vous. Cependant, après réflexion, arrivez à la conclusion que ce n'est pas si surprenant. Il y a des centaines de chambres dans l'hôtel, et il ne vous viendrait pas à l'esprit de penser à quoi que ce soit si on vous proposait une chambre qui ne vous dit rien. Si vous ne connaissiez rien aux hôtels, vous pourriez supposer qu'il y a d'autres chambres dans l'hôtel pour expliquer cette coïncidence.
Comme exemple plus proche, considérons la masse du Soleil. Comme vous le savez, la luminosité d'une étoile est déterminée par sa masse. En utilisant les lois de la physique, nous pouvons calculer que la vie sur Terre ne peut exister que si la masse du Soleil se trouve à l'intérieur : de 1,6 x1030 à 2,4 x1030 kg. Sinon, le climat de la Terre serait plus froid que Mars ou plus chaud que Vénus. Les mesures de la masse du Soleil ont donné une valeur de 2,0x1030 kg. À première vue, la masse du Soleil tombant dans la plage de valeurs qui assure la vie sur Terre est accidentelle. Les masses des étoiles occupent la gamme de 1029 à 1032 kg ; si le Soleil acquérait sa masse par hasard, alors la chance de tomber dans l'intervalle optimal pour notre biosphère serait extrêmement faible. La coïncidence apparente peut s'expliquer en supposant l'existence d'un ensemble (dans ce cas, de nombreux systèmes planétaires) et d'un facteur de sélection (notre planète doit être habitable). De tels critères de sélection liés à l'observateur sont appelés anthropiques ; et bien que leur mention suscite généralement la controverse, la plupart des physiciens s'accordent à dire que ces critères ne doivent pas être négligés dans le choix des théories fondamentales.
Et qu'est-ce que tous ces exemples ont à voir avec les univers parallèles ? Il s'avère qu'un petit changement dans les constantes physiques déterminées par la rupture de symétrie conduit à un univers qualitativement différent - un dans lequel nous ne pourrions pas exister. Si la masse du proton n'était que de 0,2% plus grande, les protons se désintégreraient pour former des neutrons, rendant les atomes instables. Si les forces d'interaction électromagnétique étaient plus faibles de 4%, il n'y aurait pas d'hydrogène et d'étoiles ordinaires. Si la force faible était encore plus faible, il n'y aurait pas d'hydrogène ; et s'il était plus fort, les supernovae ne pourraient pas remplir l'espace interstellaire d'éléments lourds. Si la constante cosmologique était sensiblement plus grande, l'univers aurait gonflé incroyablement avant même que les galaxies puissent se former.
Les exemples donnés permettent de s'attendre à l'existence d'univers parallèles avec d'autres valeurs de constantes physiques. La théorie des superunivers de second niveau prédit que les physiciens ne pourront jamais déduire les valeurs de ces constantes à partir de principes fondamentaux, mais ne pourront que calculer la distribution de probabilité de divers ensembles de constantes dans la totalité de tous les univers. Dans ce cas, le résultat doit être cohérent avec notre existence dans l'un d'entre eux.
Niveau III
Ensemble quantique d'univers
Les superunivers des niveaux I et II contiennent des univers parallèles, extrêmement éloignés de nous au-delà des limites de l'astronomie. Cependant, le prochain niveau du superunivers se trouve juste autour de nous. Il découle d'une interprétation célèbre et très controversée de la mécanique quantique, l'idée que les processus quantiques aléatoires provoquent la "multiplication" de l'univers en plusieurs copies de lui-même, une pour chaque résultat possible du processus.
Au début du XXe siècle. la mécanique quantique expliquait la nature du monde atomique, qui n'obéissait pas aux lois de la mécanique newtonienne classique. Malgré les succès évidents, il y a eu un débat houleux parmi les physiciens sur la véritable signification de la nouvelle théorie. Il détermine l'état de l'Univers non pas dans des concepts de mécanique classique tels que les positions et les vitesses de toutes les particules, mais à travers un objet mathématique appelé la fonction d'onde. Selon l'équation de Schrödinger, cet état change avec le temps d'une manière que les mathématiciens définissent par le terme "unitaire". Cela signifie que la fonction d'onde tourne dans un espace abstrait de dimension infinie appelé espace de Hilbert. Bien que la mécanique quantique soit souvent définie comme fondamentalement aléatoire et indéterminée, la fonction d'onde évolue de manière assez déterministe. Il n'y a rien d'aléatoire ou d'incertain chez elle.
Le plus difficile est de relier la fonction d'onde à ce que nous observons. De nombreuses fonctions d'onde valides correspondent à des situations non naturelles comme celle où le chat est à la fois mort et vivant dans la soi-disant superposition. Dans les années 1920, les physiciens ont contourné cette bizarrerie en postulant que la fonction d'onde s'effondre en un résultat classique défini lorsque l'on fait une observation. Cet ajout a permis d'expliquer les observations, mais a transformé une théorie unitaire élégante en une théorie bâclée et non unitaire. L'aléatoire fondamental, généralement attribué à la mécanique quantique, est précisément une conséquence de ce postulat.
Au fil du temps, les physiciens ont abandonné ce point de vue au profit d'un autre, proposé en 1957 par Hugh Everett III, diplômé de l'Université de Princeton. Il a montré qu'il est possible de se passer du postulat de l'effondrement. La théorie quantique pure n'impose aucune restriction. Bien qu'il prédise qu'une réalité classique se divisera progressivement en une superposition de plusieurs de ces réalités, l'observateur perçoit subjectivement cette division comme un léger hasard avec une distribution de probabilité exactement la même que celle donnée par l'ancien postulat de l'effondrement. Cette superposition des univers classiques est le superunivers de niveau III.
Pendant plus de quarante ans, cette interprétation a dérouté les scientifiques. Cependant, la théorie physique est plus facile à comprendre en comparant deux points de vue : externe, de la position d'un physicien étudiant des équations mathématiques (comme un oiseau arpentant un paysage du haut de son vol) ; et interne, de la position d'un observateur (appelons-le une grenouille) vivant dans un paysage dominé par un oiseau.
Du point de vue d'un oiseau, le superunivers de niveau III est simple. Il n'y a qu'une seule fonction d'onde qui évolue en douceur dans le temps sans division ni parallélisme. Le monde quantique abstrait, décrit par une fonction d'onde évolutive, contient un grand nombre de lignes d'histoires classiques parallèles qui se divisent et fusionnent continuellement, ainsi qu'un certain nombre de phénomènes quantiques qui ne peuvent être décrits dans le cadre des concepts classiques. Mais du point de vue d'une grenouille, on ne peut voir qu'une petite partie de cette réalité. Elle peut voir l'univers de niveau I, mais un processus de décohérence similaire à l'effondrement de la fonction d'onde, mais avec l'unitarité préservée, l'empêche de voir des copies parallèles d'elle-même au niveau III.
Lorsqu'on pose à un observateur une question à laquelle il doit répondre rapidement, un effet quantique dans son cerveau se traduit par une superposition de décisions comme « continuer à lire l'article » et « arrêter de lire l'article ». Du point de vue de l'oiseau, le fait de prendre une décision amène une personne à se multiplier en copies, dont certaines continuent à lire, tandis que d'autres arrêtent de lire. Cependant, d'un point de vue interne, aucun des doubles n'a conscience de l'existence des autres et ne perçoit la scission que comme une légère incertitude, une possibilité de poursuivre ou d'arrêter la lecture.
Aussi étrange que cela puisse paraître, exactement la même situation se produit même dans le superunivers de niveau I. De toute évidence, vous avez décidé de continuer à lire, mais l'un de vos homologues dans une galaxie lointaine a mis le magazine de côté après le premier paragraphe. Les niveaux I et III ne diffèrent que dans celui où se trouve votre sosie. Au niveau I, ils vivent quelque part très loin, dans le bon vieil espace 3D, et au niveau III, ils vivent sur une autre branche quantique de l'espace de Hilbert de dimension infinie.
L'existence du niveau III n'est possible qu'à la condition que l'évolution de la fonction d'onde dans le temps soit unitaire. Jusqu'à présent, les expériences n'ont pas révélé ses écarts par rapport à l'unitarité. Au cours des dernières décennies, cela a été confirmé pour tous les grands systèmes, y compris le fullerène C60 et les fibres optiques d'un kilomètre de long. Théoriquement, la proposition sur l'unitarité a été renforcée par la découverte de la violation de cohérence. Certains théoriciens travaillant dans le domaine de la gravité quantique la remettent en question. En particulier, on suppose que l'évaporation des trous noirs peut détruire l'information, et ce n'est pas un processus unitaire. Cependant, les progrès récents de la théorie des cordes suggèrent que même la gravité quantique est unitaire. Si tel est le cas, les trous noirs ne détruisent pas l'information, mais la transmettent simplement quelque part.
