Das 20. Jahrhundert erlaubte uns, in das Universum selbst zu blicken. Wir wissen, dass wir aus Atomen bestehen, die aus den Tiefen von Supernovae in den Weltraum entkommen sind. Diese winzigen Teilchen chemischer Elemente, bestehend aus einem Kern und Elektronen, haben unser Verständnis des Universums und uns selbst für immer verändert und auch zur Entstehung der Quantenmechanik geführt. Dieses Gebiet der Physik beschreibt äußerst genau die Wechselwirkung von Elementarteilchen untereinander. Aber wenn wir versuchen, unseren Alltag mit Hilfe der Quantentheorie zu beschreiben, fangen Probleme an. Wenn ein Teilchen gleichzeitig an zwei Orten sein kann, können wir uns dann wie Schrödingers Katze in einer Überlagerung befinden? Und wenn ich jetzt nach rechts springe, springt dann das andere Ich in der Parallelwelt nach links?750×422.jpeg” width=”1280″ height=”720″ class=”size-full wp-image-379339″ alt =”1″ Welt in Überlagerung: Drei Theorien paralleler Universen />
Wie lässt sich alles, was wir sehen und tun, in einer Gleichung beschreiben?
Die Kopenhagener Interpretation
Bis heute gibt es drei Haupttheorien, die die Struktur des Multiversums erklären können: die Kopenhagener Interpretation, die «Viele-Welten» oder «Wellenfunktion» und «parallele Branes» Stringtheorie. Letzteres heben wir uns für den nächsten Artikel auf und konzentrieren uns auf die beiden anderen Erklärungen.
Die Menge aller möglichen Zustände, in denen ein Objekt existieren kann, wird als Superposition bezeichnet, die aus einer «Wellenfunktion» besteht.
Die Quantenmechanik erfordert eine reibungslose, vollständig deterministische Wellenfunktion – ein mathematischer Ausdruck, der Informationen über das Teilchen in Bezug auf mehrere Möglichkeiten seines Orts und seiner Eigenschaften vermittelt. Aber es erfordert auch etwas, das eine der Möglichkeiten implementiert und alle anderen eliminiert.
Der einzige Weg, um zu wissen, ob eine Katze tot oder lebendig ist, besteht darin, die Kiste zu öffnen
Die Kopenhagener Interpretation wurde in den 1920er Jahren von den Physikern Niels Bohr und Werner Heisenberg entwickelt, die argumentierten, dass ein Teilchen keine materielle Existenz hat, bis es gemessen (beobachtet) wird. Und diese Theorie führt direkt zu Schrödingers Gedankenexperiment.
Lesen Sie auch: Physiker fanden heraus, wie man Schrödingers Katze rettet
Sie müssen die Katze zusammen mit einer kleinen Menge radioaktivem Material und einem Geigerzähler in eine versiegelte Kiste legen. Wenn der Geigerzähler den Zerfall von radioaktivem Material feststellt, setzt er ein giftiges Gas frei, das die Katze tötet. Aber während die Kiste versiegelt ist, befindet sich die Katze in Superposition – sie ist gleichzeitig lebendig und tot. Erst wenn die Kiste geöffnet wird, geht die Katze in den einen oder anderen Zustand über.
Schrödingers Katze in Überlagerung
Schrödinger glaubte, dass dies nicht der Fall sein könne und dass die Quantenüberlagerung bei großen Objekten wie Katzen nicht funktionierte, da ein Organismus nicht gleichzeitig lebendig und tot sein könne. Daraus schloss er, dass die Kopenhagener Deutung von vornherein falsch sein muss.
Nicht verpassen: Was geschah in den ersten Mikrosekunden nach dem Urknall?
Die Viele-Welten-Interpretation< /h2>
Eine Alternative zur Kopenhagener Interpretation wurde 1957 von dem Doktoranden der Princeton University, Hugh Everett, vorgeschlagen. Er studierte Physik bei John Wheeler, der sich die Struktur des Universums als ein brodelndes subatomares Reich von Quantenfluktuationen vorstellte.
