Max Tegmarks matematiska universum

Diskutera fysik, kemi, biologi, samt direkta tillämpningar såsom teknik och medicin.
Användarvisningsbild
Erland
Inlägg: 3435
Blev medlem: lör 19 nov 2005, 21:08
Ort: Karlskoga

Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av Erland » fre 01 aug 2014, 14:26

Sverigefödde Max Tegmark är professor i fysik vid Massachusetts Institute of Technology i USA. Han är en synnerligen okonventionell tänkare, och han har i år kommit med boken Vårt matematiska universum (svensk översättning, dessvärre ingen bra översättning, t.ex. talas om den "verkliga" delen av ett komplext tal). Jag har ägnat många dagar, bl.a. på badstranden, åt att läsa boken, och det är verkligen fascinerande läsning. Den tar upp ett flertal fundamentala vetenskapliga och filosofiska frågor som forskare slitit med under lång tid, och det märkliga är Tegmark verkar lyckas besvara flera av dem, och svaren är i sanning hisnande! Hans idéer framstår ibland som skvatt galna, men samtidigt fullt logiska och svåra att avfärda. Områden som tas upp är verklighetens natur, matematikens betydelse, tolkningar av kvantmekanik, tidens natur, medvetandets natur, simuleringar m.m.

Jag tänkte vi kunde ägna denna tråd åt att diskutera Tegmarks fascinerande teorier, t.ex. ur ett skeptiskt perspektiv, men även mer allmänt.
Som utgångspunkt för diskussionen ger jag här en sammanfattning av det viktigaste i Tegmarks teorier, som de beskrivs i boken. (Eftersom jag vill ha en diskussion om teorierna startar jag denna tråd istället för att lägga inlägget under "Boktips". Men jag uppmanar alla intresserade att läsa boken!)

Baserat på empiriska observationer av bland annat Tegmark själv (han varit och är inblandad i förvånansvärt många forskningsprojekt inom olika områden: kosmologi, kvantfysik m.m. och han redogör utförligt för sina egna och andras insatser, han verkar känna ovanligt många framstående forskare, så att boken bitvis får karaktären av name dropping) hävdar han att det finns åskilliga parallella universa inom ramen för vad han kallar Multiversum.

Men enligt Tegmark finns det inte bara ett multiversum, utan fyra stycken, av olika slag, eller nivåer, som han uttrycker det. Han kallar dem för Multiversumnivå I, II, III resp. IV.

De olika universa på nivå I är områden i vårt vanliga universum (som är oändligt) som ligger för långt ifrån varandra för att kunna observeras från varandra (galaxerna i två oilka sådana rör sig ifrån varandra fortare än ljuset). Eftersom det finns oändligt många sådana universa finns det rent statistiskt sådana som är ytterst lika vårt universum, där det finns kopior av oss själva, om än ofantligt långt borta. Att Multiversumnivå I existerar anses okontroversiellt.

Hela Multiversumnivå I är dock enligt Tegmark bara en bubbla bland många, där naturkonstanterna fått vissa värden. Det finns också andra områden i rymden där konstanterna (i ett tidigt skede vid Big Bang) fått andra värden. Det finns oändligt många sådana bubblor där naturkonstanterna fått olika kombinationer av värden. I de allra flesta har de sådana värden att t.ex. atomer inte kan uppstå, och än mindre liv (jfr. den antropiska principen). Den totala mängden av alla dessa bubblor utgör Multiversumnivå II.

Multiversumnivå III är det kvantmekaniska multiversumet, enligt den s.k. mångvärldartolkningen av kvantmekaniken. Där kollapsar aldrig vågfunktionen, utan alla alternativ realiseras och finns hela tiden i ett enda (multi)universum. Pga. dekoherens (något som Tegmark trodde sig ha upptäckt, men det visade sig att han var pucktvåa eller -trea) förlorar de olika alternativen (parallella världarna) möjligheten att kommunicera med varandra ju mer interaktion mellan partiklar/fält som sker, och därför är vi bara medvetna om ett alternativ.

Om jag fattat detta rätt gör detta att kvantmekanikens paradoxer försvinner, och vi får en tillfredsställande förklaring på hur det hänger ihop. Tegmark hävdar också att allt fler fysiker numera tror på denna tolkning av kvantmekaniken och att Köpenhamnstolkningen förlorat kraftigt i populartitet.

