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4 월 말에 흐린 오후에, 물리 교수와 학생들은 콜롬비아 대학교 (Columbia University)의 목재 패널 강의실에 붐비는 Nima Arkani-Hamed의 대화를 위해 Nima Arkani-Hamed가 N.J. 근처의 프린스 턴 (Princeton)의 고급 연구 연구소 (Advanced Study for Advanced Study)에서 방문한 강연의 어깨 길이의 머리카락을 뒤쫓아 최근에 끔찍한 모습을 보여주었습니다. 유럽의 대형 Hadron Collider.
"우주는 불가피하다"고 그는 선언했다. “우주는 불가능합니다.”
2012 년 7 월 Higgs Boson의 화려한 발견은 기본 입자가 질량을 어떻게 획득하는지에 대한 거의 50 년 된 이론을 확인하여 은하 및 인간과 같은 큰 구조를 형성 할 수있게 해주었다. Arkani-Hamed는“그것이 실험을위한 승리이며, 이론의 승리이며 물리학이 효과가 있음을 나타냅니다.
그러나, Higgs Boson이 질량 (또는 동등한 에너지)으로 이해하기 위해서는 LHC도 다른 입자의 떼를 찾아야한다고 결정되었다. 아무도 나타났습니다.
LHC 실험은 하나의 입자 만 발견 한 결과 수십 년 동안 양조해온 물리학에서 심오한 문제를 심화시켰다. 현대 방정식은 숨막히는 정확성으로 현실을 포착하여 자연의 많은 상수의 값과 Higgs와 같은 입자의 존재를 올바르게 예측합니다. 그러나 Higgs Boson의 질량을 포함한 몇 가지 상수는 우주가 설명 할 수없는 미세 조정과 취소에 의해 유니버스가 형성되지 않는 한,이 신뢰할 수있는 법이 지시 해야하는 것과 기하 급수적으로 다릅니다.
.위험은“자연성”이라는 개념이며, 자연의 법칙이 숭고하게 아름답고 불가피하며 독립적이라는 Albert Einstein의 꿈입니다. 그것 없이는 물리학 자들은 그 법이 공간과 시간의 구조에서 임의의 임의의 변동의 임의적이고 지저분한 결과라는 가혹한 전망에 직면합니다.
.LHC는 2015 년에 답변을위한 마지막 도랑 검색으로 스매싱 양성자를 재개 할 것입니다. 그러나 논문, 대화 및 인터뷰에서 Arkani-Hamed와 다른 많은 물리학 자들은 이미 우주가 부자연할 가능성에 직면하고 있습니다. (그러나 그것을 증명하는 데 필요한 것에 대해 폭 넓은 의견 불일치가 있습니다.)
아인슈타인이 1933 년부터 1955 년에 죽을 때까지 가르치는 연구소의 이론적 물리학자인 나단 세이 버그 (Nathan Seiberg)는“10 년 또는 20 년 전 자연의 확고한 신자였다. 내 희망은 여전히 우리가 생각하지 못한 것이 있다는 것,이 모든 것을 설명 할 다른 메커니즘이 있다는 것입니다. 그러나 나는 그것이 무엇인지 알지 못한다.”
물리학 자들은 우주가 부자연스럽고, 생명을 가능하게하는 기본 상수가 극히 가능하지 않은 경우, 우리가 불가능한 경우가 실현되기 위해서는 엄청난 수의 우주가 존재해야한다고 생각합니다. 그렇지 않으면 왜 우리는 운이 좋을까요? 부 자연스도는 Multiverse 가설에 큰 리프트를 줄 것입니다.이 가설은 우리 우주가 무한하고 액세스 할 수없는 거품에서 하나의 거품이라는 것을 고정시킵니다. String Theory라는 인기있는 편광 프레임 워크에 따르면, 다중 사람에서 거품을 일으킬 수있는 가능한 유형의 우주 수는 약 10입니다. 그 중 일부에서는 우연한 상수가 우리가 관찰하는 이상한 상수를 생성 할 것입니다.
