WISE-kaukoputken ottama infrapunakuva Carinan tähdistöstä.
(Kuva: © NASA / JPL-Caltech / UCLA)
Paul M. Sutter on astrofysiikka Ohion osavaltion yliopisto, isäntä "Kysy avaruusasemalta" ja "Avaruusradio, "ja" kirjoittajaPaikkasi maailmankaikkeudessa"Sutter kirjoitti tämän artikkelin Space.com: n asiantuntijaäänet: Op-Ed & Insights.
Se on monivuotinen sci-fi-suosikki: muut maailmat, muut maailmankaikkeudet, muut mahdollisuudet, tunnetun kosmoksen rajojen ulkopuolella tai vain taikuuslaitteen välähdys. Ehkä muut maailmat ovat hirveästi samanlaisia kuin omat paitsi joitain omituisia pieniä muutoksia historiassa. Ehkä he ovat radikaalisti erilaisia, uudella ja outolla ja upealla elämäntyypillä. Ehkä ne ovat niin erilaisia, että fysiikan perussääntöjä ei edes sovelleta sinne.
Puhun tietysti moniosasta - mahdollisuudesta, että jonkin verran siellä on muita erillisiä maailmankaikkeuksia.
Mutta onko niitä olemassa?
Puhaltaa kuplia
Monitahoinen idea kasvaa muutamilla tieteen, filosofian ja jopa uskonnon aloilla. Itse fysiikassa muiden maailmojen mahdollisuus ilmenee kvanttimekaniikassa (varsinkin "monien maailmojen" tulkinnan kautta, jossa jokainen satunnainen tulos vuorovaikutuksessa haastaa uusia maailmankaikkeuksia, joissa jokainen tulos toteutetaan) ja jousteteoriassa (jossa erilaiset järjestelyt) pienistä, rullatuista ylimääräisistä mitoista johtaa erilaiseen fysiikkaan omissa universumeissaan).
Näistä ideoista on hauskaa puhua, mutta ehkä houkuttelevin reitti monikokoisuuteen on ymmärtämällä itse maailmankaikkeuden varhaisimpia hetkiä: inflaatiokautta.
Kuten parhaiten voimme kertoa, poikkeuksellisen varhaisessa maailmankaikkeudessa tehtiin ajanjakso uskomattoman nopea laajeneminen: inflaatio. Tutkijat väittävät, että tätä aikakautta vei eksoottinen kvantikenttä - kupliava, vaahtoava energia, joka oli paistettu itse avaruus-ajan tyhjiöön - joka sai maailmankaikkeuden melkein repimään itsensä laajentumisen voimakkuuden kanssa. Mutta pian se kenttä menetti verveensa ja rappeutui partikkeleiden parveen, jotka asuvat nykypäivän universumissa.
Ja juuri inflaatiokauden aikana multiverse hänellä oli käytännöllinen mahdollisuus ilmestyä. Kuvittele varhaista, inflaatiota hallitsevaa maailmankaikkeutta nousevan leivän jättiläisleipänä. Juuri kertomani tarina olettaa, että inflaatio alkaa ja pysähtyy tasaisesti koko kosmossa; koko leipä lopettaa nousun täsmälleen samassa hetkessä.
Mutta mikä inflaatiota kiihdytti, oli kvanttikenttä, mikä tarkoittaa, että emme voi olettaa, että asiat ovat niin yksinkertaisia. Jotkut kentän osista olivat vain satunnaisesti energisempiä kuin toiset, kun taas toiset kentät olivat sedatiivisempia. Se on vain elämän satunnainen luonne kvantimaailmassa.
Joten leipäleivämme ei ole tarkalleen yhdenmukainen. Jotkut sen osat saattavat lakata nousemasta, puristumasta itsestään ja eristäytymästä, kun taas muu leipä nousee edelleen. Ja koska aina jotakin osaa leivästä nousee keskimääräistä nopeammin, voit nyt kuvitella leivän leivän, joka nousee jatkuvasti ikuisuuden ajaksi ja jolla on vähän pieniä palasia ja taskuja täällä ja siellä satunnaisesti kiinni hidas annos ja puristamalla itsensä pois.
