“Hal yang paling tidak dapat dipahami di alam semesta adalah bahwa hal itu dapat dimengerti,” Albert Einstein pernah berkata. Hari-hari ini, bagaimanapun, alam semesta hampir tidak dapat disebut dipahami atau bahkan unik. Fisika fundamental berada dalam krisis dengan dua konsep populer yang sering disebut sebagai "multiverse" dan "uglyverse", yang secara harfiah berarti "alam semesta ganda" dan "alam semesta jelek".
Bagaimana alam semesta bekerja?
Para pendukung alam semesta ganda mempertahankan gagasan tentang keberadaan alam semesta lain yang tak terhitung banyaknya, beberapa di antaranya memiliki fisika yang sama sekali berbeda dan jumlah dimensi spasial; di alam semesta ini, Anda, saya, dan semua orang bisa ada sebagai salinan yang tak terhitung jumlahnya. "Multiverse mungkin merupakan ide paling berbahaya dalam fisika," kata ahli kosmologi Afrika Selatan George Ellis.
Dari hari-hari awal sains, penemuan kebetulan yang tidak terduga menyebabkan kebutuhan untuk menjelaskannya, untuk mencari penyebab dan motif tersembunyi. Contoh modern termasuk ini: hukum fisika tampaknya disetel dengan baik untuk memungkinkan makhluk cerdas mendeteksi hukum ini - suatu kebetulan yang membutuhkan penjelasan.
Dengan munculnya multiverse, segalanya telah berubah: tidak peduli betapa luar biasanya kebetulan, di miliaran miliar alam semesta yang membentuk multiverse, setidaknya di suatu tempat - akan ada. Dan jika kebetulan tampaknya kondusif bagi munculnya struktur, kehidupan, atau kesadaran yang kompleks, kita seharusnya tidak terkejut bahwa kita berada di alam semesta yang memungkinkan kita untuk ada. Tetapi "penalaran antropis" ini, pada gilirannya, menyiratkan bahwa kita tidak dapat memprediksi apa pun. Tidak ada prinsip yang jelas bagi fisikawan CERN untuk mencari partikel baru. Dan tidak ada hukum fundamental yang dapat ditemukan di balik sifat acak alam semesta.
Masalah lain telah menjadi sangat berbeda, tetapi tidak kalah berbahaya - "alam semesta yang jelek". Menurut fisikawan teoretis Sabina Hossenfelder, fisika modern dibuat bingung oleh ketertarikannya pada yang "indah", yang menyebabkan munculnya fantasi spekulatif yang elegan secara matematis tanpa kaitannya dengan eksperimen. Fisikawan "tersesat dalam matematika," katanya. Dan yang oleh fisikawan disebut "keindahan" adalah struktur dan kesimetrian. Jika kita tidak dapat lagi mengandalkan konsep semacam itu, perbedaan antara memahami dan sekadar menyesuaikan diri dengan data eksperimen akan kabur.
Kedua masalah itu berakar. “Mengapa hukum alam tidak peduli tentang apa yang menurut saya indah?” Tanya Hossenfelder dengan adil. Dan jawabannya adalah: mereka tidak peduli. Tentu saja, alam bisa menjadi kompleks, membingungkan dan tidak bisa dipahami - jika itu klasik. Tapi alam tidak seperti itu. Sifatnya adalah mekanika kuantum. Dan meskipun fisika klasik adalah ilmu kehidupan kita sehari-hari, di mana objek dapat dipisahkan satu sama lain, mekanika kuantum berbeda. Kondisi mobil Anda tidak terkait dengan warna baju istri Anda. Tapi dalam mekanika kuantum, semua hal berhubungan secara kausal satu sama lain, yang disebut Einstein sebagai "aksi seram dari kejauhan". Korelasi semacam itu membentuk struktur, dan struktur itu indah.
Video promosi:
Sebaliknya, multiverse tampaknya sulit untuk disangkal. Mekanika kuantum, khususnya, memperlakukannya dengan baik. Penembakan elektron individu ke layar dengan dua celah menghasilkan munculnya pola interferensi pada detektor di belakang layar. Dalam setiap kasus, ternyata elektron melewati kedua celah tersebut setiap kali.
