Multiverse: Alam Semesta Kita Sangat Tidak Mungkin Ada—Kecuali Itu Salah Satu Dari Banyaknya

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Sangat mudah untuk membayangkan alam semesta lain, yang diatur oleh hukum fisika yang sedikit berbeda, di mana tidak ada kehidupan berakal, atau bahkan sistem kompleks terorganisir apa pun, yang dapat muncul. Oleh karena itu, haruskah kita terkejut bahwa ada alam semesta tempat kita dapat muncul?

Itu pertanyaan fisikawan termasuk saya telah mencoba untuk menjawab selama beberapa dekade. Tapi itu terbukti sulit. Meskipun kita dapat dengan yakin melacak sejarah kosmik hingga satu detik setelah Big Bang, apa yang terjadi sebelumnya lebih sulit diukur. Akselerator kami tidak dapat menghasilkan energi yang cukup untuk mereplikasi kondisi ekstrem yang berlaku dalam nanodetik pertama.

Tapi kami berharap bahwa dalam sepersekian detik pertama itulah ciri-ciri utama alam semesta kita tercetak.

Kondisi alam semesta dapat digambarkan melalui “konstanta dasar”—kuantitas tetap di alam, seperti konstanta gravitasi (disebut G) atau kecepatan cahaya (disebut C). Ada sekitar 30 di antaranya yang mewakili ukuran dan kekuatan parameter seperti massa partikel, gaya, atau perluasan alam semesta. Tapi teori kami tidak menjelaskan nilai apa yang harus dimiliki konstanta ini. Sebaliknya, kita harus mengukurnya dan memasukkan nilainya ke dalam persamaan kita untuk mendeskripsikan alam secara akurat.

Nilai konstanta berada dalam kisaran yang memungkinkan sistem kompleks seperti bintang, planet, karbon, dan akhirnya manusia berevolusi. Fisikawan telah ditemukan bahwa jika kita men-tweak beberapa parameter ini hanya beberapa persen, itu akan membuat alam semesta kita mati. Oleh karena itu, fakta bahwa kehidupan itu ada membutuhkan beberapa penjelasan.

Beberapa berpendapat itu hanya kebetulan yang menguntungkan. Penjelasan alternatif, bagaimanapun, adalah bahwa kita hidup di a multiverse, berisi domain dengan hukum fisika dan nilai konstanta dasar yang berbeda. Sebagian besar mungkin sama sekali tidak cocok untuk hidup. Tetapi beberapa harus, secara statistik, ramah hidup.

Revolusi Mendatang?

Apa sejauh mana realitas fisik? Kami yakin bahwa ini lebih luas daripada domain yang dapat diamati oleh para astronom, bahkan secara prinsip. Domain itu pasti terbatas. Itu pada dasarnya karena, seperti di lautan, ada cakrawala bahwa kita tidak bisa melihat lebih jauh. Dan sama seperti kita tidak berpikir lautan berhenti tepat di luar cakrawala kita, kita mengharapkan galaksi di luar batas alam semesta kita yang dapat diamati. Di alam semesta kita yang berakselerasi, keturunan jauh kita juga tidak akan pernah bisa mengamatinya.

Sebagian besar fisikawan akan setuju bahwa ada galaksi yang tidak pernah bisa kita lihat, dan jumlahnya lebih banyak daripada yang bisa kita amati. Jika mereka terbentang cukup jauh, maka segala sesuatu yang dapat kita bayangkan terjadi mungkin akan terulang lagi dan lagi. Jauh di luar cakrawala, kita semua bisa memiliki avatar.

Domain yang luas (dan sebagian besar tidak dapat diamati) ini akan menjadi akibat dari Big Bang "kita"—dan mungkin akan diatur oleh hukum fisika yang sama yang berlaku di bagian alam semesta yang dapat kita amati. Tapi apakah Big Bang kita satu-satunya?

Grafik teori inflasi, yang menunjukkan bahwa alam semesta awal mengalami periode ketika ukurannya menjadi dua kali lipat setiap sepersetriliun per triliun per triliun detik. dukungan pengamatan. Ini menjelaskan mengapa alam semesta begitu besar dan halus, kecuali fluktuasi dan riak yang merupakan "benih" pembentukan galaksi.

Tapi fisikawan termasuk Andrey Linde telah menunjukkan bahwa, di bawah beberapa asumsi spesifik namun masuk akal tentang fisika yang tidak pasti di era kuno ini, akan ada produksi Big Bang yang “abadi”—masing-masing memunculkan alam semesta baru.

teori string, yang merupakan upaya untuk menyatukan gravitasi dengan hukum mikrofisika, menduga segala sesuatu di alam semesta terdiri dari string kecil yang bergetar. Tapi itu membuat asumsi bahwa ada lebih banyak dimensi daripada yang kita alami. Dimensi ekstra ini, menurutnya, dipadatkan begitu rapat sehingga kita tidak memperhatikan semuanya. Dan setiap jenis pemadatan dapat menciptakan alam semesta dengan mikrofisika yang berbeda—jadi Big Bang lainnya, ketika mendingin, dapat diatur oleh hukum yang berbeda.

