Widok konstelacji Carina w podczerwieni wykonany przez teleskop WISE.
(Zdjęcie: © NASA / JPL-Caltech / UCLA)
Paul M. Sutter jest astrofizykiem Ohio State University, gospodarzem "Zapytaj kosmonautę" i "Radio kosmiczne, ”i autor„Twoje miejsce we wszechświecie„Sutter przyczynił się do napisania tego artykułu Space.com's Expert Voices: Op-Ed & Insights.
Jest to odwieczny ulubieniec science fiction: inne światy, inne wszechświaty, inne możliwości, tuż poza granicami znanego kosmosu lub tylko kilka magicznych urządzeń. Może inne światy są niesamowicie podobne do własnych, z wyjątkiem kilku dziwnych drobnych zmian w historii. Może są zupełnie inne, mają nowe, dziwne i cudowne życie. Może są tak różne, że nawet podstawowe zasady fizyki nie mają tam zastosowania.
Mówię oczywiście o wieloświecie - o możliwości istnienia innych odrębnych wszechświatów.
Ale czy istnieją?
Puszczać bańki
Multiwersumowa idea pojawia się w kilku różnych obszarach nauki, filozofii, a nawet religii. W samej fizyce istnieje możliwość pojawienia się innych światów w mechanice kwantowej (szczególnie poprzez interpretację „wielu światów”, w której każdy losowy wynik interakcji oddziaływuje z nowych wszechświatów, w których każdy wynik jest realizowany) oraz teorię strun (w których różne układy małych, zwiniętych dodatkowych wymiarów prowadzi do odmiennej fizyki we własnych wszechświatach).
Pomysły te są zabawne, ale być może najbardziej kuszącą drogą do wieloświata jest nasze rozumienie najwcześniejszych momentów samego wszechświata: okresu inflacji.
Jak najlepiej możemy powiedzieć, niezwykle wczesny wszechświat przeszedł okres niezwykle szybka ekspansja: inflacja. Naukowcy twierdzą, że epoka ta była napędzana przez egzotyczne pole kwantowe - bulgoczącą, pieniącą się energię wypaloną w próżni samej czasoprzestrzeni - która spowodowała, że wszechświat niemal rozerwał się wraz z intensywnością jego ekspansji. Ale wkrótce to pole straciło werwę i rozpadło się w rój cząstek, które obecnie zamieszkują współczesny wszechświat.
I to w tej epoce inflacji wieloświat miał realną szansę na pojawienie się. Wyobraźcie sobie wczesny wszechświat zdominowany przez inflację jako gigantyczny bochenek powstającego chleba. Historia, którą właśnie opowiedziałem, zakłada, że inflacja zaczyna się i zatrzymuje równomiernie w całym kosmosie; cały bochenek przestaje rosnąć dokładnie w tym samym momencie.
Ale cokolwiek napędzało inflację, było polem kwantowym, co oznacza, że nie możemy zakładać, że wszystko jest takie proste. Niektóre części pola były po prostu losowo bardziej energetyczne niż inne, podczas gdy inne miejsca były bardziej spokojne. To tylko losowa natura życia w świecie kwantowym.
Więc nasz bochenek chleba nie jest dokładnie jednolity. Niektóre jego części mogą przestać się podnosić, ściskać i izolować, podczas gdy reszta bochenka nadal rośnie. A ponieważ część bochenka zawsze będzie rosła szybciej niż średnia, teraz możesz sobie wyobrazić bochenek chleba, który rośnie w nieskończoność, z drobnymi kawałkami tu i ówdzie przypadkowo łapiącymi powolną porcję i szczypiącymi się.
Każdy z tych uszczypniętych bitów ma swój własny unikalny wszechświat, tylko jeden bąbel wielu w multiwersum. Co więcej, szczegóły końca inflacji determinują szereg ważnych właściwości fizycznych, takich jak siła sił natury i masy cząstek (szczegóły zależą od konkretnego modelu inflacji). Mówimy o masie elektronu i liczbie gatunków cząstek. Naprawdę ważne rzeczy.
A ponieważ każdy z tych ściśniętych wszechświatów bąbelkowych kończy inflację na swój unikalny i wyjątkowy sposób, każdy wszechświat bąbelkowy otrzymuje swój własny unikalny zestaw fizyki.
Przecinające się odpowiedzi
Ponieważ cały bochenek chleba wciąż rośnie (ponieważ zawsze jest jego część z wyższą niż przeciętnie stopą inflacji), bardzo szybko, powstaje mnóstwo wszechświatów, które bulgoczą wokół siebie. Multiwersum. Każdy wszechświat jest zasadniczo na zawsze odcięty od innych. Są jednak przypadki, w których mogą się przecinać.
Jeśli dwa wszechświaty zetrą się względnie wkrótce po sobie i względnie blisko siebie, wówczas mogą się na krótko przeciąć, zanim nadmuchną od siebie na całą wieczność. A jeśli tak, to skrzyżowanie może pozostawić ślad w kosmiczne mikrofalowe tło z tych wszechświatów pozostałą kopalną skorupą światła z czasów, gdy wszechświat liczył 380 000 lat.
Wyobraź sobie, że dwa baniek mydlanych ocierają się o siebie; ten odcisk przybierze postać dziwnie wyglądającego koła na niebie (gdzie „dziwność” zależy od tego, jaki wszechświat przecinamy). Oczywiście nie znaleźliśmy żadnych takich śladów wieloświata.
Bez bezpośrednich dowodów trudno jest ocenić wykonalność pomysłu wieloświata od inflacji. Może to być ogólny wynik wszystkich teorii inflacji, więc jeśli będziemy w stanie znaleźć mocniejsze dowody na inflację, możemy również wykazać istnienie wieloświata. Ale w tej chwili nie do końca rozumiemy mechanikę inflacji, więc nie ma wiele do zrobienia.
A oto kolejne pytanie do rozważenia. Jeśli choć trochę zmieniłeś fizykę naszego wszechświata, życie, jakie znamy, byłoby niemożliwe. Dlaczego znajdujemy się w tak wyjątkowym wszechświecie, w którym nasz typ życia może przetrwać? Czy to może z powodu wszystkich bąbelków w multiwersie, oczywiście znaleźlibyśmy się w jednym z niewielu zdolnych do iskrzenia inteligencji? (W przeciwnym razie nie bylibyśmy tego świadomi). Czy może jest to coś znacznie głębszego? Czy to w ogóle pytanie dla nauki?
Może inny wszechświat ma wszystkie odpowiedzi.
Dowiedz się więcej, słuchając odcinka „Czy żyjemy w multiwersie?” na podcastie „Ask a Spaceman”, dostępnym na stronieiTunes oraz w Internecie pod adresemhttp://www.askaspaceman.com. Dzięki @ProducerEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. and Slinkerdeer za pytania, które doprowadziły do tego utworu! Zadaj własne pytanie na Twitterze za pomocą #AskASpaceman lub obserwując Paula @PaulMattSutter i facebook.com/PaulMattSutter.
- Równoległe wszechświaty: teorie i dowody
- Konfrontacja z multiwersum: co oznaczałoby „nieskończone wszechświaty”
- Multiwers czy wszechświat? Debata fizyków
