현대 물리학을 믿어야한다면, 우리는 여기에 있지 않아야합니다. 더 높은 수준에서 우주를 찢어 버릴 빈 공간을 주입하는 빈약 한 에너지의 빈약 한 용량은 이론이 예측하는 것보다 더 작은 조 2 조 2 조 2 조 2 조 삼동 속동입니다. 그리고 상대적으로 작은 히그 스 보손 (Higgs Boson)의 작은 덩어리는 은하와 인간과 같은 큰 구조를 형성 할 수있게되며 기대치가 약 100 만 배에 달합니다. 이 상수 중 하나를 조금씩 다이얼하면 우주가 무의미하게 만들 수 있습니다.
우리의 놀라운 행운을 설명하기 위해 Alan Guth와 Stephen Hawking과 같은 우주 학자들은 우리 우주를 영원히 거품이 많은 바다에서 수많은 거품 중 하나로 구상합니다. 이 무한한 "Multiverse"에는 삶을 지원하기에 적합한 속성이있는 우리와 같은 일부 특이 치를 포함하여 가능한 모든 값을 포함하여 상수가 조정 된 우주가 포함됩니다. 이 시나리오에서 우리의 행운은 불가피합니다. 독특하고 인생 친화적 인 거품은 우리가 관찰 할 수있는 전부입니다.
많은 물리학 자들은 다중 가설을 혐오하여 무한한 비율의 경찰로 간주합니다. 그러나 불가피하고 자체 포함 된 구조로 우리 우주를 페인트하려는 시도로 Multiverse Camp는 성장하고 있습니다.
문제는 가설을 테스트하는 방법이 남아 있습니다. Multiverse 아이디어의 지지자들은 생명을지지하는 희귀 한 우주 중에서 우리는 통계적으로 일반적이라는 것을 보여 주어야합니다. 진공 에너지의 정확한 용량, 저체중 Higgs Boson의 정확한 질량 및 기타 이상은 거주 가능한 우주의 하위 집합 내에서 높은 확률을 가져야합니다. 이 우주의 속성이 거주 가능한 서브 세트에서도 여전히 비정형적인 것처럼 보이면 Multiverse 설명이 실패합니다.
그러나 무한대는 통계 분석을 방해합니다. 영원히 부풀어 오르는 다중 사람들에서, 형성 될 수있는 거품이 무한히 여러 번, 어떻게 "일반적인"측정합니까?
매사추세츠 공과 대학의 물리학 교수 인 Guth는이“측정 문제”를 제기하기 위해 자연의 괴물에 의지합니다. "단일 우주에서는 두 개의 머리로 태어난 소가 한 머리로 태어난 소보다 더 드물다"고 그는 말했다. 그러나 무한한 분기의 다중 사람들에게는“무한한 수의 한 머리 젖소와 무한한 수의 두 젖소가 있습니다. 비율은 어떻게됩니까?”
수년 동안, 무한 양의 비율을 계산할 수 없기 때문에 다중 가설 이이 우주의 특성에 대한 테스트 가능한 예측을하지 못하게되었습니다. 가설이 본격적인 물리학 이론으로 성숙하기 위해서는 두 헤드 코위 문제가 대답을 요구합니다.
영원한 인플레이션
주니어 연구원이 우주의 부드러움과 평평성을 설명하려고 노력하는 것은 1980 년에 빅뱅의 시작시 기하 급수적 인 성장의 2 초가 발생했다고 제안했다. 이것은 마치 팽창하는 풍선 표면에 주름이있는 것처럼 공간적 변화를 해결했을 것입니다. 인플레이션 가설은 여전히 테스트되고 있지만, 이용 가능한 모든 천체 물리학 데이터가있는 젤이며 물리학 자에 의해 널리 받아 들여집니다.
그 후 몇 년 동안, 스탠포드 대학교의 안드레이 린데 (Andrei Linde)는 현재 스탠포드 대학교 (Stanford University)의 거스 (Guth)와 다른 우주 학자들은 인플레이션이 거의 불가피하게 수많은 우주를 얻을 것이라고 추론했다. Guth는“인플레이션이 시작되면 완전히 멈추지 않습니다. 안정적인 상태로 정착하는 일종의 부패를 통해 멈추는 지역에서는 공간과 시간이 우리와 같은 우주로 부드럽게 부풀어 오릅니다. 다른 곳에서는 시공간이 계속해서 기하 급수적으로 확장되어 영원히 버블 링합니다.
