Universul este acolo unde a fost întotdeauna și va fi întotdeauna. Cel puțin așa ni s-a spus și așa rezultă din chiar cuvântul „Univers”. Dar, indiferent de adevărata natură a universului, capacitatea noastră de a colecta informații despre el este fundamental limitată. Au trecut 13,8 miliarde de ani de la Big Bang, iar viteza cu care călătorește informația - viteza finală, viteza luminii - este limitată. Prin urmare, în timp ce întregul univers poate fi cu adevărat nelimitat, universul observabil nu este.
Conform ideilor conducătoare ale fizicii teoretice, Universul nostru poate fi o mică regiune de universuri uriașe multiple, care pot fi infinit de multe. Unele dintre aceste idei sunt cu adevărat științifice, iar altele sunt doar gânduri speculative, doritoare. Hai să învățăm cum să le despărțim. Dar mai întâi, puțin fundal.
Există universuri multiple?
Universul modern ne oferă câteva fapte interesante care sunt foarte ușor de observat și verificat, cel puțin cu ajutorul unor obiecte științifice de talie mondială. Știm că Universul se extinde: putem măsura proprietățile galaxiilor, să aflăm distanța și viteza lor de a se îndepărta de noi. Cu cât sunt mai departe, cu atât sunt mai repede îndepărtați. În contextul relativității generale, acest lucru înseamnă că universul se extinde.
Și dacă universul se extinde astăzi, asta înseamnă că a fost mai mic și mai dens în trecut. Dacă mergeți suficient de adânc în trecut, veți constata că acesta a fost, de asemenea, mai omogen (pentru că gravitația a avut timp să colecteze totul în grămezi) și mai fierbinte (deoarece lungimile de undă mai scurte ale luminii înseamnă energii și temperaturi mai mari). Acest lucru ne readuce la Big Bang.
Dar Big Bang-ul nu a fost chiar începutul universului. Putem privi în trecut doar până la un anumit moment în timp, după care previziunile Big Bang-ului încetează să devină realitate. Există mai multe observații despre lucruri din univers pe care Big Bang nu le explică, dar teoria inflației cosmice o face.
Video promotional:
În anii 1980, au fost dezvoltate câteva implicații teoretice ale inflației, inclusiv:
- cum ar trebui să semene structurile pe scară largă;
- că fluctuațiile de temperatură și densitate trebuie să existe pe o scară care depășește orizontul cosmic;
- că toate regiunile spațiului, chiar și cu fluctuații, trebuie să aibă o entropie constantă;
- ar trebui să fie temperatura maximă atinsă de Big Bang.
În anii 1990, 2000 și 2010, aceste patru predicții au fost confirmate observațional cu o precizie ridicată. Inflația cosmică câștigă.
Inflația ne spune că înainte de Big Bang, universul nu era umplut cu particule, antiparticule și radiații. În schimb, a fost umplută cu energia inerentă spațiului în sine, iar această energie a făcut ca spațiul să se extindă rapid, inexorabil și exponențial. La un moment dat, inflația s-a încheiat și toate (sau aproape toate) din această energie s-au dovedit a fi transformate în materie și energie, începând un Big Bang. Sfârșitul inflației a marcat începutul Big Bang. Adică a existat un Big Bang, dar nu chiar de la început.
Dacă aceasta ar fi povestea completă, am avea în mâinile noastre un singur univers extrem de mare. Proprietățile sale ar fi aceleași peste tot, legile sunt aceleași, iar părțile care se aflau dincolo de orizontul vizibil ar fi similare cu locul în care ne aflăm, dar ar fi imposibil să le numim universuri multiple.
Adică, nu ar fi posibil până nu vă amintiți că tot ceea ce există fizic trebuie să fie cuantic în natură. Chiar și inflația, cu toate necunoscutele care o înconjoară, trebuie să fie un câmp cuantic.
Dacă aveți nevoie de inflație pentru a avea proprietățile câmpurilor cuantice:
- în proprietățile sale trebuie să existe incertitudini inerente acestora;
- câmpul trebuie descris printr-o funcție de undă;
- valorile câmpului se întind în timp;
atunci vei ajunge la o concluzie neobișnuită.