Si la physique est unitaire, l'image standard de l'impact des fluctuations quantiques dans les phases initiales du Big Bang doit être modifiée. Ces fluctuations ne déterminent pas au hasard la superposition de toutes les conditions initiales possibles qui coexistent simultanément. Dans ce cas, la violation de cohérence fait que les conditions initiales se comportent de manière classique sur différentes branches quantiques. Le point clé est que la distribution des résultats dans différentes branches quantiques d'un volume Hubble (niveau III) est identique à la distribution des résultats dans différents volumes Hubble d'une branche quantique (niveau I). Cette propriété des fluctuations quantiques est connue en mécanique statistique sous le nom d'ergodicité.
Le même raisonnement s'applique au niveau II. Le processus de rupture de symétrie ne conduit pas à un résultat unique, mais à une superposition de tous les résultats qui divergent rapidement dans leurs chemins séparés. Ainsi, si les constantes physiques, la dimension de l'espace (temps, etc., peuvent différer dans les branches quantiques parallèles au niveau III, alors elles différeront également dans les univers parallèles au niveau II.
En d'autres termes, le superunivers de niveau III n'ajoute rien de nouveau à ce qui est disponible aux niveaux I et II, seulement plus de copies des mêmes univers - les mêmes lignes historiques se développent encore et encore sur différentes branches quantiques. La vive controverse entourant la théorie d'Everett semble bientôt s'apaiser à la suite de la découverte de superunivers de niveaux I et II tout aussi grandioses mais moins controversés.
Les applications de ces idées sont profondes. Par exemple, une telle question : y a-t-il une augmentation exponentielle du nombre d'univers au fil du temps ? La réponse est inattendue : non. Du point de vue de l'oiseau, il n'y a qu'un seul univers quantique. Et quel est le nombre d'univers séparés en ce moment pour la grenouille ? C'est le nombre de volumes Hubble nettement différents. Les différences peuvent être minimes : imaginez des planètes se déplaçant dans des directions différentes, imaginez-vous avec quelqu'un (marié avec quelqu'un d'autre, etc. Au niveau quantique, il y a 10 puissance 10118 univers avec une température ne dépassant pas 108 K. Le nombre est gigantesque, mais fini.
Pour une grenouille, l'évolution de la fonction d'onde correspond à un mouvement infini d'un de ces 10 états à la puissance $10^(118)$ à un autre. Vous êtes maintenant dans l'univers A, où vous lisez cette phrase. Et maintenant vous êtes déjà dans l'univers B, où vous lisez la phrase suivante. En d'autres termes, il y a un observateur dans B qui est identique à l'observateur dans l'univers A, à la seule différence qu'il a des mémoires supplémentaires. A chaque instant il y a tous les états possibles, de sorte que le passage du temps peut se produire sous les yeux de l'observateur. Cette idée a été exprimée dans son roman de science-fiction "City of Permutations" (1994) de l'écrivain Greg Egan (Greg Egan) et développée par le physicien David Deutsch (David Deutsch) de l'Université d'Oxford, le physicien indépendant Julian Barbour (Julian Barbour) et d'autres. vous pouvez le voir, l'idée d'un superunivers peut jouer un rôle clé dans la compréhension de la nature du temps.
Niveau IV
Autres structures mathématiques
Les conditions initiales et les constantes physiques dans les niveaux de superunivers I, II et III peuvent différer, mais les lois fondamentales de la physique sont les mêmes. Pourquoi s'est-on arrêté là ? Pourquoi les lois physiques elles-mêmes ne peuvent-elles pas différer ? Que diriez-vous d'un univers qui obéit aux lois classiques sans aucun effet relativiste ? Que diriez-vous du temps se déplaçant par étapes discrètes, comme dans un ordinateur ? Qu'en serait-il d'un univers sous la forme d'un dodécaèdre vide ? Dans un superunivers de niveau IV, toutes ces alternatives existent .
SUPERUNIVERS NIVEAU IV
Les univers peuvent différer non seulement par leur emplacement, leurs propriétés cosmologiques ou leurs états quantiques, mais aussi par les lois de la physique. Ils existent en dehors du temps et de l'espace et sont presque impossibles à représenter. L'homme ne peut les voir que dans l'abstrait comme des sculptures statiques représentant les structures mathématiques des lois physiques qui les gouvernent. Considérons un univers simple composé du Soleil, de la Terre et de la Lune, obéissant aux lois de Newton. Pour un observateur objectif, un tel univers apparaît comme un anneau (l'orbite de la Terre, « enduite » dans le temps), enroulé dans une « tresse » (l'orbite de la Lune autour de la Terre). D'autres formes représentent d'autres lois physiques (a, b, c, d). Cette approche permet de résoudre un certain nombre de problèmes fondamentaux de la physique.
Qu'un tel superunivers ne soit pas absurde est mis en évidence par la correspondance du monde du raisonnement abstrait avec notre monde réel. Les équations et autres concepts et structures mathématiques - nombres, vecteurs, objets géométriques - décrivent la réalité avec une plausibilité étonnante. Inversement, nous percevons les structures mathématiques comme réelles. Oui, ils répondent au critère fondamental de la réalité : ils sont les mêmes pour tous ceux qui les étudient. Le théorème sera vrai, peu importe qui l'a prouvé - une personne, un ordinateur ou un dauphin intelligent. D'autres civilisations curieuses trouveront les mêmes structures mathématiques que nous connaissons. Par conséquent, les mathématiciens disent qu'ils ne créent pas, mais découvrent des objets mathématiques.
Il existe deux paradigmes logiques, mais diamétralement opposés, de corrélation entre les mathématiques et la physique, apparus dans l'Antiquité. Selon le paradigme d'Aristote, la réalité physique est primordiale et le langage mathématique n'est qu'une approximation commode. Dans le cadre du paradigme de Platon, ce sont les structures mathématiques qui sont vraiment réelles, et les observateurs les perçoivent imparfaitement. En d'autres termes, ces paradigmes diffèrent dans leur compréhension de ce qui est primordial - le point de vue de la grenouille de l'observateur (paradigme d'Aristote) ou la vue de l'oiseau du haut des lois de la physique (point de vue de Platon).
Le paradigme d'Aristote est la façon dont nous avons perçu le monde dès la petite enfance, bien avant que nous n'entendions parler des mathématiques pour la première fois. Le point de vue de Platon est la connaissance acquise. Les physiciens modernes (les théoriciens penchent vers lui, en supposant que les mathématiques décrivent bien l'Univers précisément parce que l'Univers est de nature mathématique. Alors toute la physique se résume à résoudre un problème mathématique, et un mathématicien infiniment intelligent ne peut calculer une image du monde que sur le base de lois fondamentales au niveau d'une grenouille , c'est-à-dire pour calculer quel type d'observateurs existent dans l'Univers, ce qu'ils perçoivent et quels langages ils ont inventés pour transmettre leur perception.
La structure mathématique est une abstraction, une entité immuable hors du temps et de l'espace. Si l'histoire était un film, la structure mathématique ne correspondrait pas à une image, mais au film dans son ensemble. Prenons par exemple un monde constitué de particules de taille nulle réparties dans un espace tridimensionnel. Du point de vue d'un oiseau, dans l'espace à quatre dimensions (le temps, les trajectoires des particules sont des "spaghettis". Si la grenouille voit des particules se déplacer à des vitesses constantes, alors l'oiseau voit un faisceau de lignes droites, pas de "spaghettis cuits". ". Si la grenouille voit deux particules en orbite, alors l'oiseau voit deux "spaghettis" tordus en une double hélice. Pour une grenouille, le monde est décrit par les lois du mouvement et de la gravitation de Newton, pour un oiseau - la géométrie des "spaghettis" , c'est-à-dire une structure mathématique.La grenouille elle-même en est une boule épaisse, dont l'imbrication complexe correspond à un groupe de particules qui stockent et traitent l'information.Notre monde est plus compliqué que l'exemple considéré, et les scientifiques ne savent pas lequel des structures mathématiques auxquelles il correspond.
Le paradigme de Platon contient la question : pourquoi notre monde est-il tel qu'il est ? Pour Aristote, c'est une question vide de sens : le monde existe, et c'est ainsi ! Mais les disciples de Platon sont intéressés : notre monde pourrait-il être différent ? Si l'univers est essentiellement mathématique, alors pourquoi est-il basé sur une seule des nombreuses structures mathématiques ? Il semble qu'une asymétrie fondamentale réside dans l'essence même de la nature.
Pour résoudre l'énigme, j'ai suggéré que la symétrie mathématique existe : que toutes les structures mathématiques sont physiquement réalisées, et que chacune d'elles correspond à un univers parallèle. Les éléments de ce superunivers ne sont pas dans le même espace, mais existent en dehors du temps et de l'espace. La plupart d'entre eux n'ont probablement pas d'observateurs. L'hypothèse peut être considérée comme un platonisme extrême , affirmant que les structures mathématiques du monde platonicien des idées, ou «paysage mental» du mathématicien de l'Université de San Jose Rudy Rucker , existent dans un sens physique. Cela s'apparente à ce que le cosmologiste John D. Barrow de l'Université de Cambridge a appelé "p dans le ciel", le philosophe Robert Nozick de l'Université de Harvard l'a décrit comme le "principe de fertilité", et le philosophe David K. Lewis) de l'Université de Princeton a appelé " réalité modale ». Le niveau IV ferme la hiérarchie des superunivers, puisque toute théorie physique auto-cohérente peut être exprimée sous la forme d'une structure mathématique.
