Onko olemassa rinnakkaismaailmoja?

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Fyysinen todellisuus voi olla paljon laajempi kuin vain pala ajassa, jota kutsumme maailmankaikkeudeksi. Avaruusympäristömme voidaan rakentaa uskomattomassa mittakaavassa, ja tähtitieteelliset instrumentimme ovat uskomattoman rajallisia. Me, kuten muurahaiset, emme tiedä kuinka valtava maailma on muurahaispesän ulkopuolella.

Joten jotkut teoreettiset fyysikot harkitsevat vakavasti multiversumiteoriaa, jonka mukaan maailmamme on vain yksi monista. Lisäksi, soveltamalla kvanttiteoriaa universumiin, meidän on pakko myöntää, että se on olemassa samanaikaisesti useissa tiloissa.

Toisin sanoen sallimalla kvanttivaihteluiden soveltamisen maailmankaikkeuteen joudumme käytännössä myöntämään rinnakkaisten maailmojen olemassaolon. On myös mielenkiintoista, että merkkijonoteorian ja inflaatiokosmologian "ikuisen" version yhdistelmä (puhutaan universumin inflaatiomallista) tarjoaa luonnollisen perustan niin sanotulle "maisemamultiversumille".

Multiverse Theory: Inflaatio

Aluksi käsite multiversumi nousee esiin useilla fysiikan (ja filosofian) aloilla kerralla, mutta silmiinpistävin esimerkki on inflaatioteoria, joka kuvaa hypoteettista tapahtumaa, joka tapahtui, kun universumimme oli hyvin nuori - alle toinen vanha. NASAn mukaan maailmankaikkeus on käynyt läpi uskomattoman lyhyessä ajassa nopean laajenemisen, "turpoamisen" ja kasvaneen koko ajan.

Uskotaan, että inflaatio universumissamme päättyi noin 14 miljardia vuotta sitten. Inflaatio ei kuitenkaan lopu samaan aikaan kaikkialla. Tutkijat uskovat, että ehkä kun inflaatio päättyy yhdellä alueella, se jatkuu toisilla.

Näin ollen, vaikka inflaatio loppui universumissamme, voi olla muita, paljon kauempana olevia alueita, joilla inflaatio jatkui - ja jatkuu nyt. Lisäksi yksittäiset universumit voivat LiveSciencen mukaan "nipistää pois" suurempia, turpoavia, laajenevia universumeja ja luoda loputtoman ikuisen inflaation meren, joka on täynnä lukuisia yksittäisiä universumeja.

Tässä ikuisen inflaation skenaariossa jokainen maailmankaikkeus syntyisi omilla fysiikan lakillaan, omalla hiukkaskokoelmallaan, omalla voimien asetuksellaan ja omilla perusvakioiden arvoillaan, tutkijat sanovat.

Tämä saattaa selittää, miksi universumillamme on ominaisuuksia, joita sillä on, ja erityisesti sellaisia, joita on vaikea selittää käyttämällä käsitteitä, kuten pimeä aine tai kosmologinen vakio. "Jos olisi multiversumi, meillä olisi satunnaisia kosmologisia vakioita eri universumeissa, ja on vain sattumaa, että se, joka meillä on universumissamme, ottaa arvon, jonka havainnoimme", sanoo Dan Heling, yliopiston kosmologi. Arizona ja multiversumiteorian asiantuntija.

Multiverse Theory: Havainnot ja todisteet

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

Ja silti monet ovat yrittäneet löytää fyysisempiä, vakuuttavampia todisteita sen olemassaolosta. Jos esimerkiksi naapuriuniversumi sattui olemaan lähellä meidän universumiamme kauan sitten, se on saattanut törmätä siihen jättäen huomattavan jäljen.

Tämä jälki voi olla vääristymien muodossa kosmisessa mikroaaltotaustasäteilyssä tai jäännesäteilyssä (valo, joka jäi jäljelle, kun maailmankaikkeus oli miljoona kertaa pienempi kuin se on nykyään) tai galaksien omituisissa ominaisuuksissa törmäyssuunnassa, University College Londonin tutkijoiden julkaiseman paperin mukaan.

