Готовый перевод String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: Accessing Other Universes

Доступ к другим вселенным

Вместе с четырьмя типами параллельных вселенных, что мы описали, самое время взглянуть на забавную часть — есть ли какой-либо способ попасть в них.

Реалистично, скорее нет, но это не самый интересный вариант, поэтому следующий раздел рассказывает о способах, по которым некоторые из этих вселенных смогли бы взаимодействовать с нашей.

История гиперпространства

Для того, чтобы получить доступ к вселенным уровней 1, 2 или 4, вы должны были бы придумать способ преодолевать невероятно большие расстояния в одно мгновение, задачу сделало еще более трудной эйнштейновское ограничение скорости — скорость света.

Одним из немногих способов сделать это, могло бы быть использование дополнительных измерений — иногда называемых гиперпространством — чтобы сократить расстояние.

Как бы то ни было, где же те дополнительные измерения?

Текущие модели теории струн постулируют 10 пространственных измерений (плюс одно временное).

Наша наблюдаемая вселенная похоже имеет только три пространственных измерений (плюс одно временное).

Теория струн предлагает две возможности для дополнительных измерений:

• Семь дополнительных измерений выходят за пределы 3-браны на которой наша вселенная находится.

• Семь дополнительных вселенных компактифицированны (вероятно до формы радиусом Планковской длинны), в то время, как наши пространственные измерения не компактифицированы.

(Это преобладающая точка зрения в теории струн.)

Вы можете представить модифицированную версию первой возможности посмотрев на рисунок 15-1, который показывает вселенную людей, живущих на 2-бране.

Третье пространственное измерение выходит за пределы этой браны.

В теории, могли бы быть некоторые способы для жителей 2-браны покинуть ее и ощутить высшую 3-мерную реальность, как в классическом романе Флатландия.

Как следствие, был бы способ для людей в нашей вселенной покинуть 3-брану, чтобы совершить путешествие в дополнительные измерения.

Рисунок 15-1: Возможно, есть измерения за пределами наших, к которые мы не имеем доступ.

Для второй возможности, измерения компактифицированы до размеров таких маленьких, которые никто и никогда не наблюдал.

Как обсуждалось в Главе 11, некоторые последние теории показали, что эти размеры могли бы быть такими же большими, как и видимая доля миллиметра, и тесты, таким образом, должны подтвердится на Большом Адронном Коллайдере.

Некоторые спекулятивные идеи (не достаточно хорошо проработанные, чтобы зваться теориями) были выдвинуты о том, что эти компактицированные измерения могли бы содержать свои собственные вселенные.

Теория струн также допускает возможность, что некоторые области вселенной могли бы иметь большие дополнительные измерения, позволяя им взаимодействовать с текущими тремя значительным образом.

Не существует моделей, которые предполагают, что это происходит на самом деле в нашей вселенной, но теория допускает такое поведение.

Червоточины: Вырываемся из трехмерного пространства

Еще до теории струн, существовала идея, что геометрия вселенной могла бы допускать более короткие пути между точками.

В фантастике, это можно наблюдать в историях таких как "Алиса в стране чудес" Льюиса Кэрролла, а в науке, это можно увидеть в червоточинах, как изображено на рисунке 1-4 в главе 1.

Червоточина это кратчайший путь, чтобы перейти с одного местоположения поверхности в другое, прям как червяк может рыть через центр яблока, чтобы попасть с одной поверхности на другую (отсюда и название).

Эта концепция возникает из эйнштейновской общей теории относительности, которая была предложена за годы до того, как теория струн была задумана.

Эти традиционные червоточины, которые соединяют разные области в одной и той же вселенной, как вы можете видеть в главе 16, были использованы для многих нелепых теоретических предположений, несмотря на тот факт, что никто не знал наверняка, существуют ли они.

(а вот еще одна!)

Аналогичным образом, возможно, что в сценарии мира бран, мы каким то образом соприкасаемся или соединены с другой браной.

Если эти браны пересекаются, то не исключено, что существовал бы способ путешествовать из пространства одной браны в пространство другой браны.

(Такой способ взаимодействия многочисленных бран не является стандартным в теории струн.

Гораздо более распространенным является сценарий мира бран из главы 11, где отдельные браны содержат различные части физики нашей вселенной и затем взаимодействуют гравитационно.)

Маловероятно, что подобный бранный скачок произошел бы просто зайдя вы в зеркало, но что-то такое мощное как червоточина могла бы сделать этот трюк.

Вполне возможно, что червоточина — изначально предположенная общей теорией относительности как нечто, существующее во вращающихся черных дырах и крайне нестабильное — может позволить кусочкам материи или энергии проскальзывать из одной вселенной в другую, параллельную.

