many worlds

Many Worlds

En bild av vårt universum

Ingvar Lindgren

Einsteins Nobelföreläsning på Liseberg, 11 juli 1923

Einstein

disputerar om kvantmekanikens tolkning

Bohr

Köpenhamnsskolan

Bohr, Heisenberg, Pauli

Vågfunktion

cii

Resultat

iM

Vågfunktionen för ett system kan uttryckas som en överlagring (superposition – entanglement) av egentillstånd till en viss storhet (observabel).

Mätprocessen enligt Köpenhamnsskolan

Vid mätning av observabeln övergår systemet momentant och slumpmässigt till ett egentillstånd till observabeln ().

Sannolikheten för ett visst mätresultat är |ci|2 ”God plays dice”

Max Borns sannolikhetstolkning

Kollaps av vågfunktionen

EPR-paradoxenEinstein-Podolsky-Rosen 1935

Gömda variabler? Bells olikhet

Tvåfotonsönderfall

J=0

J=0

Fotonerna har motriktad polarisation. Enligt Köp.tolkningen har fotonerna ingen bestämd polarisation, innan polarisationsriktningen har mätts. Överlagring av egentillstånd

cii iVid mätning får fotonen en bestämd polarisation. Mätning på detektor 1 avgör vilket resultatet på detektor 2 blir.

Schrödingers katt

Strålning från ett radioaktivt material utlöser en laddning som dödar katten.

Innan man gör en observation, är katten enligt Köp. tolkningen i en överlagring av dött och levande tillstånd.

Problem med Köpenhamnstolkningen

• Mätprocessen kräver en extern observatör Kan inte tillämpas på hela universum

• Kollaps av vågfunktionen följer inga kända lagar

• Borns statistiska tolkning extra antagande,följer inte av modellen.

• Artificiell gräns mellan mikroskopiska och makroskopiska system

Mätsystemet kvantmekaniskt

påverkas av växelverkan med systemet.

Hugh Everett

Hugh Everetts tolkningRev. Mod. Physics 29, 454 (1957)

S M

S1 M1

S2 M2

John Wheeler

En observatör är kopplad till en specifik gren – ser inte andra grenar. Alla grenar finns kvar efter mätningen. Ingen kollaps av vågfunktionen.

Everett kallade detta ”relative-state model”

DeWitt införde omkr 1970 termen ”Multiple Worlds”.

Hugh Everetts tolkningRev. Mod. Physics 29, 454 (1957)

S M

S1 M1

S2 M2

O1

O1

Växelverkan med omgivningen leder till ”stabila grenar”, som inte har kontakt med varandra – ”Separata världar”. Alla komponenter av vågfunktionen finns kvar, men enskild observatör uppfattar det som kollaps av vågfunktionen.

”Quantum Darvinism”

M E

S1 M1

S2 M2

E

E

S

O1

O2

Vitalt att ta hänsyn till växelverkan med omgivningen

Dekoherens (W.H. Zurek, H.D. Zeh ~1980)

Fördelar med Everett-DeWitt-modellen(med dekoherens)

Ingen makroskopisk observatör erfordras

Ingen kollaps av vågfunktionen

Ingen gräns mellan mikro- och makrokosmos

Borns statistiska tolkning följer logiskt (Zurek 2005)

Många experter anser detta vara den mest konskventa tolkningen av kvantmekaniken som hittills presenterats

Mätprocessen (enligt Köp. skolan) kräver en irreversibel process (räkneverk, fotografisk plåt)

Finns det helt irreversibla processer?I mikrikosmos är alla processer reversibla. Var går gränsen?

Reversibilitet ett statistiskt fenomenAlla processer har ngn grad av reversibilitet (om än mkt liten)

Då finns ingen absolut mätprocess och ingen absolut kollaps av vågfunktionen

Personlig betraktelse

I princip finns alla komponenter av vågfunktionen kvar – superposition, entanglement (sedan urminnes tider) – men vissa komp. kan vara ytterst små.

Har sådana små sannolikheter någon praktisk betydelse?

Tage Danielssons statistik

”Jag menar, före Harrisburg så var det ju ytterst osannolikt att det som hände i Harrisburg skulle hända, men så fort det hade hänt, rakade ju sannolikheten upp till inte mindre än 100 procent, så det var nästan sant att det hade hänt.”

