今年映画館に足を踏み入れた人なら、ハリウッドが多元宇宙に恋をしたことに気づいたかもしれません。マーベルから DC、ディズニーまで、別の宇宙、現実、タイムラインがスクリプトに書き込まれ、視聴者を驚かせ、A リストの有名人がラテックスを引っ張るのにうんざりしているときに生活を少し楽にします.
それは大きなスタジオだけではありません。気高く楽しいインディーズ映画 Everything Everywhere All At Once 「なぜ、すべてが どこでも一度に起こっていることですが、何か問題がありますか?」
同様に、リック アンド モーティ 、暗い そして高い城の男 代替宇宙のアイデアを一種のファンハウスミラーとして使用して、私たち自身の宇宙についての深刻な質問を（時には）熟考してください.そして、そのアイデアは何も新しいものではないことを指摘するのは公平です.スポックの邪悪なドッペルゲンガーを誰が忘れることができますか?明らかに、多元宇宙の考え方は私たちの文化の構造に浸透しています。しかし、科学者たちはマルチバースについてどう考えているのでしょうか?それらを裏付ける科学はありますか?
多くの物理学者は、ブラック ホールの事象の地平線の背後に潜む宇宙から、石鹸の泡のように拡大する成長する宇宙まで、多元宇宙が存在する可能性があると考えています。
スウェーデンのウプサラ大学の理論物理学者であるウルフ・ダニエルソン教授は、「マルチバースは、科学の観点から歴史的に考えれば、それほど奇妙なものではありません」と述べています。 「私たちの視野は絶えず拡大しています。ある時、私たちは地球だけが惑星であり、これが全世界であると考えていました。私たちは今、他の惑星でいっぱいの宇宙があることを知っています.もう 1 つのステップがあり、私たちの宇宙だけが 1 つではないことを推測するのも当然のことです。」
では、主要な多元宇宙理論にはどのようなものがあり、そのうちのどれが、おそらく口ひげを生やした悪を宿す可能性があるのでしょうか.
マルチバースの詳細:
- ドクター・ストレンジ:私たちは本当に多元宇宙に住んでいるのでしょうか?
- ブラック ホールと多元宇宙がすべての暗黒物質の原因である可能性がある、と天文学者は主張しています
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宇宙論的膨張マルチバース
これは宇宙論から、特に私たち自身の宇宙が膨張しているという発見から生まれた理論です。この多元宇宙の概念は、私たちの宇宙が約 138 億年前に経験した最初の急速なインフレーションが、私たちの宇宙から切り離された時空の遠い領域で起こっている可能性があるかどうかを尋ねます。
ミシガン大学の天体物理学者であるフレッド・アダムス教授は、「基本的な考え方は、私たちの宇宙は明確に定義された実体として進化している時空の特定のパッチであるということです」と説明しています。 「この領域は均質で、等方性があり（すべての方向で同じ）、明確に定義された方法で拡大しています。時間をさかのぼって進化をたどると、この最初の膨張から約 138 億年後の宇宙の年齢がわかります。」
Our Living Multiverse という本を書いた Adams 物理レポートを作成しました このトピックに関する論文はまた、多元宇宙の他の領域が独自のビッグバンを経験し、したがって独自の拡張を経験している可能性があると考えています.これは、彼らが私たちの宇宙に影響を与えることができないことを意味します. 「したがって、それらは別の宇宙であり、そのような宇宙すべての集合が多元宇宙です」と Adams は言います。
この多元宇宙のアイデアは、優れたストーリーテリング デバイスであるため、フィクションで人気を博しました。既存の物理学に適合しながら、長引く謎に対処できるため、宇宙論で人気がありました.
アリゾナ大学の宇宙論、素粒子物理学、天体物理学のポスドク研究者である Heling Deng 氏は、次のように説明しています。
「（物理学者の）アンドレイ・リンデとアレックス・ビレンキンが別々の研究で示したのは、もしインフレが起こった場合、無限に分断された領域が生まれる可能性があるということです。」
私たちが住んでいる宇宙では 138 億年前にインフレーションが終わったが、デンは、量子効果が時空の別の領域でインフレーションをいつでも戻すことができると言う。これにより、「永遠のインフレ」と呼ばれる終わりのないインフレの発作が起こり、無限の数の「異なる宇宙」が存在する可能性があります。
ロシア系アメリカ人の理論物理学者アンドレイ・リンデは、この多元宇宙の配置について 1 つの提案を出しています。彼は、宇宙を、宇宙のキャンバスに似た何かの上で膨張する「泡」と見なし、永遠の無秩序なインフレーションの発作で互いに引き離します.
多元宇宙内のこれらの宇宙がどのように異なるかは、現在推測のトピックでもありますが、Adams は物理法則がこれらの別々の領域で同じであると信じる理由はないと示唆しています.
