Hvis du troede, alt var begrænset til det, vi fandt ud over den kosmiske horisont, skal du være klar til at ombestemme dig.
”Det er svært at opbygge inflationsmodeller, der ikke fører til en multiverse. Dette er ikke umuligt, så jeg er sikker på, at der er behov for mere forskning. Men de fleste inflationsmodeller fører til et multiverse, og beviset for inflation vil skubbe os mod seriøs accept [af flere universer],”sagde Alan Guth, den amerikanske fysiker og kosmolog, der var banebrydende for tanken om inflation eller kosmisk ekspansion en gang.
Forestil dig, at universet, som vi observerer - fra ende til ende - kun er et dråbe i det kosmiske hav. At ud over hvad vi ser, er der mere plads, flere galakser, mest af alt, utallige milliarder lysår længere end vi nogensinde kan nå. Og så enormt som universet kan være, ligesom utallige kan antallet af lignende universer - nogle større og ældre, nogle mindre og yngre - spredt over rum-tid. Og lige så hurtigt som disse universer udvides, udvides rumtiden, der indeholder dem, endnu hurtigere, trækker dem længere fra hinanden og sikrer, at ingen to universer nogensinde mødes. Lyder som science fiction? Dette er den videnskabelige idé om multivers eller flere universer. Men hvis det videnskabelige synspunkt, vi tager i dag, er korrekt,denne idé vil ikke kun være tilstrækkelig, men også en uundgåelig konsekvens af vores grundlæggende love, siger fysiker Ethan Siegel.
Ideen om flere universer er forankret i den fysik, der er nødvendig for at beskrive det univers, vi ser og beboer i dag. Gennem himlen ser vi stjerner og galakser samlet i en stor kosmisk bane. Men jo længere ud i rummet vi ser, jo længere tilbage i tiden kommer vi. Jo længere væk galakserne er, jo yngre er de, og derfor mindre udviklede. Deres stjerner har færre tunge elementer, de vises mindre, fordi der er færre fusioner, flere spiraler og færre ellipser (fordi sidstnævnte tager tid), og så videre. Hvis vi bevæger os til grænserne for det synlige, finder vi de allerførste stjerner i universet og ud over dem - et område med mørke, hvor kun et lys er tilbage: efterglødet fra Big Bang.
Big Bang selv - som skete for 13,8 milliarder år siden - var ikke begyndelsen på rum og tid, men snarere begyndelsen på vores observerbare univers. Før det var der en æra kendt som kosmisk inflation, hvor rummet i sig ekspanderede eksponentielt, fyldt med energien i rumtidsstoffet. Kosmisk inflation er i sig selv et eksempel på en teori, der kom og erstattede den, der kom før den:
”Det var i overensstemmelse med alle succeserne med Big Bang-teorien og dækkede hele den moderne kosmologi.
- Hun forklarede en række problemer, som Big Bang ikke kunne forklare, herunder hvorfor universet var overalt den samme temperatur, hvorfor det er rumligt fladt, og hvorfor der ikke var nogen relæer med høj energi som magnetiske monopol tilbage.
Salgsfremmende video:
”Og hun kom med mange nye forudsigelser, der kunne testes observationsmæssigt, hvoraf de fleste blev bekræftet.
Der var dog en konsekvens, som inflationsteorien forudsagde. Vi ved ikke, om vi kan bekræfte det eller ej: flere universer.
Inflation fører til en eksponentiel udvidelse af rummet, hvilket meget hurtigt kan resultere i, at ethvert eksisterende eksisterende buet rum vil se fladt ud.
