Universet er der det alltid var og alltid vil være. I det minste er det det vi ble fortalt, og det følger av selve ordet "Universe". Men uansett universets sanne natur, er vår evne til å samle informasjon om det grunnleggende begrenset. 13,8 milliarder år har gått siden Big Bang, og hastigheten som informasjonen reiser - den ultimate hastigheten, lysets hastighet - er begrenset. Derfor, mens hele universet virkelig kan være ubegrenset, er det observerbare universet ikke.
I henhold til de ledende ideene om teoretisk fysikk, kan universet vårt være en liten region med enorme flere universer, som kan være uendelig mange. Noen av disse ideene er virkelig vitenskapelige, og andre er rent spekulative, ønsketenkende. La oss lære å skille dem. Men først litt bakgrunn.
Er det flere universer?
Det moderne universet tilbyr oss noen interessante fakta som er veldig enkle å observere og verifisere, i det minste med hjelp av vitenskapelige objekter i verdensklasse. Vi vet at universet utvides: vi kan måle egenskapene til galakser, finne ut avstanden og hastigheten til å bevege seg bort fra oss. Jo lenger de er, desto raskere fjernes de. I sammenheng med generell relativitet betyr dette at universet ekspanderer.
Og hvis universet utvides i dag, betyr det at det var mindre og tettere i fortiden. Hvis du går dypt nok i fortiden, vil du oppdage at det også var mer homogent (fordi tyngdekraften tok tid å samle alt i hauger) og varmere (fordi kortere bølgelengder av lys betyr høyere energier og temperaturer). Dette bringer oss tilbake til Big Bang.
Men Big Bang var ikke begynnelsen på universet. Vi kan se på fortiden bare opp til et bestemt tidspunkt, hvoretter spådommene om Big Bang opphører å gå i oppfyllelse. Det er flere observasjoner av ting i universet som Big Bang ikke forklarer, men teorien om kosmisk inflasjon gjør det.
Salgsfremmende video:
På 1980-tallet ble det utviklet ganske mange teoretiske implikasjoner av inflasjonen, inkludert:
- hvordan såing av storskala strukturer skal se ut;
- at temperatur- og tetthetssvingninger må eksistere i en skala som overskrider den kosmiske horisonten;
- at alle regioner i rommet, selv med svingninger, må ha konstant entropi;
- bør være den maksimale temperaturen nådd av Big Bang.
På 1990-, 2000- og 2010-tallet ble disse fire prediksjonene observert observasjonsmessig med høy nøyaktighet. Kosmisk inflasjon vinner.
Inflasjonen forteller oss at før Big Bang, universet ikke var fylt med partikler, antipartikler og stråling. I stedet ble den fylt med energien som ligger i selve rommet, og denne energien fikk rommet til å utvide seg raskt, ubønnhørlig og eksponentielt. På et tidspunkt var inflasjonen slutt og all (eller nesten all) energi viste seg å bli omgjort til materie og energi, og startet en varm Big Bang. Slutten på inflasjonen markerte begynnelsen på Big Bang. Det vil si at det var en Big Bang, men ikke helt i begynnelsen.
Hvis dette var hele historien, ville vi ha et ekstremt stort univers i hendene. Egenskapene vil være de samme overalt, lovene er de samme, og delene som var utenfor den synlige horisonten ville være lik stedet der vi er, men det ville være umulig å kalle dem flere universer.
Det vil si at det ikke ville være mulig før du husker at alt som eksisterer fysisk må være kvant i naturen. Selv inflasjon, med alle de ukjente som omgir den, må være et kvantefelt.
Hvis du trenger inflasjon for å ha egenskapene til kvantefelt:
- i dens egenskaper må det være usikkerheter som ligger i dem;
- feltet må beskrives med en bølgefunksjon;
- feltverdier strekker seg over tid;
så vil du komme til en uvanlig konklusjon.
Inflasjonen endte ikke overalt på samme tid, men heller på separate, valgte, uavhengige steder, mens rommet mellom dem fortsatte å svelle. Det må være flere enorme romområder der inflasjonen slutter og Big Bang begynner, men de vil aldri møtes fordi de er atskilt av områder med svulmende rom. Når den er startet, vil inflasjonen fortsette med sikkerhet og på ubestemt tid, i alle fall noen steder.
