Parallelle universer eller parallelle verdener er navnet på en fysisk hypotese der eksistensen av flere relativt uavhengige universer eller realiteter spiller inn. Utviklingen av kvantefysikk og søket etter en enhetlig teori (kvanteteori om tyngdekraft ), sammen med utviklingen av strengteori , har antydet muligheten for eksistensen av flere parallelle universer som danner et multivers .
Parallelle univers eller lignende termer finnes også som tema i litteraturen og i andre medier, spesielt når det gjelder for eksempel den fantastiske litterære sjangeren og science fiction .
En av de mest nysgjerrige vitenskapelige versjonene som bruker parallelle universer er Hugh Everetts "multiple universes interpretation" eller "multiple worlds interpretation" (MMI) . [ 2 ] [ 3 ] Denne teorien fremstår innenfor kvantemekanikken som en mulig løsning på "måleproblemet" i kvantemekanikken. Everett beskrev sin tolkning snarere som en metateori . Fra et logisk synspunkt unngår Everetts konstruksjon mange av problemene knyttet til mer konvensjonelle tolkninger av kvantemekanikk. Nylig har det imidlertid blitt foreslått at universer ved siden av vårt kan etterlate et observerbart fotavtrykk i mikrobølgebakgrunnsstrålingen , noe som åpner muligheten for eksperimentelt å teste denne teorien. [ 4 ] [ 5 ]
Måleproblemet er en av de viktigste «filosofiske frontene» [ 6 ] [ 7 ] som kvantemekanikken åpner. Selv om kvantemekanikk har vært den mest presise fysiske teorien til dags dato, som tillater teoretiske beregninger knyttet til naturlige prosesser som gir 20 korrekte desimaler og har gitt et stort antall praktiske anvendelser (atomkraftverk, ekstremt høypresisjonsklokker, datamaskiner), er visse klebrige punkter i tolkningen av noen av resultatene og begrunnelsen ( nobelprisvinneren Richard Feynman spøkte en gang, "Jeg tror ikke noen virkelig forstår kvantemekanikk").
"Måleproblemet" kan uformelt beskrives som følger:
Dette utgjør et alvorlig problem: hvis mennesker og forskere eller observatører også er fysiske objekter som alle andre, bør det være en deterministisk måte å forutsi hvordan vi, etter å ha satt sammen systemet som studeres og måleapparatet, endelig kommer til et deterministisk resultat. Men bak postulatet om at en måling ødelegger "koherensen" til en uobservert tilstand og uunngåelig forblir i en tilfeldig blandet tilstand etter målingen , ser det ut til å være bare tre utveier: [ 8 ]
(A) Enten gir man opp å forstå « dekoherensprosessen », der et system går fra å ha en ren tilstand som utvikler seg deterministisk til å ha en blandet eller «usammenhengende» tilstand. (B) Eller det er innrømmet at det er noen ikke-fysiske objekter kalt "bevissthet" som ikke er underlagt kvantemekanikkens lover og som løser problemet. (C) Eller det handler om å foreslå en teori som forklarer måleprosessen, og dermed bestemmer ikke målingene teorien.Ulike fysikere har tatt forskjellige løsninger på dette "trilemmaet":
Everetts forslag er at hver måling «utfolder» universet vårt til en rekke muligheter (eller kanskje de gjensidig uobserverbare parallelle universene allerede eksisterte, og i hver av dem er det en annen realisering av de mulige resultatene av målingen). Everetts idé og formalisme er helt logisk og sammenhengende, selv om det er noen punkter om hvordan man tolker visse aspekter, spesielt hvordan uobserverbarheten eller koordineringen av disse universene oppnås slik at noe litt annerledes skjer i hvert enkelt. Men ellers er det en logisk konsistent og mulig forklaring, som i utgangspunktet ikke vakte særlig begeistring, rett og slett fordi det ikke er klart at det er en falsifiserbar mulighet .
