Multiversum: meie universumi olemasolu on kahtlaselt ebatõenäoline

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Lihtne on ette kujutada teisi universumeid, mida juhivad veidi teistsugused füüsikaseadused, kus ei saaks tekkida intelligentset elu ega ka mitte mingisuguseid organiseeritud kompleksseid süsteeme. Kas me peaksime seetõttu olema üllatunud, et on olemas universum, milles saime tekkida?

See on küsimus füüsikutele, sealhulgas mulle on püüdnud vastata aastakümneid. Kuid see on osutunud keeruliseks. Kuigi me võime kindlalt jälgida kosmilist ajalugu ühe sekundi jooksul pärast Suurt Pauku, on seda, mis juhtus enne, raskem hinnata. Meie kiirendid lihtsalt ei suuda toota piisavalt energiat, et korrata ekstreemseid tingimusi, mis valitsesid esimesel nanosekundil.

Kuid me eeldame, et meie universumi põhijooned said jälje esimese sekundi murdosa jooksul.

Universumi tingimusi saab kirjeldada selle kaudupõhikonstandid”- looduses esinevad fikseeritud suurused, nagu gravitatsioonikonstant (nimetatakse G) või valguse kiirus (nimetatakse C). Neid on umbes 30, mis esindavad selliste parameetrite suurust ja tugevust nagu osakeste mass, jõud või universumi paisumine. Kuid meie teooriad ei selgita, millised väärtused neil konstantidel peaksid olema. Selle asemel peame neid mõõtma ja nende väärtused oma võrranditesse ühendama, et loodust täpselt kirjeldada.

Konstantide väärtused jäävad vahemikku, mis võimaldab areneda keerulistel süsteemidel, nagu tähed, planeedid, süsinik ja lõpuks ka inimesed. Füüsikud on avastanud et kui me mõnda neist parameetritest vaid mõne protsendi võrra kohandaksime, muudaks see meie universumi elutuks. Asjaolu, et elu on olemas, vajab seetõttu veidi selgitamist.

Mõned väidavad, et see on lihtsalt õnnelik juhus. Alternatiivne seletus on aga see, et me elame a multiversum, mis sisaldab erinevate füüsikaliste seaduste ja põhikonstantide väärtustega domeene. Enamik neist võib olla eluks täiesti sobimatud. Kuid mõned peaksid statistiliselt olema elusõbralikud.

Eelseisev revolutsioon?

Milline on füüsilise reaalsuse ulatus? Oleme kindlad, et see on ulatuslikum kui valdkond, mida astronoomid võivad eales jälgida, isegi põhimõtteliselt. See domeen on kindlasti piiratud. Põhimõtteliselt sellepärast, et nagu ookeanil, seal on horisont et me ei näe kaugemale. Ja nagu me ei arva, et ookean peatub meie silmapiiri taga, ootame ka galaktikaid väljaspool meie vaadeldava universumi piire. Meie kiirenevas universumis ei saa ka meie kauged järeltulijad neid kunagi jälgida.

Enamik füüsikuid nõustub, et on galaktikaid, mida me kunagi ei näe, ja et neid on rohkem kui neid, mida me võime vaadelda. Kui need ulatuvad piisavalt kaugele, võib kõik, mida me kunagi ette kujutada võiksime, korduda ikka ja jälle. Kaugel horisondi taga võivad meil kõigil olla avatarid.

See tohutu (ja peamiselt mittejälgitav) valdkond oleks "meie" Suure Paugu tagajärg ja seda reguleeriksid tõenäoliselt samad füüsikalised seadused, mis kehtivad universumi nendes osades, mida me võime jälgida. Aga kas meie Suur Pauk oli ainus?

. inflatsiooni teooria, mis viitab sellele, et varajane universum läbis perioodi, mil selle suurus kahekordistus iga triljondik triljondik triljondik sekundist on tõeline vaatlusabi. See selgitab, miks universum on nii suur ja sujuv, välja arvatud kõikumised ja lainetused, mis on galaktikate moodustumise "seemned".

Kuid füüsikud sealhulgas Andrei Linde on näidanud et mõnede konkreetsete, kuid usutavate eelduste kohaselt selle iidse ajastu ebakindla füüsika kohta toimuks "igavene" suurte paukude tootmine, millest igaüks tekitab uue universumi.

Stringiteooria, mis on katse ühendada gravitatsioon mikrofüüsika seadustega, oletab, et kõik universumis koosneb pisikestest vibreerivatest stringidest. Kuid see eeldab, et mõõtmeid on rohkem kui need, mida me kogeme. See viitab sellele, et need lisamõõtmed on nii tihedalt kokku surutud, et me ei märka neid kõiki. Ja iga tihendamise tüüp võib luua erineva mikrofüüsikaga universumi – nii et teisi suuri pauke, kui need jahtuvad, võiksid reguleerida erinevad seadused.

