Was ist das Multiversum?

Wir sprechen von Multiversen, also kennst du den Drill: Stell dir vor, du bist du, aber anstatt heute einen Apfel als Snack zu essen, hast du ein Stück Pizza gegessen. Oder stell dir vor, du bist nicht du, weil Protonen nicht auf die gleiche Weise funktionieren, wo "du" bist, und Atome sich nicht bilden und das ganze Universum leblos und seltsam ist. Oder stellen Sie sich überhaupt etwas vor, denn wenn wir über das Multiversum sprechen, finden wir uns oft wieder, wie wir diese unendlichen Existenzmöglichkeiten durchgehen. Was schön und gut ist; Im Multiversum geht es um diese "alternativen" Welten. Aber es ist auch ein Kanal der Physik, der einige ernsthafte Fragen beantworten könnte, während er dennoch einige harte Kritik von Skeptikern hervorruft.

Lassen Sie uns zunächst über den Aufstieg des Multiversums zur Popularität sprechen – und warum es bei einigen Wissenschaftlern, die argumentieren, es sei mehr Philosophie als Wissenschaft, so unbeliebt ist. Wir beginnen mit dem Standardmodell der Teilchenphysik, das im Grunde das akzeptierte Modell der grundlegenden Materie und Kräfte ist, die im Universum existieren. An diesem Punkt haben wir sie alle gesehen: die Materieteilchen (einschließlich Dinge wie Elektronen und Protonen) und die vier Kräfte , mit denen sie interagieren.

Die einzige Diskrepanz, die wir mit dem Standardmodell hatten, ist, dass wir – obwohl wir wissen, dass Teilchen eine Masse haben – nicht herausfinden konnten, wie diese Masse gewonnen wurde. Als Wissenschaftler 2012 bei Experimenten am Large Hadron Collider das Higgs-Boson beobachteten, glitt das letzte Puzzleteil des Standardmodells an seinen Platz: Das Higgs-Feld, bestehend aus einer Suppe von Higgs-Bosonen, ermöglicht es Teilchen, an Masse zu gewinnen. Wir alle feierten, weil die Wissenschaft herausgefunden war, und jeder konnte nach Hause gehen, um über wichtigere Themen nachzudenken, wie zum Beispiel, ob Lady Mary Downton Abbey einfach alleine regieren und die lästigen Verehrer da rauslassen könnte.

Ich vermute, Sie haben bereits festgestellt, dass die Wissenschaft nicht gelöst ist, und Vanille-Lotharios bombardieren Mary immer noch jede Woche. Denn während das Standardmodell für das, was wir beobachtet haben, großartig funktioniert, besitzt es immer noch einige riesige, klaffende Löcher. Und so erklären Wissenschaftler diese Löcher, dass wir auf die Idee des Multiversums kommen. Lassen Sie uns also einige dieser Lücken untersuchen, um zu sehen, warum ein Multiversum ansprechend klingen könnte.

Es gibt ein paar große Dinge, die das Standardmodell nicht beantwortet. Zum Beispiel, wie die Schwerkraft im Standardmodell funktioniert und wie die anderen drei fundamentalen Kräfte zu einer einzigen vereint werden könnten. Eine weitere offene Frage ist, dass das Universum größtenteils aus dunkler Materie und Energie besteht; wir konnten nie beobachten, was diese mysteriöse „andere“ Materie ist. Das dritte ist, dass wir das Higgs-Boson zwar in LHC-Experimenten gesehen haben, aber wir haben es bei einer Masse beobachtet, die wenig Sinn machte. Es hätte extrem groß sein sollen; es war eigentlich ziemlich hell [Quelle: Fermilab]. Jetzt denken Sie oder ich – vorausgesetzt, Sie sind kein weltberühmter Physiker, und wenn Sie es sind, identifizieren Sie sich bitte – wahrscheinlich: „Schade . Zurück zum Reißbrett, um das alternative Standardmodell zu erstellen, das die Dinge tatsächlich erklärt.“

Denken Sie jedoch daran, dass das Standardmodell tatsächlich bestätigt wird; mit anderen Worten, alles, was das Standardmodell vorhergesagt hat, wurde eingehalten. Das Standardmodell muss anscheinend nicht verschrottet werden; wir müssen "nur" die Physik herausfinden, die es nicht erklärt.

Dank des Large Hadron Collider befinden wir uns in einer faszinierenden Zeit, um zu untersuchen, was jenseits des Standardmodells liegt. Der LHC arbeitet, indem er Protonen mit enormer Geschwindigkeit – fast Lichtgeschwindigkeit – zusammenschleudert. (Deshalb nennt man sie Teilchenbeschleuniger.) Wenn die Protonen kollidieren, ereignet sich ein kleiner Urknall, der die Bedingungen unmittelbar nach Beginn unseres Universums reproduziert. Wir können die Trümmer untersuchen, die von diesen Protoneneinschlägen fliegen, um zu sehen, ob wir irgendwelche Partikel finden können, die über das Standardmodell hinausgehen könnten, was uns eine bessere Vorstellung davon gibt, wie wir die Fragen beantworten können, die das Modell nicht beantwortet.

