Universet, vi lever i, er enormt, fuld af stof og energi og ekspanderer hurtigere og hurtigere. Ser vi milliarder af lysår væk, kan vi se milliarder af år af vores gamle fortid, se dannelsen af planeter, stjerner og galakser. Vi kiggede så langt, vi fandt gasskyer, der ikke havde født en eneste stjerne, og galakser, der dannede sig, da vores univers var 97% yngre. Det, der er specielt nysgerrig, er, at vi kan observere efterglødet fra Big Bang, som er tilbage fra det tidspunkt, hvor universet var omkring 380.000 år gammelt. Men med al denne kosmiske pragt har vi aldrig fundet bevis for, at vores univers kolliderede med et andet univers i et enormt flere univers. Hvorfor?
Faktisk, hvis teorien om flere universer er korrekt, skal vores ekspanderende univers have kollideret med et andet univers. Er det ikke sådan? Når alt kommer til alt er vores univers nu så stort, at nogle beskriver det som uendelig i størrelse.
Og således hævder ikke kun logik, men også den velkendte autoritet Roger Penrose. Både Penrose og konventionel visdom er forkert her. Vores univers er og bør isoleres og alene i multiverset.
Selvom dette emne er for populært og kontroversielt, understøtter stærke fysiske hypoteser eksistensen af flere universer. Hvis vi kombinerer vores to førende tanker om, hvordan universet fungerer, kosmisk inflation og kvantefysik, ender vi uundgåeligt med vores univers i et multiple univers. Der er en anden konklusion: hvert eneste univers, der er skabt - og hvert Big Bang, der går forud for det - vil straks og for altid blive adskilt fra de andre ved årsagssammenhæng. Hvorfor? Fysiker Ethan Siegel vil adskille sig.
Kosmisk inflation kom som et supplement til Big Bang-teorien, hvilket gav en mekanisme til at forklare, hvorfor universet begyndte med visse betingelser. Navnlig gav inflationen svar på spørgsmål om …
- hvorfor universet var overalt den samme temperatur;
- hvorfor det var rumligt fladt;
- hvorfor der ikke er nogen højenergi-relikvier som magnetiske monopol tilbage.
Salgsfremmende video:
… mens der fortsat efterlades nye prognoser, der skal verificeres. Disse forudsigelser inkluderer det specifikke spektrum af tæthedsfluktuationer, som universet blev født med; den maksimale temperatur, som universet når i de tidlige stadier af Big Bang; eksistensen af udsving i skalaer, der overskrider den kosmiske horisont, og et vist spektrum af udsving i tyngdekraftsbølger. Alt dette, bortset fra det sidste, er siden blevet bekræftet af observationer.
Kosmisk inflation er, for at være præcis, perioden før Big Bang, hvor energien i selve rummet sejrede i universet. Nu er mængden af mørk energi for lille, men under inflationen var den uforlignelig højere: meget mere energitæthed, da universet var fuld af stof og stråling i de varme første faser af Big Bang.
Da udvidelsen af universet er drevet af energien i selve rummet, i perioden med inflation, var ekspansionen eksponentiel, blev der skabt et nyt rum. Hvis universet fordoblet sig i størrelse i tid n, var det efter 10 perioder af denne tid allerede 210 eller endda 21000 gange større i størrelse. I løbet af en kort periode blev ethvert ikke-plant og stof-indeholdende område i rummet adskilleligt fra fladt, og alle partikler af materiale kvældede så langt fra hinanden, at de to partikler aldrig ville mødes igen.
Imidlertid kan inflation ikke vare evigt. Energien i rummet kan ikke forblive for evigt, ellers ville Big Bang ikke være sket, og universet ville ikke være født. Derfor skal energi overføres fra rumets væv til stof og stråling. For at se inflationen som et felt, forestil dig en bold på toppen af en bakke. Så længe bolden forbliver på toppen, fortsætter inflation og eksponentiel ekspansion. Men for at inflationen slutter, uanset hvilket kvantefelt der er ansvarlig for det, er det nødvendigt at rulle fra en ustabil tilstand med høj energi til en ligevægtstilstand med lav energi. Denne overgang, "rulle" bolden ned ad bakken, bringer inflationen til ende og giver anledning til Big Bang.
Der er dog et men: det, der er beskrevet ovenfor, fungerer som et klassisk felt, men inflation bør ligesom alle fysiske felter have kvante karakter. Som alle kvantefelt er dette beskrevet af en bølgefunktion, og sandsynligheden for at bølgen forplantes over tid. Hvis feltværdien rulles langsomt ned ad bakken, vil kvanteforplantningen af bølgefunktionen være hurtigere end roll-off, hvilket gør det muligt - endda sandsynligt - for Big Bang og slutningen af inflationen.
Da pladsen udvides med en eksponentiel hastighed under inflationen, betyder det, at eksponentielt stort antal rumregioner vil dukke op over tid. Pointen er, at inflationen ikke vil ende overalt natten over; forskellige regioner vil modtage forskellige værdier af kvantefelter og forskellige retninger. I nogle regioner vil inflationen ende, og marken glider ned i dalen. I andre vil inflationen fortsætte og give liv til nyt rum.
Herfra kommer fænomenet evig inflation og ideen om flere universer. Hvor inflationen slutter, får vi Big Bang og Universet - en del, som vi kan observere. Men omkring de regioner, hvor inflationen sluttede og Big Bang fandt sted, vil der også være regioner, hvor inflationen ikke er afsluttet, og den eksponentielle ekspansion fortsætter. Der udvides mere ekspanderende rum i disse regioner og skubber områder, hvor inflationen er slut hurtigere, end de kan ekspandere. Hver af de nye regioner, hvor Big Bang vil være, vil være årsagssepareret fra vores region, helt og for evigt.
Hvis du tænker på det multiple univers som et enormt hav, kan du tegne de individuelle universer, hvor Big Bang opstod som små bobler i havet. Disse bobler, ligesom rigtige bobler, der er født på havbunden, vil ekspandere over tid, når vores univers udvides. Men i modsætning til flydende vand i havet, udvides "havet" i den inflationære rumtid hurtigere, end selve boblerne nogensinde kan udvide. Og da rummet mellem dem vokser og altid vil vokse, vil de to bobler aldrig røre ved.
Det ville være en enorm overraskelse i modsætning til forudsigelser om inflation og kvanteteori, hvis de to universer nogensinde kolliderede. Selv om kollisionen af sådanne bobler efterlader et blå mærke i vores univers, som vi pålideligt ville opdage i efterglødet ved Big Bang, er der ingen bevis for sådan blå mærker. Som vores bedste teorier forudsagde.
Ilya Khel