연결이 끊어진 각 시공간 거품은 다양한 양의 에너지의 붕괴와 관련된 다양한 초기 조건의 영향으로 자랍니다. 일부 거품은 확장 된 후 수축되고 다른 일부는 딸 우주의 끝없는 흐름을 생성합니다. 과학자들은 영원히 팽창하는 다국어가 어디에서나 에너지 보존, 빛의 속도, 열역학, 일반 상대성 및 양자 역학에 순종 할 것이라고 추정했다. 그러나이 법에 의해 조정 된 상수의 값은 거품에서 거품에 이르기까지 무작위로 변할 가능성이 높았습니다.
프린스턴 대학교의 이론적 물리학 자이자 영원한 인플레이션 이론에 초기 기고자 중 한 명인 폴 스타 인 하르트 (Paul Steinhardt)는 다우 사람들이 자신이 전진하는 데 도움이 된 추론에서“치명적인 결함”으로 보았으며, 오늘날에도 계속 반감기를 남겼습니다. "우리 우주는 단순하고 자연적인 구조를 가지고있다"고 그는 9 월에 말했다. "다중 사람들의 아이디어는 바로크, 부자연스럽고 테스트 할 수 없으며 결국 과학과 사회에 위험합니다."
.Steinhardt와 다른 비평가들은 Multiverse 가설이 과학이 자연의 속성을 독창적으로 설명하는 것에서 멀어지게한다고 믿는다. 물질, 공간과 시간에 대한 깊은 질문이 지난 세기 동안 더 강력한 이론을 통해 우아하게 대답했을 때, 우주의 남은 설명 할 수없는 속성을“무작위”느낌으로 간주하는 것과 같은 것입니다. 반면에, 초기 천문학 자들이 태양계의 우연한 행성 궤도에서 질서를 헛되이 검색했을 때와 같이 임의성은 때때로 과학적 질문에 대한 답이되었습니다. 인플레이션 우주론이 수용되면서, 더 많은 물리학 자들은 우연히 주선 된 스타 시스템으로 가득 찬 우주가있는 것처럼, 무작위 우주의 다수가 존재할 수 있음을 인정하고 있습니다.
애 머스트 (Amherst) 매사추세츠 대학교 (University of Massachusetts)의 물리학자인 존 도노 헤우 (John Donoghue)는“1986 년에 영원한 인플레이션에 대해 들었을 때 내 배에 아프게되었습니다. "하지만 더 많이 생각했을 때 말이되었습니다."
Multiverse의 경우
Multiverse 가설은 1987 년 노벨상 수상자 Steven Weinberg가 그리스 문자 λ (Lambda)로 표시되는 우주 상수로 알려진 숫자 인 빈 공간의 진공을 주입하는 무한 양의 에너지를 예측하기 위해 상당한 견인력을 얻었습니다. 진공 에너지는 중력으로 반발하여 시공간이 뻗어 나옵니다. 결과적으로, λ에 대한 긍정적 인 값을 가진 우주는 넓어지며, 실제로는 빈 공간의 양이 자라면서 더 빠르고 빠르며, 미래가 무질의 빈 공간으로 향합니다. 부정적인 λ가있는 우주는 결국 "큰 위기"에서 수축합니다.
물리학 자들은 1987 년에 우리 우주에서 λ의 값을 아직 측정하지 않았지만, 우주 확장의 상대적으로 침착 한 속도는 그 값이 0에 가깝다는 것을 나타냈다. 이것은 양자 기계적 계산에 직면하여 λ가 엄청나게되어야한다는 것을 암시하여 진공 에너지의 밀도가 너무 커서 원자를 찢어 버릴 것입니다. 어쨌든, 그것은 우리 우주가 크게 희석 된 것처럼 보였습니다.