Если подобного рода странные события происходили в точках, где разные браны схлестывались в "толще" (высшее пространство, которое содержит все браны), то непонятно могло ли это также послужить причиной передачи энергии и материи от одной браны к другой.

Фактически, одним из возможных решений информационного парадокса для черных дыр, который длительное время рассматривался некоторыми, является идея о том, что информация, которая попадает в черную дыру, появляется в параллельной вселенной посредством червоточины в центре черной дыры.

Такие идеи очевидно крайне спорные, но математические модели показали, что это возможно, чтобы некоторые виды червоточин — если удерживаются открытыми с помощью отрицательной энергии — смогли обеспечить способы соединения различных частей пространства.

Если это так, тогда аргументы в пользу параллельных вселенных на нашей стороне, так как дана бесконечная вселенная и бесконечное время, все обязано случится где-нибудь.

Во вселенной, где существует параллельная вселенная, путешествие между ними может быть гарантированно.

Как квантовая механика может переместить нас отсюда туда

Другой процесс перемещения из одной вселенной в другую мог бы использовать такое свойство как туннельный эффект, это где частице не запрещено "прыгнуть" из одного места в другое сквозь преграду.

Как показывает глава 7, принцип неопределенности квантовой физики означает, что частицы не имеют точного местоположения, а вместо этого и местоположение и импульс каждой частицы связаны вместе своего рода "неопределенностью".

Чем более точно вы определяете местоположение, тем более неопределенный импульс, и наоборот.

Этот принцип приводит к странному феномену, известному как туннельный эффект, который изображен на рисунке 15-2.

В этом случае, есть своего рода барьер (обычно это потенциальная энергия), который частица не должна смочь пересечь обычным способом.

Но диаграмма, которая изображает вероятность того, что частица находится в каком то определенном местоположении, немного продолжается за барьером.

Рисунок 5-2:

Согласно квантовой механике, иногда частицы могут "туннелировать" сквозь барьер.

Другими словами, даже когда существует непересекаемый барьер, остается маленький шанс — согласно квантовой механике — что частица, которая должна была бы быть на одной стороне барьера, имеет возможность оказаться по другую сторону этого барьера.

Это поведение было подтверждено экспериментом.

Это предоставляет способ, который мог бы, в теории, использован для того, чтобы получить доступ к параллельной вселенной.

Некоторые космологи предположили, что именно этот физический механизм положил начало расширению нашей собственной вселенной.

Идея туннельного эффекта, это ключ к функционированию микроскопов на основе электронного туннелирования, который позволяет ученым наблюдать объекты в невероятно подробных деталях.

Однако, частицы могут туннелировать только из высокоэнергетического состояния в низконергетическое, так что существуют некоторые ограничения на то, как это могло бы быть использовано, и идея использования принципа для доступа к другой вселенной контролируемым способом, далеко от текущей технологии (или даже текущей теории).

Но для достаточно продвинутой цивилизации, той, которая имеет теорию, которая полностью объясняет все аспекты физики и способной использовать громадное количество энергии, подобного рода идея может быть возможным способом добраться до другой вселенной.

Съеденный бродячими вселенными

Предположение в этой главе в основном в том, что описанные обособленные вселенные обычно не взаимодействуют друг с другом, но некоторые подходы на протяжении многих лет поставили это под сомнение.

Один из последних это публикация Эдуардо Гундельмана и Нобуюки Сакаи в 2008 в журнале Physics Review D, где они рассматривали идею хаотической теории инфляции, чтобы узнать, могли ли вселенные расширятся без необходимости в большом взрыве.

Чтобы заставить уравнения работать, Гундельман и Сакаи ввели отталкивающую фантомную энергию, которая возможно похожа на темную энергию.

Они обнаружили два типа надежных решений:

• Дочерняя вселенная, которая изолированна от родительской (по существу, вселенная внутри черной дыры)

• Бродячая вселенная, которая не изолирована от родительской

Второй тип вселенной беспокоит, потому что как как только такая вселенная начинает проходить через свой инфляционный цикл, то она делает это путем пожирания пространства-времени родительской вселенной.

Родительская вселенная сметается, так как голодная вселенная заполоняет ее место — и это происходит быстрее скорости света, так что не существует предупреждений.

К счастью, нет свидетельств того, что фантомная энергия на самом деле существует, или, если она есть, возможно, что она существует в виде темной энергии (или энергии инфляции), что означает, мы можем сами быть одной из таких голодных вселенных.

Так как наша вселенная расширяется, вероятно она пожирает другую, большую вселенную!

Внимание! Этот перевод, возможно, ещё не готов.
Его статус: перевод редактируется

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/38781/145436

Переводчики: Swarlz