Multiversumin teoria. Onko muita maailmoja?

Sisällysluettelo:

Multiversumin teoria. Onko muita maailmoja?
Multiversumin teoria. Onko muita maailmoja?
Anonim

Fyysinen todellisuus voi olla paljon laajempi kuin vain palanen tilaa ajassa, jota kutsumme maailmankaikkeudeksi. Avaruusympäristömme voidaan rakentaa uskomattomassa mittakaavassa, ja tähtitieteelliset instrumenttimme ovat uskomattoman rajallisia. Me, kuten muurahaiset, emme tiedä kuinka valtava maailma on muurahaispesän ulkopuolella. Joten jotkut teoreettiset fyysikot harkitsevat vakavasti multiversumin teoriaa, jonka mukaan maailmamme on vain yksi monista. Lisäksi kvanttiteoriaa universumiin sovellettaessa meidän on pakko myöntää, että se on olemassa samanaikaisesti monissa tiloissa. Toisin sanoen, sallimalla kvanttivaihteluiden soveltamisen maailmankaikkeuteen, meidän on käytännössä pakko myöntää rinnakkaisten maailmojen olemassaolo. On myös mielenkiintoista, että merkkijonoteorian ja inflaatiokosmologian "ikuisen" version yhdistelmä (puhutaan maailmankaikkeuden inflaatiomallista) tarjoaa luonnollisen perustan niin kutsutulle "maisema-multiversumille".

Multiversum -teoria: Inflaatio

Aluksi multiversumin käsite nousee esiin useilla fysiikan (ja filosofian) aloilla kerralla, mutta silmiinpistävin esimerkki on inflaatioteoria, joka kuvaa hypoteettisen tapahtuman, joka tapahtui, kun maailmankaikkeutemme oli hyvin nuori - alle toinen vanha. NASAn mukaan maailmankaikkeus on uskomattoman lyhyessä ajassa käynyt läpi nopean laajenemisen, "turpoamisen" ajan, tullessaan yhä suuremmaksi.

Uskotaan, että maailmankaikkeuden inflaatio päättyi noin 14 miljardia vuotta sitten. Inflaatio ei kuitenkaan pääty kaikkialle samaan aikaan. Tutkijat uskovat, että ehkä kun inflaatio päättyy yhdelle alueelle, se jatkuu muilla alueilla.

Siten, vaikka inflaatio päättyi universumissamme, voi olla muitakin paljon kaukaisempia alueita, joilla inflaatio jatkui - ja jatkuu juuri nyt. Lisäksi yksittäiset universumit voivat LiveScience -tutkimuksen mukaan "puristaa pois" suurempia turvotuksia, laajenevia universumeja ja luoda loputtoman ikuisen inflaation meren, joka on täynnä lukuisia yksittäisiä universumeja.

Image
Image

Inflaatiomalli maailmankaikkeudesta.

Tässä ikuisen inflaation skenaariossa jokainen maailmankaikkeus syntyisi omilla fysiikan laeillaan, omalla hiukkaskokoelmallaan, omalla voimavoimillaan ja omilla perusvakioidensa arvoilla, tutkijat sanovat.

Tämä voi selittää, miksi maailmankaikkeudellamme on ominaisuuksia, joita sillä on, ja erityisesti niitä, joita on vaikea selittää käyttämällä sellaisia käsitteitä kuin pimeä aine tai kosmologinen vakio. "Jos olisi multiversumi, meillä olisi satunnaisia kosmologisia vakioita eri universumeissa, ja on vain sattumaa, että universumissamme oleva arvo saa havaitsemamme arvon", sanoo yliopiston kosmologi Dan Heling. Arizona ja multiversum -teorian asiantuntija.

Multiversum -teoria: havaintoja ja todisteita

Mielenkiintoista on, että toinen todiste sarjakuvan olemassaolosta on havainnot - universumissamme piti tapahtua niin paljon asioita, että elämän olemassaolo tuntuu uskomattomalta. Ja jos olisi vain yksi universumi, siinä ei todennäköisesti olisi elämää. Mutta multiversumissa elämän todennäköisyys on paljon suurempi. Mutta tätä teoriaa tuskin voidaan kutsua vakuuttavaksi, minkä vuoksi useimmat tiedemiehet suhtautuvat skeptisesti multiversumin ajatukseen.

Ja silti monet ovat yrittäneet löytää enemmän fyysisiä, vakuuttavia todisteita sen olemassaolosta. Jos esimerkiksi naapurimaailmankaikkeus sattui olemaan lähellä meitä jo kauan sitten, se on saattanut törmätä siihen jättäen huomattavan jäljen.

Image
Image

Muinaisjäännös voi tallentaa muiden maailmankaikkeuksien "sormenjälkiä".