Oleh karena itu, “hukum alam”, dalam perspektif yang lebih agung ini, dapat menjadi peraturan daerah yang mengatur tambalan kosmik kita sendiri.

Gambar galaksi. — Kita hanya bisa melihat sebagian kecil dari alam semesta. Kredit Gambar: Teleskop Antariksa NASA/James Webb

Jika realitas fisik seperti ini, maka ada motivasi nyata untuk menjelajahi alam semesta "kontrafaktual"—tempat dengan gravitasi berbeda, fisika berbeda, dan sebagainya—untuk mengeksplorasi rentang parameter apa yang memungkinkan kompleksitas muncul, dan mana yang akan mengarah ke steril atau " lahir mati” kosmos. Menariknya, ini sedang berlangsung, dengan penelitian terbaru menyarankan Anda bisa membayangkan alam semesta yang bahkan lebih bersahabat dengan kehidupan daripada milik kita. Namun, sebagian besar "penyesuaian" konstanta fisik akan membuat alam semesta lahir mati.

Yang mengatakan, beberapa tidak suka konsep multiverse. Mereka khawatir itu akan membuat harapan teori fundamental untuk menjelaskan konstanta menjadi sia-sia Pencarian numerologi Kepler untuk menghubungkan orbit planet ke padatan platonis bersarang.

Tapi preferensi kita tidak relevan dengan kenyataan fisik sebenarnya—jadi kita harus berpikiran terbuka terhadap kemungkinan revolusi kosmologis besar yang akan segera terjadi. Pertama, kami memiliki kesadaran Copernicus bahwa Bumi bukanlah pusat tata surya—ia berputar mengelilingi matahari. Kemudian kami menyadari bahwa ada miliaran sistem planet di galaksi kita, dan ada miliaran galaksi di alam semesta kita yang dapat diamati.

Jadi mungkinkah domain kita yang dapat diamati—bahkan Dentuman Besar kita—merupakan bagian kecil dari ansambel yang jauh lebih besar dan mungkin beragam?

Fisika atau Metafisika?

Bagaimana kita tahu betapa atipikal alam semesta kita? Untuk menjawabnya kita perlu menghitung probabilitas dari setiap kombinasi konstanta. Dan itu adalah sekaleng cacing yang belum bisa kita buka—harus menunggu kemajuan teoretis yang sangat besar.

Kami pada akhirnya tidak tahu apakah ada Big Bang lainnya. Tapi mereka bukan hanya metafisika. Suatu hari kita mungkin memiliki alasan untuk percaya bahwa mereka ada.

Khususnya, jika kita memiliki teori yang menjelaskan fisika di bawah kondisi ekstrem Big Bang ultra-awal—dan jika teori itu telah dikuatkan dengan cara lain, misalnya dengan menurunkan beberapa parameter yang tidak dapat dijelaskan dalam model standar fisika partikel—maka jika itu meramalkan beberapa Big Bang, kita harus menganggapnya serius.

Kritikus terkadang berpendapat bahwa multiverse tidak ilmiah karena kita tidak pernah bisa mengamati alam semesta lain. Tapi saya tidak setuju. Kami tidak dapat mengamati bagian dalam lubang hitam, tetapi kami percaya apa yang dikatakan fisikawan Roger Penrose mengatakan tentang apa yang terjadi di sana—teorinya telah memperoleh kredibilitas dengan menyetujui banyak hal yang dapat kita amati.

Sekitar 15 tahun yang lalu, saya menjadi panel di Stanford di mana kami diminta betapa seriusnya kami menganggap konsep multiverse—pada skala "maukah Anda mempertaruhkan ikan mas, anjing, atau nyawa Anda" di atasnya. Saya bilang saya hampir di level anjing. Linde berkata dia hampir mempertaruhkan nyawanya. Belakangan, setelah diberi tahu ini, fisikawan Steven Weinberg mengatakan dia "dengan senang hati mempertaruhkan anjing Martin Rees dan kehidupan Andrei Linde."

Sedihnya, saya curiga Linde, anjing saya, dan saya semua akan mati sebelum kami mendapat jawaban.

Memang, kita bahkan tidak yakin akan memahami jawabannya—sama seperti teori kuantum yang terlalu sulit bagi monyet. Dapat dibayangkan bahwa kecerdasan mesin dapat mengeksplorasi seluk-beluk geometris dari beberapa teori string dan memuntahkan, misalnya, beberapa fitur umum dari model standar. Kami kemudian memiliki kepercayaan pada teori tersebut dan menganggap serius prediksi lainnya.

Tapi kita tidak akan pernah memiliki momen wawasan "aha" yang merupakan kepuasan terbesar bagi seorang ahli teori. Realitas fisik pada tingkat terdalamnya bisa begitu mendalam sehingga penjelasannya harus menunggu spesies pascamanusia — menyedihkan atau menggembirakan, menurut selera. Tapi itu bukan alasan untuk mengabaikan multiverse sebagai tidak ilmiah.

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

Gambar Kredit: Fotografi Lanju / Unsplash