Jokainen näistä irti poistuvista biteistä on oma ainutlaatuinen maailmankaikkeus, vain yksi kupla monista moniosassa. Lisäksi inflaation lopun yksityiskohdat määrittävät joukon tärkeitä fysikaalisia ominaisuuksia, kuten luonnonvoimien voimakkuus ja hiukkasten massat (yksityiskohdat riippuvat tietystä inflaatiomallista). Puhumme asioista, kuten elektronin massa ja hiukkaslajien lukumäärä. Todella tärkeitä juttuja.
Ja koska jokainen näistä puristuksista, kuplauniversumista lopettaa inflaation omalla ainutlaatuisella ja erityisellä tavalla, kukin kuplauniversumi saa oman ainutlaatuisen fysiikansa.
Risteävät vastaukset
Koska koko leivän leipä nousee jatkuvasti (koska siellä on aina jotakin osaa keskimääräistä nopeammalla inflaatiolla), nopea, saat koko joukon universumeja, jotka kaikki kuplivat toistensa ympärillä. Monikokoinen. Jokainen maailmankaikkeus on olennaisesti ikuisesti suljettu muista. On kuitenkin joitain tapauksia, joissa ne voivat olla ristikkäin.
Jos kaksi universumia puristuu suhteellisen pian toisensa jälkeen ja suhteellisen lähellä toisiaan, niin ne saattavat rikkoutua hetkeksi ennen kuin ne täyttyvät toisistaan lopullisen ikuisuuden ajaksi. Ja jos he niin tekevät, kyseinen risteys saattaa jättää jäljennöksen kosminen mikroaaltouuni tausta noista universumista, jäljellä oleva fossiilinen valokuori siitä hetkestä, kun maailmankaikkeus oli infantiili 380 000 vuotta vanha.
Kuvittele, että kaksi saippuakuplia hierovat toisiaan vastaan; tämä jälki tapahtuu parittoman näköisenä ympyränä taivaalla (missä "omituisuus" riippuu siitä, millaista maailmankaikkeutta meillä voi olla risteys). Luonnollisesti emme ole löytäneet sellaisia jälkiä moniosasta.
Ilman suoria todisteita on vaikea arvioida inflaatiovaiheen idean kannattavuutta. Se voi olla yleinen tulos kaikista inflaatioteorioista, joten jos pystymme löytämään vahvempia todisteita inflaatiosta, voimme myös osoittaa monikokoisuuden olemassaolon. Mutta tällä hetkellä emme ymmärrä täysin inflaation mekaniikkaa, joten sitä ei tarvitse jatkaa.
Ja tässä on vielä pohdittava kysymys. Jos muutit maailmankaikkeuden fysiikkaa vain vähän, niin elämä kuin me tiedämme, se olisi mahdotonta. Miksi olemme sellaisessa erityisessä maailmankaikkeudessa, jossa elämäntyyppimme voi selviytyä? Ehkäpä se johtuu kaikista monikierroksen kupista, tietysti sattumme harvoihin, jotka kykenevät tuottamaan älykkyyttä? (Tai muuten emme olisi tietoisia siitä.) Tai onko se jotain paljon syvempää? Onko tämä edes kysymys tieteelle?
Ehkä toisella universumilla on kaikki vastaukset.
Lisätietoja kuuntelemalla jaksoa "Asummeko monikansissa?" podcastin "Ask a Spaceman" podcastissa, saatavanaiTunes ja verkossa osoitteessahttp://www.askaspaceman.com. Kiitos @ProducerEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. ja Slinkerdeer kysymyksiin, jotka johtivat tähän kappaleeseen! Esitä oma kysymys Twitterissä käyttämällä #AskASpaceman tai seuraamalla Paulia @PaulMattSutter ja facebook.com/PaulMattSutter.
- Rinnakkaisuniversumit: teoriat ja todisteet
- Multiversion kohtaaminen: mitä 'äärettömät universumit' tarkoittaisivat
- Multiverse tai universumi? Fyysikot - keskustelu