.그러한 그림에서,이 우주에 관한 모든 것이 불가피한 것은 아니며, 그것을 예측할 수 없게 만듭니다. 이 연구소의 현악기 이론가 인 에드워드 위튼 (Edward Witten)은 이메일로 다음과 같이 말했습니다. 그러나 우주가 창조 될 때 우리 중 누구도 상담하지 않았습니다.”
버클리 캘리포니아 대학교의 물리학자인 라파엘 부스 소 (Raphael Bousso)는 다중 사람들 시나리오 개발을 도왔다. “그러나 나는 우리가 감정적으로 분석 할 수 있다고 생각하지 않습니다. LHC의 자연이 없을 때 점점 더 선호되는 논리적 가능성입니다.”
LHC가 다음 달리기에서 발견하거나 발견하지 못하는 일은 두 가지 가능성 중 하나에 대한 지원을 빌려줄 가능성이 있습니다. 우리는 과도하게 복잡하지만 독립형 우주에 살고 있거나 다수의 비정형 거품에 서식합니다. Seiberg는“LHC로 인해 오늘부터 5 ~ 10 년 동안 훨씬 더 똑똑 할 것입니다. “그래서 흥미 롭습니다. 이것은 손이 닿는다.”
우주 우연의 일치
아인슈타인은 한때 과학자에게“종교적 감정은 자연법의 조화에 대한 놀라운 놀라움의 형태를 취한다”고 썼다.“이 느낌은 그의 삶과 일의 지침 원리”라고 썼다. 실제로, 20 세기 내내 자연의 법칙이 조화롭다는 깊은 믿음 (“자연”에 대한 믿음은 진실을 발견하기위한 신뢰할 수있는 가이드임을 입증했습니다.
Arkani-Hamed는 인터뷰에서“자연은 실적을 가지고있다”고 말했다. 실제로, 물리적 상수 (입자 질량 및 우주의 다른 고정 특성)가 불가능한 취소로 인한 것이 아니라 물리 법칙에서 직접 나타나야한다는 요구입니다. 때로, 상수가 미세 조정 된 것처럼 보일 때마다, 초기 가치가 다른 효과를 상쇄하기 위해 마술처럼 전화를 걸었던 것처럼, 물리학 자들은 무언가를 놓치고 있다고 의심했습니다. 그들은 상수를 실질적으로 다이얼하여 미세 조정 된 취소를 피할 수있는 입자 나 특징을 찾아서 필연적으로 찾을 것입니다.
.이번에는 우주의자가 치유력이 실패한 것 같습니다. Higgs Boson의 질량은 126 개의 Giga-Electron-Volts의 질량을 가지고 있지만 다른 알려진 입자와의 상호 작용은 약 10,000,000,000,000,000,000 를 추가해야합니다. Giga-Electron-Volts는 질량으로. 이것은 iggs의 "베어 질량"또는 다른 입자가 영향을 미치기 전에 시작하는 값이 그 천문학적 수의 부정적인 일로 인해 거의 완벽한 취소가 발생 함을 의미합니다.
물리학 자들은 SuperSymmetry라는 이론에 의해 위치되는 새로운 입자를 찾는 3 세대의 입자 가속기를 겪었습니다. 그러나 지금까지 그들은 빈손으로 올라 왔습니다.
업그레이드 된 LHC는 다음 달리기에서 더 높은 에너지 척도를 탐색 할 것이지만, 새로운 입자가 발견 되더라도 너무 무거워서 Higgs 질량에 꽤 올바른 방식으로 영향을 미칠 것입니다. Higgs는 여전히 너무 가벼운 10 ~ 100 배 이상 보일 것입니다. 물리학 자들은 이것이 자연스럽고 독립형 우주에서 허용되는지에 대해 동의하지 않습니다. 하버드 대학교 (Harvard University)의 교수 인 리사 랜달 (Lisa Randall)은“미세 조정을 조금 조정했다. 그러나 Arkani-Hamed의 견해로는“약간 조정 된 것은 약간 임신하는 것과 같습니다. 존재하지 않습니다.”
새로운 입자가 나타나지 않고 iggs가 천문학적으로 미세 조정 된 상태로 유지되면, 다중 사람들의 가설은 각광을받을 것입니다. Multiverse Picture의 오랜 지지자 인 Bousso는“이것이 옳다는 것을 의미하지는 않습니다. 그러나 그것은 도시에서 유일한 게임이라는 것을 의미합니다.”