L'hypothèse du superunivers de niveau IV permet plusieurs prédictions vérifiables. Comme au niveau II, il comprend l'ensemble (dans ce cas, la totalité de toutes les structures mathématiques) et les effets de sélection. En classant les structures mathématiques, les scientifiques doivent noter que la structure qui décrit notre monde est la structure la plus générale compatible avec l'observation. Par conséquent, les résultats de nos futures observations devraient devenir les plus généraux de ceux qui concordent avec les données des études précédentes, et les données des études précédentes les plus générales de celles qui sont généralement compatibles avec notre existence.
Évaluer le degré de généralité n'est pas une tâche facile. L'une des caractéristiques frappantes et encourageantes des structures mathématiques est que les propriétés de symétrie et d'invariance qui maintiennent notre univers simple et ordonné ont tendance à être communes. Les structures mathématiques ont généralement ces propriétés par défaut, et s'en débarrasser nécessite l'introduction d'axiomes complexes.
Qu'a dit Occam ?
Ainsi, les théories des univers parallèles ont une hiérarchie à quatre niveaux, où à chaque niveau suivant les univers rappellent de moins en moins le nôtre. Ils peuvent être caractérisés par différentes conditions initiales (niveau I), constantes et particules physiques (niveau II) ou lois physiques (niveau IV). C'est drôle que le niveau III ait été le plus critiqué ces dernières décennies comme le seul qui n'introduit pas qualitativement de nouveaux types d'univers.
Dans la prochaine décennie, des mesures détaillées du CMB et de la distribution à grande échelle de la matière dans l'univers nous permettront de déterminer plus précisément la courbure et la topologie de l'espace et de confirmer ou d'infirmer l'existence du niveau I. Les mêmes données nous permettront obtenir des informations sur le niveau II en testant la théorie de l'inflation perpétuelle chaotique. Les progrès de l'astrophysique et de la physique des particules à haute énergie aideront à affiner le degré de réglage fin des constantes physiques, renforçant ou affaiblissant les positions de niveau II.
Si les efforts pour créer un ordinateur quantique aboutissent, il y aura un argument supplémentaire en faveur de l'existence du niveau III, puisque le parallélisme de ce niveau sera utilisé pour le calcul parallèle. Les expérimentateurs recherchent également des preuves de violation d'unitarité, ce qui nous permettra de rejeter l'hypothèse de l'existence du niveau III. Enfin, le succès ou l'échec de la tentative de résoudre le problème principal de la physique moderne - combiner la relativité générale avec la théorie quantique des champs - donnera une réponse à la question sur le niveau IV. Soit on trouvera une structure mathématique décrivant avec précision notre univers, soit nous atteindrons la limite de l'incroyable efficacité des mathématiques et serons forcés d'abandonner l'hypothèse du niveau IV.
Alors, est-il possible de croire aux univers parallèles ? Les principaux arguments contre leur existence se résument au fait que c'est trop inutile et incompréhensible. Le premier argument est que les théories des superunivers sont vulnérables au rasoir d'Occam (William Occam, le philosophe scolastique du 14ème siècle qui a soutenu que les concepts qui ne sont pas réductibles à la connaissance intuitive et expérientielle devraient être expulsés de la science (principe " Rasoir d'Occam"), puisqu'ils postuler l'existence d'autres univers que nous ne verrons jamais. Pourquoi la nature devrait-elle être si gaspilleuse et « s'amuser » à créer une infinité de mondes différents ? Cependant, cet argument peut être renversé en faveur de l'existence d'un superunivers. Qu'est-ce que la nature gaspilleuse exactement ? Certainement pas dans l'espace, la masse ou le nombre d'atomes : il y en a déjà une infinité au niveau I, dont l'existence ne fait aucun doute, il n'y a donc pas lieu de s'inquiéter que la nature en dépense davantage. Le vrai problème est la réduction apparente de la simplicité. Les sceptiques s'inquiètent des informations supplémentaires nécessaires pour décrire les mondes invisibles.
Cependant, l'ensemble est souvent plus simple que chacun de ses membres. Le volume d'information d'un algorithme de nombre est, grosso modo, la longueur, exprimée en bits, du programme informatique le plus court qui génère ce nombre. Prenons l'ensemble de tous les entiers comme exemple. Qu'est-ce qui est le plus simple - l'ensemble complet ou un seul numéro ? À première vue - la seconde. Cependant, le premier peut être construit avec un programme très simple, et un seul numéro peut être extrêmement long. Par conséquent, l'ensemble s'avère plus simple.
De même, l'ensemble de toutes les solutions aux équations d'Einstein pour un champ est plus simple que n'importe quelle solution spécifique - la première se compose de seulement quelques équations, et la seconde nécessite une énorme quantité de données initiales à spécifier sur une hypersurface. Ainsi, la complexité augmente lorsque nous nous concentrons sur un seul élément de l'ensemble, perdant la symétrie et la simplicité inhérentes à la totalité de tous les éléments.
En ce sens, les superunivers de niveaux supérieurs sont plus simples. La transition de notre univers à un superunivers de niveau I élimine le besoin de définir des conditions initiales. Une nouvelle transition vers le niveau II élimine le besoin de spécifier des constantes physiques, et au niveau IV, rien n'a besoin d'être spécifié du tout. L'excès de complexité n'est qu'une perception subjective, le point de vue d'une grenouille. Et du point de vue d'un oiseau, ce superunivers pourrait difficilement être plus simple.
Les plaintes concernant l'incompréhensibilité sont de nature esthétique et non scientifique et ne sont justifiées que dans la vision du monde aristotélicienne. Quand on pose une question sur la nature de la réalité, ne faut-il pas s'attendre à une réponse qui peut sembler étrange ?
Une caractéristique commune aux quatre niveaux du superunivers est que la théorie la plus simple et peut-être la plus élégante inclut des univers parallèles par défaut. Pour rejeter leur existence, il faut compliquer la théorie en ajoutant des processus non confirmés par l'expérience et des postulats inventés pour cela - sur la finitude de l'espace, l'effondrement de la fonction d'onde et l'asymétrie ontologique. Notre choix se résume à ce qui est considéré comme plus inutile et inélégant - beaucoup de mots ou beaucoup d'univers. Peut-être qu'avec le temps, nous nous habituerons aux bizarreries de notre cosmos et trouverons son étrangeté fascinante.
Max Tegmark ("Dans le monde de la science", n°8, 2003)
- Plutôt un « Univers » comme le nôtre, qui est sorti du même Big Bang, mais qui n'est pas observable.
- Plus d'univers comme le nôtre qui sont sortis d'autres Big Bang mais sont nés dans le même état inflationniste.
- Ou il peut y avoir beaucoup plus d'univers - certains comme le nôtre, et d'autres non - avec des constantes et même des lois différentes.
elle est encore finie et limitée. C'est notre univers observable, qui a commencé avec le Big Bang chaud et qui contient tout ce qui peut être compris. Et pourtant, il y a peut-être bien plus que cela.
Si nous étions n'importe où ailleurs dans cet univers, nous pourrions voir la même quantité de l'univers. Aux plus grandes échelles, l'Univers est homogène à plus de 99,99 %, et les variations de sa densité ne dépassent pas 0,01 %. Cela signifie que si nous avions la chance d'être ailleurs, nous verrions encore des centaines de milliards de galaxies, environ 1091 particules dispersées sur 46 milliards d'années-lumière. Nous verrions simplement un ensemble différent de galaxies et de particules, légèrement différent dans les détails.
De tout ce que nous pouvons observer, et de toutes les suppositions théoriques que l'Univers nous lance sur le sujet de la topologie, de la forme, de la courbure et de l'origine, nous nous attendons à ce qu'il y ait un Univers beaucoup plus grand quelque part - identique dans ses propriétés à celui qui nous observons - mais nous ne le voyons pas. Et ce n'est que parce que l'univers a existé pendant une certaine période de temps que nous pouvons en voir une partie spécifique. En fait, c'est la définition la plus simple du multivers : au-delà de ce que nous voyons, il y a beaucoup plus d'univers inobservable. 
La plupart des scientifiques tiennent cela pour acquis, car sinon nous verrions l'univers beaucoup plus courbé ou verrions des motifs répétés dans le fond cosmique des micro-ondes. Le manque de preuves de cela indique clairement qu'il y a beaucoup plus dans l'univers que nous ne le savons. L'absence de forte courbure indique que nous ne pouvons pas voir des centaines de fois plus de l'univers ; l'univers inobservable est beaucoup plus vaste que le nôtre. Mais peu importe sa taille, il est certainement venu d'un événement cosmique - ce même Big Bang - il y a des milliards d'années.