En undersøkelse av IMM utført av statsviter L. David Raub, som intervjuet syttito ledende kosmologer og kvanteteoretikere, ga imidlertid følgende resultater: [ 9 ]
Forskere som favoriserte "Ja" (1) inkluderte Stephen Hawking , [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Richard Feynman og Murray Gell-Mann . Blant dem som definerte seg selv som "Nei" (2) var Roger Penrose , [ 13 ] etter en undersøkelse fra 2001; Deretter har prosentandelen av forskere som ikke godtar IMM synket bemerkelsesverdig. Selv om Hawking og Gell-Mann har forklart sin posisjon, uttalte Hawking i et brev til Raub at "navnet 'mange verdener' er upassende, men teorien er i hovedsak riktig" (både Hawking og Gell-Mann kaller IMM "flerhistorien" tolkning"). Hawking fortsatte senere med å si at "IMM [mange verdeners tolkning] er trivielt sant." På den annen side var Murray Gell-Man – i en anmeldelse av en artikkel av den amerikanske fysikeren Bruce DeWitt (som er en av hovedforsvarerne av IMM) – i utgangspunktet enig med Hawking: «Bortsett fra misbruk av språk, var Everetts Den fysiske utviklingen er riktig, om den er noe ufullstendig. Andre fremtredende fysikere som Steven Weinberg [ 14 ] eller John A. Wheeler [ 15 ] er tilbøyelige til å korrigere denne tolkningen. Støtten fra ledende fysikere for MWI (mange verdener-tolkning) reflekterer imidlertid bare retningen gjeldende forskning og perspektiver tar, og utgjør ikke i seg selv noe ytterligere vitenskapelig argument til fordel for teorien.
For tiden begynner prestisjetunge institusjoner i verden å bli interessert i disse teoriene, slik tilfellet er med Institute of Theoretical Physics (IFT) [ 16 ] i Madrid . En av forskerne fra denne institusjonen, fysikeren Alberto Casas , avslørte i 2014 på konferansen med tittelen "The disturbing theory of parallel worlds" alle mulighetene den åpner for innen fysikkfeltet, som er omfattende og når feltets grenser. av filosofi. Her er et avsnitt fra avhandlingen hans:
"This Many Worlds Hypothesis of fysikk kan virke sprø ... noe som også gjør det spennende. Over tid har Many Worlds-tolkningen fått valuta, og i dag regnes den som et helt seriøst syn på kvantefysikk, selv om det er uprøvd (og det er vanskelig å designe eksperimenter som kan avgjøre mellom det og det ortodokse). La oss tenke et øyeblikk på dens fascinerende implikasjoner. Hvis Many Worlds-hypotesen blir akseptert, ville 'jeget' som vi føler bare være en av våre versjoner: 'jeget' til en viss kvantegren. Og permanent, splittelser av vårt 'jeg' fortsetter å skapes, siden vi kontinuerlig gjør observasjoner av en eller annen art. De nye 'jeg'ene som skapes hvert øyeblikk deler en felles fortid, men de har foran seg en annen fremtid. Naturligvis vil de påfølgende historiene i hver av grenene også være forskjellige. De to virkelighetene eksisterer samtidig. I hovedsak er alle potensielle muligheter realisert i en eller annen gren av vår kompliserte kvantetilstand." [ 17 ]
Videre sier prinsippet om dimensjonal samtidighet at to eller flere fysiske objekter, realiteter og ikke-fysiske objekter kan sameksistere i samme rom-tid. Dette prinsippet har en en-til-en-korrespondanse med IMM-teorien (Interpretation of Many Worlds) og multiversteorien på nivå III , selv om den ikke har blitt fremsatt av Hugh Everett eller Max Tegmark . [ 18 ] Ifølge Yasunori Nomura , [ 19 ] [ 20 ] Raphael Bousso og Leonard Susskind , [ 21 ] er den globale rom-tid som vises i det inflasjonsmultiverset et overflødig konsept, og nivå I, II multivers og III er, faktisk det samme. Denne hypotesen er kjent som "Multiverse = Quantum Many Worlds" ("Multiverse = Many Quantum Worlds"). [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]
Det har blitt foreslått at noen eksakte løsninger av Einstein-feltligningen kan utvides ved analytisk fortsettelse utover singulariteter, noe som gir opphav til våre egne speiluniverser. [ 25 ] Dermed kunne Schwarzschild-løsningen for et sfærisk symmetrisk univers der den sentrale stjernen har kollapset ved å bli komprimert under dens Schwarzschild-radius analytisk videreføres til en hvit hull -løsning (et Schwarzchild hvitt hull oppfører seg som tidsreversering av et Schwarzschild svart hull ). [ 26 ] Den komplette løsningen beskriver to asymptotisk flate universer knyttet sammen av en sort hull-sone (det indre av hendelseshorisonten ). På denne måten kunne to reisende fra to speiluniverser møtes. [ 27 ]
En like interessant mulighet er Reissner-Nordström og Kerr-Newman- universene . [ 28 ] Dette sistnevnte universet er en mulig løsning av Einsteins ligninger som analytisk kan fortsettes gjennom en romlig singularitet som kan unngås av en reisende. I motsetning til den komplette Schwarzchild-løsningen, gir løsningen av dette problemet muligheten for kommunikasjon mellom de to universene uten å måtte gå gjennom de tilsvarende hendelseshorisontene, gjennom en sone som kalles den indre horisonten.