Når inflasjonen tar slutt, får vi et Big Bang. Den delen av universet som vi observerer er bare en del av regionen der inflasjonen er avsluttet, utover det er det mye av det uobserverbare universet. Og det er et stort antall regioner fordelt på seg med nøyaktig samme historie.
Dette er ideen om flere universer. Som du kan se, er det basert på to uavhengige, veletablerte og allment aksepterte aspekter ved teoretisk fysikk: den kvante naturen til alt og egenskapene til kosmisk inflasjon. Det er ingen måte å måle det på, og det er ingen måte å måle den uobserverbare delen av universet. Men de to teoriene som ligger til grunn for det, inflasjon og kvantefysikk, har vist sin verdi. Hvis de er riktige, vil flere universer være den uunngåelige konsekvensen av dette, og vi vil leve i dem.
Hva så? Det er mange teoretiske konsekvenser som er uunngåelige, men som vi ikke kan vite med sikkerhet fordi vi ikke kan verifisere dem. Flere universer er en slik konsekvens. Ikke at det er nyttig, det er bare en interessant spådom som kommer fra teorier.
Hvorfor skriver så mange teoretiske fysikere artikler om flere universer? På temaet parallelle universer og deres forhold til vårt eget? Hvorfor hevder de at flere univers er bundet til strenger, en kosmologisk konstant og det faktum at universet vårt er ideelt innstilt for livet?
Fordi de ikke har noen bedre ideer.
I forbindelse med strengteori er det en enorm liste over parametere som i prinsippet kan ta på seg nesten hvilken som helst verdi. Denne teorien gir ingen forutsigelser for dem, så vi blir tvunget til å finne ut av betydningene deres i sammenheng med string vacua. Hvis du har hørt om utrolig store tall som den berømte kraften fra 10 til 500 som vises i strengteori, viser de til de mulige betydningene av string vacua. Vi vet ennå ikke hva de er eller hvorfor de har slike betydninger. Ingen vet hvordan de skal telle dem.
Så i stedet for å si: "Dette er flere universer!", Tenker folk slik:
- Vi vet ikke hvorfor de grunnleggende konstantene har verdiene de gjør.
- Vi vet ikke hvorfor fysikkens lover er hva de er.
- Strengteori er et rammeverk som kan gi våre fysiske lover våre grunnleggende konstanter, samt gi oss andre lover eller konstanter.
- Følgelig, hvis vi har enorme flere universer, der forskjellige regioner vil ha forskjellige lover og konstanter, kan en av dem være vår.
Problemet er at alt dette ikke bare er rent spekulativt, men det er ingen grunn, gitt inflasjon og kvantefysikk, til å tro at den oppblåsende romtiden har forskjellige lover eller konstanter i forskjellige regioner.
Liker du ikke denne tilnærmingen til resonnement? Og ingen liker det.
Som vi allerede har funnet ut, er flere universer ikke en vitenskapelig teori i seg selv. Snarere er det en teoretisk konsekvens av fysikkens lover i deres fulle forståelse. Selv om du har et inflasjonsunivers styrt av kvantefysikk, vil du være knyttet til det. Men - i likhet med strengteori - det har problemer: den forutsier ikke noe vi observerte og ikke kunne forklare uten det, og det spår ikke noe konkret som vi kunne gå og se på.
I dette fysiske universet er det viktig å observere alt vi kan, og å samle litt etter litt all kunnskap vi har tilgang til. Bare fra et komplett sett med data som vi håper vil være riktig, vil det være mulig å gjøre vitenskapelige vurderinger om universets natur. Noen av disse funnene vil ha konsekvenser som vi ikke kan måle og bevise: eksistensen av flere universer, for eksempel. Men når folk snakker om grunnleggende konstanter, om fysikkens lover, om verdiene til strengstøvsuger, de ikke driver med vitenskap, snakker de bare. Du kan sladre om flere universer så mye du vil og sitere de fremtredende verkene til slike teoretikere som et eksempel, men du kan ikke gjøre et vitenskapelig syn på dette.
Ilya Khel