Det mest kontroversiella som Tegmark framför är dock det han kallar Multiversumnivå IV. Han hävdar nämligen att vårt universum, som innehåller multiversumnivåerna I-III, inte bara beskrivs av matematik utan är matematik, eller mer exakt: universum är en matematisk struktur. Detta är Tegmarks förklaring på varför universum beskrivs så utomordentligt väl av avancerade matematiska teorier (som t.ex. Hilbertrum när det gäller kvantmekanik). Ju mer ingående vi studerar universum och alla partiklar och fält och skalar bort allt som beror på hur vi uppfattar saker med våra sinnen, så finns bara matematiken kvar. Han nämner det inte, men konsekvensen blir att matematiken är det som Kant kallar "tinget i sig". Han hävdar att detta följer från tesen att det existerar en yttre verklighet som är oberoende av oss människor, vilken ju de flesta accepterar.

Vårt universum är alltså en matematisk struktur, och Tegmark tror att varje matematisk struktur är ett eget universum. Alla tänkbara matematiska strukturer utgör tillsammans det Tegmark kallar Multiversumnivå IV.

Tegmark tar även upp andra saker; han tror t.ex. inte (i motsats till bl.a. Penrose) att kvantmekaniska processer förklarar hur hjärnan fungerar, han tror inte att vi är simulerade, och han tror att vi människor är de enda intelligenta varelserna i vårt universum (på multiversumnivå I).

Boken har dock en del brister. Översättningen till svenska är som sagt dålig, och de många bilder som finns är ofta alldeles för små, med oläsbart liten text.
Men på det hela taget en mycket fascinerande bok.även om jag inte håller med om allt (på en punkt har han definitivt misstagit sig).

Som sagt, läs boken, så diskuterar vi idéerna sen!

Användarvisningsbild
Flabbergasted
Inlägg: 2003
Blev medlem: tis 21 okt 2008, 18:23

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av Flabbergasted » fre 01 aug 2014, 16:17

Erland skrev:Baserat på empiriska observationer av bland annat Tegmark själv (han varit och är inblandad i förvånansvärt många forskningsprojekt inom olika områden: kosmologi, kvantfysik m.m. och han redogör utförligt för sina egna och andras insatser, han verkar känna ovanligt många framstående forskare, så att boken bitvis får karaktären av name dropping) hävdar han att det finns åskilliga parallella universa inom ramen för vad han kallar Multiversum.
Hur har han gjort empiriska observationer av något utanför vårt eget universum? Förklaras det i boken?
VETENSKAP: Ett sätt att komma underfund med saker och ting och sedan få dem att fungera. Vetenskapen förklarar det som händer runt omkring oss. Det gör även RELIGION, men vetenskapen är bättre eftersom den har begripligare ursäkter när den har fel. -Terry Pratchett, Vi flyger

Användarvisningsbild
Erland
Inlägg: 3435
Blev medlem: lör 19 nov 2005, 21:08
Ort: Karlskoga

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av Erland » fre 01 aug 2014, 17:38

Flabbergasted skrev:Hur har han gjort empiriska observationer av något utanför vårt eget universum? Förklaras det i boken?
Att Multiversumnivå I existerar följer ur Inflationsteorin, som det enligt Tegmark finns gott om empiriskt stöd för. Denna har till följd att universum är oändligt stort och innehåller oändligt mycket någorlunda likformigt fördelad materia, varav bara en liten del kan observeras av oss (eller vilken observatör som helst). Rent statistiskt följer då att någonstans ofantligt långt bort finns en planet nästan exakt likadan som jorden med kopior av dig, mig och alla andra.

Användarvisningsbild
pwm
Inlägg: 11358
Blev medlem: tis 30 nov 2004, 09:06
Ort: Göteborg
Kontakt:

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av pwm » fre 01 aug 2014, 18:34

Erland skrev:
Flabbergasted skrev:Hur har han gjort empiriska observationer av något utanför vårt eget universum? Förklaras det i boken?
Att Multiversumnivå I existerar följer ur Inflationsteorin, som det enligt Tegmark finns gott om empiriskt stöd för. Denna har till följd att universum är oändligt stort och innehåller oändligt mycket någorlunda likformigt fördelad materia, varav bara en liten del kan observeras av oss (eller vilken observatör som helst). Rent statistiskt följer då att någonstans ofantligt långt bort finns en planet nästan exakt likadan som jorden med kopior av dig, mig och alla andra.
Jag har bara kommit igenom halva boken än (har börjat på kap 8).