Inflația nu s-a încheiat peste tot în același timp, ci mai degrabă în locații separate, alese, independente, în timp ce spațiul dintre ele a continuat să se umfle. Trebuie să existe mai multe regiuni uriașe de spațiu în care inflația se încheie și Big Bang-ul începe, dar nu se vor întâlni niciodată, deoarece sunt separate de regiuni de spațiu umflător. Odată început, inflația va continua sigur și la nesfârșit, cel puțin în unele locuri.
Când inflația se termină, obținem un Big Bang. Partea Universului pe care o observăm este doar o parte a regiunii în care s-a încheiat inflația, dincolo de care există o mulțime de Univers neobservabil. Și există un număr imens de regiuni, împărțite între ele, cu exact aceeași istorie.
Aceasta este ideea mai multor universuri. După cum puteți vedea, se bazează pe două aspecte independente, bine stabilite și larg acceptate ale fizicii teoretice: natura cuantică a tuturor și proprietățile inflației cosmice. Nu există nici o modalitate de a o măsura și nu există nici o modalitate de a măsura partea neobservabilă a universului. Dar cele două teorii care stau la baza ei, inflația și fizica cuantică, și-au arătat valoarea. Dacă sunt corecte, mai multe universuri vor fi consecința inevitabilă a acestui lucru și vom trăi în ele.
Și ce dacă? Există multe implicații teoretice inevitabile, dar pe care nu le putem ști cu siguranță, deoarece nu le putem verifica. Mai multe universuri sunt o astfel de consecință. Nu că este util, ci doar o prezicere interesantă care vine din teorii.
De ce atât de mulți fizicieni teoretici scriu lucrări pe mai multe universuri? Pe tema universelor paralele și relația lor cu ai noștri? De ce susțin că mai multe universuri sunt legate de șiruri, o constantă cosmologică și faptul că universul nostru este idealizat pentru viață?
Pentru că nu au idei mai bune.
În contextul teoriei șirurilor, există o listă uriașă de parametri care, în principiu, pot prelua aproape orice valoare. Această teorie nu face nicio predicție pentru ei, așa că suntem nevoiți să ne dăm seama de semnificațiile lor în contextul șirului vacua. Dacă ați auzit despre numere incredibil de mari, cum ar fi celebrele puteri de la 10 la 500, care apar în teoria șirurilor, acestea se referă la semnificațiile posibile ale șirului vacua. Încă nu știm ce sunt sau de ce au astfel de semnificații. Nimeni nu știe să le numere.
Deci, în loc să spună: „Acestea sunt universuri multiple!”, Oamenii se gândesc astfel:
- Nu știm de ce constantele fundamentale au valorile pe care le fac.
- Nu știm de ce sunt legile fizicii.
- Teoria șirurilor este un cadru care ne-ar putea oferi legile fizicii constantele noastre fundamentale, precum și să ne ofere alte legi sau constante.
- În consecință, dacă avem universuri multiple uriașe, în care regiuni diferite vor avea legi și constante diferite, una dintre ele poate fi a noastră.
Problema este că toate acestea nu sunt doar speculative, dar nu există niciun motiv, având în vedere inflația și fizica cuantică, să credem că umflarea spațiului-timp are legi sau constante diferite în regiuni diferite.
Nu vă place această abordare a raționamentului? Și nimănui nu-i place.
După cum am aflat deja, mai multe universuri nu sunt o teorie științifică în sine. Mai degrabă, este o consecință teoretică a legilor fizicii în deplina lor înțelegere. Chiar dacă aveți un univers inflaționist guvernat de fizica cuantică, veți fi atașat de acesta. Dar - ca și teoria coardelor - are probleme: nu prezice nimic pe care l-am observat și nu l-am putea explica fără el și nu prezice nimic concret pe care l-am putea merge și privi.
În acest univers fizic, este important să observăm tot ceea ce putem și să colectăm, câte puțin, orice cunoștințe la care avem acces. Numai dintr-un set complet de date care sperăm că vor fi corecte, va fi posibil să se facă judecăți științifice despre natura universului. Unele dintre aceste descoperiri vor avea consecințe pe care nu le putem măsura și dovedi: existența mai multor universuri, de exemplu. Dar când oamenii vorbesc despre constante fundamentale, despre legile fizicii, despre valorile vacuumurilor cu șiruri, nu se angajează în știință, doar vorbesc. Poți să bârfești despre mai multe universuri cât vrei și să citești drept exemplu lucrările proeminente ale unor astfel de teoreticieni, dar nu poți face o perspectivă științifică despre asta.
Ilya Khel
