ลิขสิทธิ์: จักรวาลของเราไม่น่าจะมีอยู่อย่างน่าสงสัย—เว้นแต่ว่ามันจะเป็นหนึ่งในหลายๆ

ลิขสิทธิ์: จักรวาลของเราไม่น่าจะมีอยู่อย่างน่าสงสัย—เว้นแต่ว่ามันจะเป็นหนึ่งในหลายๆ

ประทับเวลา: 9 เมษายน 2023 10:00 น

เป็นเรื่องง่ายที่จะมองเห็นจักรวาลอื่นๆ ซึ่งอยู่ภายใต้กฎทางฟิสิกส์ที่แตกต่างกันเล็กน้อย ซึ่งในนั้นจะไม่มีสิ่งมีชีวิตที่ชาญฉลาดหรือระบบที่ซับซ้อนที่มีการจัดระเบียบใดๆ เกิดขึ้นได้ เราควรแปลกใจไหมที่มีเอกภพที่เราสามารถเกิดได้?

นั่นเป็นคำถามที่นักฟิสิกส์รวมทั้งฉันด้วย ได้พยายามตอบ มานานหลายทศวรรษ แต่มันพิสูจน์ได้ยาก แม้ว่าเราจะสามารถติดตามประวัติศาสตร์จักรวาลย้อนกลับไปได้หนึ่งวินาทีหลังจากบิ๊กแบงอย่างมั่นใจ แต่สิ่งที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้นั้นยากที่จะวัดได้ เครื่องเร่งความเร็วของเราไม่สามารถผลิตพลังงานได้เพียงพอที่จะจำลองสภาวะสุดขั้วที่เกิดขึ้นในนาโนวินาทีแรก

แต่เราคาดหวังว่าในเสี้ยววินาทีแรกนั้น คุณลักษณะสำคัญของเอกภพของเราจะถูกตราตรึงไว้

เงื่อนไขของเอกภพสามารถอธิบายได้ผ่าน “ค่าคงที่พื้นฐาน”—ปริมาณคงที่ในธรรมชาติ เช่น ค่าคงที่ของความโน้มถ่วง (เรียกว่า G) หรือความเร็วแสง (เรียกว่า C) มีประมาณ 30 รายการที่แสดงขนาดและความแรงของพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น มวลของอนุภาค แรง หรือการขยายตัวของเอกภพ แต่ทฤษฎีของเราไม่ได้อธิบายว่าค่าคงที่เหล่านี้ควรมีค่าเท่าใด เราต้องวัดและแทนค่าเหล่านั้นลงในสมการของเราเพื่ออธิบายธรรมชาติได้อย่างถูกต้อง

ค่าของค่าคงที่อยู่ในช่วงที่ช่วยให้ระบบที่ซับซ้อน เช่น ดวงดาว ดาวเคราะห์ คาร์บอน และในที่สุดมนุษย์สามารถวิวัฒนาการได้ นักฟิสิกส์ ได้ค้นพบ หากเราปรับแต่งพารามิเตอร์เหล่านี้เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ มันจะทำให้เอกภพของเราไม่มีชีวิตชีวา ความจริงที่ว่าชีวิตมีอยู่จริงจึงต้องใช้คำอธิบายบางอย่าง

บางคนโต้แย้งว่ามันเป็นเพียงความบังเอิญที่โชคดี อย่างไรก็ตาม คำอธิบายอื่นก็คือเราอาศัยอยู่ใน ลิขสิทธิ์ซึ่งประกอบด้วยโดเมนที่มีกฎทางกายภาพและค่าคงที่พื้นฐานที่แตกต่างกัน ส่วนใหญ่อาจไม่เหมาะกับชีวิตเลย แต่บางคนควรพูดในเชิงสถิติว่าเป็นมิตรกับชีวิต

การปฏิวัติที่กำลังจะเกิดขึ้น?

ขอบเขตของความเป็นจริงทางกายภาพคืออะไร? เรามั่นใจว่าขอบเขตนี้ครอบคลุมมากกว่าขอบเขตที่นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตได้ แม้โดยหลักการแล้วก็ตาม โดเมนนั้นมีขอบเขตแน่นอน นั่นเป็นเพราะว่า เช่นเดียวกับในมหาสมุทร มีขอบฟ้า ที่เรามองไม่เห็นอีกต่อไป และเช่นเดียวกับที่เราไม่คิดว่ามหาสมุทรจะหยุดอยู่เพียงแค่ขอบฟ้าของเรา เราก็คาดว่ากาแลคซีจะเกินขอบเขตของเอกภพที่เราสังเกตได้ ในเอกภพที่เร่งขึ้น ลูกหลานที่อยู่ห่างไกลของเราจะไม่สามารถสังเกตเห็นพวกมันได้เช่นกัน

นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่จะเห็นด้วยว่ามีดาราจักรที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน และดาราจักรเหล่านี้มีจำนวนมากกว่าที่เราสังเกตได้ หากพวกเขายืดออกไปมากพอ ทุกอย่างที่เราเคยจินตนาการว่าจะเกิดขึ้นอาจเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า ไกลออกไปสุดขอบฟ้า เราทุกคนสามารถมีอวตารได้

ขอบเขตที่กว้างใหญ่ (และส่วนใหญ่ไม่สามารถสังเกตได้) นี้จะเป็นผลพวงของบิกแบง "ของเรา" และอาจจะอยู่ภายใต้กฎทางกายภาพเดียวกันกับที่มีผลบังคับในส่วนต่าง ๆ ของจักรวาลที่เราสามารถสังเกตเห็นได้ แต่บิ๊กแบงของเราเป็นคนเดียวหรือเปล่า?

