Đa vũ trụ là gì?

Chúng ta đang nói về đa vũ trụ, vì vậy bạn biết khoan: Hãy tưởng tượng bạn là bạn nhưng thay vì ăn một quả táo như một bữa ăn nhẹ hôm nay, bạn đã ăn một miếng bánh pizza. Hoặc tưởng tượng bạn không phải là bạn bởi vì các proton không hoạt động giống như nơi "bạn", và các nguyên tử không hình thành và tất cả vũ trụ đều vô hồn và kỳ lạ. Hoặc tưởng tượng bất cứ điều gì, bởi vì khi chúng ta nói về đa vũ trụ, chúng ta thường thấy mình đang lướt qua những khả năng tồn tại vô hạn này. Cái nào tốt và tốt; đa vũ trụ là về những thế giới "thay thế" này. Nhưng nó cũng là một kênh vật lý có thể trả lời một số câu hỏi nghiêm túc, trong khi vẫn gây ra một số chỉ trích gay gắt từ những người hoài nghi.

Đầu tiên, hãy nói về sự phổ biến của đa vũ trụ - và tại sao nó lại rất không được ưa chuộng đối với một số nhà khoa học cho rằng nó mang tính triết học hơn là khoa học. Chúng ta sẽ bắt đầu với Mô hình chuẩn của vật lý hạt, về cơ bản là mô hình được chấp nhận của vật chất cơ bản và các lực tồn tại trong vũ trụ. Tại thời điểm này, chúng ta đã thấy tất cả: các hạt vật chất (bao gồm những thứ như electron và proton), và bốn lực mà chúng tương tác với nhau.

Một điểm khác biệt mà chúng tôi có với Mô hình Chuẩn là - trong khi chúng tôi biết rằng các hạt có khối lượng - chúng tôi không thể tìm ra cách đạt được khối lượng đó. Khi các nhà khoa học quan sát boson Higgs vào năm 2012 trong các thí nghiệm tại Máy va chạm Hadron Lớn, mảnh ghép cuối cùng của câu đố Mô hình Chuẩn trượt vào đúng vị trí: trường Higgs, bao gồm một súp boson Higgs, cho phép các hạt tăng khối lượng. Tất cả chúng ta đều ăn mừng vì khoa học đã được tìm ra và mọi người có thể về nhà để suy ngẫm về những vấn đề quan trọng hơn, như nếu Lady Mary có thể tự mình điều hành Tu viện Downton và bỏ mặc những người cầu hôn phiền phức.

Tôi đoán rằng bạn đã xác định rằng khoa học chưa giải quyết được và Lotharios vani vẫn đang bắn phá Mary hàng tuần. Bởi vì trong khi Mô hình Chuẩn hoạt động tốt cho những gì chúng tôi đã quan sát, nó vẫn sở hữu một số lỗ hổng khổng lồ. Và đó là cách các nhà khoa học giải thích những lỗ hổng đó mà chúng ta nảy ra ý tưởng về đa vũ trụ. Vì vậy, chúng ta hãy xem xét một số khoảng trống đó, để xem tại sao một đa vũ trụ có thể bắt đầu nghe hấp dẫn.

Có một số điều lớn mà Mô hình chuẩn không trả lời. Giống như cách lực hấp dẫn hoạt động trong Mô hình Chuẩn và cách ba lực cơ bản khác có thể được hợp nhất thành một lực duy nhất. Một câu hỏi nổi bật khác là vũ trụ phần lớn được tạo thành từ vật chất tối và năng lượng; chúng ta chưa bao giờ có thể quan sát vật chất "khác" bí ẩn đó là gì. Thứ ba là trong khi chúng tôi nhìn thấy boson Higgs trong các thí nghiệm LHC, chúng tôi đã quan sát nó ở một khối lượng không có ý nghĩa gì. Nó đáng lẽ phải cực kỳ lớn; nó thực sự khá nhẹ [nguồn: Fermilab]. Bây giờ bạn hoặc tôi - giả sử bạn không phải là một nhà vật lý nổi tiếng thế giới, và nếu bạn tự nhận ra mình - có lẽ đang nghĩ, "Quá tệ. Nghe có vẻ như Mô hình Chuẩn không quá chuẩn, hoặc là một mô hình quá . Quay lại bảng vẽ để tạo Mô hình tiêu chuẩn thay thế thực sự giải thích mọi thứ. "

