Đa vũ trụ: Vũ trụ của chúng ta khó có khả năng tồn tại—Trừ khi nó là một trong nhiều vũ trụ

Thật dễ dàng để hình dung ra những vũ trụ khác, bị chi phối bởi các định luật vật lý hơi khác, trong đó không có sự sống thông minh nào, cũng như bất kỳ loại hệ thống phức tạp có tổ chức nào, có thể phát sinh. Do đó, chúng ta có nên ngạc nhiên rằng tồn tại một vũ trụ trong đó chúng ta có thể xuất hiện không?

Đó là một câu hỏi các nhà vật lý bao gồm cả tôi đã cố gắng trả lời trong nhiều thập kỷ. Nhưng nó đang tỏ ra khó khăn. Mặc dù chúng ta có thể tự tin truy ngược lịch sử vũ trụ trở lại một giây sau Vụ nổ lớn, nhưng những gì xảy ra trước đó thì khó đánh giá hơn. Máy gia tốc của chúng tôi đơn giản là không thể tạo ra đủ năng lượng để tái tạo các điều kiện khắc nghiệt xảy ra trong nano giây đầu tiên.

Nhưng chúng tôi hy vọng rằng chính trong phần nhỏ đầu tiên của giây đó, các đặc điểm chính của vũ trụ của chúng ta đã được in dấu.

Các điều kiện của vũ trụ có thể được mô tả thông qua “hằng số cơ bản” — các đại lượng cố định trong tự nhiên, chẳng hạn như hằng số hấp dẫn (gọi là G) hoặc tốc độ ánh sáng (gọi là C). Có khoảng 30 trong số này đại diện cho kích thước và cường độ của các tham số như khối lượng hạt, lực hoặc sự giãn nở của vũ trụ. Nhưng các lý thuyết của chúng tôi không giải thích những giá trị mà các hằng số này nên có. Thay vào đó, chúng ta phải đo lường chúng và đưa các giá trị của chúng vào các phương trình của chúng ta để mô tả chính xác tự nhiên.

Giá trị của các hằng số nằm trong phạm vi cho phép các hệ thống phức tạp như sao, hành tinh, carbon và cuối cùng là con người tiến hóa. Những nhà vật lý đã được khám phá rằng nếu chúng ta điều chỉnh một số thông số này chỉ vài phần trăm, nó sẽ khiến vũ trụ của chúng ta trở nên vô hồn. Do đó, thực tế là sự sống tồn tại cần một số lời giải thích.

Một số người cho rằng đó chỉ là một sự trùng hợp may mắn. Tuy nhiên, một cách giải thích khác là chúng ta đang sống trong một đa vũ trụ, chứa các miền với các định luật vật lý khác nhau và giá trị của các hằng số cơ bản. Hầu hết có thể hoàn toàn không phù hợp với cuộc sống. Nhưng theo thống kê, một số ít nên thân thiện với cuộc sống.

Cuộc cách mạng sắp xảy ra?

Phạm vi của thực tế vật lý là gì? Chúng tôi tự tin rằng nó rộng hơn phạm vi mà các nhà thiên văn học có thể quan sát được, kể cả về nguyên tắc. Miền đó chắc chắn là hữu hạn. Điều đó về cơ bản là bởi vì, giống như trên đại dương, có một chân trời mà chúng ta không thể nhìn xa hơn. Và cũng giống như chúng ta không nghĩ rằng đại dương dừng ngay bên ngoài đường chân trời của chúng ta, chúng ta mong đợi các thiên hà vượt ra ngoài giới hạn của vũ trụ quan sát được của chúng ta. Trong vũ trụ đang tăng tốc của chúng ta, con cháu xa xôi của chúng ta cũng sẽ không bao giờ có thể quan sát được chúng.

Hầu hết các nhà vật lý đều đồng ý rằng có những thiên hà mà chúng ta không bao giờ có thể nhìn thấy, và những thiên hà này nhiều hơn những thiên hà mà chúng ta có thể quan sát được. Nếu chúng kéo dài đủ xa, thì mọi thứ chúng ta có thể tưởng tượng sẽ xảy ra có thể được lặp đi lặp lại nhiều lần. Xa tít tận chân trời, tất cả chúng ta đều có thể có hình đại diện.