Tämä jälki voi olla vääristymiä kosmisen mikroaaltosäteilyn tai jäännössäteilyn (valoa jäljellä, kun maailmankaikkeus oli miljoona kertaa pienempi kuin nykyään) tai galaksien outojen ominaisuuksien muodossa törmäyksen suuntaan, University College Londonin tutkijoiden julkaiseman paperin mukaan …

Jotkut astrofyysikot ovat menneet vielä pidemmälle ja etsineet erityyppisiä mustia aukkoja, jotka voivat olla esineitä maailmankaikkeutemme osista, jotka jakautuvat omaan universumiinsa kvanttitunnelointiprosessin kautta.

Jos jotkin maailmankaikkeuden alueemme jakautuisivat tällä tavalla, ne jättäisivät "kuplia" maailmankaikkeuteen, mikä muuttuisi näiksi ainutlaatuisiksi mustiksi aukoiksi, jotka tutkijoiden mukaan "voivat olla olemassa tänään".

"Näiden mustien aukkojen mahdollinen löytäminen voisi sitten osoittaa multiversumin olemassaolon", teoreettiset fyysikot sanovat. Kaikki tämän tyyppiset haut eivät kuitenkaan ole toistaiseksi johtaneet mihinkään, joten tänään Multiverse on edelleen hypoteettinen.

Multiversum -teoria: Taustasäteily

Vuonna 1964 fyysikot Arno Penzias ja Robert Wilson työskentelivät Bell Laboratoriesissa Holmdelissa, New Jerseyssä, luoden erittäin herkkiä mikroaaltouunivastaanottimia radioastronomisia havaintoja varten. Mutta mitä he tekivätkin, he eivät onnistuneet vapauttamaan vastaanottimia taustaradion kohinasta, joka, kummallista kyllä, näytti tulevan kaikista suunnista samaan aikaan.

Penzias otti yhteyttä Princetonin yliopiston fyysikkoon Robert Dickeen, joka ehdotti, että radiomelu voisi olla kosmista mikroaaltosäteilyä (CMB), joka on maailmankaikkeuden ensisijainen mikroaaltosäteily.

Image
Image

Jos muita maailmankaikkeuksia on todella olemassa, ne olisivat voineet jättää "jäljen" universumin tasaisesti täyttävään jäännössäteilyyn.

Tämä on tarina CMB: n löytämisestä, yksinkertainen ja tyylikäs. Löytöstään Penzias ja Wilson saivat fysiikan Nobel -palkinnon vuonna 1978 ja syystä. Heidän työnsä aloitti uuden kosmologian aikakauden, jolloin tutkijat voivat tutkia ja ymmärtää maailmankaikkeutta kuin koskaan ennen.

Mielenkiintoista on, että fyysikoiden työ johti myös yhteen lähihistorian hämmästyttävimmistä löydöistä: jäänne säteilyn ainutlaatuiset piirteet voivat olla ensimmäinen suora todiste siitä, että äärettömän monta maailmaa tunnetun maailmankaikkeuden ulkopuolella on todella olemassa. Tämän epätavallisen väitteen ymmärtämiseksi oikein on kuitenkin tehtävä matka aikojen alkuun.

Multiversum -teoria: alkuräjähdys

Yleisesti hyväksytyn teorian mukaan maailmankaikkeuden alkuperästä universumimme täyttyi ensimmäisten satojentuhannen vuoden aikana alkuräjähdyksen jälkeen uskomattoman kuumalla plasmalla, joka koostui ytimistä, elektroneista ja fotoneista, jotka hajottivat valoa.

Noin 380 000 vuoteen maailmankaikkeutemme jatkuva laajentuminen oli jäähdyttänyt sen alle 3000 Kelvinin lämpötilaan, mikä mahdollisti elektronien sulautumisen ytimien kanssa neutraalien atomien muodostamiseksi, ja vapaiden elektronien imeytyminen antoi valon valaista pimeyttä.

Todiste tästä - edellä mainitun CMB: n muodossa - on mitä Penzias ja Wilson löysivät. Heidän löydönsä auttoi lopulta alkuräjähdysteorian perustamisessa.

Image
Image

Kuten nykyään tiedämme, maailmankaikkeudella oli alku.

Monien aikojen ajan jatkuva laajentuminen on jäähdyttänyt maailmankaikkeutemme vain noin 2,7 K: n lämpötilaan, mutta tämä lämpötila on epätasainen. Lämpötilaerot johtuvat siitä, että aine on jakautunut epätasaisesti koko maailmankaikkeuteen. Tämän uskotaan johtuvan pienistä kvanttitiheyden vaihteluista, jotka tapahtuivat juuri alkuräjähdyksen jälkeen.

Vuonna 2017 Ison -Britannian Durhamin yliopiston tutkijat julkaisivat paperin, jonka mukaan CMB -tulosteet (nimeltään kylmät pisteet) voivat olla todisteita muista maailmoista. Kirjoittajat ehdottivat, että pisteet mikroaaltosäteilyssä olivat seurausta universumimme ja toisen välisestä törmäyksestä.