Tuy nhiên, hãy nhớ lại rằng Mô hình Chuẩn đã thực sự được xác nhận; nói cách khác, mọi thứ mà Mô hình Chuẩn đã dự đoán đều đã được quan sát. Mô hình Chuẩn, có vẻ như, không cần phải loại bỏ; chúng ta "chỉ" cần tìm ra vật lý mà nó không giải thích.

Chúng ta đang trong thời gian hấp dẫn để kiểm tra những gì nằm ngoài Mô hình Chuẩn, nhờ Máy va chạm Hadron Lớn. LHC hoạt động bằng cách đập các proton vào nhau với tốc độ cực lớn - gần bằng tốc độ ánh sáng. (Đó là lý do tại sao họ gọi chúng là máy gia tốc hạt.) Khi các proton va chạm, một Vụ nổ lớn quy mô nhỏ xảy ra tái tạo các điều kiện ngay sau khi vũ trụ của chúng ta bắt đầu. Chúng ta có thể nghiên cứu các mảnh vỡ bay ra từ các vụ va chạm proton này để xem liệu chúng ta có thể tìm thấy bất kỳ hạt nào có thể vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn hay không, cho chúng ta ý tưởng tốt hơn về cách trả lời các câu hỏi mà mô hình không.

Hãy nhớ cách chúng ta đã nói rằng chúng ta nên cảm ơn Máy va chạm Hadron Lớn vì đã cung cấp một khoảng thời gian màu mỡ như vậy cho vật lý hạt? Một số nhà khoa học có nhiều khả năng phàn nàn "cảm ơn không có gì" đối với LHC cũ. Bởi vì ngoài hạt Higgs, nó không tìm thấy gì cả. Đó là một vấn đề khá lớn, bởi vì một ý tưởng được chấp nhận rộng rãi để lấp đầy các lỗ hổng của Mô hình Chuẩn là ý tưởng về siêu đối xứng. Nói tóm lại, siêu đối xứng nói rằng đối với mỗi hạt có khối lượng hoặc lực đã biết, có một chất siêu đối xứng chưa được nhìn thấy, nặng hơn nhiều.

Siêu đối xứng sẽ đưa ra một giải pháp tự nhiên, thanh lịch cho toàn bộ các câu hỏi của Mô hình Chuẩn. Nó là một ứng cử viên khả thi cho vật chất tối (ở dạng siêu đối tác), nó giải thích sự khác biệt về khối lượng và thậm chí nó có thể thống nhất ba lực ở một mức năng lượng cao duy nhất [nguồn: Schwartz ]. Thật không may, LHC vẫn chưa tìm thấy một siêu đối tác nào, mặc dù chúng ta thực sự nên tìm một số có cùng khối lượng với hạt Higgs. Trên thực tế, chúng tôi không tìm thấy bất kỳ bằng chứng nào cho sự siêu đối xứng, thời kỳ.

Đó là nơi đa vũ trụ xuất hiện. Đây là một phần mở rộng khác của Mô hình Chuẩn cố gắng giải thích một số câu hỏi còn tồn tại mà Mô hình Chuẩn không thực sự được thiết kế để trả lời. Và cậu bé, nó có gây tranh cãi không.

Về cơ bản, khái niệm đa vũ trụ (và có nhiều hơn một) nói rằng đây không phải là vũ trụ duy nhất trong vũ trụ. Mặc dù mọi thứ có thể hoạt động theo một chiều trong góc nhỏ của chúng ta, nhưng điều đó không có nghĩa là đảm bảo rằng có một trật tự tự nhiên, không đổi bao gồm Vật lý với chữ P viết hoa.

