Let’s take two of the biggest, most bizarre and mind-blowing ideas in cosmology. First, the multiverse, the hypothetical set of possible universes that comprise all that exists. Second, the suggestion that the cosmos constantly divides into parallel universes in which every conceivable outcome of every event happens somewhere, a concept that is adored by science-fiction writers.
What happens if we blend the two?
Well, it happens to solve one of the most persistent problems in physics. At the moment, our most successful theory describes a universe that is larger than any observer inside it can see: to view the whole thing, you’d need what cosmologist Raphael Bousso calls a “godlike” view of the cosmos.
Well, it happens to solve one of the most persistent problems in physics. At the moment, our most successful theory describes a universe that is larger than any observer inside it can see: to view the whole thing, you’d need what cosmologist Raphael Bousso calls a “godlike” view of the cosmos.
This problem has been apparent ever since the development of quantum theory, which describes the behaviour of atoms and their constituents and has given us many profound insights into nature – such as explaining why the sun shines and the ground underfoot is solid – as well as contributing to the development of technology, such as computers and lasers.
But quantum theory has always been a bit tricky, as illustrated by that much-abused feline, Schrödinger’s Cat. This fiendish thought experiment was devised in 1935 by Erwin Schrödinger to emphasise the strangeness of a popular take on quantum theory devised in most part by the Danish scientist Niels Bohr, and dubbed the “Copenhagen interpretation”.
To underline what a strange approach this was, Schrödinger came up with a way to translate the atomic world into a tangible example. He imagined that a cat is in a box, along with a radioactive atom that is connected to a vial containing a poison. If the atom decays, it causes the vial to smash and the cat to be killed.
Until someone looks inside, the cat is neither alive nor dead; it is in what is called a “superposition”, which in this case means a peculiar blend of alive-plus-dead. Only at the moment we crack open the box and take a peek does the wave function “collapse” into one actuality. This is a headache for cosmologists, who want to use wave functions to describe the whole universe: in that case, the only plausible observer has to have a god-like perspective.
One cunning way past this problem was devised half a century ago by Hugh Everett III, a Princeton graduate student. Called the many-worlds interpretation, it holds that both possibilities continue to exist, but that “we” (the observers) are split into two: one of us observes a live cat, and the other a dead one. In this interpretation, the paradox of the alive/dead cat disappears: the cat perishes in one universe and survives in another.
"Alguns têm, inevitavelmente, considerado a ideia muito estranha. Ainda assim, isso nunca foi um problema quando se trata de mecânica quântica. Como Bohr uma vez disse a um companheiro pioneiro do quantum: "Estamos todos de acordo que sua teoria é uma loucura. A questão que nos divide é saber se é louca o suficiente.
One cunning way past this problem was devised half a century ago by Hugh Everett III, a Princeton graduate student. Called the many-worlds interpretation, it holds that both possibilities continue to exist, but that “we” (the observers) are split into two: one of us observes a live cat, and the other a dead one. In this interpretation, the paradox of the alive/dead cat disappears: the cat perishes in one universe and survives in another.
Apply this idea more widely, and an infinite number of parallel universes sprout, in which every conceivable outcome of every event actually happens, from an Earth where the Nazis won the Second World War to one where the dinosaurs evolved to read The Daily Telegraph. As the cosmological joke goes, it’s a theory that’s cheap on assumptions but expensive on universes.
Now two distinguished cosmologists – Bousso, from the University of California, Berkeley, and Leonard Susskind, from Stanford University – have taken this idea and used it to make the universe a (slightly) simpler place. They argue in a new paper that the multiverse, the multiplicity of universes we suspect exists around us, is actually a representation of the many-worlds hypothesis: peek under the bonnet, and the cosmos looks the same. This does away with the need for a god-like observer – although, as with so many ideas in modern physics, it is not clear how we could devise experiments to test whether it really works.
The idea has caught the eye of many physicists, though a good proportion are sceptical. As David Deutsch of Oxford University explains, if space really is infinite, as current cosmological theory suggests, then it is indeed plausible that infinitely many instances of what we call “the universe” exist in the same space as ours, some identical to ours, some slightly different, and all too far away for light from them to have reached us.
But, in his opinion, that collection of universes, and the collection of universes generated by the many-worlds hypothesis, are unrelated, because the latter universes interfere with each other through superposition.
But, in his opinion, that collection of universes, and the collection of universes generated by the many-worlds hypothesis, are unrelated, because the latter universes interfere with each other through superposition.
Some have, inevitably, written off the new idea as quite mad. Still, that has never been a problem when it comes to quantum mechanics. As Bohr once quipped to a fellow quantum pioneer: “We are all agreed that your theory is crazy. The question that divides us is whether it is crazy enough.”
