הרב-יקום: היקום שלנו לא קיים באופן חשוד - אלא אם הוא אחד מני רבים

קל לדמיין יקומים אחרים, הנשלטים על ידי חוקי הפיזיקה מעט שונים, שבהם לא יכלו להיווצר חיים תבוניים, ואף לא כל סוג של מערכות מורכבות מאורגנות. האם עלינו להיות מופתעים מכך שקיים יקום שבו הצלחנו להגיח?

זו שאלה פיזיקאים כולל אותי ניסו לענות למשך עשרות שנים. אבל זה מתגלה כקשה. למרות שאנו יכולים לעקוב בביטחון אחר ההיסטוריה הקוסמית חזרה לשנייה אחת לאחר המפץ הגדול, קשה יותר לאמוד את מה שקרה קודם לכן. המאיצים שלנו פשוט לא יכולים לייצר מספיק אנרגיה כדי לשחזר את התנאים הקיצוניים ששררו בננו-שנייה הראשונה.

אבל אנו מצפים שבאותו חלקיקי שנייה זעירים, המאפיינים העיקריים של היקום שלנו הוטבעו.

ניתן לתאר את תנאי היקום באמצעות "קבועים בסיסיים"-כמויות קבועות בטבע, כגון קבוע הכבידה (הנקרא G) או מהירות האור (הנקראת C). ישנם כ-30 כאלה המייצגים את הגדלים והחוזק של פרמטרים כגון מסות חלקיקים, כוחות או התפשטות היקום. אבל התיאוריות שלנו לא מסבירות אילו ערכים צריכים להיות לקבועים האלה. במקום זאת, עלינו למדוד אותם ולחבר את הערכים שלהם למשוואות שלנו כדי לתאר במדויק את הטבע.

ערכי הקבועים נמצאים בטווח המאפשר למערכות מורכבות כמו כוכבים, כוכבי לכת, פחמן ובסופו של דבר לבני אדם להתפתח. פיזיקאים גילה שאם נשנה חלק מהפרמטרים הללו באחוזים בודדים בלבד, זה יהפוך את היקום שלנו לחסר חיים. העובדה שהחיים קיימים, אם כן, דורשת הסבר מסוים.

יש הטוענים שזה רק צירוף מקרים של מזל. הסבר חלופי, לעומת זאת, הוא שאנו חיים ב המדובב, המכילים תחומים עם חוקים פיזיקליים וערכים שונים של קבועים בסיסיים. רובם עלולים להיות לגמרי לא מתאימים לחיים. אבל כמה מהם צריכים, מבחינה סטטיסטית, להיות ידידותיים לחיים.

המהפכה המתקרבת?

מה היקף המציאות הפיזית? אנו בטוחים שזה נרחב יותר מהתחום שאסטרונומים יכולים לצפות בו אי פעם, אפילו באופן עקרוני. התחום הזה בהחלט סופי. זה בעצם בגלל שכמו בים, יש אופק שאנחנו לא יכולים לראות מעבר. וכמו שאנחנו לא חושבים שהאוקיינוס ​​עוצר ממש מעבר לאופק שלנו, אנחנו מצפים לגלקסיות מעבר לגבול היקום הנצפה שלנו. ביקום המואץ שלנו, גם צאצאינו המרוחקים לעולם לא יוכלו לצפות בהם.

רוב הפיזיקאים יסכימו שיש גלקסיות שאיננו יכולים לראות לעולם, ושאלה עולים במספרם על אלו שאנו יכולים לצפות בהם. אם הם נמתחו מספיק רחוק, אז כל מה שנוכל לדמיין קורה עלול לחזור על עצמו שוב ושוב. הרבה מעבר לאופק, לכולנו יכולים להיות אווטרים.

התחום העצום הזה (ובעיקר בלתי ניתן לצפייה) יהיה תוצאות המפץ הגדול "שלנו" - וכנראה יהיה נשלט על ידי אותם חוקים פיזיקליים השוררים בחלקי היקום שאנו יכולים לצפות בהם. אבל האם המפץ הגדול שלנו היה היחיד?

השמיים תורת האינפלציה, מה שמרמז על כך שהיקום המוקדם עבר תקופה שבה הכפיל את גודלו לכל טריליון טריליון טריליון שניה יש אמיתי תמיכה תצפיתית. זה מסביר למה היקום כל כך גדול וחלק, למעט תנודות ואדוות שהם "הזרעים" להיווצרות גלקסיות.

אבל פיזיקאים כולל אנדריי לינד הראה שתחת כמה הנחות ספציפיות אך סבירות לגבי הפיזיקה הלא ודאית בעידן עתיק זה, תהיה ייצור "נצחי" של המפץ הגדול - כל אחד מהם יביא ליקום חדש.

תיאוריית המיתרים, שהוא ניסיון לאחד את כוח המשיכה עם חוקי המיקרופיזיקה, משער שכל דבר ביקום מורכב ממיתרים זעירים ורוטטים. אבל היא מניחה שיש יותר ממדים מאלה שאנו חווים. הממדים הנוספים הללו, כך עולה, דחוסים זה בזה בצורה כה הדוקה עד שאנו לא שמים לב לכולן. וכל סוג של דחיסה יכול ליצור יקום עם מיקרופיזיקה שונה - כך שמפץ גדול אחר, כאשר הם מתקררים, יכולים להיות מנוהלים על ידי חוקים שונים.

