Az univerzum Multiverse | Párhuzamos univerzum Téridő | Ősrobbanás elmélet

Van egy nagyszámú tudományos bizonyíték, amely alátámasztja a táguló univerzum és a Nagyrobbanás képet. Az univerzum teljes tömegenergiája 10–30 másodpercnél rövidebb időtartamra szabadult fel; a legintenzívebb dolog, ami valaha történt a világegyetem történetében.NASA / GSFC

Már csak 13,8 milliárd év telt el a nagy robbanás óta, és minden információ maximális sebessége - a fény sebessége - véges. Annak ellenére, hogy maga az egész Univerzum valóban végtelen lehet, a megfigyelhető Univerzum korlátozott. Az elméleti fizika vezető elképzelései szerint azonban univerzumunk egy sokkal nagyobb multiverszus egyetlen apró régiója lehet, amelyben sok univerzum, talán akár végtelen is van. Ennek egy része valódi tudomány, mások nem más, mint spekulatív, kívánságos gondolkodás. Így lehet megmondani, melyik melyik. De először egy kis háttér.

A Világegyetemnek ma van néhány olyan tény, amelyről viszonylag könnyű megfigyelni, legalábbis világszínvonalú tudományos létesítményekkel. Tudjuk, hogy az Univerzum bővül: megmérhetjük azokat a galaxisok tulajdonságait, amelyek mind távolságukat, mind azt mutatják, mennyire gyorsan távolodnak tőlünk. Minél távolabb vannak, annál gyorsabban látszanak visszahúzódni. Az általános relativitáselmélet kapcsán ez azt jelenti, hogy az Univerzum bővül.

És ha az Univerzum ma bővül, akkor ez azt jelenti, hogy a múltban kisebb és sűrűbb volt. Elég messze extrapolálhatjuk, és rájössz, hogy a dolgok egységesebbek is (mert a gravitáció időt vesz igénybe, hogy a dolgok összerakódjanak) és forróbbak (mert a fény kisebb hullámhosszai magasabb energiát / hőmérsékletet jelentnek). Ez visszavezet a Nagy Banghoz.

A kozmikus történelem szemléltetése a Big Bang-tól a jelenig, a bővülő Univerzum összefüggésében. Az első Friedmann-egyenlet mindegyik korszakot leírja, az inflációtól a Big Bang-ig a jelenig és messze a jövőbe, még ma is tökéletesen pontosan. NASA / WMAP SCIENCE TEAM

De a Nagyrobbanás nem volt a világegyetem kezdete! Csak extrapolálhatunk egy bizonyos korszakba idővel, mielőtt a Big Bang előrejelzései megsemmisülnek. Számos olyan dolgot figyelünk meg az univerzumban, amelyeket a Nagyrobbanás nem magyaráz meg, de egy új elmélet, amely a Nagyrobbanást felállítja - a kozmikus infláció - meg tudja magyarázni.

Az infláció során bekövetkező kvantumingadozások az egész világegyetemre kiterjednek, és amikor az infláció véget ér, sűrűségingadozásokká válnak. Ez idővel a nagy világegyetembeli szerkezethez, valamint a CMB.E-ben megfigyelt hőmérsékleti ingadozásokhoz vezet. SIEGEL, AZ ESA / PLANCK SZERINTI KÉPEKKEL, A DOE / NASA / NSF INTERAGENCIA FELADAT erõvel a CMB KUTATÁSÁNAK

Az 1980-as években az infláció számos elméleti következményét dolgozták ki, ideértve:

  • milyennek kell kinéznie a nagyméretű szerkezetű magvak,
  • hogy a hőmérséklet és a sűrűség ingadozásainak létezzenek a kozmikus horizonton nagyobb skálán,
  • hogy a világ minden térségének, ingadozásokkal együtt is, állandó entrópiával kell rendelkeznie,
  • és hogy legyen egy maximális hőmérséklet, amelyet a forró Big Bang elérhet.

Az 1990-es, 2000-es és 2010-es években ezt a négy előrejelzést nagy pontossággal megfigyelőleg megerősítették. A kozmikus infláció nyertes.

Az infláció miatt a tér exponenciálisan növekszik, ami nagyon gyorsan eredményezhet minden létező, ívelt vagy nem sima teret laposnak. Ha az univerzum ívelt, akkor a görbületi sugara legalább százszor nagyobb, mint amit megfigyelhetünk.E. SIEGEL (L); A NED WRIGHT KOSMOLÓGIAI MÓDJA (R)

Az infláció azt mondja, hogy a nagy robbanás előtt az Univerzum nem volt tele részecskékkel, részecskékkel és sugárzással. Ehelyett az önmagának az űrnek rejlő energiával tele volt, és ez az energia gyors, könyörtelen és exponenciális ütemben kibővítette a teret. Egy bizonyos ponton az infláció véget ér, és ennek az energiának az egésze (vagy csaknem egésze) anyaggá és energiává alakul, ami a forró Nagyrobbanáshoz vezet. Az infláció vége és az úgynevezett világegyetem újramelegítése a forró Nagyrobbanás kezdete. A Big Bang még mindig megtörténik, de ez még nem a kezdet.