Miền rộng lớn (và chủ yếu là không thể quan sát được) này sẽ là hậu quả của Vụ Nổ Lớn “của chúng ta”—và có lẽ sẽ bị chi phối bởi cùng các quy luật vật lý phổ biến trong các phần của vũ trụ mà chúng ta có thể quan sát được. Nhưng Big Bang của chúng ta có phải là duy nhất không?

Sản phẩm lý thuyết về lạm phát, điều này gợi ý rằng vũ trụ sơ khai đã trải qua một thời kỳ mà kích thước của nó tăng gấp đôi sau mỗi phần nghìn tỷ của một phần nghìn tỷ của một phần nghìn tỷ giây. hỗ trợ quan sát. Nó giải thích tại sao vũ trụ lại rộng lớn và phẳng lặng như vậy, ngoại trừ những dao động và gợn sóng vốn là “mầm mống” cho sự hình thành thiên hà.

Nhưng các nhà vật lý bao gồm Andrei Linde đã cho thấy rằng, theo một số giả định cụ thể nhưng hợp lý về nền vật lý không chắc chắn ở thời kỳ cổ đại này, sẽ có một vụ nổ Big Bang “vĩnh cửu”—mỗi vụ nổ tạo ra một vũ trụ mới.

Lý thuyết dây, là một nỗ lực nhằm thống nhất lực hấp dẫn với các định luật vật lý vi mô, phỏng đoán mọi thứ trong vũ trụ đều được tạo thành từ những sợi dây nhỏ xíu đang dao động. Nhưng nó đưa ra giả định rằng có nhiều chiều hơn những chiều mà chúng ta trải nghiệm. Nó gợi ý rằng những chiều bổ sung này được nén chặt vào nhau đến mức chúng ta không nhận thấy tất cả chúng. Và mỗi loại cô đặc lại có thể tạo ra một vũ trụ với các vật lý vi mô khác nhau—vì vậy các Vụ nổ lớn khác, khi chúng nguội đi, có thể bị chi phối bởi các định luật khác nhau.

Do đó, “các quy luật tự nhiên” có thể, trong viễn cảnh vẫn còn rộng lớn hơn này, là các quy luật địa phương chi phối mảng vũ trụ của chính chúng ta.

Nếu thực tế vật chất là như vậy, thì sẽ có một động lực thực sự để khám phá những vũ trụ “phản thực tế”—những nơi có lực hấp dẫn khác nhau, vật lý khác nhau, v.v.—để khám phá phạm vi tham số nào sẽ cho phép sự phức tạp xuất hiện và điều gì sẽ dẫn đến tình trạng vô sinh hoặc “ vũ trụ chết non”. Thật thú vị, điều này đang diễn ra, với nghiên cứu gần đây gợi ý rằng bạn có thể tưởng tượng ra những vũ trụ thậm chí còn thân thiện với sự sống hơn vũ trụ của chúng ta. Tuy nhiên, hầu hết các “điều chỉnh” của các hằng số vật lý sẽ khiến vũ trụ chết yểu.

Điều đó nói rằng, một số không thích khái niệm về đa vũ trụ. Họ lo lắng rằng nó sẽ khiến hy vọng về một lý thuyết cơ bản để giải thích các hằng số trở nên vô ích như Nhiệm vụ số học của Kepler để liên kết quỹ đạo hành tinh với chất rắn platonic lồng nhau.

Nhưng sở thích của chúng ta không liên quan đến thực tại vật lý thực sự như thế nào—vì vậy chúng ta chắc chắn nên cởi mở với khả năng xảy ra một cuộc cách mạng vũ trụ vĩ đại sắp xảy ra. Đầu tiên, chúng ta có nhận thức của Copernican rằng Trái đất không phải là trung tâm của hệ mặt trời—nó quay quanh mặt trời. Sau đó, chúng tôi nhận ra rằng có hàng tỷ hệ hành tinh trong thiên hà của chúng ta và có hàng tỷ thiên hà trong vũ trụ quan sát được của chúng ta.