Yleensä pyhäinjäännöksen säteilyn pisteitä voidaan pitää ensimmäisinä todisteina multiversumin olemassaolosta - miljardeja muita universumeja, samanlaisia kuin meillä, - tutkijat kirjoittavat.

Multiversum -teoria: Pimeä aine

Uusi, erittäin mielenkiintoinen tutkimus lisää uuden todistuksen multiversumin teorian aarrekammioon. Sen tulokset, Vice kirjoittaa, viittaavat siihen, että romahtaneista universumeista muodostuneet mustat aukot synnyttävät pimeää ainetta, ja oma maailmankaikkeutemme voi näyttää mustalta aukolta ulkopuolisille.

Image
Image

Yksi maailmankaikkeuden salaperäisimmistä esineistä, mustat aukot, voi olla pimeän aineen lähde.

Huomaa, että pimeä aine on näkymätön aine, joka muodostaa suurimman osan maailmankaikkeuden massasta.

Hämmentävää joukkoa hypoteeseja on ehdotettu selittämään pimeää ainetta, mutta nyt tutkijat ovat ehdottaneet, että alkukantaiset mustat aukot, hypoteettiset esineet, jotka ovat peräisin maailmankaikkeuden alkuajoista, "ovat kelvollinen ehdokas pimeälle aineelle". Kansainvälinen tutkijaryhmä Yhdysvalloista, Japanista ja Taiwanista päätyi tähän johtopäätökseen artikkelissa, joka julkaistiin tieteellisessä aikakauslehdessä Physical Review Letters tämän vuoden tammikuussa.

Silti kaikki nämä käsitteet ovat tällä hetkellä spekulatiivisia, vaikka fyysikot odottavat tulevina vuosina uusia tapoja havaita kehittyneitä teleskooppeja auttaakseen vastaamaan moniin kysymyksiin.

Multiversum -teoria: Inflaatio jälleen

Kuuluisa brittiläinen teoreettinen fyysikko Stephen Hawking kuoli 14. maaliskuuta 2018 vietettyään vuosikymmeniä pyörätuolissa ja riippuvaisena puhesyntetisaattorista amyotrofisen lateraaliskleroosin aiheuttamien kärsimysten vuoksi. Tiedemiehen viimeinen tutkimustyö, joka julkaistiin vain 10 päivää ennen hänen kuolemaansa, kirjoitettiin yhdessä teoreettisen fysiikan professorin Thomas Hertogin kanssa ja koski multiversumia.

Image
Image

Kuka tietää, missä lukemattomista maailmoista elämme?

Artikkelissa "Tasainen tie ulos ikuisesta inflaatiosta?" Hawking ja Hertog teorisivat, että avaruusajan nopea laajentuminen alkuräjähdyksen jälkeen voi tapahtua toistuvasti ja luoda useita universumeja.

Heidän työnsä on pohjimmiltaan jatkoa inflaatioteorialle, mikä viittaa siihen, että ennen alkuräjähdystä maailmankaikkeus oli täynnä energiaa, joka oli osa tilaa itse, ja tämä energia sai avaruuden laajentumaan eksponentiaalisesti. Tämä energia synnytti alkuräjähdyksen, ja tästä puhuimme aiemmin.

Koska inflaatio, kuten kaikki muu, on kuitenkin luonteeltaan kvanttista, tämä tarkoittaa, että maailmankaikkeudessa on oltava avaruuden alueita, joissa inflaatio päättyy ja alkuräjähdys alkaa. Nämä alueet eivät kuitenkaan voi koskaan törmätä toisiinsa, koska ne on erotettu täytettävän tilan alueista.

Multiversum -teoria: kritiikki ja johtopäätökset

Yhteenvetona on sanottava, että kun joku puhuu multiversumin teoriasta, se voi kuulostaa sekä röyhkeältä että nöyrältä samanaikaisesti. Mutta monilla fyysikoilla on täysin erilainen reaktio: heidän mielestään ajatus multiversumista on epätieteellinen ja ehkä jopa "vaarallinen" siinä mielessä, että se voi johtaa väärään tieteelliseen toimintaan.

Esimerkiksi Princetonin yliopiston luonnontieteiden professori Paul Steinhardt kutsui multiversumin teoriaa "Theory of Anything", koska se on yhteensopiva mielivaltaisten havaintojen kanssa ja siksi sillä ei ole empiiristä harhaa.

Image
Image

Nykypäivän tiede ei voi todistaa eikä kiistää multiversumin olemassaoloa.

Tavalla tai toisella, huolimatta maailmojen moniarvoisuuden teorian kritiikistä, tieteellisen tutkimuksen tiedot (joista osa on kuvattu tässä artikkelissa) mahdollistavat jopa tällaisten mielettömiltä vaikuttavien teorioiden esittämisen. Loppujen lopuksi, kun palaamme muurahaispesän analogiaan, mitä tiedämme maailmasta, jossa elämme?

Suositeltava: