¿Existen realmente los universos paralelos? ¿Qué son los universos paralelos en las teorías científicas?
Muchos internautas probablemente hayan visto comentarios ligeramente ridículos como este en Internet. Quizás todo el mundo piense que los universos paralelos son algo inventado por escritores de ciencia ficción. De hecho, la primera vez que vi un universo paralelo fue en la película de ciencia ficción de Hollywood "Wanted Universe" protagonizada por Jet Li. En la historia, Jet Li en el universo paralelo se suicida en todos los demás universos paralelos para obtener la energía del asesinado y mejorar su propia fuerza. Al final, el mundo del protagonista viene a matarlo, lo cual es bastante imaginativo.
Pero, de hecho, al igual que los elementos de ciencia ficción en muchas obras de ciencia ficción, los universos paralelos se propusieron originalmente como una hipótesis científica. Hasta ahora, los científicos han propuesto más de un universo paralelo, pero hay muchos tipos. Entonces, ¿hay otro tú en el universo paralelo según cada teoría del universo paralelo? Echemos un vistazo breve a algunos universos paralelos comunes y sus orígenes.
Mundos múltiples no científicos en la ciencia y universos paralelos en explicación
La primera vez que vi la descripción de universos paralelos en un trabajo de divulgación científica serio fue en el libro de divulgación científica de Cao Tianyuan " ¿Dios juega a los dados?" Historia de la Física Cuántica. Aquí también puede ser donde aparecieron científicamente por primera vez los universos paralelos.
La historia comienza con un experimento hace cien años. En ese momento, cuando los científicos estudiaban un famoso experimento óptico, el experimento de la doble rendija de Young, descubrieron que cuando la luz pasa a través de dos rendijas, se proyectan franjas claras y oscuras en la pantalla detrás de las rendijas. Este experimento se ha llevado a cabo durante cientos de años. Esta es una característica de las olas y no debería sorprendernos. Maxwell había demostrado que la luz es una onda electromagnética, por lo que no es de extrañar que interfiera.
(Si los siguientes conocimientos previos le resultan aburridos, puede omitirlos directamente y continuar leyendo desde el siguiente párrafo en negrita).
Pero la pregunta es un artículo escrito por Einstein en 1905. El artículo ganador del Premio Nobel propuso la hipótesis cuántica de la luz, que utiliza la luz como partícula para explicar el fenómeno del efecto fotoeléctrico descubierto previamente por los físicos. Entonces sucedió algo extraño. ¿Es la luz una onda y una partícula? La luz es a la vez una onda y una partícula, y parece irrefutable ya que existen pruebas experimentales claras de ambas propiedades: el experimento de interferencia de la doble rendija de Young que demuestra que la luz es una onda, el efecto fotoeléctrico de la luz de diferentes frecuencias y el experimento de dispersión de Compton. Demuestre que la luz es una partícula. ¿Qué pasa con Erwin? ¿Schrödinger y Werner? Carl. Heisenberg utilizó la mecánica ondulatoria y la mecánica matricial para describir el comportamiento de ondas y partículas, respectivamente. ¿Hasta luego, Luis? ¿Vencedor? De Broglie propuso la hipótesis de la onda material, creyendo que todas las partículas materiales tienen características de onda. Finalmente, ¿Clinton? ¿Davidson y Lester? En el experimento se descubrió el fenómeno de la difracción de los electrones y la ley de difracción es coherente con la de los rayos X. En este punto, se ha establecido la dualidad onda-partícula de las partículas materiales. Según una nueva interpretación de la mecánica cuántica, ¿la luz? ¿Ola? Es un rango de probabilidad, que en términos humanos son varias combinaciones posibles.
