Μια υπέρυθρη προβολή του αστερισμού Carina που λαμβάνεται από το τηλεσκόπιο WISE.
(Εικόνα: © NASA / JPL-Caltech / UCLA)
Πολ Μ. Σάτερ είναι αστροφυσικός στο Το Πανεπιστήμιο του Οχάιο, οικοδεσπότης του "Ρωτήστε έναν Spaceman" και "Διαστημικό ραδιόφωνο, "και συγγραφέας του"Η θέση σας στο ΣύμπανΟ Sutter συνέβαλε σε αυτό το άρθρο Οι ειδικές φωνές του Space.com: Op-Ed & Insights.
Είναι ένα πολυετές αγαπημένο sci-fi: άλλοι κόσμοι, άλλα σύμπαντα, άλλες δυνατότητες, ακριβώς πέρα από τα όρια του γνωστού κόσμου ή απλά μια μαγική συσκευή. Ίσως οι άλλοι κόσμοι να μοιάζουν τρομερά με τους ίδιους, εκτός από κάποια περίεργη μικρή αλλαγή στην ιστορία. Ίσως είναι ριζικά διαφορετικοί, με νέα και παράξενα και υπέροχα είδη ζωής. Ίσως είναι τόσο διαφορετικοί που οι βασικοί κανόνες της φυσικής δεν ισχύουν καν εκεί.
Μιλώ, φυσικά, για το πολυσύμπαν - την πιθανότητα ότι υπάρχουν άλλα διαφορετικά σύμπαντα κάπου εκεί έξω.
Υπάρχουν όμως;
Φυσώντας φυσαλίδες
Η ιδέα της πολλαπλής ποικιλίας αναπτύσσεται σε μερικούς διαφορετικούς τομείς της επιστήμης, της φιλοσοφίας και ακόμη και της θρησκείας. Στην ίδια τη φυσική, η πιθανότητα άλλων κόσμων εμφανίζεται στην κβαντική μηχανική (ειδικά μέσω της ερμηνείας «πολλών κόσμων», στην οποία κάθε τυχαίο αποτέλεσμα σε μια αλληλεπίδραση διακλαδίζεται από νέα σύμπαντα όπου πραγματοποιείται κάθε αποτέλεσμα) και θεωρία χορδών (στην οποία διαφορετικές ρυθμίσεις μικρών, τυλιγμένων επιπλέον διαστάσεων οδηγούν σε διαφορετική φυσική στα δικά τους σύμπαντα).
Αυτές οι ιδέες είναι διασκεδαστικές για να μιλήσουμε, αλλά ίσως η πιο δελεαστική διαδρομή προς το multiverse είναι μέσω της κατανόησής μας για τις πρώτες στιγμές του ίδιου του σύμπαντος: την περίοδο του πληθωρισμού.
Όπως καλύτερα μπορούμε να πούμε, το εξαιρετικά πρώιμο σύμπαν υπέστη περίοδο απίστευτα γρήγορη επέκταση: πληθωρισμός. Οι επιστήμονες θεωρούν ότι αυτή η εποχή καθοδηγείται από ένα εξωτικό κβαντικό πεδίο - μια φυσαλίδα, αφρώδης ενέργεια που ψήνεται στο κενό του ίδιου του χωροχρόνου - που έκανε το σύμπαν να σχιστεί σχεδόν με την ένταση της επέκτασής του. Αλλά σύντομα, αυτό το πεδίο έχασε τη βία του και αποσυντέθηκε στο σμήνος των σωματιδίων που τώρα κατοικούν στο σημερινό σύμπαν.
Και σε αυτήν την εποχή του πληθωρισμού ήταν ένα πολυσύμπαν είχε μια βιώσιμη πιθανότητα να εμφανιστεί. Φανταστείτε το πρώιμο σύμπαν που κυριαρχείται από τον πληθωρισμό ως ένα τεράστιο καρβέλι ψωμιού Η ιστορία που μόλις είπα προϋποθέτει ότι ο πληθωρισμός ξεκινά και σταματά ομοιόμορφα σε όλο τον κόσμο. ολόκληρο το καρβέλι σταματά να ανεβαίνει την ίδια ακριβώς στιγμή.
Αλλά ό, τι οδήγησε τον πληθωρισμό ήταν ένα κβαντικό πεδίο, που σημαίνει ότι δεν μπορούμε να υποθέσουμε ότι τα πράγματα είναι τόσο απλά. Ορισμένα τμήματα του γηπέδου ήταν τυχαία πιο ενεργητικά από άλλα, ενώ άλλα σημεία ήταν πιο ήρεμα. Αυτή είναι μόνο η τυχαία φύση της ζωής σε έναν κβαντικό κόσμο.
Έτσι, το ψωμί μας δεν είναι ακριβώς ομοιόμορφο. Ορισμένα μέρη του μπορεί να σταματήσουν να ανεβαίνουν, να τρυπηθούν και να απομονωθούν, ενώ το υπόλοιπο καρβέλι συνεχίζει να ανεβαίνει. Και δεδομένου ότι θα υπάρχει πάντα κάποιο μέρος του καρβέλι να αυξάνεται γρηγορότερα από τον μέσο όρο, μπορείτε τώρα να φανταστείτε ένα καρβέλι ψωμιού που συνεχίζει να ανεβαίνει για αιωνιότητα, με μικρά κομμάτια και τσέπες εδώ και εκεί να πιάνουν τυχαία ένα αργό τμήμα και να τσιμπάνε.
