Universum on seal, kus see alati oli ja alati saab olema. Vähemalt nii öeldi meile ja see tuleneb ka sõnast "Universum". Kuid olenemata universumi tegelikust olemusest on meie võime selle kohta teavet koguda põhimõtteliselt piiratud. Suurest paugust on möödunud 13,8 miljardit aastat ning teabe liikumise kiirus - ülim kiirus, valguse kiirus - on piiratud. Seega, kuigi kogu universum võib olla tõeliselt piiramatu, ei ole vaadeldav universum seda.
Teoreetilise füüsika juhtivate ideede kohaselt võib meie Universum olla üks väike piirkond tohutult mitmest universumist, mida võib olla lõpmata palju. Mõned neist ideedest on tõesti teaduslikud ja mõned puhtalt spekulatiivsed, soovunelmad. Õppime neid eraldama. Aga kõigepealt väike taust.
Kas on mitu universumit?
Kaasaegne universum pakub meile huvitavaid fakte, mida on vähemalt maailmatasemel teadusobjektide abil väga lihtne jälgida ja kontrollida. Me teame, et Universum laieneb: saame mõõta galaktikate omadusi, teada saada nende kauguse ja meist eemaldumise kiiruse. Mida kaugemal nad asuvad, seda kiiremini need eemaldatakse. Üldrelatiivsusteooria kontekstis tähendab see, et universum laieneb.
Ja kui universum laieneb täna, tähendab see, et see oli varem väiksem ja tihedam. Kui te lähete minevikus piisavalt sügavale, siis leiate, et see oli ka homogeensem (kuna gravitatsioon võttis aega kogu vaiadesse kogumiseks) ja kuumem (kuna lühemad valguse lainepikkused tähendavad kõrgemaid energiaid ja temperatuure). See viib meid tagasi Suure Paugu juurde.
Kuid Suur Pauk polnud universumi päris algus. Saame minevikku vaadata ainult teatud ajahetkel, pärast mida lakkavad Suure Paugu ennustused tõeks saamast. Universumis on mitmeid tähelepanekuid asjade kohta, mida Suur Pauk ei seleta, kuid kosmilise inflatsiooni teooria seda teeb.
Reklaamvideo:
1980ndatel arendati välja üsna palju inflatsiooni teoreetilisi mõjusid, sealhulgas:
- milline peaks välja nägema suuremahuliste struktuuride külv;
- et temperatuuri ja tiheduse kõikumised peavad eksisteerima skaalal, mis ületab kosmilise horisondi;
- et kõigil kosmose piirkondadel, isegi kõikumistega, peab olema pidev entroopia;
- peaks olema maksimaalne temperatuur, mis Suure Pauguga saavutatakse.
1990ndatel, 2000ndatel ja 2010ndatel kinnitati neid nelja ennustust vaatluslikult suure täpsusega. Kosmiline inflatsioon on võitmas.
Inflatsioon ütleb meile, et enne Suurt Pauku polnud universum osakeste, osakeste ja kiirgusega täidetud. Selle asemel täideti see kosmosele omase energiaga ja see energia põhjustas kosmose kiire, tahtmatu ja eksponentsiaalse laienemise. Mingil hetkel lõppes inflatsioon ja kogu (või peaaegu kogu) energia muundati mateeriaks ja energiaks, käivitades kuuma Suure Paugu. Inflatsiooni lõpp tähistas Suure Paugu algust. St oli Suur Pauk, aga mitte päris alguses.
Kui see oleks täielik lugu, oleks meie käes üks äärmiselt suur universum. Selle omadused oleksid kõikjal samad, seadused on ühesugused ja nähtava horisondi taga olevad osad sarnaneksid sellega, kus me oleme, kuid neid oleks võimatu nimetada mitmeks universumiks.
See tähendab, et see poleks võimalik enne, kui mäletate, et kõik, mis füüsiliselt eksisteerib, peab oma olemuselt olema kvant. Isegi inflatsioon koos kõigi seda ümbritsevate tundmatutega peab olema kvantväli.
Kui vajate kvantväljade omaduste saamiseks inflatsiooni:
- selle omadustes peab olema neile omane määramatus;
- välja peab kirjeldama lainefunktsioon;
- välja väärtused venivad aja jooksul;
siis jõuate ebaharilikule järeldusele.
Inflatsioon ei lõppenud kõikjal korraga, vaid eraldi, valitud, sõltumatutes kohtades, samal ajal kui nendevaheline ruum paisus endiselt. Kosmos peab olema mitu tohutut piirkonda, kus inflatsioon lõppeb ja algab Suur Pauk, kuid neid ei kohta kunagi, sest neid eraldavad paisunud ruumi piirkonnad. Kui inflatsioon on alanud, jätkub inflatsioon kindlalt ja määramata ajaks, vähemalt mõnes kohas.
Kui inflatsioon lõppeb, saame suure paugu. See osa Universumist, mida me vaatleme, on ainult osa piirkonnast, kus inflatsioon on lõppenud, mille järel on palju vaatlematut Universumit. Ja seal on tohutult palju omavahel jagunenud regioone, millel on täpselt sama ajalugu.
See on mitme universumi idee. Nagu näete, põhineb see teoreetilise füüsika kahel sõltumatul, väljakujunenud ja laialdaselt aktsepteeritud aspektil: kõige kvantiline olemus ja kosmilise inflatsiooni omadused. Seda ei saa kuidagi mõõta ja universumi mitte-jälgitavat osa ei saa mõõta. Kuid kaks selle aluseks olevat teooriat, inflatsioon ja kvantfüüsika, on näidanud oma väärtust. Kui need on õiged, on selle vältimatu tagajärg mitu universumit ja me elame neis.
Mis siis? Teoreetilisi tagajärgi on palju, mis on vältimatud, kuid mida me ei saa kindlalt teada, kuna me ei suuda neid kontrollida. Mitu universumit on üks selline tagajärg. Mitte, et see abiks oleks, see on lihtsalt huvitav ennustus, mis tuleb teooriatest.
Miks kirjutavad nii paljud teoreetilised füüsikud pabereid mitme universumi kohta? Paralleelsete universumite ja nende suhete teemaga meie omadega? Miks nad väidavad, et mitu universumit on seotud keelpillidega, kosmoloogilise konstandiga ja tõsiasjaga, et meie universum on ideaalselt eluks häälestatud?
Sest neil pole paremaid ideid.
Keelteooria kontekstis on tohutult palju parameetreid, mis põhimõtteliselt võivad omandada peaaegu igasuguse väärtuse. See teooria ei anna neile mingeid ennustusi, mistõttu oleme sunnitud välja mõtlema nende tähendused keelte struuma kontekstis. Kui olete kuulnud uskumatult suurtest arvudest, näiteks kuulsast 10 kuni 500 võimsust, mis ilmub keelteoorias, viitavad need keelpillide võimalikele tähendustele. Me ei tea veel, mis nad on või miks neil on selline tähendus. Keegi ei tea, kuidas neid arvestada.
Nii et selle asemel, et öelda: "Need on mitu universumit!", Mõtlevad inimesed nii:
- Me ei tea, miks põhikonstantidel on väärtused, mida nad teevad.
- Me ei tea, miks füüsikaseadused on sellised, nagu nad on.
- Keelteooria on raamistik, mis võiks pakkuda meie füüsikaseadustele meie põhikonstandid, samuti anda meile muid seadusi või konstante.
- Järelikult, kui meil on tohutult palju universumeid, milles erinevatel regioonidel on erinevad seadused ja konstandid, võib üks neist olla meie oma.
Probleem on selles, et see kõik pole üksnes puhtalt spekulatiivne, vaid ka inflatsiooni ja kvantfüüsikat arvestades pole põhjust arvata, et ruumi-aja paisumisel on eri regioonides erinevad seadused või konstandid.
Kas teile ei meeldi selline arutluskäik? Ja mitte kellelegi ei meeldi.
Nagu me juba teada saime, pole mitu universumit iseenesest teaduslik teooria. Pigem on see füüsikaseaduste teoreetiline tagajärg nende täielikus mõistmises. Isegi kui teil on kvantfüüsika juhitav inflatsiooniline universum, olete te sellega kiindunud. Kuid sarnaselt keelte teooriaga on sellel ka probleeme: see ei ennusta midagi, mida me täheldasime, ega suuda ilma selleta seletada, ega ennusta midagi konkreetset, mida võiksime vaadata ja vaadata.
Selles füüsilises universumis on oluline jälgida kõike, mida saame, ja koguda vähehaaval teadmisi, millele meil on juurdepääs. Ainult täielike andmete hulgast, mis loodetavasti on õiged, on universumi olemuse kohta võimalik teha teaduslikke hinnanguid. Mõnel neist leidudest on tagajärgi, mida me ei saa mõõta ega tõestada: näiteks mitme universumi olemasolu. Kuid kui inimesed räägivad fundamentaalsetest konstantidest, füüsikaseadustest, keelte vaakumite väärtustest, siis nad ei tegele teadusega, nad lihtsalt räägivad. Võite hiilida paljudest universumitest nii palju kui soovite ja tuua näitena selliste teoreetikute silmapaistvaid teoseid, kuid te ei saa sellest teaduslikku seisukohta teha.
Ilja Khel