Después de explicar los antecedentes del experimento, continuamos hablando del experimento anterior de la doble rendija: en el experimento de la doble rendija, las personas usan un método especial para intentar hacer que los fotones pasen a través de las dobles rendijas uno tras otro. , para que observes el patrón que aparece en la pantalla. El método consiste en debilitar la fuente de luz para que sólo un fotón pase a través de la rendija a la vez, y se muestre la parte posterior de la rendija con una película fotosensible. Cuando el tiempo de exposición es corto, las personas ven algunos puntos de luz dispersos en la foto, lo que indica que los fotones efectivamente están golpeando la película uno por uno. Pero cuando el tiempo de exposición de la película se retrasa lo suficiente, sucede algo mágico: ¡aparece nuevamente en la película un patrón de interferencia como la interferencia de rayos de luz de doble rendija! ¿Significa esto que un fotón también puede interferir? Porque el patrón de interferencia muestra que un fotón pasa a través de dos rendijas al mismo tiempo, porque sólo así se puede producir interferencia y formar un patrón de interferencia.
Entonces surge la pregunta: ¿Cómo pasa un fotón por dos rendijas al mismo tiempo? La Escuela de Copenhague estaba compuesta por un grupo de fundadores de la mecánica cuántica (Bohr, Born, Heisenberg, Dirac, Pauli, etc.) y propusieron nuevas teorías. ¿Lo más razonable? Interpretación de Copenhague.
Creen que antes de que la luz llegue a la pantalla y se mida, no es una partícula sólida, sino una nube de probabilidad que existe en todos los lugares posibles, incluidas esas dos rendijas, es decir, ¡en todas las superposiciones posibles! Así, pasa a través de dos rendijas al mismo tiempo e interfiere consigo mismo, y finalmente se mide mediante una partícula sólida que golpea la película fotosensible.
Esta explicación es obviamente inaceptable porque significa que las partículas de materia son irreales hasta que se miden, por lo que fue atacada por los físicos representados por Einstein, pero no lograron dar una mejor explicación.
¿Hasta 1957, Hugh? Everett III propuso una hipótesis en su tesis doctoral: la hipótesis de los muchos mundos. En esta loca hipótesis, señaló que podrían no ser fotones, ¡sino el universo!
En su explicación, el universo existe en una superposición de todos los estados posibles. En el experimento de interferencia de la doble rendija, cuando un fotón pasa a través de la doble rendija, el universo superpuesto se divide, creando dos universos paralelos. En un universo paralelo, el fotón pasa por la rendija de la izquierda, y en otro universo paralelo, el fotón pasa por la rendija de la derecha. El universo superpuesto es real, al igual que cada universo paralelo dividido. Los fotones siempre pasan a través de uno de ellos uno tras otro. De esta manera se preserva la realidad del mundo físico.
Sin embargo, para la mayoría de los físicos y la gente corriente, ¡esta hipótesis es incluso más loca que la interpretación de Copenhague! ? ¿No creo que haya dividido el universo con una sola mirada? Por eso, durante mucho tiempo esta hipótesis no fue ampliamente aceptada.
Entonces, como explicación de la teoría física, ¿se puede verificar experimentalmente esta hipótesis? Perdón: no, porque esta teoría afirma que cuando dos universos paralelos se dividen, no tienen nada que ver entre sí. Son como dos líneas paralelas sin intersección.
En otras palabras, se trata de una hipótesis no verificable. Aunque fue propuesta por un doctor en física, no cumple con los estándares de una teoría científica porque no es falsable.
Accidentalmente escribí demasiado, pero creo que esta es la hipótesis más importante del universo paralelo, así que intentaré mantenerla simple.
No, el mundo paralelo del volumen de Hubble
Esto se basa en dos hechos: 1. El universo se está expandiendo, 2. La velocidad de la luz es un valor finito. Por lo tanto, hay un volumen de Hubble y un universo no observable en nuestro universo, pero son isomorfos a nuestro universo. Nuestro volumen de Hubble se refiere a la esfera centrada en nosotros, que es la distancia más lejana que podemos ver. Su radio es de aproximadamente 65.438 mil millones de años luz, pero debido a la expansión del universo, su radio real ahora se ha expandido a aproximadamente 46.5 mil millones de años luz. Para el universo situado a 46.500 millones de años luz de distancia, actualmente es inobservable y no tiene nada que ver con nosotros. Según nuestro radio de volumen de Hubble, nuestro universo también se puede dividir en n universos pequeños que no se cruzan entre sí.