Mycket av det Tegmark framför är kontroversiellt -- eller mer än så -- och han är tydlig med att det är så. Som icke-kosmolog är det därför svårt att bedöma någonting; men det är icke desto mindre spännande läsning.

Mest intressant hitintills (enligt mig) är dock resonemanget om vad som egentligen är en fysikalisk lag. Tegmark menar att den måste gälla i alla universum, med alla möjliga (10500?) uppsättningar fundamentala konstanter. Många av de som vi känner som naturlagar, gäller inte nödvändigtvis i andra universum.

Användarvisningsbild
Erland
Inlägg: 3435
Blev medlem: lör 19 nov 2005, 21:08
Ort: Karlskoga

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av Erland » lör 02 aug 2014, 11:44

pwm skrev:Mycket av det Tegmark framför är kontroversiellt -- eller mer än så -- och han är tydlig med att det är så. Som icke-kosmolog är det därför svårt att bedöma någonting; men det är icke desto mindre spännande läsning.
Ja det skulle vara intressant att se en kosmolog kommentera detta. Finns det någon här på forumet?
Mest intressant hitintills (enligt mig) är dock resonemanget om vad som egentligen är en fysikalisk lag. Tegmark menar att den måste gälla i alla universum, med alla möjliga (10500?) uppsättningar fundamentala konstanter. Många av de som vi känner som naturlagar, gäller inte nödvändigtvis i andra universum.
Ja, Tegmark tycks anse att allt som kan hända kommer att hända.

Vad gäller de många kominationerna av naturkonstanter så menar Tegmark att också detta förutsägs av Inflationsteorin. Konstanternas värden kan ändras om man har tillräckligt med energi. Så mycket energi fanns bara när universum var mycket ungt och tätt. Inflationsteorin innebär att universum blåses upp exponentiellt i storlek ofantligt snabbt. Så småningom avstannar inflationen och efterträds av den långsammare expansion som fortfarande pågår. Men inflationen upphör inte samtidigt överallt, utan i olika takt, och i vissa områden pågår den ännu och kommer att fortsätta länge än. Varje område där inflationen upphört är ett multiversum på nivå 1, och de kan inte ha kontakt med varandra (de är oändligt stora, men med krökt rymd och sånt är det tydligen inget problem). Det finns oändligt många sådana, och naturkonstanterna har olika värden i dem, de som de slumpmässigt fått under inflationsfasen i respektive område.
Det faktum att naturkonstanterna är så fininställda för liv ser Tegmark som en bekräftelse på teorins riktighet. I de allra flesta andra sådana multiversa på nivå I kan de inte finnas liv, eller ens atomer.
Mängen av alla sådana multiversa på nivå I kallar Tegmark Multiversumnivå II.

Detta är som jag uppfattat det Tegmark skriver. Om jag har missförstått något, så rätta mig gärna!
Senast redigerad av 1 Erland, redigerad totalt 0 gånger.

Användarvisningsbild
eldirkadjo
Inlägg: 185
Blev medlem: tor 08 jul 2010, 07:56

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av eldirkadjo » lör 02 aug 2014, 12:16

Erland skrev:Ja, Tegmark tycks anse att allt som kan hända kommer att hända.
Antagligen har jag inte tänkt tillräckligt/saknar bakgrundskunskap, men om Multiversumnivå III innebär att allt som kan hända kommer att hända i något av dessa universum, hur kommer det sig att sannolikhetsläran är pålitlig i just vårt universum? Jag tänker mig att det finns t.ex. ett universum där alla tärningskast någonsin alltid genererar en sexa. Uppenbarligen är inte detta vårt universum, utan vi verkar kunna ställa någorlunda rimliga prognoser för hur sannolik en viss händelse är.

Användarvisningsbild
Erland
Inlägg: 3435
Blev medlem: lör 19 nov 2005, 21:08
Ort: Karlskoga

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av Erland » lör 02 aug 2014, 12:28

eldirkadjo skrev:
Erland skrev:Ja, Tegmark tycks anse att allt som kan hända kommer att hända.
Antagligen har jag inte tänkt tillräckligt/saknar bakgrundskunskap, men om Multiversumnivå III innebär att allt som kan hända kommer att hända i något av dessa universum, hur kommer det sig att sannolikhetsläran är pålitlig i just vårt universum? Jag tänker mig att det finns t.ex. ett universum där alla tärningskast någonsin alltid genererar en sexa. Uppenbarligen är inte detta vårt universum, utan vi verkar kunna ställa någorlunda rimliga prognoser för hur sannolik en viss händelse är.
Därför att det finns ofantligt många fler universa där sannolikhetsläran är pålitlig än där den inte är det.

