Der Mythos vom Multiversum und das Dilemma des Quantencomputers

Das Multiversum ist keine fortschrittliche Wissenschaft. Fälschbare Alternativen können für das Quantencomputing katastrophal sein.

Foto von Luca Baggio auf Unsplash

Ich bin kein Mathematiker, Physiker oder sogar Kosmologe, aber ich kenne Logik. Ich verbringe viel Zeit damit, über komplexe Probleme nachzudenken, und etwas passt nicht ganz zusammen. Was sich nicht summiert, ist die modische Vorstellung, dass es ein Multiversum gibt. Eine wissenschaftliche Alternative zum Multiversum ist nicht nur unwissenschaftlich, sondern kann auch drastische Konsequenzen für die Lebensfähigkeit des Quantencomputers haben.

Was ist das Multiversum?

Gehen wir zur Definition des Kosmologen Max Tegmark. Laut Tegmark gibt es vier Ebenen des Multiversums:

  • Stufe 1: Unser Universum jenseits des Beobachtbaren
  • Stufe 2: andere Universen mit unterschiedlichen physikalischen Konstanten
  • Stufe 3: Vielweltinterpretation der Quantenmechanik
  • Level 4: Die Sammlung aller Universen

Ich kann das Level 1-Multiversum verstehen, weil wir aufgrund der Lichtgeschwindigkeit und der fortschreitenden Expansion des Universums nur ein „Hubble-Volumen“ unseres Universums beobachten können. Stellen Sie sich das so vor, als wäre man im Nebel verloren. Sie können beispielsweise fünf Meter in alle Richtungen sehen, und während Sie sich bewegen, bewegt sich diese Sichtweite mit Ihnen. Es ist dasselbe für die Beobachtung des Universums von einem Punkt im Raum aus, aber der Effekt entsteht durch Expansion gegenüber der Lichtgeschwindigkeit.

Es sind die Multiversen der Stufen 2, 3 und 4, mit denen ich aus mehreren Gründen zu kämpfen habe. Um zu verstehen, warum ich damit zu kämpfen habe, müssen wir auf einige Grundlagen zurückkommen, nämlich auf das, was gute Wissenschaft ausmacht.

Die Torheit, sich nur auf die Mathematik zu verlassen, besteht darin, dass wir in ein Dilemma geraten können, in dem die Theorie mathematisch funktioniert, aber es gibt keine Möglichkeit, eine Beobachtung zu machen, um die Hypothese zu beweisen oder zu widerlegen.

Gute und schlechte Wissenschaft

Damit die Wissenschaft Fortschritte machen kann, brauchen wir eine überprüfbare Hypothese, bei der die Wissenschaft auf Beobachtung basiert. Mathematik ist ein hervorragendes Werkzeug zum Codieren von Beobachtungen und Vorhersagen. Mathematik an sich ist jedoch nicht gleich Beobachtung. Die Torheit, sich nur auf die Mathematik zu verlassen, besteht darin, dass wir in ein Dilemma geraten können, in dem die Theorie mathematisch funktioniert, aber es gibt keine Möglichkeit, eine Beobachtung zu machen, um die Hypothese zu beweisen oder zu widerlegen. Der Fall für das Multiversum basiert auf einer nicht testbaren Hypothese.

Was sind die Argumente für das Multiversum? Im Großen und Ganzen fallen sie in zwei Kategorien:

  • Das anthropische Prinzip
  • Die Existenz einer universellen Wellenfunktion in der Quantenmechanik

Das anthropische Prinzip versucht zu erklären, warum das Universum genau darauf abgestimmt ist, das Leben zu unterstützen. Das Prinzip gibt es in zwei Formen; stark und schwach. Das starke anthropische Prinzip besagt, dass das Universum gezwungen ist, bewusstes und kluges Leben zu schaffen. Das schwache anthropische Prinzip besagt, dass unser Universum durch „Feinabstimmung“ Leben geschaffen hat. Diese „Feinabstimmung“ ist eine von vielen möglichen Kombinationen von Bedingungen, die in allen Multiversen der Ebene 2 existieren. Daher ist es das schwache anthropische Prinzip, das zur Unterstützung des Multiversums der Stufe 2 verwendet wird. Innerhalb einer unendlichen Sammlung von Universen wird es eines mit der genauen Feinabstimmung geben, die wir in unserem Universum haben.