Erinnern Sie sich, wie wir sagten, wir sollten dem Large Hadron Collider dafür danken, dass er der Teilchenphysik eine so fruchtbare Zeit beschert hat? Einige Wissenschaftler werden dem alten LHC eher ein "Danke für nichts" schimpfen. Denn jenseits des Higgs wurde nichts gefunden. Das ist eine ziemlich große Sache, denn eine weithin akzeptierte Idee, die Lücken des Standardmodells zu füllen, war die Idee der Supersymmetrie. Kurz gesagt, die Supersymmetrie besagte, dass es für jedes bekannte Massen- oder Kraftteilchen einen noch nie gesehenen Superpartner gab, der viel schwerer war.

Supersymmetrie würde eine elegante, natürliche Lösung für eine ganze Reihe von Fragen des Standardmodells darstellen. Es stellt einen brauchbaren Kandidaten für dunkle Materie dar (in Form eines Superpartners), es erklärt Massenabweichungen und könnte sogar die drei Kräfte bei einer einzigen hohen Energie vereinen [Quelle: Schwartz ]. Leider hat der LHC noch keinen einzigen Superpartner gefunden, obwohl wir wirklich einige mit etwa der gleichen Masse wie das Higgs finden sollten. Tatsächlich haben wir keine Beweise für Supersymmetrie gefunden, Punkt.

Hier kommt das Multiversum ins Spiel. Es ist eine weitere Erweiterung des Standardmodells, die versucht, einige der offenen Fragen zu erklären, die das Standardmodell nicht wirklich beantworten soll. Und Junge, ist es umstritten.

Im Wesentlichen besagt das Multiversum-Konzept (und es gibt mehr als eines), dass dies nicht das einzige Universum im Kosmos ist. Auch wenn die Dinge in unserer kleinen Ecke so funktionieren mögen, garantiert das keineswegs, dass es eine konstante, natürliche Ordnung gibt, die die Physik mit einem großen P umfasst.

Diese Multiversum-Ideen nehmen eine Vielzahl unterschiedlicher Formen an. Vielleicht leben wir in einem Universum über einem Universum über einem Universum und so weiter in die Unendlichkeit. Vielleicht leben wir in einem „Taschen“-Universum in einem unendlichen Feld von Universen. Vielleicht leben wir sogar in einem Universum von Universen, in denen alle möglichen Ergebnisse eintreten können, weil alle Wahrscheinlichkeiten in ihrem eigenen Universum existieren. In jedem Kontext enthält das Multiversum einen entscheidenden Punkt: Wir sind ein Unfall. Unser Universum wurde nicht speziell darauf abgestimmt, genau die richtigen Konstanten zu haben, die unsere Existenz – und die Existenz von allem – möglich machen. Stattdessen ist es nur eine statistische Wahrscheinlichkeit, dass in einer unendlichen Anzahl von Universen eines davon wie unseres herauskommen würde, mit Partikeln, die zu Atomen, Molekülen, Gras, Luft, Sternen, Glücksbringern und Menschen verklumpen können.

Viele Physiker halten diese Aussicht für düster. Warum das Universum studieren, wenn es nichts zu entdecken gibt? Wenn es nur ein statistischer Zufall ist, dass unsere Welt so funktioniert, was ist dann so aufregend daran, herauszufinden, bei welcher Energie sich die Kräfte vereinen? Es ist nur eine Zahl. Aber abgesehen von den ho-hum Gründen, sich vor dem Multiversum in Acht zu nehmen, argumentieren einige Physiker, dass es geradezu unverantwortliche Wissenschaft ist, da es nicht gesehen wurde und niemand es beweisen kann.

Natürlich basiert die Wissenschaft oft auf großen Fragen, die nicht immer leicht zu überprüfen sind; das ist völlig fair. Wir können nicht einfach auf Fakten basierende Ideen entwickeln, sonst würde es nie einen Funken Kreativität geben, der uns über das hinausbringt, was wir bereits wissen. Aber Wissenschaftler verlassen sich darauf, prüfbare Hypothesen zu finden, oder wir befinden uns in einem anderen Bereich – wage ich zu sagen, dem Universum – namens Philosophie.

Das ist genau das, was manche Physiker am Multiversum und anderen scheinbar unüberprüfbaren Dummköpfen wie der Stringtheorie so ärgerlich finden, mit ihren vielen Dimensionen, auf die wir keine Hoffnung haben. (Oder fühlen. Oder hören. Sie haben die Idee.) Wenn wir sie nicht testen können, sind sie nichts als theoretische Ideen, die in Dinnerparty-Diskussionen über "Was wäre wenn" verbannt werden.

Of course, a lot of important scientific theories don't appear to be easily testable at the outset. The problem with multiverses is that it requires us to stop looking at the things we can see, and try to explore what we can't see [source: Frank]. Attempting to unlock the mystery of what we can observe, some would argue, is far more important than chasing the hypothetical things we have no hope of discovering.

Author's Note: What is the multiverse?

As you might be able to tell, the concept of the multiverse is wildly polarizing in the physics community. In the sources, you'll see examples from people who both love and loathe it, and I would encourage you to read both sides of the argument.

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