Hvad er multiverset?

Vi taler om multiverser, så du kender øvelsen:Forestil dig, at du er dig, men i stedet for at spise et æble som en snack i dag, du spiste et stykke pizza. Eller forestil dig, at du ikke er dig, fordi protoner ikke fungerer på samme måde, hvor "du" er, og atomer dannes ikke, og hele universet er livløst og underligt. Eller forestil dig noget som helst, fordi når vi taler om multiverset, vi befinder os ofte ved at gå over disse uendelige muligheder for eksistens. Hvilket er fint og godt; multiverset handler om disse "alternative" verdener. Men det er også en fysikkanal, der kan besvare nogle alvorlige spørgsmål, samtidig med at der stadig er skabt hård kritik fra skeptikere.

Først, lad os tale om multiversets stigning i popularitet - og hvorfor det er så meget upopulært hos nogle forskere, der hævder, at det er mere filosofi end videnskab. Vi starter med standardmodellen for partikelfysik, som grundlæggende er den accepterede model for det grundlæggende stof og kræfter, der findes i universet. På dette tidspunkt, vi har set dem alle:stofpartiklerne (herunder ting som elektroner og protoner), og de fire kræfter, de interagerer med.

Den eneste uoverensstemmelse, vi havde med standardmodellen, er, at mens vi ved, at partikler har masse, kunne vi ikke finde ud af, hvordan denne masse blev opnået. Da forskere observerede Higgs -bosonen i 2012 under forsøg på Large Hadron Collider, den sidste brik i Standard Model -puslespillet gled på plads:Higgs -feltet, bestående af en suppe af Higgs bosoner, tillader partikler at få masse. Vi fejrede alle, fordi videnskaben var fundet ud af, og alle kunne gå hjem for at overveje vigtigere spørgsmål, som hvis Lady Mary bare kunne køre Downton Abbey på egen hånd og lade de irriterende bejlere være ude af det.

Jeg gætter på, at du allerede har fastslået, at videnskaben ikke er løst, og vanilje Lotharios bomber stadig Mary hver uge. Fordi mens standardmodellen fungerer godt til det, vi har observeret, den har stadig nogle enorme, gabende huller. Og det er, hvordan forskere forklarer de huller, som vi kommer på ideen om multiverset. Så lad os undersøge nogle af disse huller, for at se, hvorfor et multivers kan begynde at lyde tiltalende.

Der er et par store ting, som standardmodellen ikke svarer på. Ligesom hvordan tyngdekraften fungerer inden for standardmodellen, og hvordan de tre andre grundlæggende kræfter kan forenes til en enkelt. Et andet fremragende spørgsmål er, at universet stort set består af mørkt stof og energi; vi har aldrig været i stand til at iagttage, hvad den mystiske "anden" sag er. Den tredje er, at mens vi så Higgs -bosonen i LHC -eksperimenter, vi observerede det ved en masse, der gav lidt mening. Det skulle have været ekstremt stort; det var faktisk ret let [kilde:Fermilab]. Nu du eller jeg-forudsat at du ikke er en verdenskendt fysiker, og hvis du er venligst identificer dig selv - tænker sandsynligvis, "Ærgerligt. Det lyder som om, at standardmodellen ikke er så standard, eller meget af en model. Tilbage til tegnebrættet for at oprette den alternative standardmodel, der faktisk forklarer ting. "

Minde om, imidlertid, at standardmodellen faktisk er bekræftet med andre ord, alt, hvad Standardmodellen har forudsagt, er blevet observeret. Standardmodellen, det ser ud til, behøver ikke at skrottes; vi "bare" skal finde ud af den fysik, som den ikke forklarer.

Vi er i en fascinerende tid til at undersøge, hvad der ligger ud over standardmodellen, takket være Large Hadron Collider. LHC fungerer ved at smadre protoner sammen ved enorme hastigheder - næsten lysets hastighed. (Derfor kalder de dem partikelacceleratorer.) Når protonerne støder sammen, sker der et lille big bang, der gengiver forholdene lige efter, at vores univers begyndte. Vi kan studere de rester, der flyver fra disse protonsmadder for at se, om vi kan finde partikler, der kan gå ud over standardmodellen, giver os en bedre idé om, hvordan vi besvarer de spørgsmål, modellen ikke gør.

Kan du huske, hvordan vi sagde, at vi skulle takke Large Hadron Collider for at have givet en så frugtbar tid til partikelfysik? Nogle forskere er mere tilbøjelige til at brokke sig med "tak for ingenting" til den gamle LHC. Fordi ud over Higgs, den har ikke fundet noget. Hvilket er en ret stor ting, fordi en almindeligt accepteret idé om at udfylde hullerne i standardmodellen var ideen om supersymmetri. Kort sagt, supersymmetri sagde, at for hver kendt partikel af masse eller kraft, der var en endnu uset superpartner, der var meget tungere.

Supersymmetri ville præsentere en elegant, naturlig løsning på en lang række standardmodelspørgsmål. Det præsenterer en levedygtig kandidat til mørkt stof (i form af en superpartner), det forklarer masseforskelle, og det kan endda forene de tre kræfter ved en enkelt høj energi [kilde:Schwartz]. Desværre, LHC har ikke fundet en eneste superpartner endnu, selvom vi virkelig burde finde nogle på omtrent samme masse som Higgs. Faktisk, vi har ikke fundet beviser for supersymmetri, periode.

Det er her, multiverset kommer ind. Det er endnu en udvidelse af standardmodellen, der forsøger at forklare nogle af de langvarige spørgsmål, som standardmodellen ikke rigtig er designet til at besvare. Og dreng, er det kontroversielt.