Weinberg는 물리적 검토 편지 (PRL)에 썼을 때“우주 론적 상수의 소규모에 대한 현미경 설명을 지속적으로 찾지 못한다”에 대한 인류 선택이라는 개념으로 바뀌었다. 그는 우주의 관찰자들이 그려지는 생명체가 은하의 존재를 요구한다고 주장했다. 따라서 관찰 될 수있는 λ의 유일한 값은 우주가 은하로 뭉개 질 수 있도록 우주가 천천히 확장 할 수있는 값입니다. 그의 PRL 논문에서 Weinberg는 은하가있는 우주에서 λ의 최대 가능한 값을보고했습니다. 관찰자가 그것을 관찰하기 위해 존재해야한다는 점을 감안할 때 관찰 될 진공 에너지의 밀도에 대한 다중 생성 예측이었다.
.10 년 후, 천문학 자들은 우주의 확장이 10에서 λ를 10 점 (“플랑크 에너지 밀도”의 단위)로 가속화하고 있음을 발견했습니다. 정확히 0의 값은 양자 역학의 법칙에서 알 수없는 대칭을 암시했을 수 있습니다. 그러나 우주 상수의 터무니없는 작은 가치는 무작위로 보였다. 그리고 그것은 Weinberg의 예측에 놀랍게 가깝게 떨어졌습니다.
뉴욕 대학교의 다중 사람들 이론가 인 Matthew Kleban은“엄청난 성공을 거두었으며 매우 영향력이있었습니다. 이 예측은 다 폭력이 결국 설명력을 가질 수 있음을 보여주었습니다.
Weinberg의 성공의 발 뒤꿈치에 가까워지면서 Donoghue와 동료들은 동일한 의인성 접근법을 사용하여 Higgs Boson의 질량에 대한 가능한 값의 범위를 계산했습니다. Higgs는 다른 기본 입자로 질량을 내려 놓고 이러한 상호 작용은 피드백 효과로 질량을 위 또는 아래로 다이얼합니다. 이 피드백은 관찰 된 값보다 훨씬 큰 HIGGS에 대해 질량을 산출 할 것으로 예상되며, 모든 개별 입자의 효과 사이의 실수로 취소되어 질량이 감소한 것으로 보입니다. Donoghue의 그룹은이 실수로 작은 iggs가 의인성 선택을 감안할 때 예상 될 것이라고 주장했다. 만약 Higgs Boson이 단지 5 배 더 무겁고 복잡한 생명 엔지니어링 요소가 Carbon과 같은 생명 엔지니어링 요소가 발생할 수 없다고 주장했다. 따라서, 훨씬 무거운 iggs 입자를 가진 우주는 결코 관찰 될 수 없었습니다.
최근까지, Higgs Mass의 소규모에 대한 주요 설명은 초대칭이라는 이론 이었지만, 가장 간단한 버전은 제네바 근처의 대형 Hadron Collider에서 광범위한 테스트에 실패했습니다. 새로운 대안이 제안되었지만, 몇 년 전에 Multiverse를 비과학적인 것으로 간주 한 많은 입자 물리학 자들은 이제 그 아이디어에 열중하고 있습니다. 1980 년대에 초대칭에 기여한 뉴저지 주 프린스턴의 고급 연구 연구소의 물리학 교수 인 Nathan Seiberg는“나는 그것이 사라지기를 바랍니다. "그러나 당신은 사실에 직면해야합니다."
그러나 예측 다중 요인 이론의 원동력이 증가하더라도 연구원들은 와인버그와 다른 사람들의 예측이 너무 순진하다는 것을 깨달았습니다. Weinberg는 은하의 형성과 호환되는 가장 큰 λ를 추정했지만, 천문학 자들은 λ가 1,000 배 더 큰 우주에서 형성 될 수있는 미니“난쟁이 은하”를 발견하기 전이었습니다. 이 더 널리 퍼진 우주에는 관찰자가 포함될 수 있으며, 우리의 우주는 관찰 가능한 우주들 사이에서 비정형적인 것처럼 보입니다. 다른 한편으로, 난쟁이 은하는 아마도 대규모의 관찰자보다 적은 관찰자를 함유하고 있으며, 난쟁이 은하 만있는 우주는 관찰 될 확률이 낮을 것이다.