Az infláció előrejelzi, hogy hatalmas mennyiségű megfigyelhetetlen univerzum létezik azon a részen túl, amelyet megfigyelhetünk. De még ennél is többet nyújt nekünk.E. SIEGEL / A GALAXY KÖZÖTT

Ha ez a teljes történet lenne, akkor csak egy rendkívül nagy világegyetem lenne. Mindenhol ugyanazok a tulajdonságok lennének, mindenhol ugyanazok a törvények, és a látóhatáron kívül eső részek hasonlóak lesznek azokhoz a helyekhez, ahol vagyunk, ám ezt nem lenne indokoltan multivarcnak nevezni.

Addig, amíg emlékszel arra, hogy mindennek, ami fizikailag létezik, természeténél fogva kvantumnak kell lennie. Még az inflációnak, az összes ismeretlennel körülvéve, kvantummezőnek kell lennie.

Az infláció kvantitatív jellege azt jelenti, hogy az univerzum egyes zsebeiben végződik, másokban folytatódik. Le kell gördülnie a metaforikus dombról és a völgybe, de ha kvantummező, akkor az elterjedés azt jelenti, hogy egyes régiókban véget ér, míg más területeken folytatódik.E. SIEGEL / A GALAXY KÖZÖTT

Ha akkor inflációt igényel, hogy rendelkezzen az összes kvantummező tulajdonságaival:

  • hogy tulajdonságainak bizonytalanságai vannak benne,
  • hogy a mezőt hullámfunkció írja le,
  • és annak a mezőnek az értékei idővel eloszlanak,

meglepő következtetésre jut.

Bárhol is történik infláció (kék kockák), exponenciálisan több térrégiót eredményez, ha időben előre lép. Még ha sok kocka is ér véget az inflációnak (piros X), sokkal több olyan régió van, ahol az infláció a jövőben is folytatódni fog. Az a tény, hogy ez soha nem ér véget, teszi az inflációt „örökkévalóvá”, mihelyt elindul .E. SIEGEL / A GALAXY KÖZÖTT

Az infláció nem egyszerre mindenhol ér véget, hanem egy adott időben kiválasztott, leválasztott helyekben, miközben a helyek között a hely továbbra is felfújódik. A világűrnek olyan hatalmas régióinak kell lennie, ahol az infláció véget ér, és kezdődik a forró Nagyrobbanás, ám soha nem találkozhatnak egymással, mivel a felfújódó tér régiói választják el egymástól. Bárhol kezdődik az infláció, mindennek biztos, hogy örökkévalóságig folytatódik, legalábbis bizonyos helyeken.

Ahol az infláció befejeződik számunkra, forró Big Bangot kapunk. Az Univerzum azon része, amelyet megfigyeltünk, csak egy része annak a régiónak, ahol az infláció véget ért, ezen túlmenően még több megfigyelhetetlen Univerzummal. Számtalan számú régió van, amelyek egymástól elválasztva vannak, ugyanazzal a pontos történettel.

Az egyre növekvő kozmikus óceánban egymástól okozottan leválasztott több független univerzum szemléltetése a Multiverse ötlet egyik ábrázolása. Egy olyan régióban, ahol a Nagyrobbanás kezdődik és az infláció befejeződik, a növekedési ráta csökken, miközben az infláció két ilyen régió között folytatódik, örökre elválasztva őket.OZYTÍV / NYILVÁNOS DOMAIN

Ez a multiverse elképzelése. Mint láthatja, az elméleti fizika két független, jól megalapozott és széles körben elfogadott aspektusán alapszik: mindent a kvantum jellege és a kozmikus infláció tulajdonságai. Nincs ismert módja annak mérésére, csakúgy, mint sem az univerzum megfigyelhetetlen részének mérésére. A két alapjául szolgáló elmélet, az infláció és a kvantumfizika azonban érvényesnek bizonyult. Ha igazuk van, akkor a multiverse ennek elkerülhetetlen következménye, és abban élünk.

A többcélú ötlet kijelenti, hogy tetszőlegesen sok olyan univerzum létezik, mint a miénk, de ez nem feltétlenül jelenti azt, hogy van egy másik változatunk kívülről, és ez minden bizonnyal nem jelenti azt, hogy van esély arra, hogy alternatív változatba kerüljünk. ... vagy bármi más univerzumból. LEE DAVY / FLICKR

És akkor mi van? Ez nem egész, igaz? Rengeteg elméleti következmény létezik, amelyek elkerülhetetlenek, de amelyekről nem tudunk biztosan tudni, mert nem tudjuk kipróbálni őket. A multiverse az egyik ezek hosszú sorában. Ez nem különösebben hasznos megvalósítás, csak egy érdekes előrejelzés, amely ebből az elméletből esik ki.

Miért ír olyan sok elméleti fizikus papírokat a multiverse-ről? A párhuzamos univerzumokról és azokhoz való kapcsolódásukról ezen a multiverse segítségével Miért állítják, hogy a multiverse kapcsolódik a karakterlánc-tájhoz, a kozmológiai állandóhoz és még ahhoz a tényhez, hogy Világegyetemünk az életre finoman beállítva?

