Multiverset: Vores univers er mistænkeligt usandsynligt at eksistere

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Det er let at forestille sig andre universer, styret af lidt anderledes fysiklove, hvor intet intelligent liv, eller faktisk nogen form for organiserede komplekse systemer, kunne opstå. Skulle vi derfor undre os over, at der eksisterer et univers, hvori vi var i stand til at opstå?

Det er et spørgsmål, fysikere inklusive mig har forsøgt at svare i årtier. Men det viser sig svært. Selvom vi trygt kan spore kosmisk historie tilbage til et sekund efter Big Bang, er det sværere at måle, hvad der skete før. Vores acceleratorer kan simpelthen ikke producere nok energi til at replikere de ekstreme forhold, der herskede i det første nanosekund.

Men vi forventer, at det er i den første lille brøkdel af et sekund, at nøglefunktionerne i vores univers blev indprentet.

Universets betingelser kan beskrives gennem dets "grundlæggende konstanter”—faste størrelser i naturen, såsom gravitationskonstanten (kaldet G) eller lysets hastighed (kaldet C). Der er omkring 30 af disse, der repræsenterer størrelsen og styrken af parametre såsom partikelmasser, kræfter eller universets udvidelse. Men vores teorier forklarer ikke, hvilke værdier disse konstanter skal have. I stedet skal vi måle dem og sætte deres værdier ind i vores ligninger for præcist at beskrive naturen.

Værdierne af konstanterne er i det område, der tillader komplekse systemer som stjerner, planeter, kulstof og i sidste ende mennesker at udvikle sig. Fysikere har opdaget at hvis vi justerede nogle af disse parametre med blot et par procent, ville det gøre vores univers livløst. Det faktum, at livet eksisterer, kræver derfor en forklaring.

Nogle hævder, at det blot er et heldigt tilfælde. En alternativ forklaring er dog, at vi lever i en multivers, der indeholder domæner med forskellige fysiske love og værdier af fundamentale konstanter. De fleste kan være helt uegnede til livet. Men nogle få burde statistisk set være livsvenlige.

Forestående revolution?

Hvad er omfanget af den fysiske virkelighed? Vi er overbeviste om, at det er mere omfattende end det domæne, som astronomer nogensinde kan observere, selv i princippet. Det domæne er bestemt begrænset. Det er hovedsageligt fordi, ligesom på havet, der er en horisont at vi ikke kan se ud over. Og ligesom vi ikke tror, at havet stopper lige ud over vores horisont, forventer vi galakser ud over grænsen for vores observerbare univers. I vores accelererende univers vil vores fjerne efterkommere heller aldrig være i stand til at observere dem.

De fleste fysikere er enige om, at der er galakser, som vi aldrig kan se, og at disse er flere end dem, vi kan observere. Hvis de strakte sig langt nok, så kan alt, hvad vi nogensinde kunne forestille os ske, blive gentaget igen og igen. Langt ud over horisonten kunne vi alle have avatarer.

Dette enorme (og hovedsageligt uobserverbare) domæne ville være efterspillet af "vores" Big Bang - og ville sandsynligvis blive styret af de samme fysiske love, som hersker i de dele af universet, vi kan observere. Men var vores Big Bang det eneste?

teori om inflation, hvilket antyder, at det tidlige univers gennemgik en periode, hvor det fordobledes i størrelse, hver trilliontedel af en trilliontedel af en trilliontedel af et sekund har ægte observationsstøtte. Det forklarer, hvorfor universet er så stort og glat, bortset fra fluktuationer og krusninger, der er "frøene" til galaksedannelse.

Men fysikere inkl Andrei Linde har vist at der under nogle specifikke, men plausible antagelser om den usikre fysik i denne antikke æra, ville være en "evig" produktion af Big Bangs - som hver især giver anledning til et nyt univers.

Strengteori, som er et forsøg på at forene tyngdekraften med mikrofysikkens love, antager, at alt i universet består af små, vibrerende strenge. Men det gør den antagelse, at der er flere dimensioner end dem, vi oplever. Disse ekstra dimensioner, antyder det, er komprimeret så tæt sammen, at vi ikke bemærker dem alle. Og hver type komprimering kunne skabe et univers med forskellig mikrofysik – så andre Big Bangs, når de afkøles, kunne være styret af forskellige love.