Tage Danielssons statistik

”Risken för en upprepning är så liten att den är försumbar. Med det menas att risken finns inte, fast bara lite.”

Tage Danielssons statistik

”Tala alltid sanning, barn, sa våra föräldrar till oss. Det får vi inte säga till våra barn utan vi måste lära dom att alltid tala sannolikt. Att säga sannolikheten, hela sannolikheten och ingenting annat än sannolikheten.”

Liv

..............

Homosapiens

Universum – ett bifurkationsträd

..............

Sannolikheten för Liv Hom.sap. I.L otroligt liten.

(”Försumbar: Den finns inte - fast bara lite”)

. . . . . .

”Men när det väl har hänt, är sannolikheten 100 %, och det är nästan sant att det har hänt.”

I.L.

Liv

..............

Homosapiens

Universum – ett bifurkationsträd

..............

. . . . . .

Alla grenar på trädet finns kvar – ingen kollaps av vågfunktionen

”MANY WORLDS”

I.L.

..............

. . . . . .

LivHomosapiens

Mitt universum

”Antropiska principen””Quantum Darvinism”

Alla grenar på trädet finns kvar – ingen kollaps av vågfunktionen

”MANY WORLDS”

Men jag ser bara en gren av trädet – ”Min värld” För mig VERKAR det som kollaps av vågfunktionen

I.L.

Antropiska principen

Antropiska principen

Ingen tillfällighet att universum har de egenskaper det har.

Enligt den antropiska principen har universum just dessa egenskaper

för att vi människor ska ha kunnat skapas och utvecklas”

Om universum inte hade dessa egenskaper, skulle vi inte finnas till och inte kunna grubbla över saken.

(Dicke 1961, Brandon Carter, 1973)

Barrow and Frank, Oxford 1988

Brandon Carter

Hawking: A Brief History of Time (1988)

Hur startade det hela?

Så?

Big Bang

Eller så?

Cobe

satellit

Mikrovågs-bakgrundsstrålning

Cobe

WMAP

Avgörande ”bevis” för Big-Bang-hypotesen

Singularitet ~10-43 sek.

Vad innebär singularitet i tid och rum?

Att tiden kan skapas vid en viss tidpunkt är lika orimligt som att rummet kan skapas på en viss plats.

Logisk kullerbytta

Kräver yttre referens

När började tiden?

Big Bang

Här startar tid och rum

Universum ett svart hål?

Ett ”hål” i vad?

nature  

Nature 246, 396 - 397 (14 December 1973); doi:10.1038/246396a0

Is the Universe a Vacuum Fluctuation?EDWARD P. TRYONDepartment of Physics and Astronomy, Hunter College of the City University of New York, New York, New York 10021

The author proposes a big bang model in which our Universe is a fluctuation of the vacuum, in the sense of quantum field theory. The model predicts a Universe which is homogeneous, isotropic and closed, and consists equally of matter and anti-matter. All these predictions are supported by, or consistent with, present observations.

Hawking-Hartle: The wave function of the universe Phys. Rev D28, 2960 (1983)

Hawking: A Brief History of Time (1988)

Ya. B. Zeldovich (~1970)

Vakuum-fluktuation i ett

Super-universum

Big Bang

Här startar tid och rum

Vakuumfluktuation sker spontant.

Ingen orsak

Totala energi-innehållet i universum exakt noll.

”Flat universe”

Det kan finnas parallella universa i ett

SUPERUNIVERSUM

Hugh Ross: Fingerprint of God Creator and the Cosmos

Martin Rees: Before the beginning

Barrow-Silk: The left hand of creation

I.L. Interpretation of Quantum Mechanics, http://fy.chalmers.se/~f3ail/

Peter Byrne: The Many Worlds of Hugh Everett, Sci. Amer. Nov. 2007

Stephen Hawking: A Brief History of Time

The universe in a nutshell

Life in the Universe

Hugh Ross: Fingerprints of God

Creation of the Cosmos

Henry F. Schaefer: Stephen Hawking, The Big Bang, and God

Martin Rees: Before the beginning

Barrow-Silk: The left hand of creation

Max Tegmark: Many lives in many worlds, Nature 448, 23 (2007)