Hvis du fjerner alt fra en del af universet, hvad er der tilbage? Du tror måske, at "intet", men det er det ikke. Du kan fjerne alle partikler og antipartikler væk, alle mulige typer af stråling, al krumning af rummet og krusninger af tyngdekraftsbølger - og forblive i et helt tomt rum, hvor der ikke er noget at håndtere. Vil der virkelig være "intet" foran dig? Eller vil der være noget?
Denne tilstand omtales normalt som et kvantevakuum. Dette er den laveste energiske tilstand af tomt rum. Og overraskende lærer kvantefysik os, at nul energi eller universets basislinjetilstand faktisk ikke er nul. Tværtimod er det en endelig, positiv værdi, som:
- den blev målt observationsmæssigt - takket være virkningerne af mørk energi - og svarede omtrent til hvilemassen af energien til en proton pr. kubikmeter;
- og det beregnes teoretisk, efter vores bedste evner, at det skal være 10.120 gange højere end denne værdi.
Det er ingen overdrivelse at sige, at vi forstår "intet" fysik godt nok, og at vi ikke har nogen god forklaring på, hvorfor denne nul energi ikke falder eller fordamper (og slet ikke ændrer sig) over tid.
I de næste par årtier vil rumobservatorier - som ESAs Euclid space observatories og NASAs kommende WFIRST-mission - være i stand til at begrænse fejlen i denne nul-energikonstant i rumtid til 1%. (Mens dette er 8%). Ved at måle, hvordan universet har udvidet sig gennem sin historie mange forskellige steder og i meget forskellige afstande fra os, kan vi bekræfte, at universets nulenergi er den samme overalt.
Men ville det svare til "intet"? Og hvad der er vigtigere er vores forståelse og opfattelse af naturen af "intet": en illusion eller en nøgle til at forstå universets vigtigste hemmeligheder?
Salgsfremmende video:
Fysikerne Laura Mersini-Houghton og John Ellis og filosofen James Leydimen diskuterede for nylig dette emne på Institute of Art and Ideas-mødet i USA. Problemet er, at selvom dette ikke er en illusion, kan vi ikke være enige om, hvad der menes med "intet" (betyder "intet", "tomhed"). Nemlig:
- Er dette en baseline energitilstand, der kunne have været tidligere (for eksempel meget højere)? Under f.eks. Kosmisk inflation.
- Er dette en tilstand uden for rum og tid, hvorfra faktisk rumtid opstår (fra den virkelige tilstand af tomhed)? Eksisterer en sådan tilstand overhovedet, og vil dens eksistens være meningsfuld?
- Er dette en tilstand af tomhed i universet, som kan være forskellig fra en lignende tilstand i en anden lomme på multiverset?
- Eller er det et kosmisk vakuum med al sin virtuelle energi, og som kan ændre sig afhængigt af hvad der er i det?
Det er på en eller anden måde underligt at tro, at "vores tomhed" måske slet ikke er sådan "tomhed" et andet sted, andre steder.
Men vi tror, at det var her Big Bang startede! Ved overgangen fra en højere nul-energi til en lavere gik det ekspanderende univers fyldt med den energi, der er iboende i selve rummet, i en lavere tilstand, og denne overgang førte til skabelsen af al materie, antimateriale og stråling i vores univers. Det er endda muligt, at en anden lignende overgang venter os i fremtiden med et andet, koldere Big Bang.
Det er sandt, at sådan ræsonnement glæder os lidt. Denne "ingenting fysik" lyder som noget ved fysik. Når vi ikke vil forstå noget, tager vores ideer os ud af rummet, selv før universets fødsel, ellers hvad er pointen? Hvordan kan du tale om noget "til", når du ikke har plads? Hvordan kan du forstå, hvad der er "før", hvis der ikke er tid?
Og uanset hvad dette "intet" måtte være, det indeholder hele universet.
Mange fysikere hævder, at det er umuligt at forstå noget grundigt, før vi forstår, hvad "intet" er. Fordi vi ikke forstår, hvor grundlæggende love kommer fra, hvis vi ikke forstår, hvilke grundlæggende love der styrer det tomme rums natur.
Således kan vi sige, at vores univers virkelig kom fra intet, fra tomhed, fra intet, og dets endelige tilstand kan asymptotisk have tendens til ikke-eksistens efter en lang periode. Men kun hvis vi accepterer vores beskrivelse af det fysiske "intet" som sandt intet. Denne definition af "intet" i sig selv kan ikke afhænge af vores definition af rum, tid og "reglerne" i universet; fysikere, filosoffer og andre behøver ikke være enige i denne sag. Der er bare ikke et fysisk eksperiment, der lader os sige, he, det ser ud til, at vi endelig har forvandlet det til ingenting.
Men der er ting, vi er sikre på med sikkerhed: vi har ikke altid eksisteret; vi vil ikke altid eksistere; vi eksisterer nu. Uanset hvad "intet" er, er vi alle noget. Og alt kom i en eller anden grad ud af intet, uanset hvad intet var. Og så vidt vi forstår universet, vil det en dag vende tilbage til en tilstand af uendelig fysisk tomhed. Men hvad vil være karakteren af denne sidste "tomhed" - vi har endnu ikke besvaret dette spørgsmål.
ILYA KHEL