「これらの他の宇宙が興味深い理由の 1 つは、物理法則の他のバージョンが存在する可能性があることです」と彼は言います。その変化は、重力や宇宙の膨張率など、さまざまな物理パラメーターに適用される可能性があります。
つまり、これらの宇宙のいくつかは、銀河や星のような大規模な構造の形成に適していない物理法則を持っている可能性があります.それらは同じ基本粒子を持っていないかもしれません。
したがって、これらの宇宙は私たちの宇宙のバリエーションではないため、生命をホストすることはできません。あなたや私のいくつかのバージョンは気にしないでください.
ストリング理論マルチバース
ひも理論は、量子力学と一般相対性理論を結びつけるために物理学者が提唱した提案であり、無限に小さく、理解できないほど大きいものについて私たちが持っている最良の説明です。ひも理論の根底にある考え方は、クォークや電子などの基本粒子は、実際には 1 次元のひもの中の 1 つの点であり、異なる周波数で振動しているというものです。
この「弦の風景」は、弦理論が依存する重要な要素の 1 つにより、多元宇宙に人気のある設定を提供します。数学的に健全であるためには、ひも理論には「余分な次元」が存在する必要があります。
これらは、SF で見られるような平行な次元ではありません。代わりに、ひも理論家は、これらの余分な次元が空間の 3 つの伝統的な次元内に丸まっていると考えています。私たちは三次元でしか見ることができないように進化したので、それらは私たちには見えないままです.これらの余分な次元は、弦理論の多元宇宙への「入り口」を提供する可能性があります.
「これらの余分な次元が必要であり、合計で必要な次元の数は 10 または 11 です」と Danielsson 氏は言います。 「これらの他の宇宙にたどり着くには、余分な次元に入る必要があるかもしれません.」
これが事実であり、空間のこれらの次元を介した他の宇宙への接続が存在したとしても、宇宙の膨張は私たちがその先にある宇宙の地平線があることを意味するという事実のおかげで、それらは依然として手の届かないところにあり、見えないままである可能性があります。見えません。多元宇宙の宇宙間に「接続性」がない場合、多元宇宙の宇宙論的概念を実験的にテストすることはほとんど不可能になります.
「これまでの『証拠』は理論的なものであり、実験的なものではありません。残念ながら、他の宇宙で起こっていることを検証したり、反証したりするための直接的な実験を行うことはできません」と Adams は説明します。
これらのアイデアをテストできないことは、もろ刃の剣です。多元宇宙をテストする方法がないということは、その存在を証明できないことを意味しますが、反証することもできないことを意味します.
ブラック ホール マルチバース
大質量星の寿命が終わり、核融合のための燃料がなくなると、崩壊してブラック ホールになります。ブラック ホールとは、事象の地平線と呼ばれる表面に囲まれた時空の領域で、そこからは光さえも何もありません。 、逃げることができます。
アインシュタインの一般相対性理論によると、大きな質量は時空を曲げることができます。この理論はまた、ブラック ホールの中心部には特異点があり、質量が非常に大きいため時空の曲率が無限になり、その結果、物理法則が崩壊するとも述べています。これは物理学者を悩ませる概念ですが、1 つの仮説で特異点を排除し、それを宇宙全体、ひいては多元宇宙に置き換えることができます。
「特異点は測定できないため、非物理的です。これは、それらの存在が理論が不完全であることを示していることを意味します」と、コネチカット州ニューヘブン大学の理論物理学者 Nikodem Poplawski 博士は述べています。 「私の仮説では、すべてのブラック ホールは、イベント ホライズンの反対側で内部に新しい赤ちゃん宇宙を生成し、ワームホールとしても知られるアインシュタイン ローゼン ブリッジになり、この幼児宇宙を親宇宙に接続します。ブラックホールは存在します。」
この理論では、新しい宇宙から見たとき、親宇宙はホワイト ホールの反対側に表示されます。ホワイト ホールは、外部から入ることができず、ブラック ホールの裏返しと考えることができる空間の領域です。 /P>
「物質がブラック ホールに行き、最終的に新しい宇宙にたどり着くのを例えると、円形の杖でシャボン玉を吹き飛ばすことができます」と Poplawski 氏は言います。 「ワンドは事象の地平面であり、1 次元ではありませんが、石鹸液は事象の地平を横切る物質であり、泡の表面は新しい宇宙です。」
Poplawski によって提案された仮説では、宇宙は何十億ものブラック ホールを生成し、それぞれが赤ちゃん宇宙を生成する可能性があります。今年の 1 月、イタリアの国際高等学校 (SISSA) の研究者は、私たちの宇宙だけで 40 兆 (4 の後に 13 のゼロが続く) のブラック ホールが存在する可能性があると推定しました。それはたくさんの赤ちゃんの世界です!
