나에게 다중우주(혹은 다중세계, 평행우주) 이론은 휴 에버렛 3세의 양자역학 해석에서 비롯됐다.
우선 양자역학에 대해 어느 정도 이해하고 계신지 모르겠어서 답변을 좀 길게 하겠습니다. 우리 모두 알고 있듯이, 양자역학에 대한 코펜하겐 해석은 관찰자가 미시 세계에 영향을 미친다고 믿습니다. 특히 언급할 가치가 있는 흥미로운 실험은 "전자가 어느 슬릿을 통과합니까?", "양자 자살", "슈뢰딩거의 고양이" 등입니다. 곧. 그러나 미시세계의 결정에 인간의 의식을 개입시키는 데는 철학적 어려움이 많은 것 같아 후대의 많은 과학자들이 이와 다른 설명을 제안했는데, 그중에서도 에버렛의 다중우주론이 많은 지지를 얻었다.
다중우주 설명을 더 잘 이해하기 위해 전자 이중 슬릿 실험을 더 자세히 설명하는 것이 좋을 것 같습니다.
고전이론의 관점에서 보면 전자이중슬릿 간섭실험에서 단일전자는 하나의 슬릿만 통과했는데, 하나의 슬릿을 통과하는 입자들은 간섭을 하게 된다. 전자 경로를 기록하거나 경보음을 울리기 위해 이음새마다 어떤 종류의 장치가 설치되어 있지 않나요? 이런 종류의 장비는 제조하기에 너무 복잡하지 않습니다. 실제로 이 악기를 실제로 설치할 수 있습니다. 그러나 일단 전자가 어느 슬릿을 통과했는지 알아내려고 하면 우리는 항상 그 슬릿 중 하나만에서 전자를 찾을 것입니다. 두 장치는 동시에 울리지 않습니다. 전자는 한 번에 하나의 슬릿만 통과할 수 있습니다. 놀라운 점은 이러한 종류의 측정을 시작하면 간섭 무늬가 사라진다는 것입니다. 코펜하겐의 설명은 인간 의식의 참여가 전자파 함수의 붕괴로 이어진다고 믿습니다.
(다음 내용은 참고 자료 "신이 주사위를 굴리는가 - 양자 물리학의 역사"에서 선택되었습니다,)
'관찰자'를 정확하게 정의할 수는 없습니다! 사람과 카메라의 차이는 누구도 설명할 수 없기 때문에 '의식'은 그 틈을 이용한다. 우리가 "관찰자"가 무엇인지 정의해야 하는 이유는 빌어먹을 "붕괴"입니다. 관찰자가 파동함수를 붕괴시키나요? 이것은 소위 관찰자에게 우주에서 최고의 지위를 부여하는 것처럼 보입니다. 그들은 물리학의 기본 법칙을 넘어서는 일종의 특권을 누리고 정말 놀라운 것을 창조할 수 있습니다.
사실 숴숴의 근원을 살펴보면, 그 원인은 모호한 '파동함수 붕괴'에 있다. 이것은 여전히 우리를 그 속에 가두어 두고 있는 코펜하겐 학파의 저주인 것 같고, 그 저주 아래 물리학의 미래도 암울해 보입니다. 코넬 대학교 물리학자 커트 고트프리드(Kurt Gottfried)의 말에 따르면, 이 "붕괴"는 "아름다운 이론에 대한 추악한 상처"와 같습니다. 그것은 흐릿하고 불분명하며 모든 사람이 자신의 의견을 가지고 있으며 이에 대해 끝없는 소음이 있습니다. 관찰자와 관찰자가 아닌 사람 사이에 선을 긋는 방법은 무엇입니까? 슈뢰딩거 고양이의 파동함수는 상자를 여는 순간 무너지나요? 아니면 광자가 우리 눈에 들어가 망막에 전기 자극을 일으킬 때까지 기다리나요? 아니면 신호가 대뇌 피질 어딘가에 전송되어 마침내 "정신 활동"이 된 후 실제로 붕괴될 때까지 좀 더 기다려야 합니까? 우리가 이것에 대해 너무 깊이 파고들면 미래는 그다지 좋아 보이지 않습니다.
