S-ar putea arata ca alte universuri

S-ar putea arata ca alte universuri?

Ideea unui multivers este foarte atractiv, pentru că tot ce trebuie să facem - este să se presupună că ruperea spontană a simetriei are loc la întâmplare. Nu este nevoie pentru a face și alte ipoteze. De fiecare dată când orice univers aruncă mugure un alt univers, constantele fizice se deplasează departe de original, crearea de noi legi ale fizicii. Dacă acest lucru este adevărat, este destul de o nouă realitate poate să apară în fiecare nou univers. Dar aici există o întrebare uimitoare: cum să arate ca aceste alte universuri? Cheia pentru înțelegerea fizicii de universuri paralele este cunoașterea modului în care sa creat universul, adică, o înțelegere corectă a modului de rupere spontană.

Atunci când există o rupere spontană are loc și universul, se rupe, de asemenea, simetria teoriei originale. Pentru frumusețea fizică - aceasta este simetria și simplitatea. Dacă teoria este perfectă, înseamnă că aceasta conține o simetrie absolută, ceea ce poate explica o mulțime de date modul cel mai economic și comprimat. Mai precis, ecuația este considerată a fi perfectă, în cazul în care rămâne neschimbat atunci când ne schimbăm plasează membrii săi. Cheia pentru a găsi ascuns de simetrie în natură este faptul că fenomenele care par a fi diferite, în esență, este o manifestare a aceeași simetrie, legat. De exemplu, putem arăta că electricitatea și magnetismul sunt într-adevăr diferite aspecte ale aceluiași fenomen, deoarece există simetrie, care poate să le facă interschimbabile în cadrul ecuațiilor lui Maxwell. În mod similar, Einstein a demonstrat că teoria relativității se poate transforma spațiu în timp și vice-versa, deoarece acestea fac parte din întreaga materie-spațiu-timp.

Imaginați-vă un fulg de zăpadă, în care vom vedea o simetrie perfectă de șase ori, o sursă de fascinație fără sfârșit. Esența frumuseții fulgi de zăpadă constă în faptul că aceasta nu se schimbă atunci când rândul său, fulgi de zăpadă de 60 de grade. De asemenea, înseamnă că orice ecuație care vom face să descrie fulgi de zăpadă, ar trebui să reflecte faptul că acesta rămâne același, atunci când porniți numărul de grade, ori 60. Matematic, spunem că fulg de zăpadă are simetrie $ C_6. $

Simetria frumuseții naturii codificate. Dar, în realitate, astăzi, simetria este rupt. Cele patru interacțiuni fundamentale ale universului nu este similar cu unul de altul. De fapt, universul este plin de nereguli și defecte; suntem înconjurați de resturi și fragmente de simetrie fundamentale originale, tocat în bucăți de Big Bang. Astfel, cheia înțelegerii posibile universuri paralele este înțelegerea „simetrie de rupere“ - adică modul în care aceste simetrii pot fi rupte după Big Bang. Așa cum David Gross: „Secretul naturii - simetrie, dar o parte semnificativă a structurii globale este rezultatul rupere de simetrie.“

Imaginați-vă că oglinda frumos rupt într-o mie de bucăți. Oglinda inițială are o simetrie perfectă. Dar atunci când este rupt, simetria inițială a fost pierdut. Determinarea exact cum simetria este rupt, vă puteți da seama cum de a sparge oglinda.

Deși embrionul este frumos și elegant, este destul de inutil. Reprezentând o sferă perfectă, nu poate îndeplini nici o funcție utilă sau interacționa cu mediul înconjurător. Dar în timp, embrionul va sparge această simetrie: el dezvoltă un cap și corp mic, și devine ca un popic. Deși simetria sferică original este rupt, embrionul este încă simetrie reziduală inerentă - ea rămâne neschimbată în timpul rotației sale în jurul propriei sale axe. Astfel, are o simetrie cilindrică. Matematic, acest lucru înseamnă că inițial simetrie $ O (H) $ domeniul de aplicare a fost redus la simetrie $ O (2) $ cilindru.

Cu toate acestea, violarea de simetrie $ O (3) $ ar putea apărea altfel. De exemplu, nu stea de mare simetrie cilindrică sau bilaterală; în schimb, încălcând simetrie sferică, ea are o simetrie $ C_5 $ (care rămâne neschimbat, atunci când este rotit 72 de grade), dându-i forma de stea pentagonală. Aceasta este, modul în care rupte simetrie $ O (3) $ determină forma corpului la naștere.

Oamenii de știință cred că universul are originea în acest fel într-o stare de simetrie perfectă, în cazul în care toate interacțiunile au fost integrate în ansamblu. Universul a fost o perfectă, simetrică, dar destul de inutil. Viața așa cum o știm, nu ar putea exista în această stare perfectă. Că a existat o viață, în timpul răcirii universului simetrie a fost rupt.