Κάθε ένα από αυτά τα κομμένα κομμάτια είναι το δικό του μοναδικό σύμπαν, μόνο μια φούσκα πολλών στο multiverse. Επιπλέον, οι λεπτομέρειες του τέλους του πληθωρισμού καθορίζουν μια δέσμη σημαντικών φυσικών ιδιοτήτων, όπως η δύναμη των δυνάμεων της φύσης και οι μάζες των σωματιδίων (οι λεπτομέρειες εξαρτώνται από το συγκεκριμένο μοντέλο του πληθωρισμού). Μιλάμε για πράγματα όπως η μάζα του ηλεκτρονίου και ο αριθμός των ειδών σωματιδίων. Πραγματικά σημαντικά πράγματα.
Και δεδομένου ότι κάθε ένα από αυτά τα σύμπαν φούσκας τελειώνει τον πληθωρισμό με τον δικό του μοναδικό και ειδικό τρόπο, κάθε ένα από τα σύμπαν φούσκα αποκτά το δικό του μοναδικό σύνολο φυσικής.
Τεμνόμενες απαντήσεις
Δεδομένου ότι ολόκληρο το καρβέλι ψωμιού συνεχίζει να αυξάνεται (όπως πάντα υπάρχει κάποιο μέρος του με ταχύτερο ρυθμό πληθωρισμού από το μέσο όρο), πολύ γρήγορα, παίρνετε πολλά σύμπαντα που αναβλύζουν μεταξύ τους. Ένα πολυσύμπαν. Κάθε σύμπαν ουσιαστικά κλείνει για πάντα από τα άλλα. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες περιπτώσεις όπου μπορούν να τέμνονται.
Εάν δύο σύμπαντα τσιμπήσουν σχετικά σύντομα το ένα μετά το άλλο, και σχετικά κοντά μεταξύ τους, τότε ενδέχεται να τέμνονται για λίγο πριν φουσκωθούν το ένα από το άλλο για το υπόλοιπο της αιωνιότητας. Και αν το κάνουν, η διασταύρωση μπορεί να αφήσει ένα αποτύπωμα στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων από αυτά τα σύμπαντα, το εναπομένον ορυκτό κέλυφος του φωτός από όταν το σύμπαν ήταν παιδικό ηλικίας 380.000 ετών.
Φανταστείτε δύο σαπουνόφουσκες να τρίβονται μεταξύ τους. αυτό το αποτύπωμα θα έχει τη μορφή ενός περίεργου κύκλου στον ουρανό (όπου η "περίεργη" εξαρτάται από το είδος του σύμπαντος που θα μπορούσαμε να διασταυρώσουμε). Φυσικά, δεν έχουμε εντοπίσει τέτοια ίχνη ενός multiverse.
Χωρίς άμεσες αποδείξεις, είναι δύσκολο να κρίνουμε τη βιωσιμότητα της ιδέας του πολλαπλού-από-πληθωρισμού. Θα μπορούσε να είναι ένα γενικό αποτέλεσμα όλων των θεωριών για τον πληθωρισμό, έτσι ώστε εάν μπορέσουμε να βρούμε ισχυρότερα στοιχεία για τον πληθωρισμό, θα μπορούσαμε επίσης να αποδείξουμε την ύπαρξη του πολυσύμπαντος. Αλλά αυτήν τη στιγμή, δεν καταλαβαίνουμε πλήρως τους μηχανισμούς του πληθωρισμού, οπότε δεν πρέπει να γίνουν πολλά.
Και εδώ είναι μια άλλη ερώτηση που πρέπει να συλλογιστεί. Αν αλλάξατε λίγο τη φυσική του σύμπαντος μας, τότε η ζωή όπως γνωρίζουμε θα ήταν αδύνατη. Γιατί βρισκόμαστε σε ένα τόσο ξεχωριστό σύμπαν, όπου μπορεί να επιβιώσει ο τύπος της ζωής μας; Μήπως εξαιτίας όλων των φυσαλίδων στο multiverse, φυσικά θα βρεθούμε σε έναν από τους λίγους που θα μπορούσαν να προκαλέσουν νοημοσύνη; (Ή αλλιώς δεν θα το γνωρίζαμε.) Ή είναι κάτι πολύ βαθύτερο; Είναι ακόμη μια ερώτηση για την επιστήμη;
Ίσως ένα άλλο σύμπαν να έχει όλες τις απαντήσεις.
Μάθετε περισσότερα ακούγοντας το επεισόδιο "Ζούμε στο Multiverse;" στο podcast "Ask a Spaceman", διαθέσιμο στοiTunes και στον Ιστό στοhttp://www.askaspaceman.com. Χάρη στους @ProducerEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. and Slinkerdeer για τις ερωτήσεις που οδήγησαν σε αυτό το κομμάτι! Κάντε τη δική σας ερώτηση στο Twitter χρησιμοποιώντας το #AskASpaceman ή ακολουθώντας τον Paul @PaulMattSutter και facebook.com/PaulMattSutter.
- Παράλληλα σύμπαντα: Θεωρίες και στοιχεία
- Αντιμετωπίζοντας το Πολυσύμπαν: Τι σημαίνει «Άπειρα Σύμπαντα»
- Multiverse ή Universe; Συζήτηση για τους φυσικούς
