Universet vi lever i er stort, fullt av materie og energi, og ekspanderer raskere og raskere. Ser vi milliarder av lysår unna, kan vi se milliarder av år fra vår gamle fortid, se dannelsen av planeter, stjerner og galakser. Vi så langt, vi fant skyer av gass som ikke hadde født en eneste stjerne, og galakser som dannet seg da universet vårt var 97% yngre. Det som er spesielt nysgjerrig er at vi kan observere ettergløden til Big Bang, som gjenstår fra tiden da universet var rundt 380 000 år gammelt. Men med all denne kosmiske prakt har vi aldri funnet bevis på at universet vårt kolliderte med et annet univers i et enormt mangfoldig univers. Hvorfor?
Hvis teorien om flere universer er riktig, må faktisk vårt ekspanderende univers ha kollidert med et annet univers. Er det ikke slik? Tross alt er universet vårt nå så stort at noen beskriver det som uendelig stort.
Og det hevder ikke bare logikk, men også den kjente autoriteten Roger Penrose. Både Penrose og konvensjonell visdom er feil her. Universet vårt er og bør være isolert og alene i multiversen.
Selv om dette emnet er for populært og kontroversielt, støtter sterke fysiske hypoteser eksistensen av flere universer. Hvis vi kombinerer våre to ledende tankeskoler om hvordan universet fungerer, kosmisk inflasjon og kvantefysikk, ender vi uunngåelig med vårt univers i et mangfoldig univers. Det er en annen konklusjon: hvert eneste univers som er skapt - og hvert Big Bang som går foran det - vil umiddelbart og for alltid bli skilt fra de andre ved årsakssammenheng. Hvorfor? Fysiker Ethan Siegel vil demontere seg.
Kosmisk inflasjon kom som et supplement til Big Bang-teorien, og ga en mekanisme for å forklare hvorfor universet begynte med visse betingelser. Spesielt ga inflasjon svar på spørsmål om …
- hvorfor universet var overalt den samme temperaturen;
- hvorfor det var romlig flatt;
- hvorfor det ikke er noen høyt energi relikvier som magnetiske monopol igjen.
Salgsfremmende video:
… mens du fortsetter å legge igjen nye prognoser som skal verifiseres. Disse spådommene inkluderer det spesifikke spekteret av tetthetssvingninger som universet ble født med i; den maksimale temperaturen nådd av universet i de tidlige stadiene av Big Bang; eksistensen av svingninger på skalaer som overskrider den kosmiske horisonten, og et visst spekter av svingninger i gravitasjonsbølger. Alt dette, bortsett fra det siste, er siden blitt bekreftet av observasjoner.
Kosmisk inflasjon, for å være presis, er perioden før Big Bang, da energien som er iboende i verdensrommet, seiret i universet. Nå er verdien av mørk energi for liten, men under inflasjonen var den uten sammenligning høyere: mye mer energitetthet da universet var fullt av materie og stråling under de varme første stadiene av Big Bang.
Siden utvidelsen av universet er drevet av energien som ligger i selve rommet, i løpet av inflasjonen, var ekspansjonen eksponentiell, ble det skapt nytt rom. Hvis universet doblet seg i størrelse i tid n, var det allerede etter 10 perioder av denne tiden 210 eller til og med 21000 ganger større i størrelse. I løpet av kort tid ble ethvert ikke-plant og materieholdig romområde skille ut fra flat, og alle partiklene av materie svulmet så langt fra hverandre at de to partiklene aldri ville møtes igjen.
Imidlertid kan ikke inflasjonen vare evig. Energien iboende i rommet kan ikke forbli for alltid, ellers ville ikke Big Bang ha skjedd, og Universet ville ikke blitt født. Følgelig må energi overføres fra romets vev til materie og stråling. For å se inflasjonen som et felt, kan du tenke deg en ball på toppen av en ås. Så lenge ballen forblir på toppen, fortsetter inflasjon og eksponentiell ekspansjon. Men for at inflasjonen skal ta slutt, uansett kvantefelt som er ansvarlig for det, må den rulle fra en høyenergisk ustabil tilstand til en lavenergi likevektstilstand. Denne overgangen, "å rulle" ballen ned bakken, bringer inflasjonen til en slutt og gir opphav til Big Bang.
Det er imidlertid ett men: det som er beskrevet over fungerer som et klassisk felt, men inflasjon bør, som alle fysiske felt, være kvant av natur. Som alle kvantefelt blir dette beskrevet av en bølgefunksjon, og sannsynligheten for bølgen forplanter seg over tid. Hvis feltverdien ruller sakte nok ned bakken, vil kvanteutbredelsen av bølgefunksjonen være raskere enn avrullingen, noe som gjør det mulig - til og med sannsynlig - for Big Bang og slutten av inflasjonen.
Siden rom utvides med en eksponentiell hastighet under inflasjonen, betyr dette at eksponentielt store antall romregioner vil dukke opp over tid. Poenget er at inflasjonen ikke vil ende overalt over natten; forskjellige regioner vil motta forskjellige verdier av kvantefelt og forskjellige retninger. I noen regioner vil inflasjonen ende, og feltet vil gli ned i dalen. I andre vil inflasjonen fortsette og gi liv til ny plass.
Herfra kommer fenomenet evig inflasjon og ideen om flere universer. Der inflasjonen slutter, får vi Big Bang og Universet - en del som vi kan observere. Men rundt regionene der inflasjonen endte og Big Bang skjedde, vil det også være regioner der inflasjonen ikke er avsluttet, og den eksponentielle ekspansjonen fortsetter. Mer voksende rom blir født i disse regionene, og presser tilbake områder der inflasjonen har endt raskere enn de kan utvide. Hver av de nye regionene som Big Bang vil være i, vil være årsakelig skilt fra vår region, helt og for alltid.
Hvis du tenker på det mangfoldige universet som et stort hav, kan du tegne de individuelle universene som Big Bang oppstod som små bobler i havet. Disse boblene, som ekte bobler som er født på havbunnen, vil utvide seg over tid når universet vårt utvides. Men i motsetning til flytende vann i havet, utvides "havet" i den inflasjonsrike romtiden raskere enn boblene i seg selv noen gang kan utvide. Og siden plassen mellom dem vokser og alltid vil vokse, vil de to boblene aldri berøre.
Det ville være en stor overraskelse, i motsetning til forutsigelser om inflasjon og kvante teori, hvis de to universene noen gang kolliderte. Selv om kollisjonen av slike bobler ville etterlate et blåmerke på universet vårt, som vi pålitelig vil oppdage i ettergløden til Big Bang, er det ingen bevis for slik blåmerke. Som våre beste teorier spådde.
Ilya Khel