Vamos examinar duas das maiores idéias, mais bizarras e alucinantes da cosmologia. Primeiro, o multiverso, o conjunto hipotético de universos possíveis que compõem tudo que existe. Em segundo lugar, a sugestão de que o cosmos constantemente se divide em universos paralelos em que todos os resultados possíveis de cada evento acontecem em algum lugar, um conceito que é adorado pelos escritores de ficção científica.
O que acontece se se misturar os dois?
Bem, isso pode resolver um dos problemas mais persistentes na física. No momento, nossa teoria de maior sucesso descreve um universo que é maior do que qualquer observador pode ver dentro dele: para ver a coisa toda, você precisa do que o cosmólogo Raphael Bousso chama de visão "divina" do cosmos.
Só no momento em que se abrir a caixa e der uma olhada a função de onda "colapsa" em uma realidade. Esta é uma dor de cabeça para os cosmólogos, que querem usar as funções de onda para descrever todo o universo: nesse caso, o observador tem de ter uma perspectiva divina.
Eles argumentam em um novo trabalho que o multiverso, a multiplicidade de universos que nós suspeitamos existir ao nosso redor é, na verdade, uma representação da hipótese de muitos mundos: espreitar debaixo do capô e do cosmos mostra coisas iguais.
A idéia chamou a atenção de muitos físicos, embora uma boa parte deles céticos.
Como David Deutsch, da Universidade de Oxford explica, se o espaço é realmente infinito, como a teoria cosmológica atual sugere, então é plausível que infinitamente muitos casos do que chamamos de "universo" existem no mesmo espaço como o nosso, alguns idênticos aos nossos, alguns ligeiramente diferentes, a luz deles muito longe para chegar até nós.
Mas, na sua opinião, aquela coleção dos universos, e a coleção de universos gerados pela hipótese de muitos mundos, são independentes, porque os últimos universos interferem uns com os outros através da superposição.Agora, dois distintos cosmólogos - Bousso, da Universidade da Califórnia, Berkeley, e Leonard Susskind, da Universidade de Stanford - pegaram essa idéia para fazer o universo um lugar (ligeiramente) mais simples.
Isso acaba com a necessidade de um observador como deus - embora, como acontece com tantas idéias na física moderna, não está claro como poderíamos conceber experimentos para testar se elas realmente funcionam.
Aplique essa idéia de forma mais ampla, e um número infinito de universos paralelos brota, em que todos os resultados possíveis de cada evento acontecem realmente, de uma terra onde os nazistas ganharam a Segunda Guerra Mundial para uma onde os dinossauros evoluíram para ler um jornal.
Como diz a piada cosmológica, é uma teoria mais barata em suposições, e mais cara em universos.Uma maneira inteligente de resolver o problema foi criada há meio século por Hugh Everett III, um estudante de graduação de Princeton. Chamada a interpretação de muitos mundos, afirma que ambas as possibilidades continuam a existir, mas que "nós" (os observadores) são divididos em dois: um de nós observa um gato vivo, e o outro, um morto.
Nessa interpretação, o paradoxo do gato / morto vivo desaparece: o gato morre em um universo e sobrevive em outro.O problema surge porque a mecânica quântica descreve a realidade em termos de objetos matemáticos chamados de funções de onda, que contêm todas as possibilidades do que podemos ver quando fazemos uma observação.
Quando a caixa é fechada, não sabemos se o átomo decaiu ou não, o que significa que ele pode estar tanto no estado deteriorado como no estado não deteriorado.Até que alguém olha para dentro, e o gato não está nem vivo nem morto, o que é chamado de "superposição", o que neste caso significa uma mistura peculiar de vivo-mais-morto.
Para enfatizar quão estranha esta abordagem foi, Schrödinger encontrou uma maneira de traduzir o mundo atômico em um exemplo tangível. Ele imaginou que um gato está em uma caixa, com um átomo radioativo que está conectado a um frasco contendo um veneno.
Se o átomo decai, faz com que o frasco se quebre e o gato morra.Mas a teoria quântica tem sido sempre um pouco complicada, como ilustrado por este felino muito usado, o Gato de Schrödinger.
Este experimento diabólico foi criado em 1935 por Erwin Schrödinger para enfatizar a estranheza de um leigo ao assumir a teoria quântica desenvolvida em grande parte pelo cientista dinamarquês Niels Bohr, e apelidada de "Interpretação de Copenhague".
Este problema tem sido evidente desde o desenvolvimento da teoria quântica, que descreve o comportamento dos átomos e seus componentes e tem nos levado a muitas reflexões profundas sobre a natureza - como explicar por que o sol brilha e o solo sob os pés é sólido -, bem como a contribuir para o desenvolvimento da tecnologia, como computadores e lasers.
