불타는 뇌과학: 우주 빅뱅은 어떻게 허무함에서 생겨났을까?

물리학자 브라이언 콕스는 최근 BBC 드라마' 우주' 에서 이런 경고를 했다. 마지막 별의 실종은 무한히 긴 암흑시대의 시작일 뿐이다. 모든 물질은 결국 거대한 블랙홀에 삼켜져 가장 약한 빛으로 증발한다.

어두컴컴한 빛이 상호 작용할 수 없는 지경까지 퍼질 때까지 공간은 계속 바깥쪽으로 확장될 것이다. 활동이 중지됩니다.

정말 이런 일이 일어날까요? 이상하게도, 일부 우주학자들은 우리의 먼 미래와 같은 추위, 어둠, 공허한 우주가 우리 자신의 빅뱅의 원천이 될 수 있다고 생각합니다.

첫 번째 일.

하지만 그 전에, "물질"-물리적 물질이 어떻게 생성되는지 살펴봅시다. 우리의 목표가 원자나 분자로 구성된 안정물질의 기원을 설명하는 것이라면, 빅뱅 시기에는 존재하지 않을 것이며, 심지어 수십만 년 후에도 존재하지 않을 것이다. (빌 게이츠, 원자, 분자, 분자, 분자, 분자, 분자, 분자, 분자)

사실, 일단 조건이 충분히 복잡 한 물질을 안정화 냉각, 우리는 초기 원자가 간단한 입자에서 형성 된 방법과 이러한 원자가 나중에 스타 내부에서 무거운 요소로 병합 하는 방법에 대해 자세히 알아. 그러나 이런 인식은 사물이 무에서 유유에 이르는 문제를 해결하지 못한다.

다시 생각해 봅시다. 첫 번째 수명이 가장 긴 입자는 양성자와 중성자로 함께 원자핵을 형성한다. 그들은 빅뱅 후 약 10 분의 1 초 동안 나타난다.

그 전에는 단어의 의미에 대한 익숙한 자료가 정말 없었다. 하지만 물리학은 우리를 타임라인으로 돌아가게 합니다. 즉, 어떤 안정물질 이전의 물리적 과정으로 돌아가게 합니다.

이것은 우리를 소위 "통일 시대" 로 이끌었습니다. 지금까지, 우리는 이미 물리학을 추측하는 분야에 잘 들어갔다. 왜냐하면 우리는 실험에서 당시 일어나고 있던 과정을 감지할 충분한 에너지를 생산할 수 없었기 때문이다.

하지만 합리적으로 보이는 한 가지 가설은 물리적 세계가 양성자와 중성자의 기초인 쿼크를 포함한 단명한 기본 입자들로 구성되어 있다는 것입니다.

물질과 반물질의 양은 대체로 비슷하다. 쿼크와 같은 물질의 모든 입자에는 반물질' 거울' 동반자가 있는데, 그 자체와 거의 같지만 한 가지 측면이 다르다. 그러나 물질과 반물질이 만나면 순간적인 에너지에서 인멸된다. 즉, 이 입자들은 끊임없이 탄생하고 파괴된다.

하지만 이 입자들은 처음에 어떻게 존재했을까요? 양자장론은 빈 시공간의 진공으로도 에너지 등락 형식의 물리적 활동으로 가득 차 있다고 우리에게 말한다. 이러한 파동은 입자를 갑자기 나타나게 하지만 곧 사라질 것이다.

이것은 실제 물리학이 아니라 수학적 괴벽처럼 들릴지 모르지만, 수많은 실험에서 이런 입자를 발견했다.

시공간의 진공 상태는 끓고, 입자는 끊임없이 창조되고 파괴된다. 이것은 분명히' 무중생' 이다. 하지만 이 모든 것이 실제로 우리에게 말하는 것은 양자 진공 (이름에도 불구하고) 이' 존재' 가 아니라' 존재' 라는 것이다.