"חוקי הטבע" עשויים אם כן, בפרספקטיבה גדולה עוד יותר זו, להיות חוקי עזר מקומיים השולטים בחלק הקוסמי שלנו.

אם המציאות הפיזית היא כזו, אז יש מוטיבציה אמיתית לחקור יקומים "קונטרה-עובדתיים" - מקומות עם כוח משיכה שונה, פיזיקה שונה וכן הלאה - לחקור איזה טווח של פרמטרים יאפשר למורכבות להופיע, ואשר יובילו לסטריליות או " קוסמוס שנולד מת. באופן מרגש, זה נמשך, עם מחקר אחרון מציע לך לדמיין יקומים שהם אפילו יותר ידידותיים לחיים משלנו. עם זאת, רוב ה"התכווצויות" של הקבועים הפיזיים יגרמו ליקום שנולד מת.

עם זאת, חלק לא אוהב את הרעיון של רב-יקום. הם חוששים שזה יהפוך את התקווה לתיאוריה בסיסית שתסביר את הקבועים לשווא המסע הנומרולוגי של קפלר לקשר בין מסלולים פלנטריים למוצקים אפלטוניים מקוננים.

אבל ההעדפות שלנו אינן רלוונטיות לאופן שבו המציאות הפיזית היא למעשה - אז אנחנו בוודאי צריכים להיות פתוחים לאפשרות של מהפכה קוסמולוגית גדולה קרובה. תחילה הייתה לנו ההבנה הקופרניקאית שכדור הארץ אינו מרכז מערכת השמש - הוא סובב סביב השמש. ואז הבנו שיש מיליונים של מערכות פלנטריות בגלקסיה שלנו, ושיש מיליונים של גלקסיות ביקום הנצפה שלנו.

אז האם יכול להיות שהתחום הנצפה שלנו - אכן המפץ הגדול שלנו - הוא חלק זעיר ממכלול גדול בהרבה ואולי מגוון?

פיזיקה או מטפיזיקה?

איך נדע עד כמה היקום שלנו לא טיפוסי? כדי לענות על כך עלינו לחשב את ההסתברויות של כל שילוב של קבועים. וזו פחית תולעים שאנחנו עדיין לא יכולים לפתוח - היא תצטרך לחכות להתקדמות תיאורטית ענקית.

אנחנו לא יודעים בסופו של דבר אם יש עוד מפץ גדול. אבל הם לא רק מטפיזיקה. אולי יום אחד יהיו לנו סיבות להאמין שהם קיימים.

ספציפית, אם הייתה לנו תיאוריה שתיארה פיזיקה בתנאים הקיצוניים של המפץ הגדול האולטרה-מוקדם - ואם התיאוריה הזו אוששה בדרכים אחרות, למשל על ידי גזירת כמה פרמטרים בלתי מוסברים במודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים - אז אם הוא חזה מספר רב של המפץ הגדול, אנחנו צריכים לקחת את זה ברצינות.

המבקרים טוענים לפעמים שהרב-יקום אינו מדעי מכיוון שלעולם לא נוכל לצפות ביקומים אחרים. אבל אני לא מסכים. אנחנו לא יכולים לצפות בפנים של חורים שחורים, אבל אנחנו מאמינים במה הפיזיקאי רוג'ר פנרוז אומר על מה שקורה שם - התיאוריה שלו זכתה לאמינות על ידי הסכמה עם הרבה דברים שאנחנו יכולים לראות.

לפני כ-15 שנה הייתי בפאנל בסטנפורד שם שאלו אותנו כמה ברצינות לקחנו את המושג הרב-יקום - בסולם "האם היית מהמר על דג הזהב שלך, הכלב שלך או החיים שלך". אמרתי שאני כמעט ברמת הכלב. לינד אמר שהוא כמעט הימר על חייו. מאוחר יותר, כשאומרים זאת, פיזיקאי סטיבן וויינברג אמר שהוא "הימר בשמחה על הכלב של מרטין ריס ועל חייו של אנדריי לינדה".

למרבה הצער, אני חושד שלינד, הכלב שלי ואני נמות לפני שתהיה לנו תשובה.

ואכן, אנחנו אפילו לא יכולים להיות בטוחים שהיינו מבינים את התשובה - בדיוק כפי שתורת הקוונטים קשה מדי עבור קופים. אפשר להעלות על הדעת שבינת מכונה תוכל לחקור את המורכבויות הגיאומטריות של כמה תיאוריות מיתרים ולפלוט החוצה, למשל, כמה תכונות כלליות של המודל הסטנדרטי. אז היה לנו אמון בתיאוריה וניקח ברצינות את תחזיותיה האחרות.

אבל לעולם לא יהיה לנו רגע התובנה "אהה" שהוא הסיפוק הגדול ביותר עבור תיאורטיקן. המציאות הפיזית ברמה העמוקה ביותר יכולה להיות כה עמוקה עד שהבירור שלה יצטרך לחכות למין פוסט אנושי - מדכא או מרגש ככל שיהיה, לפי הטעם. אבל זו לא סיבה לפטור את הרב-יקום כלא מדעי.

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.

תמונת אשראי: Lanju Fotografie / Unsplash 

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• מקור: https://singularityhub.com/2023/04/09/the-multiverse-our-universe-is-suspiciously-unlikely-to-exist-unless-it-is-one-of-many/