Vì vậy, có thể nào miền quan sát được của chúng ta—thực ra là Vụ nổ lớn của chúng ta—là một phần nhỏ của một quần thể lớn hơn nhiều và có thể đa dạng không?

Vật lý hay Siêu hình học?

Làm thế nào để chúng ta biết vũ trụ của chúng ta không điển hình như thế nào? Để trả lời rằng chúng ta cần tìm ra xác suất của từng tổ hợp hằng số. Và đó là một hộp giun mà chúng ta chưa thể mở ra—nó sẽ phải chờ những tiến bộ to lớn về mặt lý thuyết.

Rốt cuộc chúng ta không biết liệu có những vụ nổ Big Bang khác hay không. Nhưng chúng không chỉ là siêu hình học. Một ngày nào đó chúng ta có thể có lý do để tin rằng chúng tồn tại.

Cụ thể, nếu chúng ta có một lý thuyết mô tả vật lý trong những điều kiện khắc nghiệt của vụ nổ Big Bang cực kỳ sớm - và nếu lý thuyết đó đã được chứng thực theo những cách khác, chẳng hạn bằng cách rút ra một số tham số không giải thích được trong mô hình chuẩn của vật lý hạt cơ bản - thì nếu nó dự đoán nhiều Vụ Nổ Lớn, chúng ta nên xem xét nó một cách nghiêm túc.

Các nhà phê bình đôi khi tranh luận rằng đa vũ trụ là không khoa học bởi vì chúng ta không bao giờ có thể quan sát các vũ trụ khác. Nhưng tôi không đồng ý. Chúng ta không thể quan sát bên trong lỗ đen, nhưng chúng ta tin những gì nhà vật lý Roger Penrose nói về những gì xảy ra ở đó - lý thuyết của ông đã đạt được sự tin cậy bằng cách đồng ý với nhiều điều chúng ta có thể quan sát được.

Khoảng 15 năm trước, tôi tham gia hội thảo tại Stanford, nơi chúng tôi đã được hỏi mức độ nghiêm túc của chúng tôi đối với khái niệm đa vũ trụ—trên thang điểm “bạn sẽ đặt cược con cá vàng, con chó của mình hay mạng sống của mình” vào đó. Tôi nói rằng tôi gần như ở cấp độ con chó. Linde nói rằng anh ấy gần như đánh cược mạng sống của mình. Sau đó, khi được cho biết điều này, nhà vật lý Steven Weinberg cho biết anh ấy "rất vui khi đặt cược mạng sống của con chó Martin Rees và Andrei Linde."

Đáng buồn thay, tôi nghi ngờ Linde, con chó của tôi và tôi đều sẽ chết trước khi chúng tôi có câu trả lời.

Thật vậy, chúng ta thậm chí không thể chắc chắn rằng mình hiểu câu trả lời—cũng giống như lý thuyết lượng tử quá khó đối với loài khỉ. Có thể hình dung rằng trí thông minh máy móc có thể khám phá những phức tạp về mặt hình học của một số lý thuyết dây và đưa ra, chẳng hạn, một số đặc điểm chung của mô hình chuẩn. Sau đó, chúng tôi sẽ tin tưởng vào lý thuyết và thực hiện các dự đoán khác của nó một cách nghiêm túc.

Nhưng chúng ta sẽ không bao giờ có được khoảnh khắc sáng suốt “aha”, đó là sự hài lòng lớn nhất đối với một nhà lý thuyết. Thực tại vật lý ở cấp độ sâu nhất của nó có thể sâu sắc đến mức việc làm sáng tỏ nó sẽ phải chờ đợi các loài hậu nhân loại—có thể là buồn bã hoặc phấn khích, tùy theo sở thích. Nhưng không có lý do gì để bác bỏ đa vũ trụ là phản khoa học.

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

Ảnh: Nhiếp ảnh Lanju / Unsplash 

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://singularityhub.com/2023/04/09/the-multiverse-our-universe-is-suspiciously-unlikely-to-exist-unless-it-is-one-of-many/