철학자 데이비드 앨버트는 빅뱅 이론에 대해 인상적인 비판을 한 적이 있는데, 그 이론은 이런 방식으로 무에서 생겨날 수 있다고 주장한다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 철학자, 철학자, 철학자, 철학자, 철학자, 철학자, 철학자)

우리가 묻습니다: 시공간 자체는 어디에서 오는가? 그리고 나서 우리는 시계를 더 멀리 돌려서, 우주 역사상 가장 오래된' 플랑크 시대' 로 돌아가 우리의 가장 좋은 물리 이론을 무너뜨릴 수 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)

이 시대는 빅뱅 이후 1 조 분의 1 초만 발생했다. 이 시점에서 공간과 시간 자체는 양자 요동의 영향을 받는다.

물리학자들은 보통 양자역학과 일반 상대성 이론을 각각 연구한다. 전자는 입자의 미시세계를 통제하고, 후자는 큰 우주 척도에 적용된다. 하지만 플랑크 시대를 진정으로 이해하려면 양자인력 이론을 결합해야 합니다.

그러나, 우리는 여전히 완벽한 양자 중력 이론을 가지고 있지 않지만, 우리는 끈 이론과 원형 양자 중력 이론과 같은 몇 가지 시도를 했다. 이러한 시도에서, 일반적인 공간과 시간은 일반적으로 심해 표면의 파도처럼 새롭게 떠오르는 것으로 여겨진다.

우리가 경험한 공간과 시간은 더 깊고 미시적인 수준에서 실행되는 양자 과정의 산물이다. 이러한 과정은 거시세계에 뿌리를 둔 생물에게 큰 의미가 없다.

플랑크 시대에는 공간과 시간에 대한 우리의 공통된 이해가 무너졌기 때문에 인과관계에 대한 우리의 공통된 이해에 더 이상 의지할 수 없다.

그럼에도 불구하고, 모든 양자 중력의 후보 이론은 플랑크 시대에 일어난 물리적 현상, 즉 어떤 일반 시공간의 양자 파이오니아를 묘사한다. 그런데 어디서 왔을까요?

인과 관계가 더 이상 어떤 일반적인 방식에도 적용되지 않더라도 플랑크 시대 우주의 일부를 다른 방식으로 설명할 수 있다. 불행히도, 지금까지 우리의 최고의 물리학조차도 완전한 답을 제공할 수 없었다. 우리가' 만물이론' 을 향해 진일보한 진전을 이루기 전까지는, 우리는 어떠한 명확한 답도 줄 수 없을 것이다.

이 단계에서, 우리는 물리학이 지금까지 0 부터 확인된 어떤 예도 찾지 못했다고 자신있게 말할 수 있다.

거의 0 부터 순환합니다

만물이 어떻게 무에서 유무에 이르는 질문에 진정으로 대답하기 위해서는 플랑크 시대 시작 당시 전체 우주의 양자상태를 설명해야 한다.

이렇게 하는 모든 시도는 고도의 투기이다. 그들 중 일부는 디자이너와 같은 초자연적인 힘에 도움을 청했다. 그러나 다른 후보 해석은 여전히 물리학 분야에 속한다. 예를 들면 무한평행 우주를 포함하는 다원우주, 또는 우주의 순환모형, 재생과 재생이다.

2020 년 노벨상을 수상한 물리학자인 로저 펜로스는' 공형원형 우주론' 이라는 흥미롭지만 논란의 여지가 있는 원형 우주 모델을 제시했다.

Penros 의 영감은 우주의 매우 뜨겁고, 매우 촘하고, 매우 작은 상태 (예: 빅뱅) 와 매우 차갑고, 텅 비어 있고, 매우 팽창하는 상태 (예: 먼 미래) 사이의 연결이라는 흥미로운 수학적 관계에서 비롯된다.

그는 이러한 대응 급진 이론이 이러한 상태가 한계에 도달하면 수학적으로 동일해진다는 것을 설명했다. 모순처럼 보이지만, 물질의 전혀 존재하지 않는 것은 우리가 우주에서 보는 모든 물질을 초래할 수 있다.

이런 관점에서, 빅뱅은 거의 허무함에서 비롯된다. 이것은 우주의 모든 물질이 블랙홀에 의해 삼켜지고 블랙홀이 광자로 증발하여 허공 속으로 사라질 때 남은 것이다. (윌리엄 셰익스피어, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀)

그래서 다른 물리적 관점에서 볼 때, 우주 전체가 허무에 가까운 것에서 생겨났다. 하지만 "없음" 은 여전히 하나의 물건입니다. 그것은 비어 있지만 여전히 물질적 우주이다.

