Et infrarødt syn på stjernebildet Carina tatt av WISE-teleskopet.
(Bilde: © NASA / JPL-Caltech / UCLA)
Paul M. Sutter er en astrofysiker hos Ohio State University, vert av "Spør en Spaceman" og "Space Radio, "og forfatter av"Din plass i universet. "Sutter bidro med denne artikkelen til Space.coms ekspertstemmer: Op-Ed & Insights.
Det er en flerårig sci-fi-favoritt: andre verdener, andre universer, andre muligheter, rett utenfor grensene for det kjente kosmos eller bare et glimt av en magisk enhet borte. Kanskje de andre verdenene er uhyggelig lik deres, bortsett fra noen sære små forandringer i historien. Kanskje de er radikalt forskjellige, med nye og rare og fantastiske livstyper. Kanskje er de så forskjellige at fysiske grunnleggende regler ikke en gang gjelder der.
Jeg snakker selvfølgelig om multiversen - muligheten for at det er andre distinkte universer et sted der ute.
Men eksisterer de?
Blåse bobler
Den mangfoldige ideen vokser opp i noen få forskjellige områder av vitenskap, filosofi og til og med religion. Innen fysikken i seg selv vises muligheten for andre verdener i kvantemekanikk (spesielt gjennom "mange-verdener" -tolkningen, der hvert tilfeldig resultat i et samspill forgrener seg fra nye universer der hvert resultat realiseres) og strengteori (der forskjellige ordninger av ørsmå, sammenrullede ekstra dimensjoner fører til ulik fysikk i sine egne universer).
Disse ideene er morsomme å snakke om, men kanskje den mest lokkende ruten til multiverset er gjennom vår forståelse av de tidligste øyeblikkene i selve universet: inflasjonsperioden.
Så godt vi kan fortelle, gjennomgikk det overmåte tidlige universet en periode på utrolig rask ekspansjon: inflasjon. Forskere teoretiserer at denne epoken ble drevet av et eksotisk kvantefelt - en boblende, skummende energi bakt i vakuumet i romtidens tid - som fikk universet til å nesten rive seg fra hverandre med intensiteten av dens ekspansjon. Men snart mistet det feltet vervet og forfalt til svermen av partikler som nå bebor dagens univers.
Og det var i denne inflasjonsepoken at et multiverse hadde en levedyktig sjanse til å dukke opp. Se for deg det tidlige, inflasjonsdominerte universet som et gigantisk brød med stigende brød. Historien jeg nettopp fortalte antar at inflasjonen starter og stopper jevnt i hele kosmos; hele brødet slutter å stige på nøyaktig samme øyeblikk.
Men hva som drev inflasjonen var et kvantefelt, noe som betyr at vi ikke kan anta at ting er så enkle. Noen deler av feltet var bare tilfeldig mer energiske enn andre, mens andre flekker var mer beroligende. Det er bare livets tilfeldige natur i en kvanteverden.
Så brødet vårt er ikke helt ensartet. Noen deler av det kan slutte å stige, klemme seg og isolere seg, mens resten av brødet fortsetter å stige. Og siden det alltid vil være en del av brødet å øke raskere enn gjennomsnittet, kan du nå forestille deg et brød som fortsetter å stige i evighet, med små biter og lommer her og der som tilfeldig fanger en langsom porsjon og klemmer seg av.
Hver av de klemte bitene er sitt eget unike univers, bare en boble av mange i mangfoldet. Dessuten bestemmer detaljene for slutten av inflasjonen en mengde viktige fysiske egenskaper, som styrken til naturkreftene og massene til partiklene (detaljene avhenger av den spesielle inflasjonsmodellen). Vi snakker om ting som massen til elektronet og antall partikkelarter. Virkelig viktige ting.
Og siden hvert av disse klemte, bobleuniversene avslutter inflasjonen på sin egen unike og spesielle måte, får hvert bobleunivers sitt eget unike sett med fysikk.
Kryssende svar
Siden hele brødet fortsetter å stige (som det alltid er en del av det med en raskere enn gjennomsnittet inflasjonsrate), veldig raskt, får du en hel masse universer som alle bobler rundt hverandre. En multiverse. Hvert univers er i hovedsak for alltid stengt fra de andre. Imidlertid er det noen tilfeller der de kan krysses.
Hvis to univers klyper seg relativt kort etter hverandre, og relativt tett sammen, kan de kanskje krysses kort før de blåses opp fra hverandre resten av evigheten. Og hvis de gjør det, kan dette krysset etterlate seg et avtrykk i kosmisk mikrobølgeovnbakgrunn av disse universene, det gjenværende fossile skallet av lys fra da universet var et infantil 380 000 år gammelt.
Se for deg to såpebobler som gnir opp mot hverandre; dette avtrykket vil ha form av en merkelig sirkel på himmelen (hvor "oddness" avhenger av hva slags univers vi kan krysser). Naturligvis har vi ikke funnet noen slike spor etter en multiverse.
Uten direkte bevis er det vanskelig å bedømme levedyktigheten til ideen om mangfold fra inflasjon. Det kan være et generisk resultat av alle inflasjonsteorier, slik at hvis vi er i stand til å finne sterkere bevis for inflasjon, kan vi også demonstrere eksistensen av multivers. Men akkurat nå forstår vi ikke fullt ut mekanikken i inflasjonen, så det er ikke så mye å gå på.
Og her er et annet spørsmål å tenke på. Hvis du endret fysikken i universet vårt bare litt, ville livet slik vi kjenner det være umulig. Hvorfor befinner vi oss i et så spesielt univers, der vår type liv kan overleve? Er det kanskje på grunn av alle boblene i flersiden, selvfølgelig ville vi finne oss i en av få som er i stand til å vekke intelligens? (Ellers ville vi ikke være klar over det.) Eller er det noe mye dypere? Er dette til og med et spørsmål for vitenskapen?
Kanskje har et annet univers alle svarene.
Lær mer ved å lytte til episoden "Lever vi i multiverset?" på podcasten "Ask a Spaceman", tilgjengelig påiTunes og på nettet klhttp://www.askaspaceman.com. Takk til @ProducerEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. og Slinkerdeer for spørsmålene som førte til dette stykket! Still ditt eget spørsmål på Twitter ved å bruke #AskASpaceman eller ved å følge Paul @PaulMattSutter og facebook.com/PaulMattSutter.
- Parallelle universer: teorier og bevis
- Konfrontering av multiversen: Hva 'Uendelige universer' vil bety
- Multiverse eller universum? Fysiker Debatt