Men här kommer vi in på det så kallade måttproblemet: Hur ska man mäta dessa sannolikheter när det finns ett oändligt antal alternativ att välja mellan? Tegmark öppnar för möjligheten att det kanske ändå bara finns ändligt många alternativ och att universum trots allt är ändligt...

Användarvisningsbild
pwm
Inlägg: 11358
Blev medlem: tis 30 nov 2004, 09:06
Ort: Göteborg
Kontakt:

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av pwm » lör 02 aug 2014, 14:18

Erland skrev:Ja det skulle vara intressant att se en kosmolog kommentera detta. Finns det någon här på forumet?
Bokens titel kan man kanske kommentera utan att vara kosmolog. En plural form passar bättre: Våra matematiska universa.

Användarvisningsbild
micke.d
Forummoderator
Inlägg: 13376
Blev medlem: tis 05 jan 2010, 19:02
Ort: Ultima Thule

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av micke.d » lör 02 aug 2014, 23:46

Varför skulle inflation medföra att universum är oändligt? Det förstår jag inte. Oavsett hur mycket inflationen blåser upp rymdtiden kan den inte passera gränsen mellan ändligt och oändligt.
Hädanefter kallar jag dem Daesh.

Användarvisningsbild
pwm
Inlägg: 11358
Blev medlem: tis 30 nov 2004, 09:06
Ort: Göteborg
Kontakt:

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av pwm » sön 03 aug 2014, 11:14

Jag fick intrycket att man men oändligt, menar att det inte finns någon bortre gräns. Ungefär som att ytan på en sfär inte har någon gräns.

Användarvisningsbild
Erland
Inlägg: 3435
Blev medlem: lör 19 nov 2005, 21:08
Ort: Karlskoga

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av Erland » sön 03 aug 2014, 13:28

micke.d skrev:Varför skulle inflation medföra att universum är oändligt? Det förstår jag inte. Oavsett hur mycket inflationen blåser upp rymdtiden kan den inte passera gränsen mellan ändligt och oändligt.
Det beror på observatören om ett område av rymden verkar vara ändligt eller oändligt. Vad som inrfrån ser oändligt ut,ser ändligt ut från utsidan. På så sätt kan, enligt Tegmark, en oändlig rymd skapas inuti till och med en mycket liten ändlig rymd, stor som en atom eller så. Jag förstår inte allt detta, men relativitetsteorin innehåller ju den typen av paradoxer, så varför inte...

Användarvisningsbild
Erland
Inlägg: 3435
Blev medlem: lör 19 nov 2005, 21:08
Ort: Karlskoga

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av Erland » sön 03 aug 2014, 13:29

pwm skrev:Jag fick intrycket att man men oändligt, menar att det inte finns någon bortre gräns. Ungefär som att ytan på en sfär inte har någon gräns.
Nja, detta brukar man i kosmologiska sammanhang kalla "ändligt men obegränsat".

protector
Inlägg: 15
Blev medlem: tis 20 aug 2013, 23:35

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av protector » fre 08 aug 2014, 13:37

Såg Tegmark ett tvprogram hylla Everett (som la fram mångavärldartolkningen på 50-talet). Tegmark menade att Everett skulle bli sedd som ett geni lika stor som Einstein inom 50 år när vi förstått att denna tolkning är den rätta. Jag har så otroligt svårt att se varför så många fysiker ser denna tolkning som den mest sannolika. Vi har problem med att förstå vad som händer vid vågkollapsen, men att därifrån gå till att det bildas ett nytt universum är ju helt absurt.

Mycket tyder idag på att universum är oändligt. Då skulle det varje sekund bildas oändligt många oändligt stora universum :shock:
Fri vilja försvinner för när du gör ett val i detta universum gör du nåt annat val nån annanstan. Sannolikhet försvinner ju oxå för alla möjliga scenarior realiseras

Man kan tom köpa en app som splittar universum 8-)
https://itunes.apple.com/se/app/univers ... 33299?mt=8

Alla tolkningar av vad som fysiologist händer i kvantmekaninken har sina brister men att intelligenta människor tror att detta är den mest troliga tolkningen är uppseeendeväckande ?

Är det inte mer rimligt att vi ännu inte förstått kvantmekaniken fullt ut och att en ny teori i framtiden förklarar vad som egentligen sker på atomnivå?

lunar
Inlägg: 71
Blev medlem: fre 10 sep 2010, 17:04

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av lunar » fre 08 aug 2014, 14:45

Multiuniversum teorin har dykt upp då Big Bang startas från en singularitet.

