Az univerzum ott van, ahol mindig volt, és mindig is lesz. Legalábbis ezt mondták nekünk, és ez következik a "Universe" szóból. De bármi legyen is az univerzum valódi természete, alapvetően korlátozott a képességünk arra, hogy róla információkat gyűjtsünk. 13,8 milliárd év telt el a nagy robbanás óta, és az információ haladási sebessége - a végső sebesség, a fénysebesség - korlátozott. Ezért, bár az egész világegyetem valóban korlátlan lehet, a megfigyelhető világegyetem nem.
Az elméleti fizika vezető elképzelései szerint világegyetemünk egy hatalmas többszörös univerzum egy kicsi régiója lehet, amely végtelenül sok lehet. Ezen ötletek némelyike valóban tudományos, mások tisztán spekulatív, kívánságos gondolkodásúak. Tanuljuk meg, hogyan lehet elválasztani őket. De először egy kis háttér.
Több univerzum létezik?
A modern világegyetem érdekes tényeket kínál nekünk, amelyeket nagyon könnyű megfigyelni és ellenőrizni, legalábbis világszínvonalú tudományos tárgyak segítségével. Tudjuk, hogy az Univerzum bővül: megmérhetjük a galaxisok tulajdonságait, megtudhatjuk távolságunkat és távolodási sebességüket tőlünk. Minél tovább vannak, annál gyorsabban távolítják el őket. Az általános relativitáselmélet kapcsán ez azt jelenti, hogy az univerzum bővül.
És ha az univerzum ma bővül, akkor ez azt jelenti, hogy a múltban kisebb és sűrűbb volt. Ha elég mélyen megy a múltban, akkor észreveszi, hogy homogénebb is (mivel a gravitáció időt vett igénybe, hogy mindent halomba gyűjtsön) és melegebb is (mert a rövidebb fény hullámhossza magasabb energiát és hőmérsékletet jelent). Ez visszavezet minket a Nagyrobbanáshoz.
De a Nagyrobbanás nem volt a világegyetem kezdete. Csak egy bizonyos időpontra tekinthetünk a múltba, miután a Nagyrobbanás előrejelzései valóra válnak. Számos megfigyelés létezik az univerzumban olyan dolgokról, amelyeket a Nagyrobbanás nem magyaráz meg, de a kozmikus infláció elmélete megmutatja.
Promóciós videó:
Az 1980-as években az infláció nagyon sok elméleti vonzatát fejlesztették ki, ideértve:
- hogyan kell kinéznie a nagy léptékű struktúrák vetését;
- hogy a hőmérséklet és a sűrűség ingadozásainak léteznie kell a kozmikus horizontot meghaladó skálán;
- hogy a tér minden régiójában, ingadozásokkal együtt is, állandó entrópiának kell lennie;
- legyen a legnagyobb robbanás által elért maximális hőmérséklet.
Az 1990-es, 2000-es és 2010-es években ezt a négy előrejelzést nagy pontossággal megfigyelhetően megerősítették. A kozmikus infláció nyer.
Az infláció azt mondja nekünk, hogy a nagy robbanás előtt az univerzum nem volt tele részecskékkel, részecskékkel és sugárzással. Ehelyett megtöltötte magának az űrnek a benne rejlő energiát, és ez az energia miatt a tér gyorsan, felmenthetetlenül és exponenciálisan bővült. Egy időben az infláció véget ért, és ennek az energiának az egész (vagy csaknem az egész) anyaggá és energiává alakult, forró Nagyrobbanást indítva el. Az infláció vége a Big Bang kezdete volt. Vagyis volt egy nagy robbanás, de nem a legelején.
Ha ez lenne a teljes történet, akkor egy nagyon nagy világegyetem lenne a kezünkben. Tulajdonságai mindenhol azonosak lesznek, a törvények azonosak, és a látóhatáron kívül eső részek hasonlóak lesznek ahhoz a helyhez, ahol vagyunk, de lehetetlen több univerzumnak nevezni őket.
Vagyis nem lenne lehetséges, amíg nem emlékszel arra, hogy mindennek, ami fizikailag létezik, kvantum jellegűnek kell lennie. Még az inflációnak, az összes ismeretlennel körülvéve, kvantummezőnek kell lennie.
Ha inflációra van szüksége a kvantummezők tulajdonságaihoz:
- tulajdonságaiban kell lennie a benne rejlő bizonytalanságoknak;
- a mezőt hullámfüggvénynek kell leírnia;
- a mezőértékek az idő múlásával meghosszabbodnak;
akkor szokatlan következtetésre jut.
Az infláció nem érte el egyidőben mindenhol, hanem külön, választott, független helyekben, miközben a köztük lévő tér továbbra is duzzadt. Több olyan hatalmas térségi térségnek kell lennie, ahol az infláció véget ér és a Nagyrobbanás kezdődik, ám ezek soha nem fognak találkozni, mert egymástól duzzadó tér régiói választják el őket. Az indulás után az infláció biztosan és határozatlan ideig folytatódik, legalábbis bizonyos helyeken.
