Hvis du fjerner alt fra en del av universet, hva er igjen? Du tror kanskje at "ingenting", men det er det ikke. Du kan fjerne alle partikler og antipartikler, alle mulige typer stråling, all krumning i rommet og krusninger av gravitasjonsbølger - og forbli i et helt tomt rom, der det ikke er noe å håndtere. Vil det virkelig være "ingenting" foran deg? Eller blir det noe?
Denne tilstanden blir vanligvis referert til som et kvantevakuum. Dette er den laveste energiske tilstanden til tomt rom. Og overraskende lærer kvantefysikk oss at null energi, eller grunnlinjetilstanden til universet, faktisk ikke er null. Tvert imot, det er en endelig, positiv verdi som:
- den ble målt observasjonsmessig - takket være effekten av mørk energi - og var omtrent ekvivalent med hvilemassen til energien til ett proton per kubikkmeter;
- og det er teoretisk beregnet, etter beste evne, at det skal være 10 120 ganger høyere enn denne verdien.
Det er ingen overdrivelse å si at vi forstår fysikken til "ingenting" godt nok, og at vi ikke har noen god forklaring på hvorfor denne nullenergien ikke reduseres eller fordamper (og ikke endres i det hele tatt) over tid.
I løpet av de neste tiårene vil romobservatorier - som ESAs Euclid space observatories og NASAs kommende WFIRST-oppdrag - være i stand til å begrense feilen til denne null-energikonstanten i romtid til 1%. (Selv om dette er 8%). Ved å måle hvordan universet har utvidet seg gjennom sin historie på mange forskjellige steder og i svært forskjellige avstander fra oss, kan vi bekrefte at universets nullenergi er den samme overalt.
Men ville det være ekvivalent med "ingenting"? Og enda viktigere, er vår forståelse og oppfatning av naturen til "ingenting": en illusjon eller en nøkkel til å forstå universets viktigste hemmeligheter?
Kampanjevideo:
Fysikerne Laura Mersini-Houghton og John Ellis, samt filosofen James Leydimen, diskuterte nylig dette emnet på et møte med Institute of Art and Ideas i USA. Problemet er at selv om dette ikke er en illusjon, kan vi ikke bli enige om hva som menes med "ingenting" (i betydningen "ingenting", "tomhet"). Nemlig:
- Er dette en baseline energitilstand som kunne ha vært tidligere (for eksempel mye høyere)? Under kosmisk inflasjon, for eksempel.
- Er dette en tilstand utenfor rom og tid, fra hvilken faktisk romtid oppstår (fra den virkelige tilstanden av tomhet)? Eksisterer en slik tilstand i det hele tatt, og vil dens eksistens være meningsfull?
- Er dette en tilstand av tomhet i universet, som kan være forskjellig fra en lignende tilstand i en annen lomme på multiverset?
- Eller er det et kosmisk vakuum, med all sin virtuelle energi og som kan endres avhengig av hva som er i det?
Det er på en eller annen måte rart å tro at "vår tomhet" kanskje ikke er en slik "tomhet" noe annet sted, andre steder.
Men vi tror at det var her Big Bang startet! I overgangen fra en høyere null energi til en lavere, gikk det ekspanderende universet, fylt med energien som ligger i selve rommet, i en lavere tilstand, og denne overgangen førte til skapelsen av all materie, antimateriale og stråling i vårt univers. Det er til og med mulig at en annen lignende overgang venter oss i fremtiden, med et annet, kaldere, Big Bang.
Det er sant at slike resonnementer gleder oss lite. Denne "ingentingens fysikk" høres ut som fysikken til noe. Når vi ikke vil forstå noe, tar våre ideer oss ut av rommet, selv før universets fødsel, ellers hva er poenget? Hvordan kan du snakke om noe “for” når du ikke har plass? Hvordan kan du forstå hva "før" er hvis det ikke er tid?
Og uansett hva dette "ingenting" måtte være, inneholder det hele universet.
Mange fysikere hevder at det er umulig å forstå noe grundig før vi forstår hva "ingenting" er. Fordi vi ikke forstår hvor de grunnleggende lovene kommer fra, hvis vi ikke forstår hvilke grunnleggende lover som styrer naturen til det tomme rommet.
Dermed kan vi si at vårt univers virkelig kom fra ingenting, fra tomhet, fra ingenting, og dets endelige tilstand kan asymptotisk ha en tendens til ikke-eksistens etter lang tid. Men bare hvis vi aksepterer beskrivelsen av det fysiske "ingenting" som ingenting. Denne definisjonen av "ingenting" i seg selv kan ikke avhenge av vår definisjon av rom, tid og "reglene" i universet; fysikere, filosofer og andre trenger ikke være enige i denne saken. Det er bare ikke et fysisk eksperiment som lar oss si, he, det ser ut til at vi endelig har gjort dette til ingenting.
Men det er ting vi er sikre på helt sikkert: vi har ikke alltid eksistert; vi vil ikke alltid eksistere; vi eksisterer nå. Uansett hva "ingenting" er, er vi alle noe. Og alt, i en eller annen grad, kom ut av ingenting, uansett hva ingenting var. Og så vidt vi forstår universet, vil det en dag gå tilbake til en tilstand av uendelig fysisk tomhet. Men hva vil være innholdet i denne endelige "tomheten" - vi har ennå ikke svart på dette spørsmålet.
ILYA KHEL