Om vårt universum är det enda som finns har någon okänd kraft ordnat till materien så att liv finns i det universumet vilket alla vet att det gör.

För att få bort denna okända kraft har då multiuniversum teorin kommit då en singularitet kan formas till vad som helst enligt kvantfysiken och kan då skapa olika universum.

Problemet kommer dock när man ska bevisa att det finns multiuniversum. Eventuellt kan de hittas med hjälp av deras gravitation.
Även grått har nyanser.

Användarvisningsbild
Erland
Inlägg: 3435
Blev medlem: lör 19 nov 2005, 21:08
Ort: Karlskoga

Re: Max Tegmarks matematiska universum

Inlägg av Erland » lör 09 aug 2014, 12:41

protector skrev:Såg Tegmark ett tvprogram hylla Everett (som la fram mångavärldartolkningen på 50-talet). Tegmark menade att Everett skulle bli sedd som ett geni lika stor som Einstein inom 50 år när vi förstått att denna tolkning är den rätta. Jag har så otroligt svårt att se varför så många fysiker ser denna tolkning som den mest sannolika. Vi har problem med att förstå vad som händer vid vågkollapsen, men att därifrån gå till att det bildas ett nytt universum är ju helt absurt.
Som jag förstår det är det egentligen inte fråga om multipla universa, det bara verkar så från vår utgångspunkt. I själva verket finns det (enligt denna tolkning) bara ett enda universum hela tiden. Någon kollaps sker aldrig utan de olika alternativen finns och har funnits hela tiden. Det man i andra tolkningar kallar en "kollaps av vågfunktionen" är helt enkelt bara att partiklar/fält interagerar med varandra, och ju mer de gör det, desta mer "avlägsnar" de olika alternativen sig från varandra, till slut så mycket att partiklarnas/fältens versioner i alternativen inte längre kan interagera med varandra, så att alternativen därefter utvecklas oberoende av varandra. Detta kallas "dekoherens". Det sker alltså ingen "uppsplittring" i olika universa, utan alternativen som har funnits hela tiden upphör att interagera med varandra, och detta sker kontinuerligt ju mer interaktion med omgivningen som sker. Med vårt medvetande kan vi bara uppfatta vad som händer i ett alternativ och därför kan vi beskriva de andra alternativen som andra universa där kopior av oss finns som gjort olika val och är med om olika saker.
Så har jag uppfattat det hela. Jag är inte fysiker.

Detta ger, enligt min lekmannamening, en tillfredsställande och logiskt sammanhängande förklaring på kvantmekanikens paradoxer, i det att man slipper ifrån denna mystiska "kollaps av vågfunktionen" som mig veterligt inte kan förklaras på något logiskt sammanhängande sätt i Köpenhamnstolkningen och andra tolkningar. Det torde också vara därför som allt fler fysiker numera tror på mångvärldartolkningen.
Är det inte mer rimligt att vi ännu inte förstått kvantmekaniken fullt ut och att en ny teori i framtiden förklarar vad som egentligen sker på atomnivå?
Varför söka efter ytterligare en teori när vi har en som fungerar?

Ett ytterligare i mitt tycke starkt argument för mångvärldartolkningen är detta med kvantdatorer. Oavsett hur användbara sådana kommer att bli i praktiken, så är väl fysikerna idag överens om att de fungerar i princip och man har ju till och med tillverkat småskaliga sådana. En kvantdator tycks ju förutsätta att det finns parallella universa där beräkningar sker. Det är klart att man kan säga att dessa parallella universa inte är verkliga utan bara tänkta, men i så fall har vi en situation där universum beter sig "som om" det finns sådana parallella universa. Varför skulle det vara så? Är det inte då enklare att tänka sig att dessa parallella universa faktiskt existerar?

Det ska dock påpekas att Tegmark försöker sig på att bevisa på andra sätt att dessa parallella kvantuniversa (hans "Multiversumnivå III") existerar, utöver de allmänna resonemnang jag försökt beskriva ovan, men där håller inte hans resonemang och i några fall resonerar han helt felaktigt, enligt min mening. Jag ska återkomma till detta i inlägg längre fram.
De allmänna resonemangen ovan och de experimentella belägg de bygger på är dock i sig själva tillräckliga för att hävda att mångvärldartolkningen troligen är riktig, enligt min mening.

Skriv svar