In seiner Dissertation mit dem Titel „The Theory of the Universal Wave Function“ argumentierte Everett, dass die universelle Wellenfunktion real ist und nicht wie in der Kopenhagener Interpretation zusammenbricht. In diesem Fall wird jedes mögliche Ergebnis einer Quantenmessung in irgendeiner «Welt» oder das Universum, und nach dieser Logik muss es eine sehr große oder unendliche Anzahl von Universen geben.
Die Wellenfunktion kollabiert und ermöglicht die Existenz anderer Welten
Nach der Viele-Welten-Interpretation der Quantenmechanik treten tatsächlich alle möglichen Ereignisse auf, aber nur ein Ergebnis kann eintreten jedes Universum. Es braucht eine unendliche Anzahl von Paralleluniversen, um alle Optionen zu berücksichtigen, aber diese Interpretation ist so gültig wie jede andere. Es gibt keine Experimente oder Beobachtungen, die die Existenz anderer Welten ausschließen.
Interessanterweise erhielt Everetts Viele-Welten-Interpretation der Quantenphysik wenig Unterstützung von der Physik-Community, sodass er sein gesamtes Arbeitsleben außerhalb der akademischen Welt verbrachte. Heutzutage ist sein Name immer gebräuchlicher, und kürzlich haben wir ausführlich über seine Theorie gesprochen.
Für noch interessantere Artikel darüber, was das Universum ist, lesen Sie auf unserem Kanal in Yandex.Zen Artikel, die sind nicht regelmäßig dort auf der Seite veröffentlicht
Gemäß der Viele-Welten-Interpretation der Quantenmechanik treten alle möglichen Ereignisse tatsächlich ein, aber in jedem Universum kann nur ein Ergebnis eintreten. Es braucht eine unendliche Anzahl von Paralleluniversen, um alle Optionen zu berücksichtigen, aber diese Interpretation ist so gültig wie jede andere. Es gibt keine Experimente oder Beobachtungen, die die Existenz anderer Welten ausschließen würden.
Stephen Hawking und die Inflationstheorie
Der berühmte britische Physiker Stephen Hawking starb am 14. März 2018, nachdem er aufgrund von amyotropher Lateralsklerose jahrzehntelang an den Rollstuhl gefesselt war. Hawkings letzte Forschungsarbeit, die nur 10 Tage vor seinem Tod veröffentlicht wurde, wurde gemeinsam mit Thomas Hertog, einem belgischen Professor für theoretische Physik, verfasst und befasste sich mit dem Multiversum.
In einem Artikel mit dem Titel «Ein reibungsloser Ausstieg aus der ewigen Inflation?» Hawking und Hertog schlugen vor, dass die schnelle Ausdehnung der Raumzeit nach dem Urknall möglicherweise wiederholt aufgetreten ist und viele Universen geschaffen hat.
Stephen Hawking gab zu, dass das Multiversum existiert
Die Inflationstheorie legt nahe, dass das Universum vor dem Urknall mit Energie gefüllt war, die Teil des Weltraums selbst war. Diese Energie war es, die den Raum immer schneller ausdehnte und zum Urknall führte.
Mehr zum Thema: Leitfaden zur Theorie des Multiversums: Gibt es andere Welten?
< p>Aber da die Inflation (wie alles andere) quantitativ ist, muss sie zu unterschiedlichen Zeiten an unterschiedlichen Orten aufgehört haben. Das bedeutet, dass es Regionen im Weltraum geben muss, in denen die Inflation endet und der Urknall beginnt. Aber diese Regionen können niemals miteinander kollidieren, da sie durch einen anschwellenden Raum getrennt sind.
Es stellt sich heraus, dass heute niemand die Frage nach der Existenz des Multiversums beantworten kann. Aber Wissenschaftler haben immer mehr Ideen und Werkzeuge, mit denen wir versuchen können zu verstehen, wie die Welt funktioniert. Der Physiker Andrei Linde ist auch ein Befürworter der Idee des Multiversums, und wir haben kürzlich seine Sichtweise ausführlich betrachtet, wir empfehlen, sie zu lesen.