Debido a que estamos en el mismo universo y tenemos las mismas leyes físicas, y debido a que el universo es isotrópico, cuando el universo es lo suficientemente grande como para dividirse en suficientes universos pequeños, existe la posibilidad de que en un universo pequeño universo Las partículas están dispuestas como nuestro volumen de Hubble, creando así dos pequeños universos idénticos. En ese pequeño universo, es posible que evolucione una versión idéntica de ti, pero no tendrá nada que ver contigo.
Pero debido a que el tamaño de nuestro universo es limitado y no puede haber un número infinito de universos pequeños, la posibilidad de tener exactamente la misma disposición de partículas en tal macroescala es básicamente cero.
Además, debido a la limitación de la velocidad de la luz, un universo tan pequeño también es inobservable, es decir, no se puede verificar.
Universo de energía negativa bajo conservación de energía
La conservación de energía es una ley física eterna, pero plantea una pregunta fundamental: ¿De dónde vino nuestro universo? Nuestro universo está lleno de energía y nació en un tiempo limitado. Entonces, ¿cómo se generó su energía?
Según la mecánica cuántica, se pueden generar pares de partículas virtuales aleatoriamente en el vacío y generalmente se aniquilan inmediatamente después de generarse. Pero existe la posibilidad de que las dos partículas virtuales estén separadas por una distancia suficientemente grande. Teóricamente, cuando los pares de partículas virtuales están separados por una distancia mayor que el doble de su longitud de onda, ya no se aniquilarán. Cuando los pares de partículas virtuales no pueden aniquilarse, se convertirán en partículas reales.
Por lo tanto, se señala que es muy probable que al principio se produjeran dos singularidades del Big Bang, y se produjeron en una enorme fluctuación de energía. Por alguna razón desconocida, se separaron instantáneamente y no se aniquilaron inmediatamente, por lo que tenían energía positiva y energía negativa respectivamente, y luego se expandieron a un universo macroscópico. De esta manera, es posible formar nuestro universo y crear un universo paralelo lleno de energía negativa. En este universo, puede haber una versión tuya de energía negativa.
Pero obviamente, un universo de energía tan negativa tampoco es observable, porque en el momento en que lo observas, significa destrucción.
Un mundo que retrocede en el tiempo, un universo en un agujero blanco.
¿En Carl? Décadas después de que Schwarzenegger propusiera los agujeros negros, alguien sugirió que podría haber un agujero blanco celeste opuesto a un agujero negro. Según la teoría general de la relatividad, los agujeros negros sólo pueden entrar pero no salir, y los agujeros blancos sólo pueden salir pero no entrar. Sin embargo, los científicos no pueden encontrar un mecanismo para la formación natural de los agujeros blancos, a diferencia de los agujeros negros, que pueden producirse por el colapso de los cuerpos celestes. Entonces, algunas personas sugirieron que es probable que el otro extremo del agujero negro esté conectado al agujero blanco. Los dos están conectados a través del agujero de gusano, y el agujero negro es absorbido por el agujero blanco y luego expulsado.
Pero según la relatividad general, la interfaz visual límite de un agujero negro es una membrana unidireccional. Cuando cruza el horizonte de sucesos, el espacio-tiempo en el agujero negro se invertirá y todos los objetos que caigan en el agujero negro caerán en el agujero negro desde la dirección del espacio hasta la dirección del tiempo en la singularidad. En otras palabras, el proceso de caída de la materia en la singularidad del agujero negro es un proceso en el sentido de las agujas del reloj, pero por el contrario, el proceso de expulsión de la materia de la singularidad del agujero blanco se convierte en un proceso inverso. Esto es algo inconsistente con nuestras leyes físicas, porque nuestras. El tiempo cósmico es obviamente unidireccional y no existe un proceso inverso. Entonces algunas personas continuaron usando su imaginación y propusieron que el agujero blanco está en otro universo y que el tiempo en ese universo está retrocediendo.
Sin embargo, tal universo no puede llamarse universo paralelo, sino que debería llamarse universo espejo. Después de todo, incluso en la dirección opuesta al tiempo.
A un universo así, no preguntes nada, ya que es imposible falsificarlo.
