"Perkara yang paling tidak dapat dimengerti di alam semesta adalah ia dapat dimengerti," kata Albert Einstein. Namun, pada masa ini, alam semesta hampir tidak dapat difahami atau unik. Fizik asas berada dalam krisis dengan dua konsep popular yang sering disebut sebagai "multiverse" dan "jelek", yang secara harfiah bermaksud "alam semesta berganda" dan "alam semesta jelek".
Bagaimana alam semesta berfungsi?
Penyokong pelbagai alam semesta mempertahankan idea tentang kewujudan alam semesta lain yang tidak terhitung jumlahnya, beberapa di antaranya mempunyai fizik yang sama sekali berbeza dan jumlah dimensi ruang; di alam semesta ini, anda, saya, dan semua orang boleh wujud sebagai salinan yang tidak terkira banyaknya. "Multiverse mungkin idea paling berbahaya dalam fizik," kata ahli kosmologi Afrika Selatan George Ellis.
Sejak zaman awal sains, penemuan kebetulan yang tidak mungkin menyebabkan perlunya menjelaskannya, mencari sebab dan motif tersembunyi. Contoh moden merangkumi ini: undang-undang fizik nampaknya diselaraskan untuk membolehkan makhluk cerdas mengesan undang-undang ini - suatu kebetulan yang memerlukan penjelasan.
Dengan kedatangan multiverse, semuanya telah berubah: tidak kira betapa luar biasa kebetulannya, dalam berbilion-bilion bilion alam semesta yang membentuk multiverse, sekurang-kurangnya di suatu tempat - ia akan berlaku. Dan jika kebetulan nampaknya kondusif untuk munculnya struktur, kehidupan atau kesadaran yang kompleks, kita bahkan tidak boleh terkejut bahawa kita berada di alam semesta yang memungkinkan kita wujud sejak awal. Tetapi "penaakulan antropik" ini, pada gilirannya, menyiratkan bahawa kita tidak dapat meramalkan apa-apa. Tidak ada prinsip yang jelas bagi ahli fizik CERN untuk mencari zarah baru. Dan tidak ada undang-undang asas yang terdapat di sebalik sifat-sifat alam semesta secara rawak.
Masalah lain menjadi sama sekali berbeza, tetapi tidak kurang berbahaya - "alam semesta jelek". Menurut ahli fizik teori Sabina Hossenfelder, fizik moden bingung dengan daya tariknya terhadap "cantik", yang menyebabkan munculnya fantasi spekulatif yang elegan secara matematis tanpa kaitan dengan eksperimen. Ahli fizik "hilang dalam matematik," katanya. Dan apa yang disebut oleh ahli fizik sebagai "kecantikan" adalah struktur dan simetri. Sekiranya kita tidak dapat bergantung pada konsep seperti itu lagi, perbezaan antara memahami dan hanya mematuhi data eksperimen akan kabur.
Kedua-dua masalah itu berakar. "Mengapa hukum alam tidak peduli tentang apa yang saya rasa itu indah?" Hossenfelder bertanya dengan adil. Dan jawapannya: mereka tidak peduli. Sudah tentu, alam boleh menjadi kompleks, membingungkan dan tidak dapat difahami - jika klasik. Tetapi alam semula jadi tidak seperti itu. Sifatnya adalah mekanikal kuantum. Dan walaupun fizik klasik adalah sains kehidupan seharian kita, di mana objek dapat dipisahkan antara satu sama lain, mekanik kuantum berbeza. Keadaan kereta anda tidak berkaitan dengan warna pakaian isteri anda. Tetapi dalam mekanik kuantum, semua perkara saling berkaitan antara satu sama lain, yang disebut Einstein sebagai "aksi menakutkan dari jarak jauh." Korelasi seperti itu membentuk struktur, dan strukturnya indah.
Video promosi:
Sebaliknya, multiverse nampaknya sukar untuk dinafikan. Mekanik kuantum, khususnya, memperlakukannya dengan baik. Penembakan elektron individu ke skrin dengan dua celah menghasilkan penampilan corak gangguan pada pengesan di belakang skrin. Dalam setiap kes, ternyata elektron melewati kedua-dua celah setiap kali.