그렇다면 이른바 '붕괴'와 '관찰자'를 우회하고, 지능을 지닌 생명체의 개입을 물리학에서 쫓아내고, 우리가 익숙하고 사랑하는 것으로 되돌릴 수 있는 방법은 없을까? 트랙에? 고전적인 이중 슬릿 딜레마를 다시 살펴보겠습니다. 전자가 왼쪽 슬릿을 통과합니까, 아니면 오른쪽 슬릿을 통과합니까? 코펜하겐 해석에 따르면, 관찰하지 않을 때 파동함수는 두 가지 가능한 선형 중첩을 나타냅니다. 관찰되면 한쪽에 피크가 나타나고 파동 함수가 "붕괴"되어 왼쪽이나 오른쪽의 슬릿을 통과하도록 무작위로 선택됩니다. 양자 세계의 무작위성은 붕괴에서 가장 잘 입증됩니다.
이 딜레마를 없애고 붕괴를 인정하지 않으려면 유일한 방법은 파동 함수가 왼쪽이나 오른쪽을 "선택"하지 않으며, 오른쪽인지 여부에 관계없이 항상 선형 중첩 상태로 유지된다는 점을 인정하는 것입니다. 관찰되는지 아닌지. 그러나 이것은 우리의 실제 경험과 명백히 일치하지 않습니다. 왜냐하면 현실에서 전자가 왼쪽 슬릿과 오른쪽 슬릿을 동시에 통과하는 것을 관찰한 사람은 아무도 없고, 죽으면서 동시에 살아있는 고양이를 본 사람도 없기 때문입니다(반쯤 죽다, 죽어가다) 꽤 많이 있습니다).
이 시점에서 우리는 이미 바위와 어려운 곳 사이에 갇혀 있습니다. 코펜하겐의 저주는 이미 우리를 얽매고 있습니다. 가장 충격적인 가정을 할 용기를 내지 않으면 우리는 진보에 갇히게 될 것입니다. .
파동함수가 붕괴되지 않으면 선형중첩 상태를 유지해야 합니다. 전자는 왼쪽/오른쪽 중첩임에 틀림없지만, 현실 세계에서는 이런 현상이 관찰된 적이 없습니다.
이 지독한 저주를 풀 수 있는 환상이 있다. 정말 말도 안 되는 소리처럼 들리지만 당황하면 잃을 것이 없다. 잃는 것은 족쇄일 뿐이지만, 얻는 것은 세상 전부일까요?
그렇습니다! 관찰 후에도 전자는 여전히 왼쪽/오른쪽 중첩 상태에 있지만, 우리의 세계는 중첩의 일부일 뿐입니다! 전자가 이중 슬릿을 통과하면 전자만이 중첩 상태가 되는 것이 아니라 우리 세상 전체가 됩니다! 즉, 전자가 이중 슬릿을 통과하면 두 개의 중첩된 세계가 나타나는 것입니다. 그 중 하나의 세계에서는 전자가 왼쪽 슬릿을 통과하고, 다른 세계에서는 전자가 오른쪽 슬릿을 통과합니다!
파동 함수는 왼쪽이나 오른쪽을 무작위로 선택하기 위해 "축소"할 필요가 없습니다. 실제로 두 가지 가능성이 모두 발생합니다! 그것은 단지 전 세계의 중첩처럼 보일 뿐입니다. 한 세계에 사는 사람들은 자신의 자리에 있는 전자가 왼쪽 슬릿을 통과하는 것을 발견하고, 다른 세계에서는 사람들이 오른쪽에 있는 전자를 관찰합니다! 양자과정이 '두 개의 세계'를 만든다! 이것이 양자 이론의 "다세계 해석"(MWI)입니다.
