책 읽기: 다원 우주의 본질을 밝히는 방법

모든 것이 이 문장의 끝부분의 마침표보다 약간 작은 크기로 압축되었을 때 우주 상황을 설명하는 것은 어렵습니다. 시간과 공간의 개념이 아직 말 그대로 적용되지 않았기 때문입니다. 는 이론 천체 물리학자의 선구자인 로라 메르시니 호튼 박사가 알려진 우주의 끝이나 그 앞에서 지식을 요구하는 것을 멈추지 않았습니다. 그녀의 새로운 책에서, 빅뱅 이전Mersini-Houghton은 공산주의 알바니아에서의 그녀의 초기 삶, 천체 물리학의 남성 우위 분야에서 주목을 받게 된 그녀의 경력에 ​​대해 이야기하고 현실에 대한 우리의 이해를 근본적으로 다시 작성할 수 있는 다원 우주에 대한 그녀의 연구에 대해 논의합니다.

마리너 북스

에서 발췌 빅뱅 이전: 우주의 기원과 그 앞에 있는 것 로라 메르시니-호튼의. 마리너 북스에서 간행. 저작권 © 2022 by Laura Mersini-Houghton. 판권 소유.


실험실에서 관찰도 재현도 테스트도 할 수 없는 우주의 창조와 같은 문제의 과학적 조사는 증거뿐만 아니라 직감에도 의존한다는 점에서 탐정의 일과 비슷합니다. 탐정처럼 퍼즐 조각이 퍼지기 시작하면 연구자는 대답이 가깝다는 것을 직관적으로 느낄 수 있습니다. 이것은 내가 풍부하게 가지고 있었던 감정이었고, 다원 우주에 관한 우리의 이론을 어떻게 테스트 할 수 있는지 이해하려고 노력했습니다. 에는 달성 가능하게 보였다.

마지막으로, 잠재적인 해결책이 나를 공격했다. 이 이론을 테스트하고 검증하는 열쇠는 양자 얽힘에 숨겨져 있다는 것을 깨달았습니다. 우리 파도의 우주가 다른 것들과 얽혀있을 때, 나는 창조의 이야기를 양자 조경의 뿌리로 되감을 수있었습니다.

나는 이미 우주의 파동 함수 분기의 분리 — 데코 히어런스 —가 변동의 환경욕과의 얽힘에 의해 일어난다는 것을 알고 있었다. 오늘 우리 하늘에 새겨진 이 초기 얽힌 흔적을 계산하고 찾을 수 있는지 궁금했습니다.

이것은 모순되는 것처럼 들릴 수 있습니다. 우리의 우주는 빅뱅에서 수십 년 동안 다른 모든 우주와 여전히 얽혀 있을 수 있을까요? 그러나 내가 이러한 문제를 다루는 동안 오랫동안 분리되어 있었지만 유아기의 “움푹 들어간 곳”을 유지하는 우주를 가질 수 있다는 것을 깨달았습니다. 식별 가능한 타박상으로, 가장 초기 순간에 우리의 것. 첫 번째 얽힌 흉터는 오늘날 우리 우주에서도 여전히 관찰 할 수 있어야합니다.

열쇠는 타이밍에 있었다. 우리의 파동 우주는 다음 단계인 입자 우주가 독자적인 우주 인플레이션을 거쳐 존재하는 것과 거의 동시에 데코 힐링하고 있었습니다. 오늘날 우리가 하늘에서 보고 있는 것은 모두 측정 가능한 시간의 최소 단위인 1초보다 훨씬 짧은 첫 순간에 만들어진 원래의 변동에서 씨를 뿌린 것입니다. 원칙적으로, 얽힘이 소멸되는 순간에, 그 사인이 인플레톤과 그 변동에 각인되었을 수 있습니다. 내가 상상했던 것처럼 흉터가이 짧은 기간에 형성되었을 수있었습니다. 그렇다면 하늘에 보일 것입니다.

얽힘에서 상처가 어떻게 형성되는지 이해하는 것은 상상할 정도로 복잡하지 않습니다. 나는 우선, 엮어글루먼트가 우리 하늘을 해치는 모습을 마음에 그려보는 것으로 시작했다. 입자의 무리가 양자 다원 우주 주위에 퍼져 있기 때문에 우리 우주를 포함한 우주의 파동 함수의 가지에서 살아남은 모든 우주를 시각화했습니다. 그들은 모두 질량과 에너지를 포함하기 때문에 뉴턴 사과가 지구의 질량과 상호 작용하여 운동 경로가 구부러지고 땅으로 이어지는 것처럼 서로 중력적으로 상호 작용합니다 ( 당겨)합니다. 그러나 사과는 달, 태양, 태양계의 다른 모든 행성, 우주의 모든 별에 의해 당겨졌습니다. 하지 않는다는 뜻이 아닙니다. 얽힘이 우리 하늘에 남긴 순 효과는 다른 유아 우주에 의해 우리 우주에 결합 된 당기는 것에 의해 포착됩니다. 유명한 사과 별에서 약한 끌기와 마찬가지로, 현재 우리 우주에서 얽힌 징후는 우주의 인플레이션의 징후에 비해 믿을 수 없을 정도로 작습니다. 그러나 그들은 여전히 ​​거기에 있습니다!