Fisika kuantum adalah ilmu di balik ledakan nuklir, ponsel pintar, dan tabrakan partikel - dan dikenal dengan keanehannya, seperti kucing Schrödinger yang tergantung di antara hidup dan mati. Dalam mekanika kuantum, realitas yang berbeda dapat tumpang tindih satu sama lain (seperti "partikel di sini" dan "partikel di sana" atau "kucing hidup" dan "kucing mati"), seperti gelombang di permukaan danau. Partikelnya bisa setengah di sini dan setengah di sana. Ini disebut superposisi, dan inilah yang mengarah pada munculnya pola interferensi.
Awalnya dikembangkan untuk menggambarkan dunia mikroskopis, mekanika kuantum telah menunjukkan dalam beberapa tahun terakhir bahwa ia mengontrol objek yang lebih besar selama mereka cukup terisolasi dari lingkungan. Namun, untuk beberapa alasan, kehidupan sehari-hari kita entah bagaimana terlindungi dari terlalu banyak keanehan kuantum. Tidak ada yang pernah melihat kucing setengah mati, dan setiap kali Anda mengukur posisi sebuah partikel, Anda mendapatkan hasil tertentu.
Interpretasi langsung mengasumsikan bahwa semua opsi yang mungkin direalisasikan, meskipun dalam realitas yang berbeda, tetapi paralel dari "cabang Everett" - dinamai menurut Hugh Everett, yang pertama kali menganjurkan sudut pandang ini, yang dikenal sebagai interpretasi banyak dunia dari mekanika kuantum. "Banyak dunia" Everett sebenarnya hanya mewakili satu contoh dari multiverse - satu dari empat. Dua lainnya kurang menarik, dan yang ketiga adalah "lanskap teori string" yang akan kita bahas nanti.
Dengan menggunakan mekanika kuantum untuk membenarkan keindahan fisika, kita tampaknya mengorbankan keunikan alam semesta. Namun kesimpulan ini hanya di permukaan saja. Apa yang biasanya terlewatkan dalam gambar seperti itu adalah multiverse Everett tidaklah fundamental. Ia hanya tampak atau "muncul", sebagaimana dikatakan oleh filsuf David Wallace dari University of Southern California.
Untuk memahami poin ini, Anda perlu memahami prinsip yang mendasari kedua pengukuran kuantum, serta "aksi menakutkan dari kejauhan". Kunci dari kedua fenomena tersebut adalah konsep "keterjeratan", yang ditunjukkan pada tahun 1935 oleh Einstein, Boris Podolsky dan Nathaniel Rosen: dalam mekanika kuantum, sistem dua spin terjerat dengan jumlah nol dapat terdiri dari superposisi pasangan spin dengan arah berlawanan rotasi dengan ketidakpastian absolut dalam arah rotasi individu berputar. Keterikatan adalah cara alami untuk menggabungkan bagian-bagian menjadi satu kesatuan; sifat individu dari konstituen tidak ada lagi untuk mendukung sistem umum yang terikat kuat.
Setiap kali sistem kuantum diukur atau dikaitkan dengan lingkungan, keterjeratan memainkan peran penting: sistem kuantum, pengamat, dan bagian alam semesta lainnya saling terkait. Dari sudut pandang pengamat lokal, informasi tersebar di lingkungan yang tidak diketahui dan proses "dekoherensi" dimulai. Dekoherensi adalah agen klasikitas: ia mendeskripsikan hilangnya properti kuantum saat sistem kuantum berinteraksi dengan lingkungannya. Dekoherensi bekerja seperti ritsleting antara realitas paralel fisika kuantum. Dari sudut pandang pengamat, alam semesta "terbagi" menjadi cabang-cabang Everett yang terpisah. Pengamat mengamati kucing hidup atau kucing mati, tetapi tidak ada di antaranya. Baginya, dunia tampak klasik, meski dari sudut pandang global masih mekanis kuantum. Sebenarnya,dari sudut pandang ini, seluruh alam semesta adalah objek kuantum.