พื้นที่ ทฤษฎีเงินเฟ้อซึ่งแสดงให้เห็นว่าเอกภพในยุคแรกเกิดผ่านช่วงเวลาที่มันมีขนาดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุก ๆ ล้านล้านล้านของหนึ่งล้านล้านวินาที การสนับสนุนเชิงสังเกต. มันอธิบายว่าเหตุใดเอกภพจึงมีขนาดใหญ่และราบรื่น ยกเว้นความผันผวนและระลอกคลื่นที่เป็น "เมล็ด" ของการก่อตัวของดาราจักร

แต่นักฟิสิกส์รวมถึง อังเดร ลินเด้ ได้แสดง ภายใต้ข้อสันนิษฐานบางอย่างที่เจาะจงแต่เป็นไปได้เกี่ยวกับฟิสิกส์ที่ไม่แน่นอนในยุคโบราณนี้ จะมีการผลิตบิกแบง "ชั่วนิรันดร์" ซึ่งแต่ละอย่างก่อให้เกิดจักรวาลใหม่

ทฤษฎีสตริงซึ่งเป็นความพยายามที่จะรวมแรงโน้มถ่วงเข้ากับกฎของไมโครฟิสิกส์ การคาดเดาว่าทุกสิ่งในจักรวาลนั้นประกอบขึ้นจากเชือกเส้นเล็กที่สั่นได้ แต่มันทำให้สันนิษฐานว่ามีมิติมากกว่าที่เราพบ มิติพิเศษเหล่านี้ถูกบีบอัดเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนาจนเราไม่สามารถสังเกตเห็นได้ทั้งหมด และการอัดแน่นแต่ละประเภทสามารถสร้างเอกภพที่มีฟิสิกส์จุลภาคที่แตกต่างกันได้ ดังนั้นเมื่อบิ๊กแบงอื่นๆ เย็นลง อาจถูกควบคุมโดยกฎที่แตกต่างกัน

ดังนั้นในมุมมองที่กว้างกว่านี้ “กฎของธรรมชาติ” อาจเป็นกฎท้องถิ่นที่ควบคุมแพทช์จักรวาลของเราเอง

ภาพของกาแลคซี
เรามองเห็นได้เพียงเสี้ยวหนึ่งของจักรวาล เครดิตรูปภาพ: NASA/James Webb Space Telescope

หากความเป็นจริงทางกายภาพเป็นเช่นนี้ ก็ย่อมมีแรงจูงใจที่แท้จริงในการสำรวจจักรวาลที่ “ขัดแย้งกับข้อเท็จจริง”—สถานที่ที่มีแรงโน้มถ่วงต่างกัน ฟิสิกส์ต่างกัน เป็นต้น—เพื่อสำรวจว่าช่วงของพารามิเตอร์ใดที่จะทำให้เกิดความซับซ้อนขึ้นได้ และสิ่งใดที่จะนำไปสู่การปลอดเชื้อหรือ “ ตายตาย” จักรวาล น่าตื่นเต้น, นี้กำลังดำเนินต่อไป, กับ งานวิจัยล่าสุด แนะนำให้คุณจินตนาการถึงจักรวาลที่เป็นมิตรต่อชีวิตมากกว่าจักรวาลของเรา อย่างไรก็ตาม "การปรับแต่ง" ส่วนใหญ่ของค่าคงที่ทางกายภาพจะทำให้เอกภพตาย

ที่กล่าวว่าบาง ไม่ชอบแนวคิดของลิขสิทธิ์. พวกเขากังวลว่ามันจะทำให้ความหวังสำหรับทฤษฎีพื้นฐานที่จะอธิบายค่าคงที่นั้นไร้ประโยชน์ ภารกิจเกี่ยวกับตัวเลขของเคปเลอร์ เพื่อเชื่อมโยงวงโคจรของดาวเคราะห์กับของแข็งพลาโทนิกที่ซ้อนกัน

แต่ความชอบของเราไม่เกี่ยวข้องกับความเป็นจริงทางกายภาพ ดังนั้นเราควรเปิดใจรับความเป็นไปได้ของการปฏิวัติจักรวาลวิทยาครั้งใหญ่ที่ใกล้เข้ามา ประการแรก เราตระหนักว่าโคเปอร์นิคัสตระหนักว่าโลกไม่ใช่ศูนย์กลางของระบบสุริยะ—มันหมุนรอบดวงอาทิตย์ จากนั้นเราก็ตระหนักว่ามีระบบดาวเคราะห์หลายล้านดวงในดาราจักรของเรา และมีดาราจักรอีกนับล้านในเอกภพที่เราสังเกตได้

เป็นไปได้ไหมว่าขอบเขตที่สังเกตได้ของเรา—ซึ่งก็คือบิ๊กแบงของเรา—เป็นส่วนเล็ก ๆ ของวงดนตรีที่ใหญ่กว่าและอาจมีความหลากหลาย

ฟิสิกส์หรืออภิปรัชญา?

