Universet er, hvor det altid var og altid vil være. I det mindste er det, hvad vi fik at vide, og det følger således af selve ordet "Universe". Men uanset universets sande natur, er vores evne til at indsamle information om det grundlæggende begrænset. 13,8 milliarder år er gået siden Big Bang, og hastigheden, hvormed information rejser - den ultimative hastighed, lysets hastighed - er begrænset. Selvom hele universet virkelig kan være ubegrænset, er det observerbare univers derfor ikke.
I henhold til de førende ideer inden for teoretisk fysik, kan vores univers være en lille region med enorme flere universer, som kan være uendeligt mange. Nogle af disse ideer er virkelig videnskabelige, og andre er rent spekulative, ønsketænkende. Lad os lære, hvordan man adskiller dem. Men først lidt baggrund.
Er der flere universer?
Det moderne univers tilbyder os nogle interessante fakta, der er meget lette at observere og verificere, i det mindste ved hjælp af videnskabelige objekter i verdensklasse. Vi ved, at universet ekspanderer: vi kan måle galakernes egenskaber, finde ud af deres afstand og hastighed på at bevæge sig væk fra os. Jo længere de er, jo hurtigere fjernes de. I forbindelse med generel relativitet betyder dette, at universet ekspanderer.
Og hvis universet udvides i dag, betyder det, at det tidligere var mindre og tættere. Hvis du går dybt nok i fortiden, vil du opdage, at det også var mere homogent (fordi tyngdekraften tog tid at samle alt i bunker) og varmere (fordi kortere bølgelængder af lys betyder højere energier og temperaturer). Dette bringer os tilbage til Big Bang.
Men Big Bang var ikke begyndelsen på universet. Vi kan kun se på fortiden op til et bestemt tidspunkt, hvorefter forudsigelserne om Big Bang ophører med at gå i opfyldelse. Der er adskillige observationer af ting i universet, som Big Bang ikke forklarer, men teorien om kosmisk inflation gør det.
Salgsfremmende video:
I 1980'erne blev der udviklet en hel del teoretiske konsekvenser af inflationen, herunder:
- hvordan såning af store strukturer skal se ud;
- at temperatur- og densitetsudsving skal eksistere i en skala, der overskrider den kosmiske horisont;
- at alle regioner i rummet, selv med udsving, skal have konstant entropi;
- skal være den maksimale temperatur, som Big Bang når.
I 1990'erne, 2000'erne og 2010'erne blev disse fire forudsigelser observationelt bekræftet med høj nøjagtighed. Kosmisk inflation vinder.
Inflationen fortæller os, at universet før Big Bang ikke var fyldt med partikler, antipartikler og stråling. I stedet blev den fyldt med energien i selve rummet, og denne energi fik rummet til at ekspandere hurtigt, ubønnhørligt og eksponentielt. På et tidspunkt sluttede inflationen, og al (eller næsten hele) denne energi viste sig at blive omdannet til stof og energi, idet det startede en varm Big Bang. Slutningen af inflationen markerede begyndelsen på Big Bang. Det vil sige, der var et Big Bang, men ikke i starten.
Hvis dette var den fulde historie, ville vi have et ekstremt stort univers i vores hænder. Dets egenskaber ville være de samme overalt, lovene er de samme, og de dele, der var uden for den synlige horisont, ville svare til det sted, hvor vi er, men det ville være umuligt at kalde dem flere universer.
Det vil sige, det ville ikke være muligt, før du husker, at alt, der eksisterer fysisk, skal have kvante karakter. Selv inflation, med alle de ukendte omgivelser, skal være et kvantefelt.
Hvis du har brug for inflation for at have egenskaberne ved kvantefelter:
- i dens egenskaber skal der være usikkerheder forbundet med dem;
- feltet skal beskrives med en bølgefunktion;
- feltværdier strækker sig over tid;
så kommer du til en usædvanlig konklusion.
Inflationen sluttede ikke overalt på samme tid, men snarere på separate, valgte, uafhængige steder, mens rummet mellem dem fortsatte med at svulme op. Der skal være flere enorme områder i rummet, hvor inflationen slutter, og Big Bang begynder, men de mødes aldrig, fordi de er adskilt af områder med kvældningsrum. Når inflationen er startet, fortsætter inflationen med sikkerhed og på ubestemt tid, i det mindste nogle steder.