Simetria și Modelul Standard

În mod similar, pentru a înțelege cum să arate ca un univers paralel, pe care noi trebuie să înțelegem mai întâi simetria interacțiunilor puternice, slabe și electromagnetice. De exemplu, o interacțiune puternică se bazează pe trei quark pe care oamenii de știință etichetate simbolic atribuindu-le „de culoare“ (de exemplu, roșu, alb și albastru). Ne dorim ca ecuațiile rămân neschimbate dacă ne interchange aceste trei cuarci colorate. Noi spunem că ecuația au simetria $ SU (3) $, care este, ei vor rămâne neschimbate dacă vom amesteca aceste trei cuarci. Oamenii de știință cred că teoria, care are simetrie de $ SU (3) $ este cea mai exactă descriere a interacțiunilor puternice (numite „cromodinamicii cuantice“). Dacă am avea un supercomputer gigantic, numai masele de cuarci și puterea interacțiunii lor, putem, teoretic, ar putea calcula toate proprietățile protonului și neutronului, și toate caracteristicile fizicii nucleare.

Să presupunem că avem două leptoni - electron și un neutrino. Dacă le-am schimba în ecuație, vom avea simetria $ SU (2). $ Putem adăuga lumină, un grup de care $ U simetrie (1). $ (Acest grup de noduri de schimb simetrie între diferitele componente, sau polarizare a luminii. ) Astfel, grupul de simetrie al celor slabi și interacțiunea electromagnetică $ SU (2) \ ori U (1). $

Dacă noi pur și simplu „lipici“ aceste trei teorii, descoperim (nu este surprinzator), simetria $ SU (3) \ ori SU (2) \ ori U (l), $ - cu alte cuvinte, simetria, care este o separat „cleiurile“ trei quarcuri împreună și separat două leptoni împreună (dar nu se amestecă cuarci și leptoni). Rezultatul a fost o teorie a Modelului Standard - probabil una dintre cele mai de succes teorii din istoria omenirii. Potrivit lui Gordon Keyn de la Universitatea din Michigan: „Tot ceea ce se întâmplă în lumea noastră (cu excepția efectelor gravitației), provine din interacțiunea particulelor în conformitate cu modelul standard.“ Unele dintre dispozițiile sale au fost testate experimental în condiții de laborator și punctate de până la o sută de milioane. (De fapt, fizicienii care au pus laolaltă componentele Modelului Standard, a primit 20 de premii Nobel.)

În cele din urmă, s-ar putea construi o teorie care combină interacțiunile puternice, slabe și electromagnetice într-o singură simetrie. Cea mai simpla dintre teoriile Marii Uniri, care este capabil să-l, inversează toate cele cinci particule (trei cuarci și doi leptoni) simultan. Spre deosebire de modelul standard de simetrie, simetrie poate Grand Unified cuarci și leptoni agitare (ceea ce înseamnă că protonii să se degradeze și se transformă în electroni). Cu alte cuvinte, în Grand Unified Theory simetrie $ SU (5) $ (care shuffles cinci Particule - trei cuarci și doi leptoni - împreună). multe alte grupuri de simetrie, dar $ SU (5) au fost analizate timp de mai mulți ani, probabil, $ este grupul minim care se încadrează în estimările.

Atunci când o rupere spontană, Intestinul inițială de simetrie poate eșua în mai multe moduri. Într-un caz, simetria este distrus TVO la $ SU (3) \ ori SU (2) \ ori U (1) $ 19, în cazul în care există exact parametrii de care avem nevoie pentru a descrie proprietățile universului. Acesta descrie proprietățile universului cunoscut. Cu toate acestea, în realitate există mai multe variante diferite de simetrie de rupere TVO. În alte universuri, sigur va exista o simetrie reziduală complet diferit. diferență minimă va fi diferit de valorile 19 parametrii noștri. Cu alte cuvinte, acțiunea diferitelor forțe vor varia în universuri diferite, ceea ce duce la schimbări enorme în structura universului. De exemplu, efectul de slăbire a interacțiunii nucleare, poate preveni formarea de stele, care cufundă universul în întuneric etern și nu există în ea. În cazul în care puterea interacțiunii nucleare a crescut, stelele pot folosi de combustibil nuclear prea repede pentru a avea timp apărut orice viață.

grup de simetrie poate fi modificată în așa fel încât aceasta va cauza formarea unui complet diferit univers. În unele dintre aceste universuri protonului ar putea fi instabile și se dezintegrează rapid în pozitroni. În aceste universuri nu poate fi cunoscut la noi viață, ei se dezintegrează rapid într-un nor de electroni lipsit de viață și de neutrini. In alte universuri simetrie GUT descompunere pot trece prin alte mijloace - vor fi particule mai stabile, cum ar fi protoni. Într-un astfel de univers ar exista o mare varietate de noi elemente chimice necunoscute. forme de viață în aceste universuri ar fi mai complexe decât propria noastră, pentru că există compuși, cum ar fi ADN-ul, ar fi creat dintr-un număr mai mare de elemente.

Putem rupe, de asemenea, simetria GUT originală, astfel încât, ca rezultat vom obține o simetrie câteva $ U (l). $ Acest lucru va determina existența unor multiple forme de lumină, mai degrabă decât unul. Un astfel de univers ar fi într-adevăr surprinzător - creaturi care trăiesc în ea, ar putea „vedea“ folosind nu una, ci mai multe forțe. În astfel de ochi universul orice ființă vie ar fi prevăzut cu un număr mare de receptori diferiți pentru a capta diferite tipuri de radiații, cum ar fi lumina. Nu este de mirare că există sute, probabil, nenumărate oportunități de a rupe aceste simetrii în componente. La rândul său, fiecare dintre soluțiile posibile poate corespunde unui complet diferit univers.