Inflation får plads til at ekspandere eksponentielt. Det vil sige, du tager alt, hvad der eksisterede før Big Bang og bliver meget, meget, meget mere, end det var. Indtil videre passer dette os: det forklarer, hvordan vi fik et homogent og enormt univers. Når inflationen slutter, er universet fyldt med stof og stråling, hvis udseende vi ser som en rødglødende Big Bang. Og det er her, mærkeligheden begynder. For at inflationen slutter, uanset hvilket kvantefelt der er ansvarlig for det, er det nødvendigt at gå fra en ustabil tilstand med høj energi til en lavenergi og stabil. Denne overgang og "glide" ned i dalen er det, der bringer inflationen til ende og forårsager Big Bang.
Men uanset hvilket felt der er ansvarlig for inflation, som på alle andre områder, der overholder fysikens love, skal det i sagens natur være et kvantefelt. Som alle kvantefelter er det beskrevet af en bølgefunktion med sandsynligheden for bølgeforplantning over tid. Hvis feltets størrelse langsomt ruller ind i dalen, vil bølgefunktionens kvantespredning være hurtigere end afviklingen, hvilket betyder, at det muligvis - endda sandsynligt - vil inflation gradvist føre til Big Bang.
Hvis inflation var et kvantefelt, ville feltets størrelse afvige over tid, hvor forskellige rumregioner får forskellige realisationer af feltets værdi. I mange regioner vil markens værdi falde til bunden af dalen og afslutte inflationen, men i mange andre vil inflationen fortsætte, så længe du vil i fremtiden.
Da pladsen udvides med en eksponentiel hastighed under inflationen, betyder det, at der opstår eksponentielt flere områder i rummet over tid. I nogle områder vil inflationen ende: hvor marken glider ned i en dal. Men i andre vil inflationen fortsætte, hvilket skaber mere og mere plads omkring hvert område, hvor inflationen slutter. Inflationsfrekvensen er meget hurtigere end endda den maksimale ekspansionshastighed i universet fyldt med stof og energi, derfor dækker inflationsområderne på kortest mulig tid alt. I henhold til mekanismerne, der giver os nok inflation til at skabe det univers, som vi ser, er vores område af rummet, hvor inflationen er slut, omgivet af langt flere andre regioner - hvor inflationen fortsætter eller ikke ender med det samme.
Inflationen fortsætter på ubestemt tid på trods af de områder, hvor den sluttede
Det er her fænomenet kendt som evig inflation forekommer. Hvor inflationen slutter, fødes Big Bang, og universet - ligesom det vi ser - ligner vores eget. Men hvor inflationen ikke slutter, fødes der mere inflationært rum, hvilket giver anledning til andre regioner, hvor der vil være store smell, adskilt fra vores, og andre regioner, hvor inflationen starter.
Hvor stort vores univers er, dette er bare en lille brøkdel af alt hvad der virkelig er
Dette billede af enorme universer, meget større end den magre del, som vi er i stand til at observere, konstant skabt af kvældningsrummet, er multiversen. Det er vigtigt at forstå, at multiversen ikke er en videnskabelig teori i sig selv. Det giver ikke forudsigelser og observerbare fænomener, som vi kan nå. Nej, selve multiversen er en teoretisk forudsigelse, der følger af fysikkens love, som vi hidtil har udledt. Måske er dette endda en uundgåelig konsekvens af disse love: Hvis du tager et inflatorisk univers styret af kvantefysik, får du dette.
Måske er vores forståelse af denne tilstand inden Big Bang forkert, og at vores forståelse af inflation er helt forkert. I et sådant tilfælde vil eksistensen af flere universer ikke være den ultimative konsekvens. Men forudsigelsen af evig inflation, der indeholder utallige lommeunivers, er en direkte konsekvens af vores bedste teorier, hvis de er korrekte.
Hvad er multiverset? Det kan gå ud over fysikken og blive den første fysisk motiverede "metafysik", vi nogensinde er stødt på. For første gang forstår vi grænserne for, hvad vores univers kan lære os. Indtil da kan vi forudsige, men vi kan ikke bekræfte eller benægte det faktum, at vores univers kun er en lille del af en større verden: multiverset.
Ilya Khel