これらの幼児宇宙は、事象の地平線の光を閉じ込める表面によって親宇宙の居住者から隠され、その事象の地平線を越えると、元に戻ることはありません.それと、何もホワイト ホールに入ることができないという事実 (これはまだ純粋に理論的なものですが、一般相対性理論によって許可されています) は、親と乳児の間に相互作用がないことを意味します。
ただし、同じ宇宙に 2 つのブラック ホールが存在し、これらのブラック ホールのそれぞれが新しい宇宙を作成した場合、「2 つのブラック ホールが合体して 1 つのブラック ホールが作成されるように」、これら 2 つの兄弟宇宙が合体する可能性があります。 Poplawski は言います。
彼は、これが宇宙の大規模な非対称性として赤ちゃんの宇宙に現れるだろうと付け加えています.これは、私たちの宇宙で好ましい方向 (たとえば、物質とエネルギーが増加する方向) を発見した場合、それは兄弟と相互作用する私たちの宇宙に起因する可能性があることを意味します.
ブラックホールの事象の地平線を越えて存在するあなたの別のバージョンの可能性について、ポプロスキーはその可能性は良くないと結論付けています. 「『代わりのあなた』は存在しません。いつでも、オブジェクトは 1 つの宇宙にしか存在できません」と彼は言います。
しかし、ポップ カルチャーの主力の 1 つは彼のコンセプトを反映しています。 .交番に入ると、自分が交番よりも大きな何かの中にいることに気づきます。」
量子力学の多世界マルチバース
素粒子の物理法則を扱う量子物理学では、マルチバースという用語は存在しません。代替宇宙は代わりに「多世界」と呼ばれ、根本的に異なる概念の一部です。これは、これらが以前に調査された多元宇宙のような地理的性質ではないためです.
多世界仮説は、米国の物理学者ヒュー エベレット 3 世によって最初に提案され、量子システムが一見矛盾するように見える状態 (「重ね合わせ」と呼ばれる) で同時に存在する方法と、これらの逆説的な状態がどのように消失するように見えるかを説明しました。
状態の重ね合わせの存在に対する多くの世界の影響は、エルヴィン・シュレディンガーの悪名高い思考実験、シュレディンガーの猫を考えることで想像できます。
思考実験では、不運なモギーが密閉された箱に入れられ、箱の中の原子核が崩壊した場合にのみ放出される致死毒のバイアルが入った装置が入っています。箱、猫、デバイスを単一の量子システムとして扱うと、各状態 (この場合は「死んでいる」または「生きている」) が波によって表されます。波は重なり合って単一の波動関数を形成できるため、猫は状態の重ね合わせで存在できます。これは、量子力学では、猫は同時に死んでいるか生きているかの両方を意味します.
この矛盾しているように見える状態は、箱が開かれるまでしか持続せず (システムで測定を行うのと似ています)、波動関数が崩壊するということは、重ね合わせがなくなり、状態が解決されることを意味します。猫は死んでいるか生きているかのどちらかです。それでもなぜ 「デコヒーレンス」としても知られるこの重ね合わせの崩壊を引き起こす測定は、まだ謎のままです。
多世界仮説はデコヒーレンスを完全に排除します。代わりに、箱の開口部が波動関数を崩壊させるのではなく、測定が波動関数を指数関数的に成長させ、実験者、そして最終的には宇宙全体を「飲み込む」ことを示唆しています.
「量子力学の多世界定式化では、システムの各状態は物理的に異なる世界です」と、カリフォルニア大学アーバイン校の科学哲学者である Jeffrey Barrett 教授は言います。
これは、照明のスイッチを 1 回押すたびに、無限に近い世界が生まれることを意味します。スイッチをまったくフリックしなかった世界だけでなく、光がリビングルームを満たしているときの各フォトンの可能なパスごとに1つ。
つまり、シュレディンガーの猫の思考実験に関して言えば、実験者は猫が死んでいるか生きているかを発見するために箱を開けているのではありません。むしろ、猫が死んでいる世界にいるのか、それとも生きている世界にいるのかを知るために、箱を開けているのです。
最初は、この量子多元宇宙を構成する世界は似ていますが、ごくわずかな違いがあります。しかし、これらの変化は宇宙から宇宙へと拡大するため、以前に分岐したものは互いに著しく異なる可能性があります.
「オブザーバーのオブジェクト、イベント、および物理的な記録は、異なる世界では異なります。エッフェル塔がロサンゼルスにある世界があります」とバレットは言います。 「すべての世界、つまり宇宙は、単一のグローバル宇宙の一部です。私たちの分岐世界の知覚からは、この宇宙のように見えます。」
Barrett は、これらの「多くの世界」の 1 つに別の「あなた」が含まれる可能性がどの程度あるのかという問題に取り組んでいます。彼は、それが可能であるだけでなく、要求されていることを明らかにしました.
「確かに、私の別のコピーがたくさん含まれているでしょう」と彼は言います。 「これは、理論が量子測定の問題に対処する方法の基本です。」
これらすべてが、多元宇宙の量子バージョンを、少なくとも原則として、ポップ カルチャーに最もよく似たものにしています。これは、おそらく あなたの無限のバージョンが含まれています。間違いなく
量子力学の詳細:
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