Kosmische Verwirrung: Rede von Multiverses und schwere Fehler in der Astrophysik
"Ich möchte eine sehr ernste Verlegenheit, reden", sagte Mario Livio, erklärten Wissenschaftler und Autor, bei einer Podiumsdiskussion beim World Science Festival in New York City im letzten Monat.
Mit drei anderen prominenten Astrophysiker am Panel, Livio tauchten in eine verwirrende (und peinlich) Probleme in der modernen Astrophysik, führte zu einer Diskussion über unabhängig davon, ob unser Universum nur eines unendlich vieler Multiverses sein könnte- und ob eine Theorie des Multiversums gut oder schlecht für die Wissenschaft ist.
Die Verlegenheit von der Livio erwähnte bekannt manchmal als die Vakuum-Katastrophe. Wirklich leeren Raum gesaugt trockene Luft oder Partikel, noch eine innewohnende Energie darauf, nach Beobachtungen hat, sagte Livio. Wenn Wissenschaftler verwenden um zu versuchen und berechnen diese Vakuumenergie Theorien der Quantenmechanik, deren Ergebnisse unterscheiden sich jedoch von der Messergebnisse von etwa 120 Größenordnungen oder die Nummer 1, gefolgt von 120 Nullen. [7 überraschende Dinge im Universum]
"Dies ist eine große Anzahl auch in der Astronomie", sagte Livio. "Vor allem für eine Diskrepanz."
Einer der Diskussionsteilnehmer, Josh Frieman, fuhr nach Hause, wie alarmierend dieser Fehler ist.
"Um ein mathematischer Fehler so groß machen, wissen Sie, dass musst du wirklich hart daran arbeiten. Es ist nicht einfach,"sagte Frieman, der leitende Angestellte Wissenschaftler am Fermi National Accelerator Laboratory und der derzeitige Direktor der dunklen Energie-Umfrage ist.
Auch durch bestimmte Anpassungen u.a. wurden Physiker nur in der Lage, den Fehler auf ca. 55 Größenordnungen reduzieren Livio sagte.
Diskussionsteilnehmer Adam Riess, Professor für Raum-Studien an der Johns Hopkins University und Astronom an der Space Telescope Science Institute, fügte hinzu, dass wenn der berechnete Wert für die Vakuumenergie wahr, "dann die Beschleunigung gewesen wäre so stark auseinander Galaxien, Sterne, Planeten, vor allem gebildet, Riss haben würde", Riess sagte. "Also einfach unsere Existenz sagt uns, dass diese Berechnung nicht grob zutrifft."
Aber woher kommt ein erstaunlich großer Fehler? So weit die Diskussionsteilnehmer sagte, sind Wissenschaftler ratlos.
"Es gibt verschiedene Möglichkeiten," sagte Livio. "Eine Möglichkeit ist, dass wir nicht wirklich wissen, wie die Energie des Vakuums überhaupt zu berechnen. Oder vielleicht sogar die Energie des Vakuums nicht einmal etwas, das Sie aus ersten Prinzipien berechnen können."
"Dann haben die Leute kommen [...] mit der Möglichkeit, die eigentlich gibt es nicht nur ein Universum, gibt es ein Multiversum. Es gibt ein großes Ensemble von Universen."
Der Grund, warum ein Multiversum könnte dieses Problem lösen, dass es vorschlagen, dass die Vakuumenergie ist "eine Zufallsvariable" sagte, Livio. Was bedeutet, ist nicht es abgeleitet von einem physikalischen Prinzip, die Wissenschaftler herausfinden können, aber eher wurde es nach dem Zufallsprinzip ermittelt. In Existenz (vielleicht unendlich viele), dann mit der Schaffung des so viele Universen gibt es viele, viele andere Universen, könnte die Variablen jeweils ein wenig ändern. (Es gibt verschiedene "multiverse" Theorien, und einige enthalten nicht unbedingt einer unendlichen Anzahl von anderen Universen.)
Wenn eine Version von Multiversum Theorie wahr ist, dann die Tatsache, dass unser Universum geeignet für das Leben ist nur ein Produkt der Statistik ist: Wenn genügend Universen entstehen, mindestens einer von ihnen ist verpflichtet, die richtige Kombination von Faktoren für das Leben zu haben.
Priyamvada Natarajan, Professor für Astronomie und Physik an der Yale University, die Studien exotische im Universum Materie, hob hervor, wie das Deck gestapelt gegen ein Universum scheint das ist gastfreundlich zu leben.
"Die Tatsache ist, dass Sie etwa sechs Zahlen zur Beschreibung der Eigenschaften unseres Universums – die Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft. Und wir können [Zahlen] in unterschiedlichem Maße von Genauigkeit messen. Und wenn eine dieser Nummern wirklich sogar sehr leicht herausgelöst aus was wir, um zu sein, messen dann Leben wäre nicht möglich gewesen", sagte Natarajan. "So gibt es eine feine, echte Abstimmung fehlerhaft. […] Dinge müssen einfach so an das Universum haben, das wir haben."
Warum also hat unser Universum mit der perfekte Anordnung der Variablen verschlagen? Gibt es eine körperliche Ursache, die Wissenschaftler entdecken und mathematisch beschreiben können?