Seetõttu võivad "loodusseadused" selles veelgi suurejoonelisemas perspektiivis olla kohalikud põhiseadused, mis reguleerivad meie enda kosmilist lappi.

Galaktikate pilt. — Me näeme vaid murdosa universumist. Pildi autoriteet: NASA/James Webbi kosmoseteleskoop

Kui füüsiline reaalsus on selline, siis on tõeline motivatsioon uurida "kontrafaktuaalseid" universumeid – erineva gravitatsiooniga, erineva füüsikaga ja nii edasi kohti –, et uurida, milline parameetrite vahemik võimaldaks keerukust esile kutsuda ja mis tooks kaasa steriilse või surnult sündinud” kosmos. Põnevalt on see käimas, koos hiljutised uuringud mis viitab sellele, et võiksite ette kujutada universumeid, mis on veelgi elusõbralikumad kui meie oma. Enamik füüsiliste konstantide "muutumisi" muudaks aga universumi surnult sündinud.

See ütles, et mõned mulle ei meeldi multiversumi kontseptsioon. Nad muretsevad, et see muudaks lootuse fundamentaalsele teooriale, mis seletaks konstante sama asjatu kui Kepleri numeroloogiline otsing seostada planeetide orbiite pesastatud platooniliste tahkete ainetega.

Kuid meie eelistused ei ole füüsilise reaalsuse jaoks olulised – seega peaksime kindlasti olema avatud peatse suure kosmoloogilise revolutsiooni võimalusele. Kõigepealt saime Koperniku arusaama, et Maa ei ole Päikesesüsteemi keskpunkt – see tiirleb ümber päikese. Siis mõistsime, et meie galaktikas on miljoneid planeedisüsteeme ja et meie vaadeldavas universumis on miljoneid galaktikaid.

Kas võib juhtuda, et meie jälgitav domeen – tegelikult ka meie Suur Pauk – on pisike osa palju suuremast ja võib-olla mitmekesisest ansamblist?

Füüsika või metafüüsika?

Kuidas me teame, kui ebatüüpiline on meie universum? Sellele vastamiseks peame välja töötama iga konstantide kombinatsiooni tõenäosused. Ja see on ussipurk, mida me veel avada ei saa – see peab ootama tohutuid teoreetilisi edusamme.

Me ei tea lõpuks, kas on ka teisi suuri pauke. Kuid need pole ainult metafüüsika. Meil võib ühel päeval olla põhjust arvata, et need on olemas.

Täpsemalt, kui meil oleks teooria, mis kirjeldaks füüsikat ülivarajase Suure Paugu äärmuslikes tingimustes – ja kui seda teooriat oleks kinnitatud muul viisil, näiteks tuletades osakeste füüsika standardmudelis mõned seletamatud parameetrid, siis kui see ennustas mitut suurt pauku, peaksime seda tõsiselt võtma.

Kriitikud väidavad mõnikord, et multiversum on ebateaduslik, kuna me ei saa kunagi jälgida teisi universumeid. Aga ma ei nõustu. Me ei saa jälgida mustade aukude sisemust, kuid me usume, milline füüsik Roger Penrose ütleb seal toimuva kohta – tema teooria on saavutanud usaldusväärsuse, nõustudes paljude asjadega, mida võime jälgida.

Umbes 15 aastat tagasi olin ma Stanfordi paneelis meilt küsiti kui tõsiselt me võtsime multiversumi kontseptsiooni – skaalal „kas sa panustaksid sellele oma kuldkalale, oma koerale või oma elule”. Ütlesin, et olen peaaegu koera tasemel. Linde ütles, et oleks peaaegu oma eluga kihla vedanud. Hiljem, kui talle seda öeldi, füüsik Steven Weinberg ütles, et teeks hea meelega kihla Martin Reesi koera ja Andrei Linde elu peale.

Kahjuks kahtlustan, et minu koer Linde ja mina oleme kõik surnud, enne kui saame vastuse.

Tõepoolest, me ei saa isegi olla kindlad, et saame vastusest aru – nii nagu kvantteooria on ahvide jaoks liiga raske. On mõeldav, et masinintelligents võib uurida mõne stringiteooria geomeetrilisi keerukusi ja välja paisata näiteks mõned standardmudeli üldised omadused. Siis usaldaksime teooriat ja võtaksime selle teisi ennustusi tõsiselt.

Kuid me ei saaks kunagi seda "ahaa" taipamishetke, mis on teoreetiku jaoks suurim rahulolu. Füüsiline reaalsus oma sügavaimal tasemel võib olla nii sügav, et selle väljaselgitamine peaks ootama posthumaanseid liike – nii masendav või virgutav, kui see maitse järgi võib olla. Kuid pole põhjust pidada multiversumit ebateaduslikuks.

See artikkel avaldatakse uuesti Vestlus Creative Commonsi litsentsi all. Loe algse artikli.

Image Credit: Lanju Foto / Unsplash