Mais le Big Bang n'était pas seulement le "début" de l'univers. Il y a eu un état avant le Big Bang qui a tout déclenché : l'inflation cosmique. Cette expansion rapide exponentielle de l'espace lui-même dans le jeune univers a créé de plus en plus d'espace au fur et à mesure. Et si l'inflation a définitivement pris fin là où nous en sommes, une autre possibilité est également possible : la vitesse à laquelle l'inflation crée un nouvel espace dans presque tous les modèles est plus rapide que la vitesse à laquelle elle se termine et le Big Bang commence. En d'autres termes, l'inflation prédit un nombre anormalement élevé de Big Bangs déconnectés, chacun ayant donné naissance à son propre univers.
Ce multivers est encore plus grand que nous ne le pensions auparavant, et si l'état inflationniste était éternel (et il pourrait l'être), alors le nombre d'univers est infini, pas fini. Ce qui est étrange, car dans ces autres univers, formés par d'autres big bangs, il peut y avoir des lois et des constantes physiques complètement différentes. En d'autres termes, il peut y avoir non seulement des zones avec des mondes comme le nôtre, mais avec des mondes complètement différents du nôtre. 
Qu'est-ce que le multivers ? Cela peut signifier l'une des trois choses suivantes :
Le multivers peut être fini en taille et en nombre d'univers, ou infini. Si vous acceptez le Big Bang et la cosmologie moderne, alors le premier est absolument correct. Si vous acceptez l'inflation cosmique (et pour cause), cette dernière est vraie. Si vous acceptez certains modèles de théorie des cordes ou d'autres théories d'unification, le troisième peut également être vrai. Quant à la question de la finitude ou de l'infini, ici nous ne savons pas encore avec certitude. Il y a un théorème selon lequel l'inflation ne peut pas durer éternellement, mais il y a aussi des failles qui permettent à l'inflation de durer éternellement.
Une chose est sûre : le multivers existe, et il n'est pas nécessaire d'être un scientifique pour l'admettre. La question est de savoir quelle version du multivers nous est cachée et que nous ne saurons peut-être jamais.
Le multivers est un concept scientifique qui suggère l'existence de nombreux univers parallèles. Il existe un certain nombre d'hypothèses décrivant la diversité de ces mondes, leurs propriétés et leurs interactions.
Le succès de la théorie quantique est indéniable. Après tout, il représente avec toutes les lois fondamentales de la physique connues du monde moderne. Malgré cela, la théorie quantique soulève encore un certain nombre de questions auxquelles il n'existe toujours pas de réponses définitives. L'un d'eux est le "problème du chat de Schrödinger" bien connu, qui démontre clairement le fondement fragile de la théorie quantique, qui repose sur les prédictions et la probabilité d'un événement. Le fait est que la caractéristique d'une particule, selon la théorie quantique, est son existence dans un état égal à la somme de tous ses états possibles. Dans ce cas, si on applique cette loi au monde quantique, il s'avère que le chat est la somme de l'état d'un chat vivant et d'un chat mort !
Et bien que les lois de la théorie quantique soient utilisées avec succès dans l'application de technologies telles que le radar, la radio, les téléphones mobiles et Internet, il faut accepter le paradoxe ci-dessus.
Pour tenter de résoudre le problème quantique, la soi-disant "théorie de Copenhague" a été formée, selon laquelle l'état du chat devient certain lorsque nous ouvrons la boîte et observons son état, et avant cela, il était indéterminé. Cependant, l'application de la théorie de Copenhague, par exemple, signifie que Pluton n'existe que depuis le moment où elle a été découverte par l'astronome américain Clyde Tombaugh le 18 février 1930. Ce n'est que ce jour-là que la fonction d'onde (état) de Pluton a été fixée et que le reste s'est effondré. Mais Pluton est connu pour être bien plus ancien que 3,5 milliards d'années, ce qui indique des problèmes avec l'interprétation de Copenhague.
Pluralité des mondes
Une autre solution au problème quantique a été proposée par le physicien américain Hugh Everett en 1957. Il a formulé la soi-disant « interprétation à plusieurs mondes des mondes quantiques ». Selon elle, chaque fois qu'un objet passe d'un état indéfini à un certain état, cet objet est divisé en le nombre d'états possibles. En prenant le chat de Schrödinger comme exemple, lorsque nous ouvrons la boîte, un univers apparaît avec un scénario où le chat est mort et un univers apparaît où il reste vivant. Ainsi, il est dans deux états, mais déjà dans des mondes parallèles, c'est-à-dire que toutes les fonctions d'onde du chat restent valides et qu'aucune d'entre elles ne s'effondre.
C'est cette hypothèse que de nombreux auteurs de science-fiction ont utilisée dans leurs œuvres de science-fiction. La multiplicité des mondes parallèles suggère la présence d'un certain nombre d'événements alternatifs, en raison desquels l'histoire a pris un cours différent. Par exemple, dans certains mondes, l'invincible Armada espagnole n'a pas été vaincue ou le Troisième Reich a remporté la Seconde Guerre mondiale.
Une interprétation plus moderne de ce modèle explique l'impossibilité d'interaction avec d'autres mondes par le manque de cohérence des fonctions d'onde. En gros, à un moment donné, notre fonction d'onde a cessé de fluctuer dans le temps avec les fonctions des mondes parallèles. Alors il est tout à fait possible que nous puissions coexister dans un appartement avec des "colocataires" d'autres univers, sans interagir avec eux d'aucune façon, et, comme eux, être convaincus que c'est notre Univers qui est réel.
En fait, le terme "multi-monde" n'est pas tout à fait approprié pour cette théorie, car il suppose un monde avec de nombreuses options pour les événements se produisant simultanément.
La plupart des physiciens théoriciens conviennent que cette hypothèse est incroyablement fantastique, mais elle explique les problèmes de la théorie quantique. Cependant, un certain nombre de scientifiques ne considèrent pas l'interprétation à plusieurs mondes comme scientifique, car elle ne peut être ni confirmée ni réfutée par la méthode scientifique.
En cosmologie quantique
Aujourd'hui, l'hypothèse d'une pluralité de mondes revient sur la scène scientifique, car les scientifiques entendent utiliser la théorie quantique non pas pour n'importe quel objet, mais pour l'appliquer à l'Univers entier. Nous parlons de la soi-disant "cosmologie quantique", qui, comme cela peut sembler à première vue, est absurde même dans sa formulation. Les questions de ce domaine scientifique sont liées à l'Univers. Les dimensions réduites de l'Univers aux premières étapes de sa formation sont tout à fait cohérentes avec l'échelle de la théorie quantique.
Dans ce cas, si les dimensions de l'Univers étaient de l'ordre de , alors en lui appliquant la théorie quantique, on peut aussi obtenir un état indéfini de l'Univers. Ce dernier implique la présence d'autres univers qui sont dans des états différents avec des probabilités différentes. Ensuite, les états de tous les mondes parallèles au total donnent une seule "fonction d'onde de l'Univers". Contrairement à l'interprétation à plusieurs mondes, les univers quantiques existent séparément.
Comme vous le savez, il existe un problème de réglage fin de l'Univers, qui attire l'attention sur le fait que les constantes physiques fondamentales qui définissent les lois fondamentales de la nature dans le monde sont idéalement adaptées à l'existence de la vie. Si la masse du proton était légèrement inférieure, la formation d'éléments plus lourds que l'hydrogène serait impossible. Ce problème peut être résolu en utilisant le modèle multivers, qui implémente de nombreux univers parallèles avec des fondamentaux différents. Ensuite, la probabilité d'existence de certains de ces mondes est faible et ils "meurent" peu de temps après leur naissance, par exemple, ils rétrécissent ou s'envolent. D'autres, dont les constantes forment des lois cohérentes de la physique, restent stables avec une forte probabilité. Selon cette hypothèse, le multivers comprend un grand nombre de mondes parallèles, dont la plupart sont "morts", et seul un petit nombre d'univers parallèles leur permet d'exister longtemps, et donne même le droit d'avoir une vie intelligente.
En théorie des cordes
L'un des domaines les plus prometteurs de la physique théorique est. Elle traite de la description des chaînes quantiques - des objets unidimensionnels étendus, dont la vibration nous est présentée sous forme de particules. La vocation originelle de cette théorie est de combiner deux théories fondamentales : la théorie générale de la relativité et la théorie quantique. Comme il s'est avéré plus tard, il existe plusieurs façons de procéder, ce qui a donné lieu à plusieurs théories des cordes. Au milieu des années 1990, un certain nombre de physiciens théoriciens ont découvert que ces théories étaient des cas différents de la même construction, appelée plus tard «théorie M».
Sa particularité réside dans l'existence d'une certaine membrane à 11 dimensions dont les cordes imprègnent notre Univers. Or, nous vivons dans un monde à quatre dimensions (trois coordonnées d'espace et une de temps), où vont les autres dimensions ? Les scientifiques suggèrent qu'ils se referment sur eux-mêmes à la plus petite échelle qui n'ait pas encore été observée, en raison d'un développement technologique insuffisant. Un autre problème purement mathématique découle de cette affirmation - un grand nombre de "faux vides" apparaissent.