เราจะรู้ได้อย่างไรว่าเอกภพของเราผิดปกติเพียงใด เพื่อตอบว่าเราต้องหาค่าความน่าจะเป็นของค่าคงที่แต่ละค่าผสมกัน และนั่นคือหนอนกระป๋องที่เรายังไม่สามารถเปิดได้ ต้องรอความก้าวหน้าทางทฤษฎีครั้งใหญ่

ในที่สุดเราก็ไม่รู้ว่ามีบิ๊กแบงอื่นอีกหรือไม่ แต่ไม่ใช่แค่อภิปรัชญาเท่านั้น วันหนึ่งเราอาจมีเหตุผลให้เชื่อว่ามีอยู่จริง

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ้าเรามีทฤษฎีที่อธิบายฟิสิกส์ภายใต้สภาวะสุดขั้วของบิกแบงในยุคแรกสุด และถ้าทฤษฎีนั้นได้รับการยืนยันในรูปแบบอื่น เช่น โดยการหาค่าพารามิเตอร์บางอย่างที่อธิบายไม่ได้ในแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาค ถ้าอย่างนั้น มันทำนายบิ๊กแบงหลายครั้ง เราควรพิจารณาอย่างจริงจัง

บางครั้งนักวิจารณ์แย้งว่าลิขสิทธิ์นั้นไม่ถูกหลักวิทยาศาสตร์เพราะเราไม่สามารถสังเกตจักรวาลอื่นได้ แต่ฉันไม่เห็นด้วย เราไม่สามารถสังเกตภายในหลุมดำได้ แต่เราเชื่อในสิ่งที่นักฟิสิกส์ โรเจอร์เพนโรส กล่าวถึงสิ่งที่เกิดขึ้นที่นั่น—ทฤษฎีของเขาได้รับความน่าเชื่อถือจากการเห็นด้วยกับหลายสิ่งหลายอย่างที่เราสังเกตได้

เมื่อประมาณ 15 ปีที่แล้ว ฉันเข้าร่วมการอภิปรายที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด เราถูกถาม เราใช้แนวคิดลิขสิทธิ์อย่างจริงจังเพียงใดในระดับ "คุณจะเดิมพันปลาทอง สุนัขของคุณ หรือชีวิตของคุณ" ฉันบอกว่าฉันเกือบจะอยู่ในระดับสุนัข ลินเด้บอกว่าเขาแทบจะเดิมพันด้วยชีวิต ภายหลัง เมื่อถูกบอกอย่างนี้, นักฟิสิกส์ สตีเว่น ไวน์เบิร์ก กล่าวว่าเขาจะ “เดิมพันอย่างมีความสุขกับสุนัขของ Martin Rees และชีวิตของ Andrei Linde”

น่าเศร้าที่ฉันสงสัยว่าลินเด้ สุนัขของฉัน และตัวฉันจะต้องตายก่อนที่เราจะหาคำตอบได้

อันที่จริง เราไม่สามารถแน่ใจได้ด้วยซ้ำว่าเราจะเข้าใจคำตอบ เช่นเดียวกับทฤษฎีควอนตัมที่ยากเกินไปสำหรับลิง เป็นไปได้ว่าหน่วยสืบราชการลับของเครื่องจักรสามารถสำรวจความซับซ้อนทางเรขาคณิตของทฤษฎีสตริงบางทฤษฎีและพ่นออกมา ตัวอย่างเช่น คุณลักษณะทั่วไปบางประการของแบบจำลองมาตรฐาน จากนั้นเราจะมีความมั่นใจในทฤษฎีและพิจารณาการคาดการณ์อื่น ๆ อย่างจริงจัง

แต่เราคงไม่มีวันเข้าใจช่วงเวลา "aha" ที่สร้างความพึงพอใจให้กับนักทฤษฎีได้มากที่สุด ความเป็นจริงทางกายภาพที่ระดับลึกที่สุดของมันอาจลึกซึ้งมากจนต้องรอให้สปีชี่ส์มนุษย์ตายก่อน—ซึ่งน่าหดหู่หรือตื่นเต้นแล้วแต่รสนิยม แต่ก็ไม่มีเหตุผลที่จะปฏิเสธลิขสิทธิ์ว่าไม่ถูกหลักวิทยาศาสตร์สนทนา

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

เครดิตภาพ: ลันจูโฟโตกราฟี / Unsplash 

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก Hub เอกพจน์