"Naturlovene" kan derfor, i dette endnu større perspektiv, være lokale vedtægter, der styrer vores eget kosmiske område.

Billede af galakser. — Vi kan kun se en brøkdel af universet. Billedkredit: NASA/James Webb Space Telescope

Hvis den fysiske virkelighed er sådan, så er der en reel motivation til at udforske "kontrafaktiske" universer - steder med forskellig tyngdekraft, forskellig fysik og så videre - for at udforske, hvilken række parametre der ville tillade kompleksitet at opstå, og som ville føre til sterile eller " dødfødt” kosmos. Spændende er dette i gang, med nyere forskning tyder på, at du kunne forestille dig universer, der er endnu mere venlige over for livet end vores eget. De fleste "justeringer" af de fysiske konstanter ville imidlertid gøre et univers dødfødt.

Når det er sagt, nogle kan ikke lide konceptet med multiverset. De bekymrer sig om, at det ville gøre håbet om en grundlæggende teori til at forklare konstanterne lige så forfængeligt som Keplers numerologiske søgen at relatere planetbaner til indlejrede platoniske faste stoffer.

Men vores præferencer er irrelevante for den måde, den fysiske virkelighed faktisk er - så vi bør helt sikkert være åbne over for muligheden for en forestående storslået kosmologisk revolution. Først fik vi den kopernikanske erkendelse af, at Jorden ikke var centrum i solsystemet – den kredser om solen. Så indså vi, at der er zillioner af planetsystemer i vores galakse, og at der er zillioner af galakser i vores observerbare univers.

Så kunne det være, at vores observerbare domæne - ja vores Big Bang - er en lillebitte del af et langt større og muligvis mangfoldigt ensemble?

Fysik eller metafysik?

Hvordan ved vi, hvor atypisk vores univers er? For at svare på det er vi nødt til at regne ud sandsynligheden for hver kombination af konstanter. Og det er en dåse med orme, som vi endnu ikke kan åbne – den må afvente store teoretiske fremskridt.

Vi ved i sidste ende ikke, om der er andre Big Bangs. Men de er ikke kun metafysik. Vi kan en dag have grunde til at tro, at de eksisterer.

Specifikt, hvis vi havde en teori, der beskrev fysik under de ekstreme forhold i det ultratidlige Big Bang - og hvis denne teori var blevet bekræftet på andre måder, for eksempel ved at udlede nogle uforklarede parametre i partikelfysikkens standardmodel - så hvis det forudsagde flere Big Bangs, vi burde tage det alvorligt.

Kritikere hævder nogle gange, at multiverset er uvidenskabeligt, fordi vi aldrig kan observere andre universer. Men jeg er uenig. Vi kan ikke observere det indre af sorte huller, men vi tror, hvad fysikeren Roger Penrose siger om, hvad der sker der - hans teori har opnået troværdighed ved at stemme overens med mange ting, vi kan observere.

For omkring 15 år siden var jeg i et panel i Stanford, hvor blev vi spurgt hvor seriøst vi tog multivers-konceptet - på skalaen "ville du satse din guldfisk, din hund eller dit liv" på det. Jeg sagde, at jeg var næsten på hundeniveau. Linde sagde, at han næsten ville satse sit liv. Senere, da han fik det at vide, fysiker Steven Weinberg sagde, at han "med glæde ville vædde på Martin Rees' hund og Andrei Lindes liv."

Desværre formoder jeg, at Linde, min hund, og jeg alle vil være døde, før vi har et svar.

Faktisk kan vi ikke engang være sikre på, at vi ville forstå svaret – ligesom kvanteteorien er for svær for aber. Det er tænkeligt, at maskinintelligens kunne udforske de geometriske forviklinger af nogle strengteorier og for eksempel udspy nogle generiske træk ved standardmodellen. Så ville vi have tillid til teorien og tage dens andre forudsigelser alvorligt.

Men vi ville aldrig have det "aha" indsigt øjeblik, der er den største tilfredsstillelse for en teoretiker. Den fysiske virkelighed på dets dybeste niveau kunne være så dyb, at dens belysning ville skulle afvente posthumane arter - deprimerende eller ophidsende som det end måtte være, alt efter smag. Men det er ingen grund til at afvise multiverset som uvidenskabeligt.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Billede Credit: Lanju Fotografie / Unsplash