Die Quantenmechanik wird dann verwendet, um das Multiversum der Stufe 3 zu erklären. Beobachtungen in der Quantenmechanik können nicht absolut vorhergesagt werden; Stattdessen existiert das Ergebnis als Wahrscheinlichkeit (oder Wahrscheinlichkeitswelle). Durch die Messung wird die Wellenfunktion nicht kollabiert. Stattdessen spaltete sich jede der Wahrscheinlichkeiten ab (dh die Existenz einer universellen Wellenfunktion), um ein eigenes Level-3-Universum mit einer eigenen Geschichte zu erstellen.

Das Level 4 Multiversum bringt es dann auf das Äußerste. Das Level 4-Multiversum in Tegmarks Theorie ist nicht nur die Sammlung aller Universen von Level 1 bis Level 3, sondern auch das ultimative Ensemble, das nicht durch Mathematik definiert wird, sondern Mathematik. Mathematische Existenz ist physische Existenz.

Das Multiversum beweisen

Wie beweisen wir also die Existenz des Multiversums? Nun, das ist die Schwierigkeit, die wir nicht können. Es ist eine Sackgasse. Die anderen Universen ab Stufe 2 haben keine kausale Wirkung auf unser Universum, daher werden wir es nie erfahren. Obwohl das Multiversum von vielen als Wissenschaft angesehen wird, ist es in Wirklichkeit nur ein Mythos, der auf einem philosophischen Standpunkt beruht. Wie können wir also die beobachteten Tatsachen erklären, die die multiversen „Mythimatiker“ zu erklären versuchen, und was würde eine gute Philosophie ausmachen?

Die Multiversen versuchen, zu einer einheitlichen Theorie von allem (ToE) zu gelangen, indem sie das Messproblem in der Quantenmechanik erklären und ihre Überzeugung fördern, dass das Universum mathematisch ist. Als philosophische Unterstützung verwenden sie das schwache anthropische Prinzip zusammen mit Occams Rasiermesser. Ich habe bereits über die Wissenschaft gesprochen, oder eher über den Mangel an Wissenschaft, um das Multiversum zu erklären. Auf der philosophischen Seite ist das schwache anthropische Prinzip wie die Multiversen eine nicht testbare Theorie, die keine fälschbaren Vorhersagen liefert, während sie die grundlegenden Fragen aufwirft: "Warum wir und warum dieses Universum?" es sollte keinen Teil der Wissenschaft bilden und eher als Überlegung als als Prinzip betrachtet werden. Occams Rasiermesser ist das Prinzip, dass die einfachste Lösung normalerweise die richtige ist. Obwohl das Multiversum nicht nach einer einfachen Lösung klingt, behaupten seine Befürworter, es sei einfacher, als zu versuchen, das anthropische Prinzip auf andere Weise zu erklären. Dies ist in beide Richtungen umstritten; Occams Rasiermesser sollte jedoch nur als Leitfaden und nicht als Schiedsrichter verwendet werden, und wie wir gesehen haben, ist das anthropische Prinzip kein Prinzip, sondern eine Überlegung.

Eine Alternative

… Ob es richtig oder falsch ist, es ist fälschbar und kann als Agenda verwendet werden, um die Wissenschaft voranzutreiben, anstatt uns in Sackgassen zu führen.