Når inflationen slutter, får vi et Big Bang. Den del af universet, som vi observerer, er kun en del af den region, i hvilken inflationen er slut, og derudover er der meget af det uobservable univers. Og der er et stort antal regioner fordelt på hinanden med nøjagtig den samme historie.
Dette er ideen om flere universer. Som du kan se, er det baseret på to uafhængige, veletablerede og bredt accepterede aspekter af teoretisk fysik: dets kvante natur og egenskaberne ved kosmisk inflation. Der er ingen måde at måle det på, og der er ingen måde at måle den uobserverbare del af universet. Men de to teorier, der ligger til grund for det, inflation og kvantefysik, har vist deres værdi. Hvis de er korrekte, vil flere universer være den uundgåelige konsekvens af dette, og vi vil leve i dem.
Og hvad så? Der er mange teoretiske implikationer, der er uundgåelige, men som vi ikke kan vide med sikkerhed, fordi vi ikke kan verificere dem. Flere universer er en sådan konsekvens. Ikke at det er nyttigt, det er bare en interessant forudsigelse, der kommer fra teorier.
Hvorfor skriver så mange teoretiske fysikere artikler om flere universer? Om emnet parallelle universer og deres forhold til vores egne? Hvorfor hævder de, at flere universer er bundet til strenge, en kosmologisk konstant og det faktum, at vores univers er ideelt indstillet til livet?
Fordi de ikke har bedre ideer.
I forbindelse med strengteori er der en enorm liste over parametre, der i princippet kan påtage sig næsten enhver værdi. Denne teori giver ikke nogen forudsigelser for dem, så vi er tvunget til at finde ud af deres betydning i sammenhæng med string vacua. Hvis du har hørt om utroligt store tal såsom den berømte magt fra 10 til 500, der vises i strengteori, henviser de til de mulige betydninger af string vacua. Vi ved endnu ikke, hvad de er, eller hvorfor de har sådanne betydninger. Ingen ved, hvordan man tæller dem.
Så i stedet for at sige: "Dette er flere universer!", Tænker folk sådan:
- Vi ved ikke, hvorfor de grundlæggende konstanter har de værdier, de gør.
- Vi ved ikke, hvorfor fysiklovene er, hvad de er.
- Stringteori er en ramme, der kan give vores fysiske love vores grundlæggende konstanter samt give os andre love eller konstanter.
- Derfor, hvis vi har enorme flere universer, hvor forskellige regioner vil have forskellige love og konstanter, kan en af dem muligvis være vores.
Problemet er, at alt dette ikke kun er rent spekulativt, men der er ingen grund, givet inflation og kvantefysik, til at tro, at den oppustede rumtid har forskellige love eller konstanter i forskellige regioner.
Kan du ikke lide denne tilgang til ræsonnement? Og ingen kan lide det.
Som vi allerede har fundet ud af, er flere universer ikke en videnskabelig teori i sig selv. Det er snarere en teoretisk konsekvens af fysikkens love i deres fulde forståelse. Selv hvis du har et inflatorisk univers styret af kvantefysik, vil du være knyttet til det. Men som strengteori - har den problemer: den forudsiger ikke noget, vi observerede og kunne ikke forklare uden det, og det forudsiger ikke noget konkret, som vi kunne gå og se på.
I dette fysiske univers er det vigtigt at observere alt, hvad vi kan, og indsamle bit for bit enhver viden, som vi har adgang til. Kun fra et komplet sæt af data, som vi håber vil være korrekte, vil det være muligt at træffe videnskabelige vurderinger om universets natur. Nogle af disse fund vil have konsekvenser, som vi ikke kan måle og bevise: eksistensen af flere universer, for eksempel. Men når folk taler om grundlæggende konstanter, om fysikkens love, om værdierne af strengstøvsuger, beskæftiger de sig ikke med videnskab, snakker de bare. Du kan sladre om flere universer så meget som du vil og nævne de fremtrædende værker af sådanne teoretikere som et eksempel, men du kan ikke gøre et videnskabeligt syn på dette.
Ilya Khel