Jotkut astrofyysikot ovat menneet vielä pidemmälle etsiessään erityisiä mustia aukkoja, jotka saattavat olla esineitä universumimme osista, jotka jakautuvat omaksi universumikseen kvanttitunnelointiprosessin kautta.

Jos jotkin universumimme alueet jaettaisiin tällä tavalla, ne jättäisivät jälkeensä "kuplia" universumiimme, jotka muuttuisivat ainutlaatuisiksi mustiksi aukoksi, jotka tutkijoiden mukaan "voivat olla olemassa tänään".

"Näiden mustien aukkojen mahdollinen löytö voi sitten viitata multiversumien olemassaoloon", teoreetikot sanovat. Kaikki tämäntyyppiset haut eivät kuitenkaan ole toistaiseksi johtaneet mihinkään, joten nykyään Multiverse on edelleen hypoteettinen.

Multiverse Theory: Taustasäteily

Vuonna 1964 fyysikot Arno Penzias ja Robert Wilson työskentelivät Bell Laboratoriesissa Holmdelissa, New Jerseyssä, luoden ultraherkkiä mikroaaltovastaanottimia radioastronomisia havaintoja varten. Mutta mitä tahansa he tekivät, he eivät onnistuneet poistamaan vastaanottimia taustaradion melusta, joka kummallista kyllä näytti tulevan joka suunnasta samaan aikaan.

Penzias otti yhteyttä Princetonin yliopiston fyysikon Robert Dickeen, joka teorioi, että radiokohina voisi olla kosmista mikroaaltotaustasäteilyä (CMB), joka on ensisijainen mikroaaltosäteily, joka täyttää maailmankaikkeuden.

Tämä on tarina CMB:n löytämisestä, yksinkertainen ja tyylikäs. Löydöstään Penzias ja Wilson saivat Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 1978, ja hyvästä syystä. Heidän työnsä aloitti uuden kosmologian aikakauden, jolloin tiedemiehet voivat tutkia ja ymmärtää maailmankaikkeutta enemmän kuin koskaan ennen.

Mielenkiintoista on, että fyysikkojen työ johti myös yhteen lähihistorian hämmästyttävimmistä löydöistä: jäännössäteilyn ainutlaatuiset piirteet voivat olla ensimmäinen suora todiste siitä, että tunnetun maailmankaikkeuden ulkopuolella on todella olemassa ääretön määrä maailmoja. Tämän epätavallisen lausunnon ymmärtämiseksi oikein on kuitenkin tehtävä matka aikojen alkuun.

Multiverse Theory: The Big Bang

Yleisesti hyväksytyn maailmankaikkeuden syntyteorian mukaan alkuräjähdyksen jälkeisten useiden satojen tuhansien vuosien aikana universumimme oli täynnä uskomattoman kuumaa plasmaa, joka koostui ytimistä, elektroneista ja fotoneista, jotka sirottavat valoa.

Noin 380 000 vuoteen mennessä universumimme jatkuva laajeneminen jäähdytti sen alle 3 000 Kelvinin lämpötiloihin, mikä mahdollisti elektronien fuusioinnin ytimien kanssa muodostaen neutraaleja atomeja, ja vapaiden elektronien absorptio mahdollisti valon valaisemaan pimeyttä.

Todiste tästä - aiemmin mainitun CMB:n muodossa - on se, mitä Penzias ja Wilson löysivät. Heidän löytönsä auttoi lopulta perustamaan Big Bang -teorian.

Meneillään oleva laajeneminen on jäähdyttänyt universumimme vain noin 2,7 K lämpötilaan useiden aikojen ajan, mutta tämä lämpötila on epätasainen. Lämpötilaerot johtuvat siitä, että aine on jakautunut epätasaisesti koko universumissa. Tämän uskotaan johtuvan pienistä kvanttitiheyden vaihteluista, jotka tapahtuivat juuri alkuräjähdyksen jälkeen.

Vuonna 2017 Iso-Britannian Durhamin yliopiston tutkijat julkaisivat paperin, jonka mukaan CMB-tulosteet (kutsutaan kylmäksi pisteeksi) voivat olla todisteita muista maailmoista. Kirjoittajat olettivat, että mikroaaltotaustasäteilyn täplät ilmestyivät universumimme ja toisen maailmankaikkeuden välisen törmäyksen seurauksena.