.몇몇 물리학 자 - 특히 일리노이 바타 비아에있는 Fermi National Accelerator Laboratory의 Joe Lykken과 Pisa 대학의 Alessandro Strumia 이탈리아에서 - 세 번째 옵션을 참조하십시오. 그들은 물리학 자들이 HIGGS 질량에 대한 다른 입자의 영향을 잘못 입력 할 수 있으며, 다르게 계산할 때 질량이 자연스럽게 보인다고 말합니다. 암흑 물질의 미지의 구성 요소와 같은 추가 입자가 계산에 포함될 때이 "수정 된 자연성"이 흔들립니다. 그러나 동일한 정통 경로는 다른 아이디어를 생성 할 수 있습니다. Strumia는 이번 달 초 Brookhaven National Laboratory에서 연설에서“옹호하고 싶지는 않지만 그 결과에 대해 논의하기를 원합니다.
그러나 수정 된 자연은 물리학에 존재하는 더 큰 자연성 문제를 해결할 수 없습니다. 코스모스가 빅뱅 이후 순간에 자신의 에너지에 의해 즉시 소멸되지 않았다는 사실
.어두운 딜레마
공간 진공 (진공 에너지, 암흑 에너지 또는 우주 상수)에 내장 된 에너지는 자연적, 자기 파괴적, 값에도 불구하고 자연적으로 계산되는 것보다 작은 3 조 2 조 2 조 2 조 2 조동 속동입니다. 이 gargantuan 불균형을 자연스럽게 고칠 수있는 것에 대한 이론은 없습니다. 그러나 우주가 빠르게 폭발하거나 붕괴되는 것을 막기 위해 우주론 상수가 엄청나게 미세 조정되어야한다는 것은 분명합니다. 인생이 기회를 갖기 위해서는 미세 조정해야합니다.
이 터무니없는 행운을 설명하기 위해 Multiverse 아이디어는 지난 수십 년 동안 우주론에서 주류가 커지고 있습니다. 1987 년 오스틴의 텍사스 대학교 교수 인 노벨상을 수상한 물리학자인 스티븐 와인버그 (Steven Weinberg)는 우리 우주의 우주 상수가 다중 시나리오에서 예상된다고 계산했을 때 신뢰성 향상을 받았습니다. 처음부터 관찰되고 고려 될 수있는 유일한 삶을 지원할 수있는 우주 중 우리는 가장 미세 조정 된 것 중 하나입니다. Tufts University의 우주 학자이자 다중 사람들의 이론가 인 Alexander Vilenkin은“우주 론적 상수가 관찰 된 가치보다 훨씬 크면 은하계가 없을 것입니다. "그러한 우주에서 삶이 어떻게 존재할지 상상하기 어렵습니다."
대부분의 입자 물리학 자들은 우주론 상수 문제에 대한보다 테스트 가능한 설명이 발견되기를 바랐습니다. 아무도 없습니다. 물리학 자들은 iggss의 부자연주의가 우주 론적 일정의 부자연주의를 더욱 중요하게 만듭니다. Arkani Hamed는 문제가 관련 될 수도 있다고 생각합니다. "우리는 우주에 대한 기본적인 특별한 사실을 이해하지 못한다"고 그는 말했다. "크고 큰 일이 있습니다."
다중 사람들은 단지 보다 약간 더 많이 바뀌 었습니다 2000 년 산타 바바라 (Santa Barbara)에있는 캘리포니아 대학교 (University of California)의 이론 물리학 교수 인 Bousso와 Joe Polchinski가 2000 년의 손을 흔드는 주장은 평행 우주의 파노라마를 일으킬 수있는 메커니즘을 발견했습니다. 입자를 보이지 않게 작은 진동 선으로 간주하는 가상의“모든 것에 대한 이론”인 String Theory는 시공간이 10 차원이라고 주장합니다. 인간의 규모로, 우리는 단지 3 차원의 공간과 한 번의 시간을 경험하지만, 현 이론가들은 우리의 4D 현실의 직물의 모든 지점에서 6 개의 추가 차원이 단단히 매듭이라고 주장합니다. Bousso와 Polchinski 계산 이 6 차원이 매듭을 짓는 데 약 10 가지의 다른 방법이있다 (모두 다양한 양의 에너지를 묶음). 다시 말해, 자연은 필요하지 않습니다. 단 하나의 피할 수없는 완벽한 우주가 없습니다.