MWI를 더 잘 이해하려면 창립자인 전설적인 휴 에버렛 3세(그의 할아버지와 아버지도 휴 에버렛이라는 이름을 갖고 있으므로 실제로는 "에버렛 3세"입니다)로부터 배워야 합니다. 1930년 11월 9일, 아인슈타인은 New York Times Magazine에 그의 유명한 기사 "과학과 종교에 대하여"를 게재했습니다. 그의 유명한 말은 오늘날에도 여전히 우리 귀에 울려 퍼지고 있습니다. "종교 없는 과학은 절름발이입니다." " 이틀 후 워싱턴에서 어린 에버렛이 태어났습니다.
에버렛은 아인슈타인에 대해 깊은 존경심을 갖고 있었는데, 고작 12살이었을 때 프린스턴에서 아인슈타인에게 편지를 써서 우주에 관해 몇 가지 질문을 했고, 아인슈타인은 실제로 그에게 편지로 답장을 보냈다. 그는 화학 공학 학사 학위를 받은 후 프린스턴에도 다녔습니다. 그는 처음에 수학과에 입학했지만 곧 물리학으로 전환했습니다. 1950년대에는 양자론이 전성기였고, 코펜하겐 해석이 전성기를 이루며 세계를 장악했습니다. Everett은 Bohr의 조수인 Aage Peterson을 포함하여 이 분야의 많은 물리학 학생들을 만났고, 그는 양자 이론의 관찰 문제를 그와 논의했으며, 이는 Everett의 큰 관심을 불러일으켰습니다. 그는 곧 이 분야에 대한 그의 생각을 장려한 John Wheeler와 접촉하게 되었고, 1954년에 Everett은 Wheeler에 두 편의 논문을 제출했는데, Many Worlds Theory(때때로 "Everett", "Everettism"이라고도 함)가 처음으로 등장했습니다.
에버렛에 따르면 파동함수는 결코 붕괴하지 않고 오직 세계와 관찰자 자신만이 중첩 상태에 들어간다. 전자가 이중 슬릿을 통과하면 우리를 포함한 전 세계는 두 개의 독립적인 중첩이 됩니다. 각 세계에서 전자는 하나의 가능성을 가지고 나타납니다. 그러나 불행하게도 에버렛은 오해하기 쉽고 모호한 단어를 사용하여 우주가 아메바와 같다고 비유했습니다. 전자가 이중 슬릿을 통과하면 벌레 자체가 분열하여 거의 동일한 두 개의 아메바가 됩니다. . 유일한 차이점은 한 버그는 왼쪽에서 전달되는 전자를 기억하고 다른 버그는 오른쪽에서 전달되는 전자를 기억한다는 것입니다.
Wheeler는 그 표현이 부적절하다는 것을 깨달았을 수도 있습니다. 그는 논문 여백에 "분할? 다른 단어를 사용하는 것이 더 낫습니다."라고 썼습니다. 그러나 대부분의 물리학자들은 그의 의견을 인식하지 못했습니다. 아마도 휠러는 "멋진 단어를 생각했는데 여백이 너무 작아서 들어갈 수 없었다"라고 쓰는 등 좀 더 드라마틱하게 만들었어야 했습니다. 오랫동안 에버렛의 이론은 다음과 같이 이해되었습니다. 이중 슬릿에서 우주는 마술처럼 두 개의 독립된 우주로 "분할"됩니다. 하나의 우주에서는 전자가 왼쪽 슬릿을 통과하고 다른 하나에서는 그 반대의 우주를 통과합니다.
이런 식으로 우주의 역사는 갈림길과 같습니다. 관찰할 때마다 여러 개의 작은 길로 나뉘며, 각 길은 가능한 결과에 해당합니다. 그리고 길의 각 분기점은 계속 관찰하면서 무한대로 더 갈라집니다. 하지만 각각의 길은 현실이고, 단지 서로 소통할 수 없다는 점일 뿐입니다.