L'explication la plus simple de cette convolution d'espaces que nous n'observons pas, ainsi que de la présence de faux vides, est le multivers. Les théoriciens des cordes s'appuient sur l'affirmation selon laquelle il existe un grand nombre d'autres univers qui ont non seulement des lois physiques différentes, mais aussi un nombre différent de dimensions. Ainsi, la membrane de notre Univers sous une forme simplifiée peut être représentée comme une sphère, une bulle, à la surface de laquelle nous vivons, et dont 7 dimensions sont dans un état "effondré". Ensuite, notre monde, avec d'autres univers membranaires, ressemble à un tas de bulles de savon qui flottent dans l'hyperespace à 11 dimensions. Mais nous, existant dans l'espace tridimensionnel, ne pouvons pas sortir de ses limites, et donc nous n'avons pas la possibilité d'interagir avec d'autres univers.
Comme mentionné précédemment, la plupart des mondes parallèles, les univers sont morts. C'est-à-dire qu'en raison de lois physiques instables ou inadaptées à la vie, leur substance ne peut être représentée, par exemple, que sous la forme d'une accumulation sans structure d'électrons et. La raison en est la variété des états quantiques possibles des particules, d'autres valeurs de constantes fondamentales et un nombre différent de dimensions. Il convient de noter qu'une telle hypothèse ne contredit pas le principe copernicien, qui stipule que notre monde n'est pas unique. Car, bien qu'en petit nombre, il peut y avoir des mondes dont les lois physiques, malgré leur différence avec les nôtres, permettent encore la formation de structures complexes et l'émergence d'une vie intelligente.
Cohérence de la théorie
Bien que l'hypothèse du multivers ressemble à un scénario pour un livre de science-fiction, elle n'a qu'un seul inconvénient - il n'est pas possible pour les scientifiques de la prouver ou de la réfuter en utilisant la méthode scientifique. Mais il y a des mathématiques complexes derrière cela et un certain nombre de théories physiques significatives et prometteuses sont basées sur cela. Les arguments en faveur du multivers sont représentés par la liste suivante :
- C'est le fondement de l'existence d'une interprétation à plusieurs mondes de la mécanique quantique. L'une des deux théories avancées (avec l'interprétation de Copenhague) qui résolvent le problème de l'incertitude en mécanique quantique.
- Explique les raisons de l'existence d'un réglage fin de l'Univers. Dans le cas du multivers, les paramètres de notre monde ne sont qu'une des nombreuses options possibles.
- C'est ce qu'on appelle le « paysage de la théorie des cordes », car il résout le problème des faux vides et permet de décrire la raison pour laquelle un certain nombre de dimensions de notre Univers sont pliées.
- Pris en charge qui explique le mieux son extension. Dans les premiers stades de la formation de l'Univers, il pourrait très probablement être divisé en deux univers ou plus, chacun évoluant indépendamment de l'autre. Le modèle cosmologique standard moderne de l'Univers - Lambda-CDM - est construit sur la théorie de l'inflation.
Le cosmologue suédois Max Tegmark a proposé une classification des différents mondes alternatifs :
- Des univers au-delà de notre univers visible.
- Des univers avec d'autres constantes fondamentales et nombres de dimensions, qui, par exemple, peuvent être situés sur d'autres membranes, selon la théorie M.
- Univers parallèles apparaissant selon l'interprétation à plusieurs mondes de la mécanique quantique.
- L'ensemble final est tous les univers possibles.
Il n'y a rien à dire sur le sort futur de la théorie du multivers, mais elle occupe aujourd'hui une place d'honneur dans la cosmologie et la physique théorique, et est soutenue par un certain nombre de physiciens éminents de notre époque : Stephen Hawking, Brian Green, Max Tegmark, Michio Kaku, Alan Gut, Neil Tyson et d'autres.
La cosmologie a longtemps considéré l'hypothèse que notre univers n'est pas unique en son genre. C'est peut-être l'un des nombreux univers qui composent le soi-disant multivers. Bien que cette hypothèse puisse être considérée comme quelque chose hors du domaine de la fantaisie, il existe une base assez solide qui indique sa légitimité. Nous proposons cinq arguments indiquant que nous vivons dans le Multivers.
1) L'un des modèles cosmologiques suggère le soi-disant " inflation éternelle". L'inflation est l'expansion très rapide de l'univers après le Big Bang. L'hypothèse de «l'inflation perpétuelle» a été proposée pour la première fois par un cosmologiste de l'Université Tufts. Alexandre Vilenkin. Les scientifiques suggèrent que l'expansion inflationniste de l'univers ne s'est arrêtée que dans certaines parties du cosmos (ces zones sont appelées régions thermalisées), mais dans certaines parties l'expansion continue, une sorte de "bulles inflationnistes" naissent, dont chacune se développe en un véritable Univers :
La théorie inflationniste permet la formation de plusieurs univers filles qui jaillissent continuellement d'univers existants.
2) Dans le cadre de la soi-disant théorie des branes(le terme « brane » vient du mot « membrane ») ou Théorie M, les quatre dimensions spatiales sont délimitées par des parois tridimensionnelles ou trois branes. L'un de ces murs est l'espace de l'univers dans lequel nous vivons, tandis qu'il existe d'autres univers branes qui sont cachés à notre perception. Ils sont parallèles à notre brane et, dans certaines circonstances, ils sont attirés l'un vers l'autre par la gravité. Selon la théorie, lorsque les branes entrent en collision, une grande quantité d'énergie est libérée et ainsi les conditions du Big Bang sont créées :
(photo de wikimedia.org)
3)L'interprétation multimonde de la mécanique quantique par Hugh Everett. Selon les concepts de la mécanique quantique, tout dans le monde des particules n'est décrit que de manière probabiliste. Everett a suggéré que tous les résultats d'un événement probable sont toujours réalisés, mais cela se produit dans différents univers. A chaque acte d'observation, mesure d'un objet quantique, l'observateur, pour ainsi dire, se scinde en plusieurs versions (vraisemblablement une infinité) correspondant à différents Univers. Cela peut s'expliquer visuellement comme suit : si vous êtes à un carrefour et que vous avez le choix - d'aller à gauche ou à droite, l'univers existant "engendre" deux autres univers enfants : l'un dans lequel vous allez à droite, et l'autre - À gauche:
4) Comme le montrent les études, l'espace de notre Univers est plat avec un haut degré de précision. Et si l'espace et le temps s'étendent indéfiniment, alors il doit y avoir répétition à un moment donné, puisqu'il y a une certaine limite au nombre de combinaisons d'organisation de particules dans l'espace et le temps. En d'autres termes, l'infinité de l'espace et du temps suggère qu'une copie exacte de notre univers existe quelque part :
L'espace et le temps s'étendent indéfiniment, donc, à un moment donné, il doit y avoir une répétition de l'univers
5) Univers avec différentes mathématiques. Selon certains scientifiques, les lois fondamentales de l'univers sont des lois mathématiques. Sur cette base, on peut supposer qu'il existe d'autres univers qui ont leurs propres structures mathématiques.
Le multivers est un paradoxe ! Il me semble que l'existence des Multivers doit être considérée non pas telle que présentée dans l'article, comme des opportunités de nouvelles découvertes, mais cette idée doit être acceptée comme des paradoxes des théories modernes, indiquant l'incomplétude de nos connaissances. Et c'est pourquoi.
Le multivers contredit le principe d'Occam.À mon avis, l'idée du Multivers présente l'inconvénient suivant, l'existence de parallèles ne se manifeste pas physiquement dans notre Univers, sauf pour les premières étapes de son évolution, par exemple, comme dans la théorie des branes, sinon ce serait conduire à des violations de la loi sur la conservation. Cela signifie que nous sommes privés des moyens de vérifier expérimentalement cette hypothèse, et le seul moyen qui reste est d'interpréter les faits d'observation à l'aide de modèles mathématiques ou, plus radicalement encore, d'élever les modèles mathématiques à l'absolu, comme le suggère Max Tegmark. En excluant ce dernier pour une controverse évidente, il me semble que lors de l'interprétation des observations, les multivers sont une telle entité supplémentaire qui, selon le principe d'Occam, devrait être écartée.
Nous ne comprenons pas assez la structure de notre univers. Mais la situation actuelle en cosmologie, selon mes propres sentiments, en tant qu'étudiant diplômé de l'Institut de cosmologie, est bien pire ! Presque aucun des cosmologistes ne relie la construction de leurs théories à l'analyse des observations. Les modèles mathématiques sont souvent construits en quantités sans dimension, de sorte que souvent la signification physique est cachée même pour le théoricien lui-même. L'analyse mathématique vient en premier et l'interprétation vient en dernier. De plus, de nombreux cosmologistes sont satisfaits de l'interprétation du résultat en termes de physique qu'ils ont construite mathématiquement, par exemple, il est tout à fait normal de construire le lagrangien dans un espace à 11 dimensions, et l'espace réel à trois dimensions n'est qu'un cas particulier. qui est obtenu après compactification. Mais peu de gens font cette transition importante et en fait très difficile. La cosmologie en tant que science est très jeune et loin d'être parfaite dans ses méthodes, et le multivers inflationnaire indique que nous ne comprenons pas encore pleinement le mécanisme de l'inflation. De même, l'interprétation d'Everett est probablement due à notre incompréhension de l'essence physique de la mécanique quantique.