I det væsentlige, multiverse -konceptet (og der er mere end et) siger, at dette ikke er det eneste univers i kosmos. Selvom tingene måske fungerer på en måde i vores lille hjørne, der på ingen måde garanterer, at der er en konstant, naturlig orden, der omfatter fysik med et stort P.

Disse multiverside ideer antager en lang række forskellige former. Måske lever vi i et univers oven på et univers oven på et univers, og så videre i det uendelige. Måske lever vi i et "lomme" -univers i et uendeligt felt af universer. Måske lever vi endda i et univers af universer, hvor ethvert muligt resultat af noget kan forekomme, fordi alle sandsynligheder eksisterer i deres eget univers. I enhver sammenhæng, multiverset indeholder et afgørende punkt:Vi er en ulykke. Vores univers er ikke specielt indstillet til at have de helt rigtige konstanter, der gør vores eksistens-og eksistensen af ​​alt-mulig. I stedet, det er bare en statistisk sandsynlighed for, at i et uendeligt antal universer, en af ​​dem ville komme ud som vores, med partikler, der kan klumpe for at danne atomer, molekyler, græs, luft, stjerner, Lucky Charms og mennesker.

Mange fysikere synes, at denne udsigt er dyster. Hvorfor studere universet, hvis der ikke er noget at opdage? Hvis det ikke er andet end en statistisk tilfældighed, at vores verden fungerer, som den gør, hvad er så spændende ved at prøve at finde ud af, hvilken energi kræfterne forener? Det er bare et tal. Men ud over ho-hum-grunde til at være på vagt over for multiverset, nogle fysikere hævder, at det er ligefrem uansvarlig videnskab, da det ikke er set, og ingen kan bevise det.

Selvfølgelig, videnskab er ofte baseret på store spørgsmål, der ikke altid er let at teste; det er helt fair. Vi kan ikke bare komme med ideer baseret på fakta, ellers ville der aldrig være en gnist af kreativitet til at flytte os ud over det, vi allerede ved. Men forskere stoler på at bevæge sig mod at finde testbare hypoteser, ellers er vi i et andet rige - tør jeg sige, univers - kaldet filosofi.

Hvilket er præcis, hvad nogle fysikere finder så foruroligende ved multiverset og andre tilsyneladende ustabile doozies som strengteori, med dens flere dimensioner har vi intet håb om at se. (Eller føler. Eller hører. Du får ideen.) Hvis vi ikke kan teste dem, de er intet andet end teoretiske ideer, henvist til middagsfest "hvad nu hvis" diskussioner.

Selvfølgelig, mange vigtige videnskabelige teorier ser ikke ud til at være let testbare i starten. Problemet med multiverser er, at det kræver, at vi holder op med at se på de ting, vi kan se, og prøv at undersøge, hvad vi ikke kan se [kilde:Frank]. Forsøg på at låse op for mysteriet om, hvad vi kan observere, nogle vil argumentere, er langt vigtigere end at jagte de hypotetiske ting, vi ikke har noget håb om at opdage.

Masser mere information

Forfatterens note:Hvad er multiverset?

Som du måske kan fortælle, konceptet om multiverset er vildt polariserende i fysikfællesskabet. I kilderne, du vil se eksempler fra mennesker, der både elsker og afskyr det, og jeg vil opfordre dig til at læse begge sider af argumentet.

relaterede artikler

• Kan supersymmetri og multiverset begge være sande samtidigt?
• Hvad ser partikelfysikere, når der sker kollisioner?
• Kan LHC bevise strengteori?
• 5 opdagelser foretaget af den store Hadron Collider (indtil videre)
• Har LHC fundet nogen praktisk anvendelse til Higgs boson?

Kilder

• Ellis, George F.R. "Eksisterer multiverset virkelig?" Videnskabelig amerikansk. August 2011. (24. juli, 2014) http://www.scientificamerican.com/article/does-the-multiverse-really-exist/
• Fermilab, Det amerikanske energiministerium. "Hvorfor Supersymmetri?" YouTube -video. 31. maj kl. 2013. (27. juli, 2014) https://www.youtube.com/watch?v=09VbAe9JZ8Y&feature=youtu.be
• Folger, Tim. "Videnskabens alternativ til en intelligent skaber." Opdag magasinet. 10. november kl. 2008. (24. juli, 2014) http://discovermagazine.com/2008/dec/10-sciences-alternative-to-an-intelligent-creator
• Åben, Adam. "Et univers for meget?" NPR. 16. marts 2010. (24. juli, 2014) http://www.npr.org/blogs/13.7/2010/03/one_universe_too_many_string_t.html
• Hellier, Coel. "Multiverset som et videnskabeligt begreb." Scientia Salon. 3. juni kl. 2014. (27. juli, 2014) http://scientiasalon.wordpress.com/2014/06/03/the-multiverse-as-a-scientific-concept-part-i/
• Moskowitz, Clara. "5 grunde til, at vi kan leve i et multivers." Space.com. 7. december kl. 2012. (24. juli, 2014) http://www.space.com/18811-multiple-universes-5-theories.html
• O'Neill, Ian. "Vil videnskaben sprænge multiuniversets boble?" Opdag magasinet. 18. juli 2014. (24. juli, 2014) http://news.discovery.com/space/will-science-burst-the-multiverses-bubble-140718.htm#mkcpgn=rssnws1
• Schwartz, John H. "Superpartnere." California Institute of Technology. (24. juli kl. 2014) http://theory.caltech.edu/people/jhs/strings/str121.html
• Woit, Peter. "Er strengteori overhovedet forkert?" Amerikansk videnskabsmand. Marts-april 2002. (24. juli, 2014) http://www.americanscientist.org/issues/pub/is-string-theory-even-wrong