Fizik kuantum adalah sains di sebalik letupan nuklear, telefon pintar, dan perlanggaran zarah - dan ia terkenal dengan peliknya, seperti kucing Schröderer yang digantung antara hidup dan mati. Dalam mekanik kuantum, realiti yang berbeza dapat bertindih antara satu sama lain (seperti "zarah di sini" dan "zarah di sana" atau "kucing masih hidup" dan "kucing sudah mati"), seperti gelombang di permukaan tasik. Zarah boleh berada di sini dan separuh di sana. Ini disebut superposisi, dan inilah yang membawa kepada kemunculan corak gangguan.
Awalnya dikembangkan untuk menggambarkan dunia mikroskopik, mekanik kuantum telah menunjukkan dalam beberapa tahun kebelakangan bahawa ia mengendalikan objek yang lebih besar selagi objek tersebut cukup terisolasi dari persekitaran. Namun, atas sebab tertentu, kehidupan seharian kita dilindungi dari terlalu banyak keanehan kuantum. Tidak ada yang pernah melihat kucing separuh mati, dan setiap kali anda mengukur kedudukan zarah, anda akan mendapat hasil tertentu.
Tafsiran langsung mengandaikan bahawa semua kemungkinan pilihan direalisasikan, walaupun dalam realiti "cabang Everett" yang berbeza, tetapi selari - dinamakan sempena Hugh Everett, yang pertama kali menyokong sudut pandang ini, yang dikenali sebagai tafsiran mekanik kuantum banyak dunia. "Banyak dunia" Everett sebenarnya hanya mewakili satu contoh multiverse - satu daripada empat. Dua yang lain kurang menarik, dan yang ketiga adalah "rentetan teori rentetan" yang akan kita kembalikan kemudian.
Dengan menggunakan mekanik kuantum untuk membenarkan keindahan fizik, kita seolah-olah mengorbankan keunikan alam semesta. Walau bagaimanapun, kesimpulan ini hanya terletak di permukaan. Apa yang biasanya diabaikan dalam gambar seperti itu adalah bahawa multiverse Everett tidak mendasar. Itu hanya jelas atau "muncul", seperti yang dikatakan oleh ahli falsafah David Wallace dari University of Southern California.
Untuk memahami perkara ini, anda perlu memahami prinsip yang mendasari kedua pengukuran kuantum, dan juga "tindakan menakutkan pada jarak jauh." Kunci kedua fenomena tersebut adalah konsep "keterikatan", yang ditunjukkan pada tahun 1935 oleh Einstein, Boris Podolsky dan Nathaniel Rosen: dalam mekanik kuantum, sistem dua putaran terjerat dengan jumlah sifar dapat terdiri dari superposisi pasangan putaran dengan arah putaran berlawanan dengan ketidakpastian mutlak dalam arah putaran individu putaran. Penglibatan adalah cara semula jadi untuk menggabungkan bahagian menjadi keseluruhan; sifat-sifat individu konstituen tidak lagi wujud untuk sistem umum yang sangat kuat.
Setiap kali sistem kuantum diukur atau dikaitkan dengan persekitarannya, keterikatan memainkan peranan penting: sistem kuantum, pemerhati, dan seluruh alam semesta saling terkait. Dari sudut pandangan pemerhati tempatan, maklumat itu tersebar di persekitaran yang tidak diketahui dan proses "decoherence" bermula. Decoherence adalah agen klasik: ia menggambarkan kehilangan sifat kuantum apabila sistem kuantum berinteraksi dengan persekitarannya. Decoherence berfungsi seperti ritsleting antara realiti selari fizik kuantum. Dari sudut pandangan pemerhati, alam semesta "terbelah" menjadi cabang-cabang Everett yang terpisah. Pemerhati memerhatikan kucing hidup atau kucing mati, tetapi tidak ada di antara keduanya. Baginya, dunia nampaknya klasik, walaupun dari sudut pandang global ia masih mekanikal kuantum. Sebenarnya,dari sudut pandangan ini, seluruh alam semesta adalah objek kuantum.