Yleisesti ottaen jäännössäteilyn täpliä voidaan pitää ensimmäisinä todisteina multiversumien olemassaolosta - miljardeista muista universumeista, jotka ovat samanlaisia kuin omamme, tutkijat kirjoittavat.

Multiverse Theory: Dark Matter

Toinen todiste Multiverse-teorian aarrekammiosta lisää uuden, erittäin mielenkiintoisen tutkimuksen. Vice kirjoittaa, että hänen tulokset viittaavat siihen, että romahtaneista universumeista muodostuneet mustat aukot synnyttävät pimeää ainetta, ja oma maailmankaikkeutemme saattaa näyttää ulkopuolisten silmissä mustalta aukolta.

Huomaa, että pimeä aine on näkymätön aine, joka muodostaa suurimman osan maailmankaikkeuden massasta - vaikka se ei lähetä havaittavaa valoa, se on silti olemassa, koska sillä on gravitaatiovaikutus galaksiklustereihin ja muihin avaruudessa oleviin säteileviin esineisiin.

Huimaavaa joukkoa hypoteeseja on ehdotettu selittämään pimeää ainetta, mutta nyt tutkijat ovat ehdottaneet, että ikimuistoiset mustat aukot, hypoteettiset esineet, jotka juontavat juurensa maailmankaikkeuden alkuajoilta, "ovat elinkelpoinen ehdokas pimeälle aineelle". Tähän johtopäätökseen tuli kansainvälinen tutkijaryhmä Yhdysvalloista, Japanista ja Taiwanista Physical Review Letters -julkaisussa tämän vuoden tammikuussa julkaistussa artikkelissa.

Silti tällä hetkellä kaikki nämä käsitteet ovat spekulatiivisia, vaikka fyysikot odottavatkin tulevina vuosina uusia tapoja tarkkailla kehittyneitä teleskooppeja auttavan vastaamaan moniin kysymyksiin.

Multiverse Theory: Inflaatio jälleen

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

Artikkelissa, jonka otsikko on "Sileä tie ulos jatkuvasta inflaatiosta?" Hawking ja Hertog teoriassa, että avaruus-ajan nopea laajeneminen alkuräjähdyksen jälkeen voi tapahtua toistuvasti ja luoda useita universumeja.

Heidän työnsä on pohjimmiltaan inflaatioteorian jatke, joka viittaa siihen, että ennen alkuräjähdystä maailmankaikkeus oli täynnä energiaa, joka oli osa itse avaruutta, ja että energia sai avaruuden laajenemaan eksponentiaalisella nopeudella. Tämä energia sai alkuräjähdyksen, ja tästä puhuimme aiemmin.

Koska inflaatio, kuten kaikki muukin, on kuitenkin kvanttiluonteista, tämä tarkoittaa, että universumissa on oltava avaruusalueita, joissa inflaatio päättyy ja alkuräjähdys alkaa. Nämä alueet eivät kuitenkaan koskaan voi törmätä toisiinsa, koska niitä erottavat täyteen tilan alueet.

Multiverse Theory: Kritiikki ja johtopäätökset

Yhteenvetona on sanottava, että kun joku puhuu multiversumiteoriasta, se voi kuulostaa sekä ylimieliseltä että nöyrältä samaan aikaan. Mutta monilla fyysikoilla on täysin erilainen reaktio: heidän mielestään ajatus multiversumista on epätieteellinen ja ehkä jopa "vaarallinen", koska se voi johtaa väärin suunnattuihin tieteellisiin ponnisteluihin.

Esimerkiksi Princetonin yliopiston luonnontieteiden professori Paul Steinhardt kutsui multiversen teoriaa "kaiken teoriaksi", koska se on yhteensopiva mielivaltaisen havainnoinnin kanssa, eikä siinä siksi ole empiiristä harhaa.

Tavalla tai toisella, huolimatta maailmojen moninaisuuden teorian kritiikistä, tieteellisen tutkimuksen tiedot (joista osa on kuvattu tässä artikkelissa) mahdollistavat jopa tällaisten hullun näköisten teorioiden esittämisen. Loppujen lopuksi, palatakseni muurahaispesän analogiaan, mitä me tiedämme maailmasta, jossa elämme?