"C'est formidable que nous ayons rencontré un paradoxe. Maintenant, nous pouvons espérer avancer !", citant Niels Bohr de Quel malentendu, alors, surgissent les hypothèses sur le Multivers ? Il aurait dû y avoir une question claire ici. Et pourquoi notre univers est-il unique et tel qu'il est ?", c'est-à-dire que les raisons du réglage fin de l'Univers ne sont pas encore claires. L'article de Rosenthal de 1980 sur les lois physiques et les valeurs numériques des constantes fondamentales dans la Phys. L'une des tentatives d'explication de ces valeurs est énumérer les combinaisons possibles avec le principe anthropique, mais une telle explication, à mon avis, n'est pas satisfaisante, car une telle énumération n'est limitée par rien et n'est guère réalisable.
Théorie unifiée d'un univers unifié. Il me semble plus raisonnable de créer une théorie unifiée dans un univers, ce qui expliquerait le choix de telles valeurs. Je pense que cette voie réside dans la recherche de telles propriétés mathématiques générales qui peuvent avoir des conséquences physiques. Bien qu'ils ne puissent pas être clairement nommés, mais à titre d'exemple, je donnerai la constante pi, qui a une signification mathématique claire, mais qui est en même temps incluse dans les formules physiques. Un univers aurait-il un sens si pi était différent ? Ici on peut objecter que le rapport de la circonférence d'un cercle à son rayon change dans les espaces courbes, cependant, dans une limite infiniment petite, il tend toujours vers pi, et s'il n'en était pas ainsi, alors l'espace perdrait probablement sa continuité propriétés, et les lois physiques deviendraient imprévisibles.
Léonécrit :
À titre d'exemple, je donnerai la constante pi, qui a une signification mathématique claire, mais qui est en même temps incluse dans les formules physiques. Un univers aurait-il un sens si pi était différent ? Ici on peut objecter que le rapport de la circonférence d'un cercle à son rayon change dans les espaces courbes, cependant, dans une limite infiniment petite, il tend toujours vers pi, et s'il n'en était pas ainsi, alors l'espace perdrait probablement sa continuité propriétés, et les lois physiques deviendraient imprévisibles.
Je m'intéresse aussi depuis longtemps - A mon avis - c'est problème le plus profond qui est directement lié aux principes fondamentaux de notre Monde. De plus, à propos de "pi", on peut aussi dire qu'il s'agit d'une constante obtenue de l'expérience(par mesure de plus en plus précise de la circonférence d'un cercle avec un diamètre unitaire). Mais "e" est un nombre, spéculativement dérivé du calcul différentiel. Autrement dit, une considération spéculative des idées de continuité, de sommation, de transitions limites conduit à un nombre très spécifique. Et peu importe qui argumentera : un Européen, un Africain ou un Chinois, ou même, peut-être... un étranger, il en viendra au même. Pour moi, c'est à la limite du miracle. Et la confirmation que même les constructions spéculatives les plus abstraites sont liées au Monde, puisque nous (et notre cerveau) faisons partie du Monde. Et donc, en regardant à l'intérieur de nous-mêmes, nous pouvons arriver à la connaissance des principes primaires du Monde (physique) extérieur. Certes, vous devez comprendre - quelles constructions spéculatives ont du sens ? Cela nécessite une puissante intuition (physique).
Bien sûr, le nombre d'Euler est aussi une merveilleuse constante mathématique qui est incluse dans de nombreuses formules physiques.
Cependant, la signification du nombre "pi" pour moi est beaucoup plus claire (et historiquement, elle est apparue plus tôt). Je développerai mon idée, quoique comme dans une blague: "en temps de guerre - la valeur de" pi "atteint 4", alors la géométrie de l'échiquier lui correspondra, lorsque les plus petits éléments discrets du plan correspondent à des cellules carrées et si vous lui fixez la métrique avec la distance de Manhattan, alors un cercle unité circonscrit autour d'une cellule correspondra à ses 8 cellules voisines, c'est-à-dire que la circonférence sera égale à 8, donc pi vaut 4. Dans l'espace d'un tel métrique, la physique peut être simulée à l'aide d'automates cellulaires, ce qui a été décrit dans le livre de Stephen Wolfram "New kind of science" . Cependant, les automates cellulaires ont un inconvénient, puisque leur évolution est déterminée par les voisins les plus proches, ils ne décrivent que des phénomènes locaux (tels que la propagation des ondes) et ne peuvent fondamentalement pas être utilisés pour décrire des phénomènes non locaux, tels que l'intrication quantique.
Ce n'est qu'un cas particulier, mais il illustre que le nombre "pi" détermine la continuité de la géométrie (espace) de notre monde, sur la base de laquelle la physique moderne est construite, ce qui signifie que pi détermine la physique elle-même. D'autres valeurs de "pi" correspondent très probablement à des espaces discrets, sur lesquels on ne sait toujours pas s'il est possible de décrire adéquatement tous les phénomènes physiques. Si c'est impossible, alors tous ces espaces sont défectueux dans un certain sens, et le seul physiquement possible est le continu.
Ildus, bonjour. Bonne année!
Écrivez plus attentivement.
La géométrie d'un échiquier, lorsque les plus petits éléments discrets du plan correspondent à des cellules carrées et si vous y fixez la métrique avec la distance de Manhattan, alors le cercle unitaire décrit autour de la cellule correspondra à ses 8 cellules voisines, c'est-à-dire la circonférence sera égale à 8, donc pi est égal à 4.
2) Il est nécessaire de définir les termes.
Si l'on considère le cercle comme le lieu des points équidistants de celui donné, alors le cercle unité décrit autour de la cellule correspondra non pas à 8, mais seulement à 4 cellules voisines (est-nord-ouest-sud). Les quatre autres sont séparés du centre par une distance de 2. Diamètre D=2, circonférence L=4. Par conséquent, le nombre pi=L/D=4/2=2.
Si vous déterminez le cercle sur votre chemin, à travers 8 cellules voisines, alors le diamètre est D=4, la circonférence est L=8, pi=L/D=8/4=2.
Bonjour, Vadim Vladimirovitch ! Et vous avec la venue ! Merci d'avoir compris mon raisonnement et d'avoir trouvé l'erreur. Désolé, le lien s'est vraiment avéré stupide, d'ailleurs j'ai confondu la distance de Manhattan et la distance de Chebyshev, sur laquelle j'ai opéré.
La distance de Manhattan sur un échiquier entre les cases peut être décrite comme le nombre minimum de mouvements dont une tour a besoin, tandis que la distance Chebyshev est le nombre minimum de mouvements dont un roi a besoin. Dans ce dernier cas, pi vaut 4 (8 cellules voisines forment un carré équidistant (c'est-à-dire le cercle unité), dont on peut continûment faire le tour avec le roi, et le diamètre du cercle unité est toujours 2) . Mais dans le premier, ce n'est plus si évident, 4 cellules adjacentes ne peuvent pas être contournées en continu avec une tour, des déplacements vers le centre et vers l'arrière seront nécessaires, et donc la longueur d'un cercle unitaire est de 8, et pi 4. Plus mathématiquement, les distances dans de tels cas sont mesurées par Lebesgue, alors la distance de Manhattan est une métrique sur L_1, et Chebyshev sur L_infinity.
Pour la physique, l'espace avec la métrique sur L_2 est important. Dans un monde sur un échiquier, où tous les objets se déplacent sur des distances entières et doivent physiquement se synchroniser d'une manière ou d'une autre, il devrait théoriquement être possible de définir leur façon de se déplacer conformément à la métrique, quelque chose comme les mouvements de chevalier (au moins le théorème de Fermat pour le le cas 2 le permet, mais pas pour le cas 3 et plus). Mais il m'est encore difficile de dire à quoi pi est égal dans ce cas.
Par souci d'échauffement mathématique, il est intéressant de considérer à quoi pi est égal en fonction du pavage du plan, bien sûr quelqu'un a déjà étudié cette question. Mais par souci d'humour, par exemple, on peut affirmer qu'avec la distance de Chebyshev, pi vaut 3 sur un plateau hexagonal et 1,5 sur un plateau triangulaire. Cependant, je suis enclin à croire que sur un espace discret, une réalité physique adéquate ne peut pas être décrite ou obtenue au sens "démiurgique", donc ce ne sont que des calembours mathématiques.
pourquoi les nombres comme "pi" ou "e" sont-ils exactement comme ça et pas d'autres ?... Pour moi, c'est à la limite du miracle.
Ça a toujours été ce sentiment. Mais il existe aussi des nombres imaginaires, "perpendiculaires" "pi" et "e". Même négatif Les nombres ont révolutionné les mathématiques.
ensemble: $$-e^(i\pi)=1$$
Paulineécrit :
Mais il existe aussi des nombres imaginaires, "perpendiculaires" "pi" et "e".
Oui, c'est ce que signification physique le fait que la fonction d'onde des microparticules est imaginaire, et que la probabilité de détecter une particule est proportionnelle au carré de son module ?
Paulineécrit :
Pour moi, le plus frappant est que ensemble les nombres spéculatifs se transforment en un nombre ordinaire - un : $$-e^(i\pi)=1$$
Vraiment une formule merveilleuse !