Espacio-tiempo paralelo bajo la teoría última
En el proceso de búsqueda de la unidad, nació una extraña teoría llamada teoría de cuerdas. Al agregar dimensiones espaciales, los científicos pueden incluir más interacciones en la misma teoría. Después de pasar de la teoría de cuerdas a la teoría de supercuerdas, los científicos unificaron las cuatro interacciones de la naturaleza en un espacio-tiempo de diez dimensiones, pero encontraron cinco teorías de supercuerdas diferentes, y todas parecían ser correctas. ¿Más tarde el físico Edward? Witten unificó cinco teorías de supercuerdas añadiendo otra dimensión espacial.
Sin embargo, alguien pronto descubrió el problema. Después de agregar una dimensión espacial, el espacio se convierte en diez dimensiones. Sin embargo, los espacios pares no pueden derivar quiralidad, lo cual es inconsistente con el mundo real.
Más tarde, el propio Witten ideó una solución, que era muy simple: irrazonable, viajar a través del tiempo y el espacio; imaginación insuficiente, universo paralelo. ? Así es, ¡fue trasladado de un universo paralelo! Al definir la décima dimensión espacial como una dimensión espacial paralela que conecta dos espacios de nueve dimensiones, el espacio vuelve a tener dimensiones impares, resolviendo perfectamente el problema de la quiralidad. Esta teoría finalmente se conoció como teoría M y fue la teoría definitiva con mayor probabilidad de unificar todas las interacciones.
Películas tridimensionales flotando en un espacio de alta dimensión
Al principio, el espacio de alta dimensión de la teoría de cuerdas estaba enrollado bajo la longitud de Planck, pero con el desarrollo de la teoría , porque hay tres La fuerza de interacción es inseparable del espacio tridimensional (solo la gravedad puede penetrar en el espacio de alta dimensión. Es posible que no podamos ver el espacio de alta dimensión ni siquiera a un nivel macroscópico, porque nuestros métodos de observación diarios lo son). encerrado en un espacio tridimensional.
De esta manera, puede existir un espacio macroscópico de alta dimensión, y nuestro universo visible puede ser simplemente una película espacial tridimensional flotando en un espacio de alta dimensión. Entonces, ¿qué te hace pensar que sólo hay una película tridimensional en este espacio de alta dimensión? Surgió otra idea: en este espacio de alta dimensión, puede haber innumerables universos de películas tridimensionales flotando, pero a diferencia de los universos paralelos anteriores, estas películas tridimensionales flotantes pueden colisionar (algunas teorías creen que es esta colisión la que crea BIGBANG). . Incluso sin colisión, la materia en dos branas tridimensionales puede producir interacciones gravitacionales, y estas interacciones gravitacionales son teóricamente observables en nuestro universo.
(Algunas personas piensan que esto puede explicar el problema de la materia oscura)
Debido a que puede haber infinitos universos cinematográficos tridimensionales, es posible que exista un universo con exactamente la misma disposición y combinación que nuestro universo. , y hay otro universo paralelo tuyo pero como el pequeño universo anterior, ¿este universo paralelo? Y tú. Esto no tiene nada que ver contigo.
¿El universo no es único? Universo Burbuja
De hecho, se puede considerar que todos los universos paralelos anteriores provienen del mismo gran universo, porque tienen el mismo origen. Pero algunas personas han sugerido que puede que no exista un solo universo, sino innumerables universos, cada uno con diferentes leyes físicas y diferentes procesos evolutivos. Es posible que algunos no se expandan en absoluto, otros pueden expandirse; algunos pueden tener solo un poder y otros pueden tener ocho. De todos modos, ese es el famoso dicho de la ciencia popular: ¡todo es posible!
Dado que existen innumerables universos diferentes, es naturalmente posible que haya dos universos con exactamente la misma disposición y combinación.
Escribí varios miles de palabras sin darme cuenta, superando por completo el plan original. Consideré dividirlo en dos partes. Piénsalo y olvídalo. Sería malo estar separados. ¿Cómo te sientes después de ver tantos universos paralelos? ¿O qué otras hipótesis sobre universos paralelos conoces? Puedes dejar un mensaje para discutir. (^_^)