Những ý tưởng đa vũ trụ này có nhiều dạng khác nhau. Có lẽ chúng ta đang sống trong một vũ trụ trên đỉnh của một vũ trụ trên đỉnh của một vũ trụ, và cứ như vậy đến vô cùng. Có lẽ chúng ta đang sống trong một vũ trụ "bỏ túi" trong một trường vũ trụ vô tận. Có thể chúng ta thậm chí đang sống trong một vũ trụ vũ trụ nơi mà bất kỳ kết quả nào có thể xảy ra của bất kỳ điều gì đều có thể xảy ra, bởi vì tất cả các xác suất đều tồn tại trong vũ trụ của chính chúng. Trong bất kỳ bối cảnh nào, đa vũ trụ bao gồm một điểm quan trọng: Chúng ta là một tai nạn. Vũ trụ của chúng ta đã không được điều chỉnh đặc biệt để có những hằng số vừa phải giúp cho sự tồn tại của chúng ta - và sự tồn tại của mọi thứ - trở nên khả thi. Thay vào đó, nó chỉ là một xác suất thống kê mà trong vô số vũ trụ, một trong số chúng sẽ xuất hiện giống như của chúng ta, với các hạt có thể kết tụ lại để tạo thành nguyên tử, phân tử, cỏ, không khí, sao, Bùa may mắn và con người.

Rất nhiều nhà vật lý nhận thấy viễn cảnh này thật ảm đạm. Tại sao lại nghiên cứu vũ trụ nếu không có gì để khám phá? Nếu đó không phải là một sự trùng hợp thống kê mà thế giới của chúng ta hoạt động theo cách của nó, thì có gì thú vị khi cố gắng tìm ra năng lượng mà các lực hợp nhất? Nó chỉ là một con số. Nhưng ngoài những lý do khó hiểu để cảnh giác với đa vũ trụ, một số nhà vật lý cho rằng đó là khoa học hoàn toàn vô trách nhiệm, vì nó chưa được nhìn thấy và không ai có thể chứng minh điều đó.

Tất nhiên, khoa học thường dựa trên những câu hỏi lớn không phải lúc nào cũng dễ dàng kiểm tra; điều đó hoàn toàn công bằng. Chúng ta không thể chỉ đưa ra những ý tưởng dựa trên thực tế, nếu không sẽ không bao giờ có một tia sáng tạo nào để đưa chúng ta vượt qua những gì chúng ta đã biết. Nhưng các nhà khoa học dựa vào việc hướng tới việc tìm ra những giả thuyết có thể kiểm chứng được, nếu không chúng ta đang ở trong một lĩnh vực khác - tôi dám nói, vũ trụ - được gọi là triết học.

Đó chính xác là điều mà một số nhà vật lý cảm thấy rất khó chịu về đa vũ trụ và các doozit khác dường như không thể kiểm chứng được như lý thuyết dây, với nhiều chiều của nó mà chúng ta không có hy vọng nhìn thấy. (Hoặc cảm giác. Hoặc thính giác. Bạn có ý tưởng.) Nếu chúng tôi không thể kiểm tra chúng, chúng chẳng là gì ngoài những ý tưởng lý thuyết, được xếp vào các cuộc thảo luận "nếu" trong bữa tiệc tối.

Tất nhiên, rất nhiều lý thuyết khoa học quan trọng dường như không dễ dàng kiểm chứng được ngay từ đầu. Vấn đề với đa vũ trụ là nó yêu cầu chúng ta ngừng nhìn vào những thứ chúng ta có thể nhìn thấy và cố gắng khám phá những thứ chúng ta không thể nhìn thấy [nguồn: Frank ]. Một số người cho rằng cố gắng mở ra bí ẩn về những gì chúng ta có thể quan sát quan trọng hơn nhiều so với việc theo đuổi những điều giả thuyết mà chúng ta không có hy vọng khám phá.

Ghi chú của tác giả: Đa vũ trụ là gì?

Như bạn có thể nói, khái niệm về đa vũ trụ đang cực kỳ phân cực trong cộng đồng vật lý. Trong các nguồn, bạn sẽ thấy các ví dụ từ những người vừa yêu thích vừa không ưa nó, và tôi khuyến khích bạn đọc cả hai mặt của lập luận.

Những bài viết liên quan