같은 상태에서 어떻게 한 각도에서 보면 차갑고 공허한 우주이고, 다른 각도에서 보면 또 뜨겁고 치밀한 우주일 수 있을까? 대답은' 보형 배율 조정' 이라는 복잡한 수학 프로그램에서 보형 배율 조정은 물체의 크기를 효과적으로 변경할 수 있지만 모양은 그대로 유지하는 기하학적 변환입니다.

Penros 는 크기와 크기가 다르더라도 공간과 시간의 모양이 서로 일치하도록 냉밀한 상태와 열밀상태가 어떻게 연결되어 있는지를 보여줍니다. (존 F. 케네디, 시간명언) (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 시간명언) 물론, 크기가 다른 두 물체가 왜 이런 방식으로 같은지 이해하기 어렵다. 그러나 Penros 는 이러한 극단적인 물리적 환경에서 크기의 개념이 이미 의미를 잃었다고 생각한다.

공형순환 우주론에서 해석의 방향은 구, 추위, 신, 열: 열밀상태의 존재는 냉공상태 때문이다. 그러나 이' 원인' 은 우리가 잘 아는 것이 아니다. 한 가지 원인은 일정 기간 후에 결과를 낳는다. 이러한 극단적인 상태에서는 크기가 더 이상 중요하지 않을 뿐만 아니라 시간도 더 이상 중요하지 않다.

냉밀상태와 열밀상태는 실제로 서로 다른 타임라인에 있다. 관찰자 자체의 시간 기하학을 보면 차갑고 텅 빈 상태는 계속되지만, 그것이 생성하는 뜨겁고 빽빽한 상태는 사실상 완전히 자기만의 새로운 타임라인을 차지하고 있다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 시간명언)

비인과적인 방식으로 냉공상태에서 발생하는 열밀상태를 이해하는 것이 도움이 될 수 있다. 아마도 우리는 열밀상태가 냉공상태에서 나타났거나, 그것을 기초로 하거나, 냉공상태에서 실현된 것이라고 말해야 할 것이다.

이러한 독특한 형이상학 사상은 과학 철학자들에 의해 광범위하게 탐구되었다. 특히 양자 중력의 맥락에서 공통된 인과가 깨진 것 같다. 우리 지식의 한계에서 물리학과 철학은 구별하기 어려워졌다.

실험 증거는요?

공형순환 우주론은 빅뱅이 어디서 왔는지에 대한 상세한 (추측성에도 불구하고) 답을 제공한다. 그러나 Penros 의 관점이 우주론의 미래 발전에 의해 입증되더라도, 우리는 여전히 더 깊은 철학적 질문, 즉 물리적 실체 자체가 어디서 왔는지에 대한 질문에 대답하지 않았다고 생각할 수 있습니다.

전체 순환 시스템은 어떻게 형성됩니까? 그런 다음, 우리는 마침내 순수한 질문을 하게 되었습니다. 왜 없는지가 아니라, 이것은 형이상학에서 가장 큰 문제 중 하나입니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 공부명언)

하지만 우리의 초점은 여전히 물리학 분야에 머물러 있다는 설명이다. 주기가 어떻게 이 더 깊은 문제를 시작하는지에 대해 세 가지 광범위한 선택이 있다.

물리적 설명이 전혀 없을 수도 있습니다. 또는 무궁무진한 순환이 있을 수도 있고, 각 우주는 자신의 권리를 가지고 있으며, 각 우주의 초기 양자상태는 이전 우주의 일부 특징으로 설명할 수 있다. 또는 루프, 반복되는 우주가 있습니다. 이 사이클의 시작은 자체 끝으로 설명 할 수 있습니다.

후자의 두 가지 방법은 어떤 인과 사건에 대한 필요성을 피한다. 이것은 그들에게 독특한 매력을 준다. 물리적으로 설명할 수 없는 것은 없다.

Penros 는 자신이 선호하는 양자 이론에 대한 설명 때문에 일련의 끝없는 새로운 순환을 구상했다. 양자역학에서는 하나의 물리적 시스템이 여러 상태의 중첩에 동시에 존재합니다. 우리는 측정할 때 무작위로' 둘 중 하나' 만 선택할 수 있다.

