Το Πολυσύμπαν: Το Σύμπαν μας είναι ύποπτα απίθανο να υπάρξει

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

Είναι εύκολο να οραματιστούμε άλλα σύμπαντα, που διέπονται από ελαφρώς διαφορετικούς νόμους της φυσικής, στα οποία δεν θα μπορούσε να προκύψει καμία ευφυής ζωή, ούτε καν κανένα είδος οργανωμένου πολύπλοκου συστήματος. Πρέπει λοιπόν να εκπλαγούμε που υπάρχει ένα σύμπαν στο οποίο μπορέσαμε να αναδυθούμε;

Αυτή είναι μια ερώτηση για τους φυσικούς, συμπεριλαμβανομένου και εμένα προσπάθησαν να απαντήσουν για δεκαετίες. Αλλά αποδεικνύεται δύσκολο. Αν και μπορούμε με βεβαιότητα να εντοπίσουμε την κοσμική ιστορία πίσω σε ένα δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, αυτό που συνέβη πριν είναι πιο δύσκολο να μετρηθεί. Οι επιταχυντές μας απλά δεν μπορούν να παράγουν αρκετή ενέργεια για να αναπαράγουν τις ακραίες συνθήκες που επικρατούσαν στο πρώτο νανοδευτερόλεπτο.

Αλλά αναμένουμε ότι σε αυτό το πρώτο κλάσματα του δευτερολέπτου αποτυπώθηκαν τα βασικά χαρακτηριστικά του σύμπαντός μας.

Οι συνθήκες του σύμπαντος μπορούν να περιγραφούν μέσω του «θεμελιώδεις σταθερές”—σταθερές ποσότητες στη φύση, όπως η σταθερά βαρύτητας (που ονομάζεται G) ή η ταχύτητα του φωτός (ονομάζεται C). Υπάρχουν περίπου 30 από αυτά που αντιπροσωπεύουν τα μεγέθη και τις δυνάμεις παραμέτρων όπως οι μάζες των σωματιδίων, οι δυνάμεις ή η διαστολή του σύμπαντος. Αλλά οι θεωρίες μας δεν εξηγούν ποιες τιμές πρέπει να έχουν αυτές οι σταθερές. Αντίθετα, πρέπει να τα μετρήσουμε και να συνδέσουμε τις τιμές τους στις εξισώσεις μας για να περιγράψουμε με ακρίβεια τη φύση.

Οι τιμές των σταθερών είναι στο εύρος που επιτρέπει σε πολύπλοκα συστήματα όπως αστέρια, πλανήτες, άνθρακας και τελικά τον άνθρωπο να εξελιχθούν. Φυσικοί έχουν ανακαλύψει ότι αν προσαρμόζαμε μερικές από αυτές τις παραμέτρους κατά ένα μόνο τοις εκατό, θα καθιστούσε το σύμπαν μας άψυχο. Το γεγονός ότι η ζωή υπάρχει, επομένως, χρειάζεται κάποια εξήγηση.

Κάποιοι υποστηρίζουν ότι είναι απλώς μια τυχερή σύμπτωση. Μια εναλλακτική εξήγηση όμως είναι ότι ζούμε σε α πολυσύμπαν, που περιέχει τομείς με διαφορετικούς φυσικούς νόμους και τιμές θεμελιωδών σταθερών. Τα περισσότερα μπορεί να είναι εντελώς ακατάλληλα για ζωή. Αλλά μερικοί θα πρέπει, στατιστικά μιλώντας, να είναι φιλικοί προς τη ζωή.

Επικείμενη Επανάσταση;

Ποια είναι η έκταση της φυσικής πραγματικότητας; Είμαστε βέβαιοι ότι είναι πιο εκτεταμένος από τον τομέα που μπορούν ποτέ να παρατηρήσουν οι αστρονόμοι, ακόμη και κατ' αρχήν. Αυτός ο τομέας είναι σίγουρα πεπερασμένος. Αυτό συμβαίνει ουσιαστικά επειδή, όπως στον ωκεανό, υπάρχει ορίζοντας που δεν μπορούμε να δούμε πιο πέρα. Και όπως δεν πιστεύουμε ότι ο ωκεανός σταματά ακριβώς πέρα από τον ορίζοντά μας, αναμένουμε γαλαξίες πέρα από τα όρια του παρατηρήσιμου σύμπαντος μας. Στο επιταχυνόμενο σύμπαν μας, οι απομακρυσμένοι απόγονοί μας επίσης δεν θα μπορέσουν ποτέ να τους παρατηρήσουν.

Οι περισσότεροι φυσικοί θα συμφωνούσαν ότι υπάρχουν γαλαξίες που δεν μπορούμε να δούμε ποτέ και ότι αυτοί είναι περισσότεροι από αυτούς που μπορούμε να παρατηρήσουμε. Εάν εκτείνονταν αρκετά, τότε ό,τι μπορούσαμε να φανταστούμε ότι συμβαίνει μπορεί να επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά. Πολύ πέρα από τον ορίζοντα, θα μπορούσαμε όλοι να έχουμε άβαταρ.