Je suis d'accord sur les 3 premières hypothèses. Mais on ne peut en aucun cas être d'accord avec 4, du moins du fait que tous les faits d'observation indiquent que l'Univers n'est pas infini. Environ 5...
Si nos connaissances actuelles, basées sur nos mathématiques, permettent, grosso modo, de décrire l'existence d'autres univers, alors pourquoi devraient-ils avoir d'autres mathématiques ?
Folkoécrit :
Environ 5... Si nos connaissances actuelles, basées sur nos mathématiques, permettent, grosso modo, de décrire la présence d'autres univers, alors pourquoi devraient-ils avoir d'autres mathématiques ?
Seryoja ! Salut! Commentaire - quels faits parlent de la finitude de l'Univers et sous quelle forme ? En général, à partir de considérations philosophiques, on peut affirmer que l'Univers (avec une lettre majuscule) est fini. Mais sous quelle forme cette finitude se réalise, cela reste à comprendre.
Je n'ai pas d'arguments contre les hypothèses exprimées dans cet article... si ce n'est que les jugements proposés ne sont pas des arguments, mais des hypothèses, c'est-à-dire des hypothèses qui n'ont pas encore de vérification expérimentale fiable. Et le dernier est très important.
Ces cinq hypothèses se réfèrent à différentes branches de la physique et, dans l'ensemble, se contredisent ou peuvent se contredire.
Par example, cinquième l'hypothèse contredit essentiellement la formulation de toutes les autres. Si les mathématiques sont différentes, alors de quoi pouvons-nous parler exactement dans le cadre des mathématiques qui nous sont familières ...
Deux premiers les hypothèses font partie de l'arsenal de la cosmologie moderne, et elles sont l'une des variantes possibles de nombreuses hypothèses similaires.
Troisième L'hypothèse d'Everett visait à rationaliser ou « expliquer » la signification des lois quantiques, mais il existe de nombreuses façons d'interpréter la théorie quantique. En revanche, les idées d'Everett n'ont rien à voir avec la relativité générale, sur laquelle reposent les deux premières hypothèses.
Quatrième l'hypothèse n'est pas tout à fait claire. Et, enfin, il y a des hypothèses plus avancées qui ne peuvent compter que sur l'argumentation, contrairement à celles présentées.
Par exemple, Théorie de Kaluza-Klein sur l'espace à cinq dimensions. Il n'y a qu'un seul problème. La théorie de Kaluza-Klein n'est pas aussi impressionnante que les idées d'Everett et repose sur des idées mathématiques difficiles à exprimer sous la forme d'énoncés compréhensibles par tous. Il y a donc encore très peu d'arguments, mais il y a beaucoup de confiance dans la complexité du monde...
zhvictormécrit :
Les jugements proposés ne sont pas des arguments, mais des hypothèses, c'est-à-dire des hypothèses qui n'ont pas encore de vérification expérimentale fiable.
Je suis d'accord, ce sont des exemples typiques de "fiction mathématique". Par conséquent, j'ai diligemment changé les mots "théorie" du mot "hypothèse". Mais le concept de « théorie M », qu'il est bien sûr plus correct d'appeler « hypothèse M », est-il resté stable dans le vocabulaire scientifique moderne ? La « théorie inflationniste » est-elle une théorie ou une hypothèse ? Qu'en est-il de la théorie/hypothèse du Big Bang ? Ces derniers, bien sûr, ont plus d'arguments expérimentaux en leur faveur que les premiers. La question est - où tracer la ligne entre hypothèse et théorie ? Peut-être serait-il préférable d'utiliser les termes "modèle" plus neutres (par rapport aux arguments expérimentaux) ? Modèle inflationniste, modèle Big Bang, modèle superstring, etc.
zhvictormécrit :
La quatrième hypothèse est complètement floue.
Je l'ai aussi mal comprise. Et le cinquième aussi. Mais j'ai décidé de les laisser dans l'article, afin que nous puissions peut-être le comprendre ensemble.
zhvictormécrit :
Et, enfin, il y a des hypothèses plus avancées qui ne peuvent compter que sur l'argumentation, contrairement à celles présentées. Par exemple, la théorie de Kaluza-Klein de l'espace à cinq dimensions.
Le modèle de Kaluza-Klein suppose-t-il plusieurs mondes ? Pour autant que je m'en souvienne, il introduit la 5e dimension, qui est ensuite compactifiée à petite échelle (dans les versions ultérieures du modèle - à Planck tailles). Mais, le Monde (Univers) dans ce modèle est unique.
Oui, et surtout - Dans quelle mesure le modèle de Kaluza-Klein est-il confirmé par l'expérience ? Ou peut-être y a-t-il quelques autres critères(sauf confirmation expérimentale directe), qui permettent de considérer un certain modèle comme sérieux, digne d'attention et qui, à son tour, est un argument pour quelque chose ? Quels pourraient être les critères ? Eh bien, par exemple, beautéthéories ce qu'Einstein a écrit.
La « théorie inflationniste » est-elle une théorie ou une hypothèse ? Qu'en est-il de la théorie/hypothèse du Big Bang ?
Ces questions peuvent recevoir des réponses de différentes manières, selon le point de vue auquel vous êtes vous-même enclin. Néanmoins, il existe certaines raisons d'affirmer que la théorie du Big Bang ou sa composante moderne, le modèle de l'inflation, peuvent être considérées comme des théories. En règle générale, une théorie se distingue d'une hypothèse par l'élaboration approfondie des conséquences pour de nombreux phénomènes différents observés à la fois. Si la vérification de la validité des conclusions est difficile à un instant donné, alors la théorie peut être considérée comme hypothétique. La RG peut encore être considérée comme une théorie hypothétique, car tout n'a pas été testé. Par exemple, les ondes gravitationnelles n'ont pas encore été détectées. La théorie de l'inflation explique tout un tas de phénomènes observés dans diverses branches de la physique et de l'astrophysique. Par exemple, l'absence de monopoles et l'absence du point de départ du Big Bang dans le ciel. Mais il n'est pas possible de le vérifier par des expériences directes, mais il contient des recettes pour construire des déductions mathématiques de faits indirects qui peuvent ou pourront être vérifiés.
... dans quelle mesure le modèle de Kaluza-Klein est-il confirmé par l'expérience ?
La théorie de Kaluza-Klein explique l'électromagnétisme par la présence de dimensions supplémentaires. Un seul suffit pour commencer. En même temps, il est agencé de manière à être cohérent avec GR. Par conséquent, sa validité est largement liée à la validité de ces théories. Mais, bien sûr, il contient des déclarations qui n'ont pas encore été vérifiées. En particulier, cela concerne l'existence de dimensions supplémentaires. Cependant, c'est la nature organique de l'unification de la relativité générale et de la théorie de l'électromagnétisme qui s'y trouve qui peut être considérée comme un argument, bien qu'elle pose également des problèmes à cet égard. Quant à la pluralité des mondes, toute théorie contenant des dimensions supplémentaires admet inévitablement l'existence de plusieurs univers. Les théories M d'un point de vue mathématique sont bien développées et de ce point de vue peuvent être considérées comme des théories hypothétiques ou des théories mathématiques. De plus, ils s'appuient sur la relativité générale ou ses généralisations, et utilisent parfois des théories de type Kaluza-Klein. Dans l'article en discussion, sans raison particulière, cinq hypothèses sont distinguées, qui ne sont pas très liées les unes aux autres, et plus encore, elles ne sont pas distinguées sur fond de toutes sortes d'autres hypothèses et théories hypothétiques. Il est même difficile de comprendre quelles préférences le journaliste qui les a recueillies a apparemment apprécié.
zhvictormécrit :
La théorie du Big Bang ou sa composante moderne, le modèle d'inflation, peuvent être considérées comme des théories. ... La relativité générale peut encore être considérée comme une théorie hypothétique, puisque tout n'a pas été testé.
Il s'avère intéressant : théories Le big bang et l'inflation qui basé sur une hypothèse GR. Comment un établissement sécurisé peut-il être basé sur un établissement non sécurisé ?
zhvictormécrit :
La théorie de Kaluza-Klein explique l'électromagnétisme par la présence de dimensions supplémentaires. Un seul suffit pour commencer. En même temps, il est agencé de manière à être cohérent avec GR. Par conséquent, sa validité est largement liée à la validité de ces théories.
D'abord . Encore une fois la situation est la suivante : théorie Kaluza-Klein, basé sur une hypothèse OTO".
Seconde . Un principe intéressant se manifeste ici : la volonté de conserver (quoique d'appliquer dans une nouvelle perspective, mais tout de même de préserver) une certaine idée, une fois appliqué avec succès et ensuite - a résisté avec succès à l'épreuve du temps et de l'expérience. Dans ce cas, on parle de l'idée de la géométrisation de la matière et de ses interactions, qui a été introduite pour la première fois avec succès en physique par Einstein dans sa relativité générale (bien que, bien sûr, elle ait été précédemment exprimée par Clifford). Pro des idées, eidos(d'après Platon) mèmes(selon Dawkins) nous .
zhvictormécrit :
Quant à la pluralité des mondes, toute théorie contenant des dimensions supplémentaires admet inévitablement l'existence de plusieurs univers.