Um dies aufzuheben, müssen wir zu einigen Grundprinzipien zurückkehren. Die Landschaft, in der die Multiversen operieren, ist eines der unveränderlichen Gesetze, die durch die Mathematik geschaffen wurden, die seit der Geburt unseres Universums existiert, dh die mathematische Struktur. Die gegenteilige Ansicht wäre, dass sich die Gesetze unseres Universums im Laufe der Zeit weiterentwickelt haben und dass die Mathematik diese Gesetze kodifizieren kann, aber die Mathematik sie nicht schafft. Diese alternative Sichtweise, die von Philosophen wie Roberto Unger und Physikern wie Lee Smolin vertreten wird, wird vom Mainstream als Hinweis darauf angesehen, dass es nur ein einziges Universum gibt und es nicht mathematisch ist.

Der Vorteil dieser alternativen Sichtweise, ob richtig oder falsch, ist, dass sie fälschbar ist und als Agenda verwendet werden kann, um die Wissenschaft voranzutreiben, anstatt uns in Sackgassen zu stürzen. Dieses singuläre Universum mag eines von vielen in einer Sequenz (oder einem Sprung) sein, die aus dem Zusammenbruch und der Wiedergeburt geboren wurden. Um jedoch wissenschaftlich voranzukommen, sollten wir versuchen, alles zu beweisen / zu widerlegen, was wir in diesem Universum absolut können.

Um auf dieses singuläre Universum einzugehen, können die Gesetze als sich entwickelnd angesehen werden, anstatt dass die Gesetze der Physik von der Mathematik angetrieben werden. Wenn im Laufe der Zeit genügend Szenarien ähnlicher Komplexität stattgefunden haben, hat sich ein Gesetz entwickelt. Das Gesetz ist nicht absolut, sondern eine Annäherung an die Granularität der Beobachtung. Diese Gesetzgebung bricht auf Quantenebene zusammen, weil ein Gesetz nicht für alle Einzelkomponenten eine absolute Regel ist, sondern eine statistische Annäherung für ein wiederholbares Ergebnis.

Implikationen für das Quantencomputing

Dieses neuartige Problem, das die Quantenmechanik aufwirft, hat möglicherweise katastrophale Folgen für die Zukunft des Quantencomputers. Viele Quantentheorien wurden vorgeschlagen, um die Aufteilung von Gesetzen auf Quantenebene zu erklären. Die Multiversen behaupten, dass alle Wahrscheinlichkeiten existieren, wenn auch in verschiedenen Level 3-Universen. Als Teil der singulären Universumstheorie haben wir jedoch die reale Ensemble-Interpretation. Diese Interpretation setzt voraus, dass die Quantendynamik nur für Systeme gilt, die Kopien haben, und deshalb beobachten wir die Quantendynamik nur in sehr kleinen Mengen mit vielen Kopien. Im skalierten Zustand werden makroskopische Körper von der Quantenmechanik nicht beschrieben, da sie nicht Teil eines Ensembles von Kopien sind.

… Es ist Zeit, dass wir die Wissenschaft wieder auf die Tagesordnung setzen und mit dem arbeiten, was wir in unserem Universum haben.

Das Dilemma für das Quantencomputing besteht darin, dass wir die Gültigkeit von Theorien annehmen, die nicht getestet werden können. Wenn die Multiversum-Theorie falsch ist und die Singular-Universum-Theorie zusammen mit der realen Ensemble-Interpretation korrekt ist, kann dies bedeuten, dass wir mit Quantencomputern niemals einen Komplexitätspunkt überschreiten können. Dies liegt daran, dass mit zunehmender Komplexität eines Quantencomputers die Wahrscheinlichkeit abnimmt, dass an anderer Stelle im Universum exakte Kopien der Konfiguration vorhanden sind. Da das singuläre Universum eine fälschbare Theorie ist, sollte dies sicherlich ein Forschungsschwerpunkt sein.

Ich denke, es ist an der Zeit, die Wissenschaft wieder auf die Tagesordnung zu setzen und mit dem, was wir in unserem Universum haben, zusammenzuarbeiten, um so weit wie möglich wissenschaftlich voranzukommen, bevor wir uns um andere Universen sorgen.

Für weitere Informationen zum Quantencomputer hat Adrian Fern hier einen ausgezeichneten Artikel geschrieben.