.연구원들은 관찰 가능한 거품과 관찰 할 수없는 거품을 구별하기에 충분하지 않다는 것을 깨달았습니다. 우리 우주의 예상 속성을 정확하게 예측하기 위해, 그들은 포함 된 관찰자의 수에 따라 특정 기포를 관찰 할 가능성을 가중시켜야했습니다. 측정 문제를 입력하십시오.
멀티버스 측정
Guth와 다른 과학자들은 다른 종류의 우주를 관찰 할 확률을 측정하기위한 조치를 찾았습니다. 이것은 그들이이 우주에서 기본 상수의 구색에 대해 예측할 수있게 해줄 것이며,이 모든 것이 합리적으로 높은 확률을 가지고 있어야한다. 과학자들의 초기 시도는 영원한 인플레이션의 수학적 모델을 구성하고 주어진 시간 간격에서 각 유형 중 얼마나 많은지에 따라 관찰 가능한 기포의 통계적 분포를 계산하는 것이 포함되었습니다. 그러나 시간이 지남에 따라 시간이 지남에 따라 결국 우주의 마지막 집계는 과학자들이 처음에 시간을 정의했는지에 달려있었습니다.
버클리 캘리포니아 대학교의 이론 물리학 자 라파엘 부스 소 (Raphael Bousso)는“사람들은 어떤 임의의 컷오프 규칙을 선택했는지에 따라 대답을 많이 받고있었습니다.
매사추세츠 주 메드 포드에있는 Tufts University의 우주학 연구소 소장 인 Alex Vilenkin은 지난 20 년 동안 그의 임의의 가정을 초월 할 수있는 몇 가지 다중 조치를 제안하고 폐기했습니다. 2 년 전, 스페인 바르셀로나 대학교의 그와 Jaume Garriga는 관찰자 수와 같은 다중 사람들 계산 사건을 겪는 불멸의“감시자”형태로 조치를 제안했습니다. 그런 다음 이벤트의 빈도가 확률로 변환되어 측정 문제를 해결합니다. 그러나이 제안은 불가능한 것을 가정합니다. 감시자는 기적적으로 기적적으로 살아남아 사망하고 생명으로 돌아가는 비디오 게임에서 아바타처럼 거품이 생겼습니다.
.2011 년 미네소타 덜 루스 대학교 (University of Minnesota Duluth)의 Guth와 Vitaly Vanchurin은 Infinite Multiverse 내에서 무작위로 선택된 시공간 슬라이스 인 유한 한 "샘플 공간"을 상상했습니다. 샘플 공간이 확장되어 접근하지만 무한한 크기에 도달하지 못하면 양성자 형성, 별 형성 또는 은하계 전쟁과 같은 거품 유니버스가 발생합니다. 이벤트는 샘플링이 끝날 때까지 가상 데이터 뱅크에 기록됩니다. 다른 사건의 상대적 빈도는 확률로 해석되므로 예측력을 제공합니다. Guth는“일어날 수있는 일이 일어날 수는 있지만 동등한 확률은 아닙니다.”라고 Guth는 말했습니다.
그럼에도 불구하고, 불멸의 감시자와 가상의 데이터 뱅크의 이상한 점을 넘어서,이 두 가지 접근법은 모든 사건에 대한 임의의 선택이 필요하며, 따라서 우주의 관찰이 확률로 계산되고 전환 될 수 있도록해야합니다. 양성자는 삶에 필요한 것 같습니다. 우주 전쟁은 - 그러나 관찰자들은 별을 요구합니까, 아니면 너무 제한된 삶의 개념입니까? 어느 쪽이든, 우리와 같은 우주에 서식하는 확률이 쌓일 수 있도록 선택을 할 수 있습니다. 추측의 정도는 의심을 일으킨다.
