Az univerzum Multiverse | Párhuzamos világegyetem 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 Világegyetemünk azonban 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 melegebbek (mert a fény kisebb hullámhossza magasabb energiát / hőmérsékletet jelent). 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 jövőben is, pontosan, még ma is. NASA / WMAP TUDOMÁNY CSOPORT

De a Nagyrobbanás nem volt az univerzum kezdete! Csak extrapolálhatunk egy bizonyos korszakba idővel, mielőtt a Big Bang előrejelzései megsemmisülnek. Számos olyan dolgot figyelünk meg az univerzumban, amelyet a Nagy Bang nem tud magyarázni, ám egy új elmélet, amely felállítja a Big Bang-ot - a kozmikus infláció - meg tudja oldani.

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

Az 1980-as években számos infláció 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 a meleg Nagyrobbanásnak elérnie kell a maximális hőmérsékletet.

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 görbe, akkor a görbületi sugara legalább százszor nagyobb, mint amit megfigyelhetünk.E. SIEGEL (L); A NED WRIGHT KOSMOLÓGIAI MÓDJA (R)

Az infláció azt mondja nekünk, hogy a nagy robbanás előtt az univerzum nem volt tele részecskékkel, részecskékkel és sugárzással. Ehelyett az önmagának a térnek 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 egész (vagy csaknem az egész) anyaggá és energiává alakul, ami a forró Nagyrobbanáshoz vezet. Az infláció vége és az úgynevezett világegyetem újramelegítése a forró Nagyrobbanás kezdetét jelzi. 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, ahol vagyunk, de 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 kvantum jellege azt jelenti, hogy az univerzum egyes zsebeiben végződik, másokban folytatódik. Le kell gördülnie a metaforikus dombról és a völgybe, de ha kvantummező, akkor a terjedés azt jelenti, hogy egyes régiókban véget ér, míg más területeken folytatódik.E. SIEGEL / A GALAXY KÖZÖTT

Ha ezután 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), az 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 mindenütt ér véget egyszerre, hanem egy adott időpontban kiválasztott, leválasztott helyekben, miközben a helyek között a hely továbbra is felfújódik. A térnek több, hatalmas régiójának kell lennie, ahol az infláció befejeződik, és kezdődik a forró Big Bang, ám soha nem találkozhatnak egymással, mivel a felfújódó tér régiói választják el egymástól. Bárhol kezdődik az infláció, mindennek garantált, hogy az 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 okozzan leválasztott több független univerzum illusztrációja 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 DOMA

Ez az ötlet a multiverse. 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 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 sajátunk, 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 őket kipróbálni. A multiverse az egyik ezek hosszú sorában. Ez nem különösebben hasznos megvalósítás, csak egy érdekes jóslat, 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 révén? Miért állítják, hogy a multiverse kapcsolódik a karakterlánc-tájhoz, a kozmológiai állandóhoz és még ahhoz a tényhez, hogy Világegyetemünk az életre finoman beállítva?

Mert annak ellenére, hogy ez nyilvánvalóan rossz ötlet, nincs 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.KAMBRIDÉK EGYSÉGESSÉGE

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 hihetetlenül nagy számokról hallottál, mint például a hírneves 10500, amely a húr elméletében megjelenik, a vacua húr lehetséges értékei azok, amelyekre hivatkoznak. Nem tudjuk, mi ők, vagy miért vannak azok az 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 vannak 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 az ismert inflációs és kvantumfizikát is figyelembe véve nincs oka feltételezni, hogy a felfújódó téridő eltérő 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 mennyire valószínűek lennének ezek az esélyek, ha az univerzumunkat irányító alapvető állandók vagy törvények eltérőek lennének? A Szerencsés Világegyetem, amelynek borítójáról ez a kép készült, egy ilyen könyv, amely ezeket a kérdéseket vizsgálja.GERAINT LEWIS ÉS LUKE BARNES

Mint korábban kifejtettem, a Multiverse önmagában nem tudományos elmélet. Inkább ez a fizikai törvények elméleti következménye, ahogy ma legjobban megértik őket. Valószínűleg e törvények elkerülhetetlen következménye: ha van egy inflációs világegyetem, amelyet kvantumfizika irányít, akkor ez nagyon olyasmi, amit meg kell szüntetned. De - hasonlóan a Húr-elmélethez - van némi nagy problémája: nem jósol meg semmit, amit vagyunk megfigyeltünk, és nem tud magyarázni anélkül, és nem határoz meg semmi olyan véglegeset, amelyet megkereshetnénk.

A kvantummező-elmélet számításának megjelenítése a kvantum-vákuum virtuális részecskéinek bemutatásával. 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 megmérni minden tudásunkat, amelyet tudunk kibontakoztatni. 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 fizika törvényeiről vagy a string vacua értékeiről, 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