Mivel bár ez nyilvánvalóan rossz ötlet, nincsenek jobb.

Lehet, hogy a vonós táj egy lenyűgöző ötlet tele van elméleti potenciállal, ám nem jósol semmit, amit megfigyelhetünk az univerzumunkban. A szépség ezen ötlete, amelyet a „természetellenes” problémák megoldása motivál, önmagában nem elegendő ahhoz, hogy a tudomány által megkövetelt szintre emelkedjen.KAMBRIDÁLIS EGYSÉGESSÉG

A húr-elmélet összefüggésében hatalmas paraméterkészlet létezik, amelyek elvileg szinte bármilyen értéket felvehetnek. Az elmélet nem tesz előrejelzést számukra, ezért kézzel kell őket betennünk: a vacua húr elvárási értékei. Ha olyan hihetetlenül nagy számról hallottál, mint például a hírneves 10500, amely a húr elméletében megjelenik, akkor a húr Vacua lehetséges értékei azok, amelyekre hivatkoznak. Nem tudjuk, mi ők vagy miért vannak értékek, amelyeket csinálnak. Senki sem tudja, hogyan kell kiszámítani őket.

A különböző párhuzamos „világok” ábrázolása, amelyek a multiverse más zsebében is létezhetnek.PUBLIC DOMAIN

Tehát ehelyett néhányan azt mondják, hogy „ez a multiverse!” A gondolkodásmód így folytatódik:

  • Nem tudjuk, miért rendelkeznek az alapvető állandók azokkal az értékekkel, amelyeket tesznek.
  • Nem tudjuk, miért állnak a fizika törvényei.
  • A húros elmélet olyan keret, amely megadhatja nekünk a fizika törvényeit alapvető állandókkal, de más törvényeket és / vagy egyéb állandókat adhat nekünk.
  • Ezért ha hatalmas multiverszünk van, ahol sok különböző régió eltérő törvényekkel és / vagy állandókkal rendelkezik, akkor egyikük lehet a miénk.

A nagy probléma az, hogy nemcsak ez az óriási spekuláció, hanem nincs ok arra, hogy az inflációt és a kvantumfizikát figyelembe véve feltételezzük, hogy a felfújódó téridő különböző törvényekkel vagy állandókkal rendelkezik a különböző régiókban.

Nem lenyűgözte ezt az érvelésmódot? Sem gyakorlatilag senki más.

Mennyire valószínű vagy valószínűtlen volt az univerzumunk, hogy olyan világot hozzon létre, mint a Föld? És milyen valószínűek lennének ezek az esélyek, ha az univerzumunkat irányító alapvető állandók vagy törvények eltérőek lennének? A Szerencsés Univerzum, amelynek borítójáról ez a kép készült, az egyik ilyen könyv, amely ezeket a kérdéseket vizsgálja.GERAINT LEWIS ÉS LUKE BARNES

Ahogy már kifejtettem, a Multiverse önmagában nem tudományos elmélet. Inkább ez a fizikai törvények elméleti következménye, ahogyan azokat a legjobban megértik. Valószínűleg ezeknek a törvényeknek az elkerülhetetlen következményei: ha van egy inflációs világegyetem, amelyet kvantumfizika irányít, akkor ez nagyon olyasmi, amit be kell fejeznie. De - hasonlóan a húros elmélethez - van némi nagy problémája: nem jósol meg semmit, amit vagyunk megfigyelve, és nem magyarázza meg anélkül, és nem jósol semmi olyan véglegeset, amelyet megkereshetnénk.

A kvantummező-elmélet számításának megjelenítése a virtuális részecskék bemutatásával a kvantum-vákuumban. Ez a vákuum-energia még üres térben sem nulla. Nem tudhatjuk, hogy van-e ugyanaz, állandó értéke a multiverse más régióiban, de nincs motiváció, hogy ilyen legyen.DEREK LEINWEBER

Ebben a fizikai univerzumban fontos megfigyelni mindazt, amit tudunk, és mérnünk kell minden tudást, amelyet meg tudunk ragadni. Csak a rendelkezésre álló adatok teljes készletéből remélhetjük, hogy valaha érvényes tudományos következtetéseket von le a világegyetem természetéről. Ezeknek a következtetéseknek néhány következménye van, amelyeket esetleg nem tudunk mérni: ebből fakad a multiverse létezése. De amikor az emberek azt állítják, hogy következtetéseket vonhatnak le az alapvető állandókról, a fizikai törvényekről vagy a string vacua értékeiről, már nem folytatnak tudományt; spekulálnak. A kívánságos gondolkodás nem helyettesíti az adatokat, kísérleteket vagy megfigyelhető anyagokat. Amíg nincsenek ilyenek, tisztában kell lenni azzal, hogy a multiverse a jelenleg elérhető legjobb tudomány következménye, de nem tesz tudományos előrejelzéseket, amelyeket tesztelhetünk.

Remélem, hogy ez bizonyos jelentőséget tulajdoníthat az asztrofizika tárgyának.

Jyotiraditya