나는 그것을 인정한다 … 나는, 우리의 수평선을 넘어, 빅뱅의 앞을 엿볼 수 있는 방법이 있을지도 모른다고 생각한 것만으로 흥분했습니다! 계산하고 추적하는 제 제안을 통해, 나는 처음으로 다원 우주를 테스트하는 방법을 발견했을 수 있습니다. 가능하다고 생각했던 것을 가능하게 할 가능성이었습니다. 그것은 우리의 우주를 넘어 다원 우주에 대한 공간과 시간을 엿볼 수있는 관찰 창입니다. . 왜냐하면 우리가 오늘 우주에서 대규모로 관찰하는 것은 모두 그 시작에도 존재했기 때문입니다. 우리 우주의 기본 요소는 시간이 지나도 사라지지 않습니다. 우주의 팽창에 맞게 크기를 변경하면 됩니다.

양자 얽힘을 우리 이론의 리트머스 시험지로 사용하는 것을 생각한 이유는 다음과 같습니다. 양자론은 “단일성”으로 알려진 거의 신성한 원리를 포함하며, 시스템에 대한 정보가 손실되지 않는다고 말한다. 통일성은 정보 보존의 법칙입니다. 그것은 우리의 우주와 다른 살아남은 우주 사이의 초기 양자 얽힘의 징후가 오늘날에도 여전히 존재하고 있음을 의미합니다. 그러므로 데코 히어런스에도 불구하고, 얽힘은 우리 우주의 기억에서 결코 쓸어 버릴 수 없습니다. 그것은 원래 DNA에 저장됩니다. 또한, 이러한 징후는 우주가 풍경의 물결로 시작했을 때부터 초기부터 우리의 하늘로 인코딩됩니다. 큰 버전이 될수록 우주의 팽창과 함께 단순히 늘어날 것입니다.

인플레이션과 우주의 팽창에 의해 늘어난 이러한 징후가 매우 약한 것은 아닐까 걱정했다. 그러나 통일성을 바탕으로 우주 인플레이션에 의해 예측되는 균질성과 균질성으로부터 국부적인 위반 또는 편차의 형태로 그들이 우리의 하늘 어딘가에 보존 그렇다고 믿었습니다.

리치와 나는 양자 얽힘이 우리 우주에 미치는 영향을 계산하여 흔적이 남아 있는지 확인하고 어린 시절부터 현재까지 빨리 감아 하늘에 어떤 흉터가 있는지 예측하기로 결정했습니다. 그들을 찾아야 할 장소를 파악할 수 있다면 실제 관측 결과와 비교하여 테스트할 수 있습니다.

리치와 저는 도쿄의 물리학자인 다카하시 토모의 도움으로 이 조사를 시작했습니다. 2004년에 UNC Chapel Hill에서 Tomo와 처음 알게 된 것은 1년이 겹쳤을 때였습니다. 그는 일본에서 교직에 가려고 하는 포스독으로, 방금 UNC에 착임한지 얼마 안 되었습니다. 우리는 교류를 즐겼고 토모가 일을 위해 유지하는 높은 기준과 세부 사항에 대한 놀라운 관심을 보았습니다. 우리의 이론을 기반으로 한 예측을 우주의 물질 및 방사선 특성에 대한 실제 데이터와 비교하는 데 필요한 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램에 익숙하다는 것을 알았습니다. 2005년에 Tomo에 전화했는데, 그는 우리와 협력하는 데 동의했습니다.

리치, 토모, 그리고 나는 조사를 시작하기에 가장 좋은 장소는 CMB라고 결정했습니다. CMB는 우주에서 가장 오래된 빛이며, 그 역사를 통해 우주 전체에 침투하는 보편적인 “에테르”입니다. 따라서 우주의 수명의 첫 번째 밀리 초의 일종의 독점적 인 기록이 포함되어 있습니다. 그리고 이 창조의 조용한 목격자는 오늘날에도 우리 주위에 있으며, 갈등이 없는 우주의 실험실이 되고 있습니다.

현재 우주에서 CMB 광자의 에너지는 매우 낮습니다. 그 주파수는 마이크로파 범위 (160 기가헤르츠) 부근에서 피크에 도달합니다. 이것은 음식을 따뜻하게 할 때 부엌의 전자 레인지 광자와 매우 유사합니다. 1990년대부터 현재에 이르기까지 세 가지 주요 국제 과학 실험(COBE, WMAP 및 플랑크 위성(4번째 위성 진행 중))은 CMB와 훨씬 약한 변동을 절묘한 정확도로 측정합니다. 했다. 여기 지구에서는 CMB 광자를 만날 수도 있습니다. 실제로 CMB를 보거나 듣는 것은 오래된 TV 세트의 시대에 일상적인 경험이었습니다. 채널을 변경할 때 시청자는 정적 형태로 CMB 신호를 경험했습니다. 화면.

그러나 우리의 우주가 순전히 에너지로 시작되었다면 우주 발생기의 이미지를주는 CMB 광자에게 무엇이 보일까요? 합니다. 불확실성 원리에 따르면 인플레이션의 초기 에너지 변동으로 표현되는 양자 불확실성은 불가피하다. 우주의 팽창이 멈추면 갑자기 인플레톤 에너지 양자 변동의 파도로 채워집니다. 질량과 변동의 전체 범위는 밀도 섭동으로 알려져 있습니다. 이 스펙트럼의 짧은 파, 즉 우주의 내부에 들어가는 것은 그 질량에 따라 광자 또는 입자가 됩니다 (파와 입자의 이중성 현상을 반영합니다).

원시 중력파로 알려진 중력장에 약한 잔물결과 진동을 유발하는 우주 구조의 작은 떨림은 어떤 특정 모델의 인플레이션이 발생했는지에 대한 정보를 보유하고 있습니다. 그들은 믿을 수 없을 정도로 작고 CMB 스펙트럼의 강도의 약 100억 분의 1이므로 관찰이 훨씬 어렵습니다. 그러나 이들은 CMB에 저장됩니다.

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