이중 슬릿 실험을 관찰하여 전자가 왼쪽 슬릿을 통과한다는 것을 발견했다고 가정해 보겠습니다. 사실, 우리가 그것을 관찰하는 순간 우주는 무의식적으로 "분할"되어 거의 동일한 두 부분으로 변했습니다. 지금 우리가 있는 우주는 "왼쪽 우주"라고 불리며, 오른쪽 슬릿을 통과하는 전자를 찾을 수 있는 또 다른 "오른쪽 우주"가 있지만 그 외에는 모든 것이 우리 우주와 똑같습니다. 당신은 이렇게 묻고 싶을 수도 있습니다: "나는 왜 오른쪽 우주가 아닌 왼쪽 우주에 있습니까?" 이런 종류의 질문은 분명히 의미가 없습니다. 왜냐하면 다른 우주에서는 또 다른 우주에서 "나는 왜 오른쪽 우주에 있습니까?" 왼쪽 우주보다는 "관찰자의 지위는 더 이상 중요하지 않다. 어차피 우주는 분열될 것이고, 사실 '모든 결과'가 나타날 것이기 때문이다. 양자 과정에 의해 생성된 모든 것이 해당 우주에 대응할 수도 있지만, 대부분의 "야생 우주"에는 질문을 할 지적인 존재가 없습니다.
이로써 슈뢰딩거의 고양이는 더 이상 삶과 죽음을 걱정하지 않아도 됩니다. 단지 우주가 둘로 나뉘어져 있을 뿐입니다. 하나는 살아있는 고양이가 있고 다른 하나는 죽은 고양이가 있습니다. 살아있는 고양이의 우주에 있어서 고양이는 언제나 살아있고, 삶과 죽음의 중첩 문제가 없다. 죽은 고양이의 세계에서 고양이는 쪼개지는 순간 정말로 죽은 것입니다. 상자가 "붕괴"되어 관을 마무리하기 전에 사람들이 상자를 열 때까지 기다리지 마십시오.
우주가 탄생한 이래로 이러한 구분은 셀 수 없이 많았고, 그 수는 기하학적으로 증가하여 빠르게 무한대에 이르렀습니다. 지금 우리가 있는 우주는 그 중 하나에 불과합니다. 그 밖에도 수많은 우주가 있습니다. 일부는 최근에 가계도에 분기되어 우리와 가까운 반면, 고대에 우리에게서 갈라진 일부는 매우 다를 수 있습니다. 어쩌면 소행성이 지구에 충돌하지 않고 공룡이 여전히 세계를 지배하고 있는 우주가 있을지도 모릅니다. 어떤 우주에서는 클레오파트라의 코가 약간 짧아서 카이사르와 안토니우스의 마음을 설레게 하지 않았습니다. 역사적 결정론에 반대하는 "코 역사가들"은 실제로 역사적 나비 효과가 있는지 확인하기 위해 후속 개발에 매우 관심을 가질 것입니다. 일부 우주에서는 그루시가 워털루에 늦지 않았고 히틀러는 덩케르크 이전에 공격을 중단하라는 명령을 내리지 않았습니다. 더 많은 우주에서는 물리 상수가 부적절하기 때문에 생명체나 행성이 전혀 없습니다.
엄밀히 말하면, 역사상, 그리고 미래에 일어날 수 있는 모든 일은 실제로 일어났거나, 일어날 것이다. 단지 그들은 다른 우주에 있고 우리가 속한 우주와 물리적인 접촉이 없다는 것뿐입니다. 이 우주는 우리 세계와 평행하며 서로 연결되어 있지 않습니다. 오캄의 면도날 원리에 따르면 이 놀라운 우주는 우리에게 의미가 없습니다. 이러한 이유로 다중 세계 이론은 때때로 "평행 우주" 이론으로 불립니다.