En ce qui concerne le modèle Kaluza-Klein, ce n'est pas tout à fait clair pour moi. L'espace-temps à 3+1 dimensions + la 5ème dimension compactée est un univers(les notres). Et où est le second univers (et les autres) ?
zhvictormécrit :
C'est la nature organique de l'unification de la relativité générale et de la théorie de l'électromagnétisme en elle qui peut être considérée comme un argument...
C'est à peu près ce qui correspond à Le principe de beauté d'Einstein: quand surgit une nouvelle idée-eidos-meme, à partir de laquelle, au niveau des théories, tout ce qui est ancien est soudainement organiquement et simplement (« magnifiquement ») combiné et expliqué. C'est en effet un argument puissant, mais - purement spéculatif, pas directement lié à l'expérience. Ainsi, par exemple, Copernic était guidé par le désir simplifier le système du Monde de Ptolémée, déjà envahi par les épicycles, les garnitures et les équants, mais, en même temps, donnant une très bonne coïncidence avec l'expérience. Similitude frappante de la situation avec le Modèle Standard moderne, qui donne un excellent accord avec l'expérience ! Et les idées-eidos dans le système ptolémaïque ont été soutenues : 1) géocentricité, c'est-à-dire l'emplacement de la Terre créée par Dieu au centre du Monde et 2) l'idéalité du mouvement uniforme circulaire des corps célestes divins - les planètes. Tous les "cloches et sifflets" du système ptolémaïque étaient subordonnés au désir de préserver ces eidos "fiables et éprouvés". Tout comme dans le modèle standard - oui l'idée de symétrie et sa violation ultérieure et les efforts de la plupart des physiciens théoriciens de la seconde moitié du XXe siècle et du début du XXIe siècle, étudiant les particules, visent à préserver (même en appliquant dans une nouvelle perspective, mais tout de même, gardez) les idées-eidos, nées lors de la révolution de la physique dans le premier tiers du XXe siècle. L'idée de symétrie en est une (mais pas la seule, bien sûr !). En conséquence, ces «cloches et sifflets» sont apparus qui ont abouti au modèle standard (symétries de particules, champs de jauge, mécanisme de Higgs, etc.) et plus loin - dans le modèle supersymétrie(des symétries existent déjà entre les fermions et les bosons). Et au temps de Copernic, comme maintenant, tout semble aller bien ... Les partisans du rôle de la science, en tant que serviteurs de la pratique, étaient satisfaits - selon les éphémérides des luminaires, calculées selon Ptolémée, il était possible de naviguer facilement les navires avec des marchandises vers toutes les parties du monde. Seulement maintenant, un hic... L'esprit curieux de Copernic (oh, ces "sages" !) ce n'est pas clair - quel est le physique ( ou, plus exactement, pour cette époque - signification divine le fait que les planètes ne se déplacent pas le long de cercles géocentriques, mais le long d'épicycles, et même décalées d'équants ? Et maintenant ça devient de plus en plus incompréhensible - quelle est la signification physique supersymétries ou, par exemple, procédures de renormalisation, ou pourquoi il n'y a que 3 générations de leptons et de quarks, etc., etc. Sans parler de la question de la signification physique de la complexité et de la probabilité de la fonction psi ... Copernic a proposé comme moyen de sortir de cette situation nouvelle idée-eidos- l'héliocentrisme et tout organiquement et simplement expliqué. Certes, avec la "correspondance à l'expérience", il n'allait pas bien : le système de Ptolémée donnait une bien plus grande précision des éphémérides. Et tout cela parce que Copernic "n'est pas parvenu" à eidos d'ellipticité des orbites, qui n'a été découvert que par Kepler et expliqué par Newton. Ainsi, le modèle copernicien était, au mieux, une hypothèse, mais l'essentiel était nouveaux eidos(à proprement parler, pas entièrement nouveau : tant les idées de Ptolémée que les idées de Copernic et les idées de Kepler viennent de l'Antiquité, mais elles ont été appliquées par ces chercheurs à un niveau plus élevé de concrétisation et de déploiement).
Alors la physique des particules moderne n'a-t-elle pas besoin de nouvelles idées - eidos, et non d'une « liquidation » sans fin des anciennes ?
Il y a! En fait, le sens de mon commentaire concernait exclusivement ambiguïté du choix"arguments" - hypothèses concernant l'hypothèse de la pluralité des mondes.
J'ai cité en exemple la théorie de Kaluza-Klein, qui peut compter sur l'argumentation de son existence dans une plus large mesure que celles données dans l'article. Quant à la nature hypothétique de la relativité générale et des théories qui s'y rapportent, cette question est assez compliquée et nécessite une discussion des problèmes déjà sous la forme de certaines constructions mathématiques. De plus, je n'ai pas parlé de la fiabilité absolue de théories telles que la théorie du Big Bang (BBT) et le modèle d'inflation cosmologique (CIM). Cependant, on peut supposer que même si GR est considérablement modifié, les principaux éléments de MSW et MKI peuvent rester inchangés. Par exemple, les solutions de Friedman ont également un analogue classique - une explosion dans un espace plat d'un objet sphérique. Par conséquent, toutes ces théories sont hypothétiques d'une manière ou d'une autre.
Quant à la théorie Kaluza-Klein. Premièrement, la compactification n'est pas un attribut obligatoire de la théorie de Kaluza-Klein. La compactification a été introduite pour expliquer le fait que l'on n'observe pas de dimensions supplémentaires. L'idée de compactage n'est qu'une des options. Deuxièmement, si l'espace observé est tridimensionnel et que l'espace général a une dimension n + 1, alors n'importe quel nombre d'espaces tridimensionnels peut tenir dans cet espace englobant. Par exemple, la compactification peut être multivaluée. Dans toute théorie multidimensionnelle, il y a place pour une pluralité de mondes. Troisièmement, la combinaison organique de la relativité générale et de l'électromagnétisme dans la théorie de Kaluza-Klein ne donne qu'un argument en faveur de cette théorie, mais ne la rend pas vraie.
Maintenant à propos de ça de quelles idées la physique moderne a besoin. À tout moment, toute science a besoin d'idées fructueuses qui peuvent expliquer au maximum les phénomènes observés. Vous pouvez appeler ces idées comme bon vous semble. Ce n'est pas essentiel. Au temps d'Aristote, l'idée des épicycles était une idée féconde, au temps de Kepler, la théorie des orbites elliptiques. Un peu plus tard, leur place a été prise par la mécanique céleste. Les idées de symétrie ont toujours été utiles, sinon élevées au rang d'absolu. Par conséquent, la physique moderne a besoin de nouvelles idées, comme à tout autre moment.
Cependant, comme l'a dit Khoja Nasreddin, peu importe combien vous prononcez un mot du sucre, ne sera pas plus doux en bouche. Ces idées doivent être recherchées et testées, recherchées et testées... . Il n'y a tout simplement pas d'autres recettes à part la bonne idée d'un poke scientifique. Si quelque chose peut être appliqué à partir de vieux bagages, alors ce n'est que du bonheur, et le conservatisme en science, s'il ne va pas au-delà d'une certaine ligne, est utile dans le sens où il élimine les théories non fondées. Malheureusement, cela n'est pas toujours maintenu dans la science, et un certain nombre de théories attendent depuis trop longtemps leur utilisation. Eh bien, cela est déjà déterminé par la situation de la société et de la science en général.
zhvictormécrit :
La physique moderne a besoin de nouvelles idées, comme à tout autre moment.
Cependant, comme l'a dit Khoja Nasreddin, peu importe combien vous prononcez le mot sucre, il ne deviendra pas plus sucré dans votre bouche. Ces idées doivent être recherchées et testées, recherchées et testées... . Il n'y a tout simplement pas d'autres recettes à part la bonne idée d'un poke scientifique.
Je suis d'accord sur le sucre, mais la méthode scientifique de poussée (force brute) n'est, pour le moins, pas le moyen le plus efficace de rechercher. Il est nécessaire d'étudier les modèles généraux de développement des connaissances physiques et de les suivre plus consciemment à la recherche de nouvelles idées fondamentales et efficaces. Cependant, c'est peut-être précisément ce qui se reflète dans les caractéristiques du poke, comme scientifique?
Je veux exprimer mon opinion sur ce que la société, et donc nous, dans une certaine mesure, pouvons faire pour augmenter la probabilité de nouvelles idées et théories physiques fondamentales. Ce que nous pouvons faire (faire) ici et maintenant plutôt que d'attendre qu'ils apparaissent au hasard.
zhvictormécrit :
Si quelque chose peut être appliqué à partir de vieux bagages, alors ce n'est que du bonheur, et le conservatisme en science, s'il ne va pas au-delà d'une certaine ligne, est utile dans le sens où il élimine les théories non fondées. Malheureusement, cela n'est pas toujours maintenu dans la science, et un certain nombre de théories attendent depuis trop longtemps leur utilisation. Eh bien, cela est déjà déterminé par la situation de la société et de la science en général.