Ifølge Stephen Hawking kan sorte hull føre til et annet univers. De svelger og ødelegger ikke fysisk informasjon, men lagrer den i stedet i et todimensjonalt hologram festet til kantene, ifølge en teori fremsatt av den populære Cambridge -professoren . Et av de mest forvirrende spørsmålene fysikere står overfor, er hva som skjer med informasjon om den fysiske tilstanden til ting som blir svelget av sorte hull. Spørsmålet er om de blir ødelagt, slik vår forståelse av generell relativitet kan forutsi. I så fall vil det bryte med kvantemekanikkens lover. På den såkalte "Hawking Radiation"-konferansen arrangert av Sveriges KTH Royal Institute of Technology , som samlet verdens 32 ledende fysikere, presenterte Hawking sin siste idé om hvordan man kan løse dette paradokset, det vil si hvordan informasjon blir bevart selv hvis det absorberes av et sort hull. Alt i vår verden er kodet med kvantemekanisk informasjon; og i henhold til kvantemekanikkens lover skal denne informasjonen aldri forsvinne helt, uansett hva som skjer med den. Selv ikke om den blir sugd inn i et svart hull. Slik vi forstår dem, er sorte hull områder i rom-tid der stjerner, etter å ha brukt opp drivstoffet, kollapser under sin egen tyngdekraft, og skaper en bunnløs grop som svelger alt som kommer for nært. Ikke engang lys kan unnslippe dem, siden gravitasjonskraften deres er nesten uendelig kraftig. [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]
Overgang til et annet univers
"Informasjonen er ikke lagret inne i det sorte hullet som forventet, men på kanten, hendelseshorisonten," forklarte Hawking på konferansen. I samarbeid med Cambridge-professor Malcolm Perry (som talte etter ham) og Harvard -professor Andrew Stromberg, formulerte Hawking ideen om at informasjon lagres i form av såkalte superoversettelser. "Ideen er at superoversettelsene er et hologram av de innkommende partiklene," sa Hawking og la til: "Så de inneholder all informasjonen som ellers ville gått tapt." Denne informasjonen sendes ut i kvantesvingningene som sorte hull produserer, om enn i «kaotisk, ubrukelig form», sa Hawking. "For alle praktiske formål går informasjon tapt," sa han. På sitt foredrag i Stockholm ga Hawking også overbevisende ideer om hvor ting som faller inn i et svart hull til slutt kan ende opp. "Eksistensen av alternative historier med sorte hull antyder at dette kan være mulig," forklarte Hawking. "Hullet måtte være stort, og hvis det roterer kan det ha en passasje til et annet univers. Men det kunne ikke gå tilbake til universet vårt," konkluderte han. [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]
Temaet parallelle universer og andre dimensjoner er svært vanlig i skjønnlitteraturen. Selv om det er science fiction som har skilt seg mest ut ved bruk av denne ressursen, i kjente barnehistoriebøker som Alice in Wonderland og The Wonderful Wizard of Oz , brukes den også i skrekksjangeren ( H. P. Lovecraft og Brian Lumley , for eksempel ), i fantasy ( C.S. Lewis , for eksempel) og til og med i historisk drama ( Harry Turtledove , Vladimir Nabokov ) eller i historien The Garden of Forking Paths , av blant andre Jorge Luis Borges . Når det kommer til kinematografi er filmen Doctor Strange in the Multiverse of Madness og Spiderman No Way Home to av de mest passende når ordet «Multiverse» nevnes.
Isaac Asimov , i sin roman The Gods Themselves , [ 36 ] foreslår ideen om veldig forskjellige parallelle universer der de universelle konstantene har kollapset til forskjellige verdier, noe som gir hvert univers unike egenskaper. På samme måte foreslår den ideen om mulig interaksjon mellom disse universene gjennom spontan utveksling av elementærpartikler som på lang sikt resulterer i den termodynamiske likevekten mellom disse universene ved å ende i likevekten av verdien av de grunnleggende konstantene i universer som har oppnådd å samhandle.
I noen tilfeller ligner et parallelt univers på vårt, men med forskjellige historiske hendelser. På den annen side, i andre tilfeller - ofte i skrekkhistorier - er et annet univers et mørkt og infernalsk sted, fullt av monstrøse livsformer, et populært eksempel på dette er konseptet "Andre siden" ("Verden innvendig ut" i Spania ) som takler '' Stranger Things ''.