인과 같은 다이아몬드
Bousso는 1990 년대에 블랙홀 물리학의 Doyen 인 Stephen Hawking과 함께 일하는 대학원생으로서 처음으로 측정 문제를 겪었습니다. 블랙홀은 블랙홀의 "이벤트 수평선"내부의 누군가가 탈출 할 수없고 외부의 다른 사람의 다른 정보와 이벤트에 접근 할 수 있기 때문에 전능 한 측정 러와 같은 것은 없다는 것을 증명합니다. Bousso와 다른 블랙홀 전문가들은 그러한 규칙이“더 일반적이어야한다”고 생각했다고 그는 불멸의 감시자의 선을 따라 측정 문제에 대한 해결책을 배제했다. "물리학은 보편적이므로 관찰자가 원칙적으로 측정 할 수있는 것을 공식화해야합니다."
이 통찰력으로 인해 Bousso는 방정식에서 무한대를 완전히 제거하는 다중 사람들 측정 값을 개발하게되었습니다. 그는 모든 시공간을 보는 대신, "인과 같은 다이아몬드"라는 다국어의 유한 한 패치를 방문하여 시작 시간부터 끝까지 여행하는 단일 관찰자가 접근 할 수있는 가장 큰 스와 스를 나타냅니다. 인과 다이아몬드의 유한 한 경계는 어둠 속에서 서로를 향한 한 쌍의 손전등의 분산 광선과 같이 두 개의 빛의 원뿔의 교차로에 의해 형성됩니다. 하나의 원뿔은 빅뱅 이후 (관찰자의 가장 초기에 상상할 수있는 탄생) 이후로 만들어진 순간부터 바깥쪽으로 가리키며, 다른 하나는 우리의 미래 지평에서 가장 먼 곳에서 뒤로 향하면 인과 적 다이아몬드가 비어 있고 시대를 초월한 공허가되고 관찰자가 더 이상 정보를 연결하기 위해 접근 할 수없는 순간입니다. Bousso는 인과 적 다이아몬드 밖에서 일어나는 일에 관심이 없으며, 무한히 가변적이고 끝없이 재귀적인 사건이 알 수 없으며, 블랙홀 밖에서 진행되는 일에 대한 정보는 안에 갇힌 가난한 영혼에 의해 접근 할 수없는 것과 같은 방식으로 알 수 없습니다. Bousso는“유한 한 다이아몬드가“모든 사람이 측정 할 수있는 모든 것이 존재하는 전부”라는 사실을 인정한다면 Bousso는“그렇다면 더 이상 측정 문제가 없다”며“
.2006 년에 Bousso는 그의 인과-다이아몬드 측정이 우주 론적 상수의 예상 가치를 예측하는 균등 한 방법에 적합하다는 것을 깨달았습니다. λ 값이 적은 인과의 다이아몬드는 더 많은 엔트로피 (장애와 관련된 양 또는 에너지의 저하)를 생성 할 것이며, Bousso는 엔트로피가 복잡성과 관찰자의 존재에 대한 대리 역할을 할 수 있다고 가정했다. 관찰자를 계산하는 다른 방법과 달리, 엔트로피는 신뢰할 수있는 열역학적 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다. Bousso는이 접근법으로“우주를 비교하는 것은 물 풀을 공기의 공기와 비교하는 것보다 더 이국적인 것은 아닙니다.”
.천체 물리학 적 데이터를 사용하여 Bousso와 그의 공동 작업자 Roni Harnik, Graham Kribs 및 Gilad Perez는 우주에서 엔트로피 생산의 전반적인 속도를 계산했으며, 이는 주로 우주 먼지에서 가벼운 산란에서 비롯됩니다. 계산은 λ의 예상 값의 통계 범위를 예측했습니다. 알려진 값 (10)은 중앙값의 왼쪽에 놓여 있습니다. Bousso는“우리는 정직하게 다가오는 것을 보지 못했습니다. "예측이 매우 강력하기 때문에 정말 좋습니다."
예측 만들기
Bousso와 그의 협력자의 인과 관계 다이아몬드 측정은 이제 많은 성공을 거두었습니다. 그것은“지금 왜?”라는 우주론의 미스터리에 대한 해결책을 제공합니다. 문제는 물질과 진공 에너지의 영향이 비슷할 때 왜 우리가 살아야하는지 묻는 문제를 묻습니다. 따라서 우주의 확장은 최근에 속도가 느려지는 (물질이 지배적 인 시대를 나타내는) 속도를 높이기 (진공 에너지가 지배적 인 에포크)로 전환했습니다. Bousso의 이론은 우리 가이 시점에서 우리 자신을 발견하는 것이 자연 스럽다고 제안합니다. 가장 많은 엔트로피가 생성되므로 우주가 동등한 부분 진공 에너지와 물질을 포함 할 때 가장 많은 관찰자가 존재합니다.
