1954 kom en ung doktorand vid Princeton University vid namn Hugh Everett III på en radikal idé:Ett parallellt universum , precis som vårt universum, existerar. Flera universum är alla relaterade till vårt; verkligen, de förgrenar sig från vårt, och vårt universum förgrenar sig från andra.
Inom ett parallellt universum, även känt som ett alternativt universum, har våra krig haft andra utfall än de vi känner till. Utdöda arter i vårt universum har utvecklats och anpassats i separata universum. I dessa parallella världar kan vi människor ha dött ut. Vissa versioner hävdar till och med att det finns oändliga universum med oändliga möjligheter.
Denna tanke förbryllar sinnet och ändå är den fortfarande begriplig. Föreställningar om parallella universum eller dimensioner som liknar våra egna har dykt upp i science fiction-verk och har tjänat som förklaringar till metafysik. Men varför skulle en ung, blivande fysiker eventuellt riskera sin framtida karriär genom att ställa en teori om parallella universum?
InnehållMed sin Many-Worlds-teori försökte Everett att svara på en ganska klibbig fråga relaterad till kvantfysik:Varför beter sig kvantmateria oregelbundet?
Kvantnivån är den minsta som vetenskapen har upptäckt hittills. Studiet av kvantfysik började 1900 när fysikern Max Planck först introducerade konceptet för den vetenskapliga världen. Plancks studie av strålning gav några ovanliga fynd som stred mot klassiska fysiska lagar.
Dessa fynd tydde på att det finns andra lagar som verkar i universum, som verkar på en djupare nivå än den vi känner till.
På ganska kort tid märkte fysiker som studerade kvantnivån några märkliga saker om denna lilla värld. För det första har de partiklar som finns på denna nivå ett sätt att ta olika former godtyckligt. Till exempel har forskare observerat fotoner - små paket av ljus - som fungerar som partiklar och vågor. Till och med en enda foton uppvisar denna formförskjutning [källa:Brown University].
Tänk om du såg ut och agerade som en solid människa när en vän tittade på dig, men när han tittade tillbaka igen, hade du tagit en gasform. Det är en förenklad version av Heisenbergs osäkerhetsprincip.
Fysikern Werner Heisenberg föreslog att bara genom att observera kvantmateria påverkar vi materiens beteende. Således kan vi aldrig vara helt säkra på naturen hos ett kvantobjekt eller dess attribut, som hastighet och plats.
Köpenhamnstolkningen av kvantmekaniken stöder denna idé. Poserad av den danske fysikern Niels Bohr, säger denna tolkning att alla kvantpartiklar inte existerar i det ena eller det andra tillståndet utan i alla sina möjliga tillstånd på en gång. Summan av möjliga tillstånd för ett kvantobjekt är vågfunktionen. Tillståndet för ett objekt som existerar i alla dess möjliga tillstånd samtidigt är superposition.
Enligt Bohr, när vi observerar ett kvantobjekt påverkar vi dess beteende. Observation bryter ett objekts överlagring och tvingar i huvudsak objektet att välja ett tillstånd från dess vågfunktion. Denna teori förklarar varför fysiker har tagit motsatta mätningar från samma kvantobjekt:Objektet "valde" olika tillstånd under olika mätningar.
En stor del av kvantsamfundet accepterade och fortsätter att acceptera Bohrs tolkning. Men på sistone har Everetts teori om många världar fått en del uppmärksamhet.
Unge Hugh Everett instämde i mycket av vad den högt respekterade fysikern Niels Bohr hade föreslagit om kvantvärlden. Han höll med om idén om superposition, såväl som med begreppet vågfunktioner. Men Everett höll inte med Bohr i ett avgörande avseende:Att mäta ett kvantobjekt tvingar det inte in i ett eller annat omfattande tillstånd, enligt Everett.
Istället orsakar en mätning av ett kvantobjekt en faktisk splittring i universum. Universum dupliceras bokstavligen och delas upp i ett universum för varje möjligt utfall från mätningen.
Säg till exempel att ett objekts vågfunktion är både en partikel och en våg. När en fysiker mäter partikeln finns det två möjliga utfall:Den kommer antingen att mätas som en partikel eller en våg. Denna distinktion gör Everetts Many-Worlds-teori till en konkurrent till Köpenhamnstolkningen som en förklaring till kvantmekaniken.
När en fysiker mäter objektet delas universum i två distinkta universum för att tillgodose vart och ett av de möjliga resultaten. Så en vetenskapsman i ett universum mäter objektet i vågform. Samma vetenskapsman i det andra universum mäter objektet som en partikel. Detta förklarar också hur du kan mäta en partikel i mer än ett tillstånd.
Hur oroande det än kan låta, har Everetts tolkning av många världar implikationer bortom kvantnivån. Om en handling har mer än ett möjligt resultat, då – om Everetts teori är korrekt – splittras universum när den handlingen inträffar. Detta gäller även när en person väljer att inte vidta någon åtgärd.
Det betyder att om du någonsin har hamnat i en situation där döden var ett möjligt resultat, så dog du i ett universum parallellt med vårt. Detta är bara en anledning till att vissa tycker att tolkningen av många världar är störande.