Αυτή η τεράστια (και κυρίως μη παρατηρήσιμη) περιοχή θα ήταν ο απόηχος της Μεγάλης Έκρηξης «μας» - και πιθανότατα θα διέπεται από τους ίδιους φυσικούς νόμους που επικρατούν στα μέρη του σύμπαντος που μπορούμε να παρατηρήσουμε. Ήταν όμως το μοναδικό μας το Big Bang;

Η θεωρία του πληθωρισμού, που υποδηλώνει ότι το πρώιμο σύμπαν πέρασε μια περίοδο κατά την οποία διπλασιάστηκε σε μέγεθος κάθε τρισεκατομμυριοστό του τρισεκατομμυρίου του τρισεκατομμυρίου του δευτερολέπτου έχει γνήσια υποστήριξη παρατήρησης. Αυτό εξηγεί γιατί το σύμπαν είναι τόσο μεγάλο και ομαλό, εκτός από τις διακυμάνσεις και τους κυματισμούς που είναι οι «σπόροι» για το σχηματισμό γαλαξιών.

Αλλά οι φυσικοί συμπεριλαμβανομένων Αντρέι Λίντε έχουν δείξει ότι, κάτω από ορισμένες συγκεκριμένες αλλά εύλογες υποθέσεις σχετικά με την αβέβαιη φυσική σε αυτήν την αρχαία εποχή, θα υπήρχε μια «αιώνια» παραγωγή Big Bangs - το καθένα δημιουργώντας ένα νέο σύμπαν.

Θεωρία χορδών, που είναι μια προσπάθεια ενοποίησης της βαρύτητας με τους νόμους της μικροφυσικής, εικάζεται ότι όλα στο σύμπαν αποτελούνται από μικροσκοπικές, δονούμενες χορδές. Αλλά κάνει την υπόθεση ότι υπάρχουν περισσότερες διαστάσεις από αυτές που βιώνουμε. Αυτές οι επιπλέον διαστάσεις, προτείνει, συμπιέζονται τόσο σφιχτά μεταξύ τους που δεν τις παρατηρούμε όλες. Και κάθε τύπος συμπύκνωσης θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα σύμπαν με διαφορετική μικροφυσική—έτσι άλλα Big Bang, όταν κρυώσουν, θα μπορούσαν να διέπονται από διαφορετικούς νόμους.

Οι «νόμοι της φύσης» μπορεί επομένως, σε αυτήν την ακόμη μεγαλύτερη προοπτική, να είναι τοπικοί κανονισμοί που διέπουν το δικό μας κοσμικό έμπλαστρο.

Εικόνα γαλαξιών. — Μπορούμε να δούμε μόνο ένα κλάσμα του σύμπαντος. Πίστωση εικόνας: NASA/Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb

Εάν η φυσική πραγματικότητα είναι έτσι, τότε υπάρχει ένα πραγματικό κίνητρο για να εξερευνήσετε «αντιπραγματικά» σύμπαντα - μέρη με διαφορετική βαρύτητα, διαφορετική φυσική κ.λπ. νεκρός» κοσμος. Συναρπαστικά, αυτό είναι σε εξέλιξη, με πρόσφατη έρευνα προτείνοντας ότι θα μπορούσατε να φανταστείτε σύμπαντα που είναι ακόμα πιο φιλικά στη ζωή από το δικό μας. Ωστόσο, οι περισσότερες «αλλαγές» των φυσικών σταθερών θα καθιστούσαν ένα σύμπαν νεκρό.

Αυτό είπαν, κάποιοι δεν μου αρέσει η έννοια του πολυσύμπαντος. Ανησυχούν ότι θα καθιστούσε την ελπίδα για μια θεμελιώδη θεωρία που θα εξηγούσε τις σταθερές τόσο μάταιη όσο Η αριθμολογική αναζήτηση του Κέπλερ να συσχετίσει τις πλανητικές τροχιές με ένθετα πλατωνικά στερεά.

Αλλά οι προτιμήσεις μας είναι άσχετες με τον τρόπο με τον οποίο είναι στην πραγματικότητα η φυσική πραγματικότητα - επομένως θα πρέπει σίγουρα να είμαστε ανοιχτοί στην πιθανότητα μιας επικείμενης μεγάλης κοσμολογικής επανάστασης. Πρώτα είχαμε την συνειδητοποίηση του Κοπέρνικου ότι η Γη δεν ήταν το κέντρο του ηλιακού συστήματος - περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο. Τότε συνειδητοποιήσαμε ότι υπάρχουν δισεκατομμύρια πλανητικά συστήματα στον γαλαξία μας και ότι υπάρχουν δισεκατομμύρια γαλαξίες στο παρατηρήσιμο σύμπαν μας.