2010 년 Harnik과 Bousso는 그들의 아이디어를 사용하여 우주의 평평성과 우주 먼지에 의해 방출되는 적외선 방사선의 양을 설명했습니다. 작년에 Bousso와 그의 버클리 동료 인 Lawrence Hall은 우리와 마찬가지로 양성자와 중성자로 만든 관찰자들이 여기서 평범한 물질과 암흑 물질의 양이 비슷한 우주에서 살 것이라고보고했습니다.
.Bousso는“지금은 인과 관계 패치가 정말 좋아 보인다. "많은 것들이 예기치 않게 잘 작동하며, 이러한 성공을 재현하거나 비슷한 성공을 거두는 데 가까운 다른 조치에 대해 알지 못합니다."
.그러나 인과-다이아몬드 측정은 몇 가지 방법으로 부족합니다. 우주 상수의 부정적인 가치를 가진 우주의 확률을 측정하지 않습니다. 그리고 그 예측은 미래의 포인팅 가벼운 원뿔의 시작에 초기 우주에 대한 가정에 민감하게 의존한다. 그러나이 분야의 연구원들은 그 약속을 인식합니다. 캘리포니아 대학, 데이비스 (Davis) 대학의 이론적 물리학자인 안드레아스 알브레히트 (Andreas Albrecht)는“측정 문제의 기초가되는 무한도를 측정함으로써 인과 적 다이아몬드는“우리가 치아를 가라 앉힐 수있는 유인의 오아시스”라고 말했다.
Bousso를 좋아하는 Kleban은 블랙홀 전문가로서 경력을 시작했다고 말하면서 엔트로피 생산 다이아몬드와 같은 인과 관계 패치에 대한 아이디어는“측정 문제에 대한 최종 솔루션의 성분이 될 것”이라고 말했다. 그는 Guth, Vilenkin 및 기타 많은 물리학 자들이 그것을 강력하고 설득력있는 접근법이라고 생각하지만, 그들은 자신의 멀티 버스의 조치에 대해 계속 노력하고 있습니다. 문제를 해결해야 할 문제를 고려한 사람은 거의 없습니다.
모든 측정은 단지 다중 사람들이 존재한다는 것 외에도 많은 가정을 포함합니다. 예를 들어, λ 및 HIGGS 질량과 같은 예상 상수 범위의 예측은 항상 기포가 더 큰 상수를 갖는 경향이 있다고 추측합니다. 분명히 이것은 진행중인 작업입니다.
Guth는“Multiverse는 열린 질문이나 벽에서 벗어난 것으로 간주됩니다. "그러나 궁극적으로, 다중 사람들이 과학의 표준 부분이된다면, 그것이 우리가 본질적으로 볼 수있는 미세 조정에 대한 가장 그럴듯한 설명이라는 근거로 될 것입니다."
.아마도이 다중 사람들의 이론가들은 시시 피의 과제를 선택했을 것입니다. 아마도 그들은 두 헤드 코위 문제를 해결하지 못할 것입니다. 일부 연구자들은 다중 사람들을 테스트하기 위해 다른 경로를 취하고 있습니다. 방정식의 무한한 가능성을 통해 소총보다는 유한 한 하늘을 스캔하고 궁극적 인 우박 메리 패스 - 고대 거품 충돌로 인한 희미한 떨림.
이 시리즈의 2 부, 충돌 거품 우주를 감지하려는 노력을 탐구하면 11 월 10 일 월요일에 나타납니다.
수정 :이 기사는 2014 년 11 월 4 일에 개정되었으며, 기본 상수의 다중 매개 변수 계산에서 최근의 진전을 완전히 설명하지 않은 문장을 제거했습니다. 2015 년 1 월 23 일에 Andrei Linde를 영원한 인플레이션 이론의 선구자로 인정하기 위해 더욱 개정되었습니다.