En annan störande aspekt av tolkningen av många världar är att den undergräver vår uppfattning om tid som linjär. Föreställ dig en tidslinje som visar historien om Vietnamkriget. Istället för en rak linje som visar anmärkningsvärda händelser som går framåt, skulle en tidslinje baserad på tolkningen av många världar visa varje möjlig resultat av varje vidtagen åtgärd. Därifrån skulle varje möjlig resultat av de åtgärder som vidtagits (som ett resultat av det ursprungliga resultatet) krönikas ytterligare, vilket resulterar i ett i huvudsak oändligt antal alternativa universum.
Men en person kan inte vara medveten om sitt andra jag – eller ens sin död – som existerar i parallella universum. Så hur skulle vi någonsin kunna veta om teorin om många världar är korrekt? Försäkran om att tolkningen är teoretiskt möjlig kom i slutet av 1990-talet från ett tankeexperiment – ett tänkt experiment som används för att teoretiskt bevisa eller motbevisa en idé – kallat kvantsjälvmord.
Detta tankeexperiment förnyade intresset för Everetts teori, som många ursprungligen ansåg vara skräp. Sedan Many-Worlds visade sig vara möjlig har fysiker och matematiker syftat till att undersöka teorins implikationer på djupet. Men tolkningen av många världar är inte den enda teorin som försöker förklara universum. Det är inte heller den enda som antyder att det finns universum parallella med vårt eget. Läs nästa sida för att lära dig mer om strängteori.
The Many-Worlds-teorin och Köpenhamnstolkningen är inte de enda konkurrenterna som försöker förklara universums grundläggande nivå. Faktum är att kvantmekaniken inte ens är det enda fältet inom fysiken som söker efter en sådan förklaring.
De teorier som har vuxit fram från studiet av subatomär fysik förblir fortfarande teorier. Detta har fått studieområdet att dela sig på ungefär samma sätt som psykologins värld. Teorier har anhängare och kritiker, liksom de psykologiska ramar som föreslagits av Carl Jung, Albert Ellis och Sigmund Freud.
Sedan deras vetenskap utvecklades, har fysiker varit engagerade i omvänd konstruktion av universum - de har studerat det observerbara universum och arbetat bakåt mot mindre och mindre nivåer av den fysiska världen. Genom att göra detta försöker fysiker nå den sista och mest grundläggande nivån. Det är denna nivå, hoppas de, som kommer att fungera som grunden för att förstå allt annat.
Efter sin berömda relativitetsteori tillbringade Albert Einstein resten av sitt liv på att leta efter den sista nivån som skulle svara på alla fysiska frågor. Fysiker hänvisar till denna fantomteori som Theory of Everything. Kvantfysiker tror att de är på väg att hitta den sista teorin. Men ett annat fysikfält anser att kvantnivån inte är den minsta nivån, så den kunde därför inte tillhandahålla teorin om allting.
Dessa fysiker vänder sig istället till en teoretisk subkvantnivå som kallas strängteori för svaren på hela livet. Vad som är fantastiskt är att dessa fysiker, som Everett, genom sin teoretiska undersökning också har kommit fram till att det finns parallella universum.
Strängteorin, som har sitt ursprung av den japansk-amerikanske fysikern Michio Kaku, säger att de väsentliga byggstenarna i all materia såväl som alla fysiska krafter i universum – som gravitationen – existerar på en subkvantnivå.
Dessa byggstenar liknar små gummiband - eller strängar - som utgör kvarkar (kvantpartiklar), och i sin tur elektroner, atomer, celler och så vidare. Exakt vilken typ av materia strängarna skapar och hur den materia beter sig beror på vibrationerna hos dessa strängar.
Det är på detta sätt som hela vårt universum är sammansatt. Och enligt strängteorin utspelar sig denna komposition över 11 separata dimensioner. Liksom Many-Worlds-teorin, visar strängteorin att parallella universum existerar. Enligt teorin är vårt eget universum som en bubbla som existerar vid sidan av liknande parallella universum.
Till skillnad från teorin om många världar, antar strängteorin att dessa universum kan komma i kontakt med varandra. Strängteorin säger att gravitationen kan flöda bland dessa parallella universum. När dessa universum interagerar inträffar en Big Bang - som den som skapade vårt universum -.
Medan fysiker har lyckats skapa maskiner som kan detektera kvantmateria, har subkvantsträngarna ännu inte observerats, vilket gör dem - och teorin som de är byggda på - helt teoretiska. Vissa har misskrediterat det. Men andra fortsätter att tro att det är korrekt.
Så finns det verkligen parallella universum? Enligt Many-Worlds-teorin kan vi inte riktigt vara säkra, eftersom vi inte kan vara medvetna om dem. Strängteorin har redan testats minst en gång - med negativa resultat. Dr. Kaku tror fortfarande att det finns parallella dimensioner [källa:The Guardian].
Einstein levde inte tillräckligt länge för att se sin strävan efter teorin om allt tas upp av andra. Återigen, om Many-Worlds är korrekt, lever Einstein fortfarande i ett parallellt universum. Kanske i det universum har fysiker redan hittat teorin om allting.