Penros 의 경우, 각 주기는 서로 다른 방식으로 발생하는 임의 양자 이벤트를 포함합니다. 즉, 각 주기는 이전과 다를 것입니다. 이것은 실제로 실험 물리학자에게 좋은 소식입니다. 왜냐하면 플랑크 위성이 관찰한 빅뱅의 잔여물 중 미약한 흔적이나 이상을 엿볼 수 있기 때문입니다. 이 잔여복사는 우리의 오래된 우주를 만들어 냈습니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)

Penros 와 그의 공동 작업자들은 이러한 흔적을 발견하고 플랑크 데이터의 패턴을 이전 우주의 초질량 블랙홀의 방사선으로 돌릴 수 있다고 생각합니다. 그러나, 그들이 주장하는 관찰 결과는 다른 물리학자들의 도전을 받았고, 배심원단은 여전히 미정이다.

끝없는 새로운 순환은 펜로스 자신이 구상하는 관건이다. 하지만 한 가지 자연스러운 방법은 공형원 우주론을 다순환 형식에서 단일 순환 형식으로 변환하는 것입니다. 그럼, 물리적 현실은 빅뱅 과정에서 먼 미래에는 가장 큰 무상태로 들어가고, 그런 다음 같은 빅뱅으로 다시 순환하여 같은 우주를 다시 만들어 내는 순환이다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 과학명언)

후자의 가능성은 양자역학의 또 다른 해석과 일치하여' 다세계 해석' 이라고 불린다. 다세계 해석은 우리가 매번 겹쳐진 시스템을 측정할 때마다 무작위로 한 상태를 선택하지 않는다는 것을 알려준다. (존 F. 케네디, 컴퓨터명언) (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언 반대로, 우리가 보는 측정은 단지 가능성일 뿐이다. 그것은 우리 자신의 우주에도 존재한다.

다른 측량은 다원 우주의 형태로 다른 우주에 나타났지만, 실제로는 우리 자신의 우주와 격리되어 있다. 따라서 한 가지 일이 발생할 확률이 아무리 작더라도 0 이 아닌 확률이 있다면 양자 평행 세계에서 발생합니다.

다른 세상에는 너 같은 사람이 있다. 그들은 복권에 당첨되거나, 비정상적인 태풍에 휘말리거나, 자연 발화, 혹은 세 가지 일이 동시에 일어난다.

어떤 사람들은 다른 우주가 우리 우주와 충돌하여 남긴 흔적으로 인해 그러한 평행 우주도 우주론 데이터에서 관찰할 수 있다고 생각합니다.

Penros 는 동의하지 않지만, 다세계 양자 이론은 공형원 우주론에 새로운 전환점을 가져왔다. 우리의 빅뱅은 양자 다원 우주의 중생일 수 있으며, 그것은 무한한 수의 다른 우주를 포함하고 있으며, 이 모든 것이 함께 일어난다. 일어날 수 있는 어떤 일도 일어날 수 있다. 그리고 그것은 몇 번이고 다시 일어날 것이다. (토마스 A. 에디슨, 일명언)

오래된 신화

신화 애호가들에게 펜로스의 비전은 아름답다. Penros 가 좋아하는 다순환 형태에서는 조상의 재에서 끝없는 신세계를 만들겠다고 약속했다. 그것의 단일 순환 형태에서, 그것은 Oroboros 의 고대 사상에 대한 놀라운 현대 추억이다.

북유럽 신화 중 뱀 예몽가 (j? Rmungandr) 는 똑똑한 사기꾼 로키와 거인 앤젤다의 아이이다. 예몽가는 자신의 꼬리를 먹고 원을 만들어 세상의 균형을 유지했다. 하지만 뱀의 신화 기록은 전 세계에 기록되어 있으며 고대 이집트로 거슬러 올라갈 수도 있습니다.

단순환 우주의 문어는 정말 기세가 웅장하다. 그 배에는 우리 자신의 우주와 양자물리학이 허용하는 모든 이상하고 기묘한 대체우주가 들어 있다. 그것의 머리와 꼬리가 만나는 곳에서는 완전히 텅 비어 있지만, 또한 에너지로 가득 차 있다. 온도는 섭씨 654.38+0 억 도까지 올라간다.