Oder ist unser Universum nur ein möglich Multiverse, durch eine Rolle der Würfel bestimmt?
"Diese Möglichkeit erhöht den Blutdruck viele Physiker," sagte Livio. "Andere denken, dass es der einzige Ausweg ist." [Top 5 Gründe könnten wir leben in einem Multiversum | Verborgene Universen]
Die multiverse Erklärung für die Diskrepanz der Vakuumenergie ist ein Beispiel für etwas, nennt das anthropische Prinzip, sagte Frieman. Dieses philosophische Argument ist etwas kreisförmig, und im wesentlichen besagt, dass der Aufstieg der fühlenden Wesen in diesem Universum nur bemerkenswert scheint, weil fühlende Wesen gibt, sie zu beobachten. Darüber hinaus weist das Prinzip die Suche aus einem bestimmten Grund, warum dieses Universum zum Host Leben abgestimmt wurde.
"Meine Kollegen und ich, wir It das"A"Wort", sagte Frieman. "Und [es] kann die Erklärung dafür, warum die Vakuumenergie so klein ist. Meiner Meinung nach ist jedoch das Problem mit diesem Ansatz, dass es Sie von der Suche nach Physik-basierte Ansätze, Probleme lenkt."
Gibt es Beispiele in der Geschichte der Wissenschaft, wo Menschen davon ein anthropische ausgegangen sind, Ansatz für ein Problem, aber dann fand eine physikalische Erklärung.
"Ich glaube, sogar [Stephen] Hawking selbst nannte es einen"Rat der Verzweiflung"," sagte Frieman. "Weil Sie im Grunde sagen wir nie wirst um eine physikalische Erklärung hierfür herauszufinden."
Allerdings hat das anthropische Prinzip auch gezeigt, in einigen Fällen zutreffen.
Ein Beispiel verläuft parallel zu der Frage, warum das Universum fit ist, Leben zu unterstützen: Warum ist die Erde zu fit Leben unterstützen?
"Warum [sind] Sonne und Erde 93 Millionen Meilen voneinander entfernt? Das ist eine große Anzahl. Das gibt uns Wasser und macht es einfach für das Leben", sagte Riess.
Gibt es eine grundlegende physikalische Erklärung für, warum die Erde in diesem tollen Ort gelandet? Oder war es nur eine glückliche Rolle des Würfels?
Dank der relativ neue Entdeckung von Tausenden von Exoplaneten, Wissenschaftler wissen, dass es Letzteres – mit so vielen Planeten im Universum, ein paar waren wahrscheinlich die Bedingungen für das Leben zu erhalten.
Riess argumentiert, weil wir das gleiche Verständnis des Universums nicht, die wir von Exoplaneten zu tun, es verfrüht wäre zu sagen, dass die multiverse Erklärung richtig ist.
"Aber ich bin mehr besorgt, dass [...] "Wir verlieren die Verbindung zu unserer Welt zu erklären", sagte er. "Denn es fast ist wie eine Gottheit zu diesem Zeitpunkt aufrufen, um zu sagen, gut, sie gerade sie es einrichten, richtig sein. Sie können nicht verstehen, ihre Gedanken. Sie sagen nur, das ist so, wie sie es wollten."
Aber Natarajan angeboten eine andere Auslegung.
"Ist einer der Gründe, warum das multiverse Argument tatsächlich mir gefällt, eigentlich gibt es keinen Raum für Agentur oder Gottheiten oder so etwas," sagte sie. "Ich muss sagen, dass ich persönlich nicht unangenehm mit der Idee eines Multiversums bin." [Wissenschaftler diskutieren die Inflation Theorie Multiversum]
Natarajan bot eine weitere Alternative, warum die Vakuumenergie unberechenbar erweisen könnte.
"Die andere Möglichkeit ist auch ein etwas bescheidener Ansatz, der ist, warum müssen wir eigentlich den kognitiven Apparat, alles zu verstehen,?" sagte sie. "Das ist eine andere Linie der Argumentation."
"Aber der Punkt ist, dass wir nicht aufgehört haben, arbeiten an dunkler Materie und dunkler Energie oder herauszufinden, die kosmologische Konstante wegen dieses potenziellen multiverse Erklärung," so Natarajan. "So ist es nicht gonna stop us."
Frieman vereinbart, und darauf hingewiesen, dass die "120 Größenordnungen Problem ist bekannt über wirklich seit den Anfängen der Quantenmechanik. Es älter als die Entdeckung der dunklen Materie und dunklen Energie", und Wissenschaftler verfolgen noch eine Lösung.
Natarajan beendete die Diskussion mit der Feststellung, die derzeit, das Universum zu untersuchen Wissenschaftler "in eine sehr unangenehme Situation," wobei sie haben es geschafft, eine Menge lernen über dunkle Materie und dunkle Energie, und noch fehlen einige sehr grundlegende Teile des Puzzles, wie das wissen, welche Art von Teilchen dunkler Materie besteht.
"Ich denke, wir müssen offen für alle Materie von Spekulationen, die Art von unangenehmen Situation befinden wir uns in."
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