Monisme Kuantum
Dan di sini kita menggunakan konsep "monum kuantum" yang paling menarik yang dikemukakan oleh ahli falsafah Jonathan Schaffer. Shaffer merenungkan persoalan tentang apa yang terbuat dari alam semesta ini. Menurut monisme kuantum, lapisan asas realiti tidak terdiri daripada zarah atau tali, tetapi dari alam semesta itu sendiri, yang difahami bukan sebagai jumlah benda penyusunnya, melainkan sebagai keadaan kuantum yang terjerat tunggal.
Fikiran serupa telah dinyatakan sebelumnya, misalnya, oleh ahli fizik dan ahli falsafah Karl Friedrich von Weizsacker: Mengambil mekanik kuantum dengan serius meramalkan realiti kuantum yang unik dan bersatu yang mendasari alam semesta. Homogenitas dan turun naik kecil pada suhu latar belakang gelombang mikro kosmik, yang menunjukkan bahawa alam semesta yang dapat dilihat dapat ditelusuri kembali ke keadaan kuantum tunggal, biasanya dikaitkan dengan medan kuantum inflasi primordial, menyokong pandangan ini.
Lebih-lebih lagi, kesimpulan ini merangkumi konsep multiverse yang lain. Kerana keterikatan adalah universal, ia tidak terhad pada gelembung kosmik kita. Apa pun multiverse, jika anda menerapkan monisme kuantum, semuanya akan menjadi sebahagian daripada satu keseluruhan: akan selalu ada lapisan realiti yang lebih mendasar yang mendasari multiverse dalam multiverse, dan lapisan ini akan menjadi unik.
Kedua monisme kuantum dan tafsiran banyak dunia Everett adalah ramalan mekanik kuantum. Mereka dibezakan hanya dengan perspektif: apa, dari sudut pandangan pemerhati tempatan, akan kelihatan seperti "banyak dunia", pada kenyataannya mewakili satu alam semesta yang unik dari sudut pandang global (contohnya, makhluk yang dapat melihat seluruh alam semesta dari luar).
Dengan kata lain, banyak dunia adalah monisme kuantum melalui mata pemerhati dengan maklumat terhad mengenai alam semesta. Sebenarnya, motivasi asal Everett adalah mengembangkan deskripsi kuantum seluruh alam semesta dari segi "fungsi gelombang sejagat." Lihatlah melalui tingkap yang berawan: alam terbahagi kepada banyak bahagian, tetapi ini hanyalah penyimpangan perspektif.
Monisme dan pelbagai dunia dapat dihindari, tetapi hanya jika seseorang mengubah formalisme mekanik kuantum - biasanya ini bertentangan dengan teori relativiti khas Einstein - atau seseorang mengemukakan mekanik kuantum bukan sebagai teori mengenai sains, tetapi juga mengenai pengetahuan: idea manusia, tetapi bukan sains.
Dalam bentuknya sekarang, monisme kuantum harus dilihat sebagai konsep utama dalam fizik moden: ia menjelaskan mengapa "keindahan" yang dirasakan dalam bentuk struktur, korelasi dan simetri antara bidang alam bebas secara luaran bukanlah ideal estetik yang terdistorsi, tetapi akibat pemisahan alam dari satu keadaan kuantum. Di samping itu, monisme kuantum juga menghilangkan keperluan untuk pelbagai alam semesta, kerana ia meramalkan korelasi yang direalisasikan tidak hanya dalam satu alam semesta yang dilahirkan, tetapi di setiap cabang tunggal dari alam semesta.
Akhirnya, monisme kuantum dapat menyelesaikan krisis fizik asas eksperimental, yang bergantung pada collider yang lebih besar untuk mengkaji unsur-unsur alam yang lebih kecil. Kerana komponen terkecil tidak akan menjadi lapisan realiti asas. Mempelajari asas-asas mekanik kuantum, bidang baru teori medan kuantum, atau struktur terbesar dalam kosmologi boleh sama bermanfaatnya.
Semua ini bermaksud bahawa kita tidak boleh berhenti mencari. Pada akhirnya, keinginan ini tidak dapat dilepaskan dari kita. Di suatu tempat yang jauh di bawah, terdapat kenyataan yang unik, dapat difahami dan mendasar.
Ilya Khel