Monisme Kuantum
Dan di sini kita menarik konsep paling menarik dari "monisme kuantum" yang diajukan oleh filsuf Jonathan Schaffer. Shaffer merenungkan pertanyaan tentang apakah alam semesta terbuat dari apa. Menurut monisme kuantum, lapisan dasar realitas tidak terdiri dari partikel atau string, tetapi dari alam semesta itu sendiri, yang dipahami bukan sebagai jumlah dari hal-hal penyusunnya, melainkan sebagai satu keadaan kuantum terjerat.
Pemikiran serupa telah diungkapkan sebelumnya, misalnya, oleh fisikawan dan filsuf Karl Friedrich von Weizsacker: Mengambil mekanika kuantum secara serius memprediksi realitas kuantum yang unik dan terpadu yang mendasari multiverse. Homogenitas dan fluktuasi kecil dalam suhu gelombang mikro kosmik latar, yang menunjukkan bahwa alam semesta yang dapat diamati dapat ditelusuri kembali ke keadaan kuantum tunggal, biasanya terkait dengan medan kuantum inflasi primordial, mendukung pandangan ini.
Selain itu, kesimpulan ini meluas ke konsep multiverse lainnya. Karena keterjeratan bersifat universal, itu tidak terbatas pada gelembung kosmik kita. Apapun multiverse itu, jika Anda menganut monisme kuantum, semuanya akan menjadi bagian dari satu kesatuan: akan selalu ada lapisan realitas yang lebih mendasar yang mendasari multiverse dalam multiverse, dan lapisan ini akan unik.
Baik monisme kuantum maupun interpretasi banyak dunia Everett adalah prediksi mekanika kuantum. Mereka hanya dibedakan oleh perspektif: apa, dari sudut pandang pengamat lokal, akan terlihat seperti "banyak dunia", pada kenyataannya mewakili satu alam semesta yang unik dari sudut pandang global (misalnya, makhluk yang dapat melihat seluruh alam semesta dari luar).
Dengan kata lain, banyak dunia adalah monisme kuantum melalui mata pengamat dengan informasi terbatas tentang alam semesta. Faktanya, motivasi asli Everett adalah mengembangkan deskripsi kuantum seluruh alam semesta dalam istilah "fungsi gelombang universal". Lihatlah seolah-olah melalui jendela mendung: alam terbagi menjadi banyak bagian, tetapi ini hanya distorsi perspektif.
Monisme dan dunia ganda dapat dihindari, tetapi hanya jika seseorang mengubah formalisme mekanika kuantum - biasanya ini bertentangan dengan teori relativitas khusus Einstein - atau seseorang menyajikan mekanika kuantum bukan sebagai teori tentang sains, tetapi sebagai tentang pengetahuan: ide manusia, tapi bukan sains.
Dalam bentuknya saat ini, monisme kuantum harus dilihat sebagai konsep kunci dalam fisika modern: ia menjelaskan mengapa "keindahan" dianggap sebagai struktur, korelasi, dan simetri antara bidang alam yang independen secara eksternal bukanlah cita-cita estetika yang terdistorsi, tetapi konsekuensi dari pemisahan alam dari satu keadaan kuantum. Lebih jauh, monisme kuantum juga meniadakan kebutuhan akan banyak alam semesta, karena ia memprediksi korelasi yang direalisasikan tidak hanya di satu alam semesta yang lahir, tetapi di cabang multiverse mana pun.
Akhirnya, monisme kuantum dapat memecahkan krisis fisika fundamental eksperimental, yang bergantung pada colliders yang lebih besar untuk mempelajari konstituen alam yang semakin kecil. Karena komponen terkecil tidak akan menjadi lapisan dasar realitas. Mempelajari dasar-dasar mekanika kuantum, bidang baru teori medan kuantum, atau struktur terbesar dalam kosmologi bisa sama bermanfaatnya.
Semua ini berarti bahwa kita tidak boleh berhenti mencari. Pada akhirnya, keinginan ini tidak bisa diambil dari diri kita. Jauh di bawah sana, ada realitas yang unik, bisa dimengerti, dan fundamental.
Ilya Khel