우주의 '쪼개짐'은 사실 오해로 받아들여야 하는데, 지금까지도 많은 물리학자들을 포함한 대부분의 사람들은 여전히 에버렛을 이렇게 이해하고 있습니다! 이런 식으로 이 이론은 작은 전자가 왼쪽에서 통과하는지 오른쪽에서 통과하는지에 대한 질문에 대해 실제로 전체 우주가 분할되어야 하는 것처럼 보입니다. 많은 사람들은 이에 대해 "과녁으로 닭을 죽이는 것"이라고 논평했다. 아인슈타인은 다음과 같이 말한 적이 있습니다. "쥐가 단지 그것을 보는 것만으로는 우주에 급격한 변화를 일으켰다는 것을 믿을 수 없습니다." 그는 원래 코펜하겐 학파에서 이 말을 했지만 이는 인간의 사고 방식을 많이 나타냅니다. 우주를 희생하여 전자를 생산하는 것은 너무 비경제적이고 저렴하며, 또한 관찰할 수 없는 "평행 우주" 폐기물을 너무 많이 생성합니다. 나중에 MWI를 가장 적극적으로 옹호한 사람 중 한 명인 텍사스 대학의 Bryce S. DeWitt는 MWI에 대해 처음 들었을 때 다음과 같이 말했습니다. worlds는 우리 자신의 약간 결함이 있는 100개의 복사본이 계속해서 다른 복사본으로 분할되어 완전히 인식할 수 없게 된다는 생각이었습니다.
이건 완전한 정신분열증이다..." 아마도 우리에게는 '우주 분할'을 믿는 것보다 '의식'을 받아들이는 것이 더 쉬울 것입니다!
에버렛의 After MWI가 다음과 같이 출판되었다고 상상하는 것은 어렵지 않습니다. 1957년 휠러의 권고와 수정에도 불구하고 물리학계는 여전히 미지근한 반응을 보였습니다. 에버렛은 1959년 보어를 만나기 위해 코펜하겐으로 날아갔지만 보어는 전혀 논의할 생각이 없었습니다. 보어의 경우, 그는 평생 동안 코펜하겐 이론을 확고하게 유지해 왔는데, 1950년대에 등장한 다른 설명들에 대해서는 예를 들어 봄(Bohm)의 암시적 함수 이론에 대해 낙담했습니다. 나중에 이야기하겠습니다), 그의 의견은 “이것은 미래에 2×2=5를 증명하고 싶은 것과 같습니다. 보어는 죽기 전 마지막 인터뷰에서 여전히 일부 철학자들을 비판하면서 다음과 같이 주장했습니다. "그들은 그것이(상보성의 원리)가 객관적인 설명이고, 그것이 유일하게 가능한 객관적인 설명이라는 것을 모릅니다. ”
소외된 에버렛은 처음에는 국방부에서 일했고 나중에는 유명한 람다 회사의 창립자이자 회장이 되어 빠르게 백만장자가 되었습니다. 그러나 나중에 "20세기 최고의 비밀 중 하나"라고 불리는 그의 통찰력은 1970년대 DeWitt가 그의 다중 세계 설명을 재발견하여 물리학자들이 적극적으로 MWI를 홍보할 때까지 오랫동안 무시되었으며 이는 곧 MWI 중 하나가 되었습니다. 오늘날 이 설명은 많은 지지자들을 보유하고 있으며 코펜하겐 설명에 이어 두 번째 위치를 확고히 차지하고 있으며 이를 따라잡는 경향이 강합니다. 양자역학에 대해 연구를 했으나 불행하게도 그는 1982년에 심장마비로 사망했습니다.
휠러와 드 에버렛은 위트가 다녔던 텍사스 대학교에서 가장 존경받는 사람 중 한 명이었습니다. 그는 양자 이론에 대한 강의를 하도록 초청받았지만, 그의 심한 흡연 습관 때문에 특별히 그 강당에서 담배를 피우는 것이 허용되었습니다.
"신은 주사위 놀이를 합니까? - 양자 물리학의 역사"에서요. , 저자도 MWI를 설명하는 데 두 페이지를 소비하므로 하나씩 붙여 넣지는 않겠습니다. 관심이 있으시면 인터넷에서 찾을 수 있습니다. 특히 이 이론의 원인과 결과에 대해서는, 그리고 이 책을 읽고 나면 확실히 매우 포괄적인 수확을 얻게 될 것입니다.