O que acontece se se misturar os dois?
Bem, isso pode resolver um dos problemas mais persistentes na física. No momento, nossa teoria de maior sucesso descreve um universo que é maior do que qualquer observador pode ver dentro dele: para ver a coisa toda, você precisa do que o cosmólogo Raphael Bousso chama de visão "divina" do cosmos.
Só no momento em que se abrir a caixa e der uma olhada a função de onda "colapsa" em uma realidade. Esta é uma dor de cabeça para os cosmólogos, que querem usar as funções de onda para descrever todo o universo: nesse caso, o observador tem de ter uma perspectiva divina.
Eles argumentam em um novo trabalho que o multiverso, a multiplicidade de universos que nós suspeitamos existir ao nosso redor é, na verdade, uma representação da hipótese de muitos mundos: espreitar debaixo do capô e do cosmos mostra coisas iguais.
A idéia chamou a atenção de muitos físicos, embora uma boa parte deles céticos.
Como David Deutsch, da Universidade de Oxford explica, se o espaço é realmente infinito, como a teoria cosmológica atual sugere, então é plausível que infinitamente muitos casos do que chamamos de "universo" existem no mesmo espaço como o nosso, alguns idênticos aos nossos, alguns ligeiramente diferentes, a luz deles muito longe para chegar até nós.
Mas, na sua opinião, aquela coleção dos universos, e a coleção de universos gerados pela hipótese de muitos mundos, são independentes, porque os últimos universos interferem uns com os outros através da superposição.Agora, dois distintos cosmólogos - Bousso, da Universidade da Califórnia, Berkeley, e Leonard Susskind, da Universidade de Stanford - pegaram essa idéia para fazer o universo um lugar (ligeiramente) mais simples.
Isso acaba com a necessidade de um observador como deus - embora, como acontece com tantas idéias na física moderna, não está claro como poderíamos conceber experimentos para testar se elas realmente funcionam.
Aplique essa idéia de forma mais ampla, e um número infinito de universos paralelos brota, em que todos os resultados possíveis de cada evento acontecem realmente, de uma terra onde os nazistas ganharam a Segunda Guerra Mundial para uma onde os dinossauros evoluíram para ler um jornal.
Como diz a piada cosmológica, é uma teoria mais barata em suposições, e mais cara em universos.Uma maneira inteligente de resolver o problema foi criada há meio século por Hugh Everett III, um estudante de graduação de Princeton. Chamada a interpretação de muitos mundos, afirma que ambas as possibilidades continuam a existir, mas que "nós" (os observadores) são divididos em dois: um de nós observa um gato vivo, e o outro, um morto.
Nessa interpretação, o paradoxo do gato / morto vivo desaparece: o gato morre em um universo e sobrevive em outro.O problema surge porque a mecânica quântica descreve a realidade em termos de objetos matemáticos chamados de funções de onda, que contêm todas as possibilidades do que podemos ver quando fazemos uma observação.
Quando a caixa é fechada, não sabemos se o átomo decaiu ou não, o que significa que ele pode estar tanto no estado deteriorado como no estado não deteriorado.Até que alguém olha para dentro, e o gato não está nem vivo nem morto, o que é chamado de "superposição", o que neste caso significa uma mistura peculiar de vivo-mais-morto.
Para enfatizar quão estranha esta abordagem foi, Schrödinger encontrou uma maneira de traduzir o mundo atômico em um exemplo tangível. Ele imaginou que um gato está em uma caixa, com um átomo radioativo que está conectado a um frasco contendo um veneno.
Se o átomo decai, faz com que o frasco se quebre e o gato morra.Mas a teoria quântica tem sido sempre um pouco complicada, como ilustrado por este felino muito usado, o Gato de Schrödinger.
Este experimento diabólico foi criado em 1935 por Erwin Schrödinger para enfatizar a estranheza de um leigo ao assumir a teoria quântica desenvolvida em grande parte pelo cientista dinamarquês Niels Bohr, e apelidada de "Interpretação de Copenhague".
Este problema tem sido evidente desde o desenvolvimento da teoria quântica, que descreve o comportamento dos átomos e seus componentes e tem nos levado a muitas reflexões profundas sobre a natureza - como explicar por que o sol brilha e o solo sob os pés é sólido -, bem como a contribuir para o desenvolvimento da tecnologia, como computadores e lasers.
"Alguns têm, inevitavelmente, considerado a ideia muito estranha. Ainda assim, isso nunca foi um problema quando se trata de mecânica quântica. Como Bohr uma vez disse a um companheiro pioneiro do quantum: "Estamos todos de acordo que sua teoria é uma loucura. A questão que nos divide é saber se é louca o suficiente.
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