Amikor az infláció véget ér, nagy hullámot kapunk. Az Univerzum azon része, amelyet megfigyeltünk, csak annak a régiónak a része, amelyben az infláció befejeződött, amelyen túl sok a megfigyelhetetlen Univerzum. És óriási számú, egymás között megosztott régió van, pontosan ugyanazzal a történelemmel.
Ez a több világegyetem gondolata. Mint láthatja, az elméleti fizika két független, jól megalapozott és széles körben elfogadott aspektusán alapszik: mindent a kvantum jellege és a kozmikus infláció tulajdonságai. Nem lehet mérni, és nem lehet megmérni a világegyetem megfigyelhetetlen részét. A két alapjául szolgáló elmélet, az infláció és a kvantumfizika azonban megmutatta értékét. Ha helyesek, több univerzum lesz ennek elkerülhetetlen következménye, és benne fogunk élni.
És akkor mi van? Számos elméleti vonatkozás létezik, amelyek elkerülhetetlenek, de nem tudjuk biztosan, mert nem tudjuk ellenőrizni őket. A több univerzum az egyik ilyen következmény. Nem mintha hasznos lenne, csak egy érdekes előrejelzés, mely az elméletekből származik.
Miért ír olyan sok elméleti fizikus papírokat több univerzumban? A párhuzamos világegyetemek és azok kapcsolata a témában? Miért állítják, hogy a több univerzum húrokhoz van kötve, egy kozmológiai állandó, és az a tény, hogy univerzumunkat az élet ideálisan hangolja be?
Mert nincsenek jobb ötleteik.
A húr-elmélet összefüggésében van egy hatalmas paraméter-felsorolás, amelyek elvileg szinte bármilyen értéket felvehetnek. Ez az elmélet nem tesz előrejelzést számukra, ezért kénytelenek vagyunk kitalálni jelentéseiket a string vacua összefüggésében. Ha olyan hihetetlenül nagy számról hallottál, mint például a híres 10 és 500 közötti teljesítmény, amely a húr elméletében megjelenik, akkor utalnak a húr vakua lehetséges jelentésére. Még nem tudjuk, mi ezek vagy miért van ilyen jelentésük. Senki sem tudja, hogyan kell számolni őket.
Tehát ahelyett, hogy azt mondanák: "Ezek több univerzum!", Az emberek így gondolkodnak:
- Nem tudjuk, miért rendelkeznek az alapvető állandók azokkal az értékekkel, amelyeket tesznek.
- Nem tudjuk, miért vannak a fizika törvényei.
- A húros elmélet olyan keret, amely a fizika törvényeinket alapvetõ állandóinkkal biztosíthatja, és más törvényeket vagy állandókat adhat nekünk.
- Következésképpen, ha hatalmas több univerzumunk van, amelyben a különböző régiók eltérő törvényekkel és állandókkal rendelkeznek, akkor egyikük lehet a miénk.
A probléma az, hogy mindez nemcsak tisztán spekulatív jellegű, de az infláció és a kvantumfizika miatt semmi sem indokolja azt a feltételezést, hogy a tér-idő duzzadása eltérő törvényekkel vagy állandókkal rendelkezik a különböző régiókban.
Nem tetszik az érvelésnek ez a megközelítése? És senkinek sem tetszik.
Mint azt már kiderült, a több univerzum önmagában nem tudományos elmélet. Inkább a fizikai törvények teljes értelmezésének elméleti következménye. Még ha van egy inflációs univerzuma is, amelyet kvantumfizika irányít, ragaszkodsz hozzá. De - akárcsak a húrok elméleténél - problémákkal is rendelkezik: nem jósol meg semmit, amit megfigyeltünk, és nem tudott volna megmagyarázni nélküle, és nem jósol semmi konkrét dolgot, amelyet megnézhetnénk.
Ebben a fizikai univerzumban fontos megfigyelni mindent, amit tudunk, és apránként összegyűjteni minden tudást, amelyhez hozzáférünk. Csak a teljes adatsorból, amely reményeink szerint helyes lesz, tudományos megítéléseket lehet hozni az univerzum természetéről. E megállapítások némelyikének olyan következményei lesznek, amelyeket nem tudunk mérni és bebizonyítani: például több univerzum létezése. De amikor az emberek alapvető állandókról, a fizika törvényeiről, a húrszívók értékéről beszélnek, akkor nem foglalkoznak a tudománygal, csak beszélnek. Lehet pletykálni több univerzumról, amennyit csak akar, és példának idézheti az ilyen teoretikusok kiemelkedő munkáit, de erről tudományos képet nem adhat.
Ilya Khel