Θα μπορούσε, λοιπόν, ο παρατηρήσιμος τομέας μας - στην πραγματικότητα το Big Bang μας - να είναι ένα μικροσκοπικό μέρος ενός πολύ μεγαλύτερου και πιθανώς διαφορετικού συνόλου;

Φυσική ή Μεταφυσική;

Πώς ξέρουμε πόσο άτυπο είναι το σύμπαν μας; Για να απαντήσουμε ότι πρέπει να υπολογίσουμε τις πιθανότητες κάθε συνδυασμού σταθερών. Και αυτό είναι ένα κουτάκι με σκουλήκια που δεν μπορούμε να ανοίξουμε ακόμα – θα πρέπει να περιμένει τεράστιες θεωρητικές εξελίξεις.

Δεν ξέρουμε τελικά αν υπάρχουν άλλα Big Bangs. Αλλά δεν είναι μόνο μεταφυσική. Ίσως κάποια μέρα να έχουμε λόγους να πιστεύουμε ότι υπάρχουν.

Συγκεκριμένα, αν είχαμε μια θεωρία που περιέγραφε τη φυσική κάτω από τις ακραίες συνθήκες του εξαιρετικά πρώιμου Big Bang - και αν αυτή η θεωρία είχε επιβεβαιωθεί με άλλους τρόπους, για παράδειγμα με την εξαγωγή ορισμένων ανεξήγητων παραμέτρων στο τυπικό μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής - τότε αν προέβλεψε πολλά Big Bangs, θα πρέπει να το λάβουμε σοβαρά υπόψη.

Οι κριτικοί υποστηρίζουν μερικές φορές ότι το πολυσύμπαν είναι αντιεπιστημονικό επειδή δεν μπορούμε ποτέ να παρατηρήσουμε άλλα σύμπαντα. Αλλά διαφωνώ. Δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε το εσωτερικό των μαύρων τρυπών, αλλά πιστεύουμε σε ποιον φυσικό Ρότζερ Πενρόζ λέει για το τι συμβαίνει εκεί—η θεωρία του έχει αποκτήσει αξιοπιστία συμφωνώντας με πολλά πράγματα που μπορούμε να παρατηρήσουμε.

Πριν από περίπου 15 χρόνια, ήμουν σε ένα πάνελ στο Στάνφορντ όπου ερωτηθήκαμε πόσο σοβαρά πήραμε την έννοια του πολυσύμπαντος—στην κλίμακα «θα στοιχηματίζατε το χρυσόψαρο σας, τον σκύλο σας ή τη ζωή σας» σε αυτό. Είπα ότι ήμουν σχεδόν σε επίπεδο σκύλου. Ο Λίντε είπε ότι είχε σχεδόν στοιχηματίσει τη ζωή του. Αργότερα, όταν το είπαν αυτό, φυσικός Στίβεν Γουάινμπεργκ είπε ότι «ευτυχώς θα στοιχημάτιζε τον σκύλο του Μάρτιν Ρις και τη ζωή του Αντρέι Λίντε».

Δυστυχώς, υποψιάζομαι ότι η Linde, ο σκύλος μου, και εγώ θα είμαστε όλοι νεκροί πριν πάρουμε μια απάντηση.

Πράγματι, δεν μπορούμε καν να είμαστε σίγουροι ότι θα καταλάβαμε την απάντηση - ακριβώς όπως η κβαντική θεωρία είναι πολύ δύσκολη για τους πιθήκους. Είναι κατανοητό ότι η νοημοσύνη μηχανών θα μπορούσε να εξερευνήσει τις γεωμετρικές περιπλοκές ορισμένων θεωριών χορδών και να εκτοξεύσει, για παράδειγμα, ορισμένα γενικά χαρακτηριστικά του τυπικού μοντέλου. Τότε θα είχαμε εμπιστοσύνη στη θεωρία και θα λάβαμε σοβαρά υπόψη τις άλλες προβλέψεις της.

Αλλά δεν θα είχαμε ποτέ τη στιγμή «αχα» που είναι η μεγαλύτερη ικανοποίηση για έναν θεωρητικό. Η φυσική πραγματικότητα στο βαθύτερο επίπεδό της θα μπορούσε να είναι τόσο βαθιά που η διαλεύκανση της θα έπρεπε να περιμένει τα μετα-ανθρώπινα είδη - καταθλιπτικό ή συναρπαστικό όσο κι αν είναι αυτό, σύμφωνα με το γούστο. Αλλά δεν είναι λόγος να απορρίψουμε το πολυσύμπαν ως αντιεπιστημονικό.

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Image Credit: Φωτογραφία Lanju / Unsplash