Bousso는“이것은 분명히 AHA 순간이었다”고 말했다. 그러나이 논문은 분노를 불러 일으켰다.
Bousso는“입자 물리학 자, 특히 현론 이론가들은 자연의 모든 상수를 독특하게 예측하려는 꿈을 꾸었습니다. “모든 것이 수학과 Pi와 Twos에서 나올 것입니다. 그리고 우리는 들어 와서 말했습니다.‘봐요, 일어나지 않을 것이며, 그런 일이 일어나지 않을 이유가 있습니다. 우리는 이것에 대해 완전히 잘못 생각하고 있습니다. '”
다중 사람들의 삶
Bousso-Polchinski Multiverse 시나리오에서 빅뱅은 변동입니다. 현실의 직물에 하나의 스티치를 구성하는 작고 6 차원 매듭으로 갑자기 모양 교대가 발생하여 공간과 시간의 기포를 형성하는 에너지를 방출합니다. 이 새로운 우주의 특성 우연히 결정됩니다 :변동 중에 방출 된 에너지의 양. 이런 식으로 파열 된 대부분의 우주는 진공 에너지로 두껍습니다. 그들은 너무 빨리 확장되거나 붕괴되어 생명이 그들 안에서 발생할 수 없습니다. 그러나 불가능한 취소가 우주 론적 상수에 대한 작은 가치를 산출하는 일부 비정형 우주는 우리와 매우 흡사합니다.
지난 달 Physics Preprint 웹 사이트 Arxiv.org, Bousso 및 버클리 동료 인 Lawrence Hall에 게시 된 논문에서 Higgs Mass도 Multiverse 시나리오에서도 의미가 있다고 주장합니다. 그들은 생명을 지원하기에 충분한 가시적 인 물질 (암흑 물질에 비해)을 포함하는 거품 우주는 LHC의 에너지 범위를 넘어서는 대칭 입자와 미세 조정 된 iggs 보손을 가지고 있음을 발견했습니다. 마찬가지로, 다른 물리학 자들은 1997 년에 Higgs Boson이 그보다 5 배 더 무겁다면, 이것은 수소 이외의 원자의 형성을 억제 할 것이며, 또 다른 방법으로 생명이없는 우주에서.
이러한 성공적인 설명에도 불구하고 많은 물리학 자들은 Multiverse Worldview를 채택함으로써 얻을 수 없다고 걱정합니다. 평행 우주는 테스트 할 수 없습니다. 더 나쁜 것은 부 자연스러운 우주가 이해에 저항합니다. Advanced Study의 물리학자인 Kfir Blum은“자연스럽 없이는 새로운 물리학을 찾는 동기를 잃게 될 것입니다. "우리는 그것이 있다는 것을 알고 있지만 왜 우리가 그것을 찾아야하는지에 대한 강력한 주장은 없습니다." 랜달은 그 감정이 반복해서 반복되고있다.
그러나 이론은 물리학 자에게 성장할 수 있습니다. Arkani-Hamed는 10 년 이상 자신을 Multiverse에 적응시킨 후에는 그럴듯하고 세계의 길을 이해하는 실용적인 경로를 발견했습니다. "내가 염려하는 한, 놀라운 요점은 기본적으로 LHC의 모든 결과는 이러한 다양한 경로 중 하나를 따라 다른 정도의 힘으로 우리를 조종 할 것"이라고 그는 말했다. "이런 종류의 선택은 매우 큰 일입니다."
자연은 통과 할 수 있습니다. 아니면 이상하지만 편안한 사람들의 주머니에서 거짓 희망이 될 수 있습니다.
Arkani-Hamed가 콜롬비아의 청중들에게“계속 지켜봐주십시오.”
