Μια ματιά στη φυσική πίσω από πολλαπλά σύμπαντα

Οι επιστήμες της φυσικής και της αστροφυσικής διερευνούν πολλές ενδιαφέρουσες ιδέες για το σύμπαν. Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα είναι η έννοια των πολλαπλών συμπάντων. Είναι επίσης αναφέρεται ως "παράλληλη θεωρία του σύμπαντος". Αυτή είναι η ιδέα ότι το σύμπαν μας δεν είναι το μόνο που υπάρχει. Οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν ακούσει για τη δυνατότητα περισσότερων από ένα σύμπαν από ιστορίες και ταινίες επιστημονικής φαντασίας. Μακριά από το να είναι μια φανταστική ιδέα, υπάρχουν πολλά σύμπαντα, σύμφωνα με τη σύγχρονη φυσική. Ωστόσο, είναι ένα πράγμα να φτιάξουμε μια θεωρία σχετικά με την ύπαρξή τους, αλλά ένα άλλο να τα ανιχνεύσουμε. Αυτό είναι κάτι που η σύγχρονη φυσική παλεύει, χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις απομακρυσμένων σημάτων φωτός από το Big Bang ως δεδομένα.

Όπως συμβαίνει και μπορεί να γίνει το σύμπαν μας, με όλα του τα αστέρια, γαλαξίες, πλανήτες και άλλες δομές μελετημένοι, οι φυσικοί υποπτεύονται ότι υπάρχουν και άλλα σύμπαντα γεμάτα με ύλη και χώρο παράλληλα με Δικός μας. Μπορεί ή δεν μπορεί να είναι ακριβώς όπως δική μας. Οι πιθανότητες είναι ότι δεν είναι. Μπορεί να έχουν διαφορετικούς νόμους της φυσικής από ό, τι κάνουμε, για παράδειγμα. Δεν συνδέονται απαραίτητα με τη δική μας, αλλά μπορεί να συγκρουστούν με αυτήν. Μερικοί θεωρητικοί φτάνουν μέχρι και να εξηγήσουν ότι κάθε άτομο έχει ένα δίδυμο ή έναν καθρέφτη στα άλλα σύμπαντα. Αυτή είναι μια ερμηνεία της θεωρίας πολλαπλών-σύμπαντος που ονομάζεται προσέγγιση "πολλών κόσμων". Λέει ότι υπάρχουν πολλά σύμπαντα εκεί έξω.

Υπάρχει μια άλλη ερμηνεία πολλών συμπάντων που παίρνει αρκετά περίπλοκη και είναι μια έκρηξη της κβαντικής φυσικής, η οποία είναι η φυσική των πολύ μικρών. Ασχολείται με τις αλληλεπιδράσεις στο επίπεδο των ατόμων και των υποατομικών σωματιδίων (που συνθέτουν τα άτομα). Βασικά, η κβαντική φυσική λέει ότι συμβαίνουν μικρές αλληλεπιδράσεις - που ονομάζονται κβαντικές αλληλεπιδράσεις. Όταν το κάνουν, έχουν σοβαρές συνέπειες και δημιουργούν ατελείωτες δυνατότητες με ατελείωτες αποδράσεις από αυτές τις αλληλεπιδράσεις.

Για παράδειγμα, φανταστείτε ότι στο σύμπαν μας ένα άτομο παίρνει λάθος στροφή προς μια συνάντηση. Χάνουν τη συνάντηση και χάνουν την ευκαιρία να εργαστούν σε ένα νέο έργο. Αν δεν είχαν χάσει τη στροφή, θα είχαν πάει στη συνάντηση και πήραν το έργο. Ή, έχαναν τη στροφή και τη συνάντηση, αλλά συνάντησαν κάποιον άλλο που τους πρόσφερε ένα καλύτερο έργο. υπάρχουν απεριόριστες δυνατότητες και κάθε μία (αν συμβεί) προκαλεί ατέρμονες συνέπειες. Στα παράλληλα σύμπαντα, ΟΛΑ οι ενέργειες και οι αντιδράσεις και οι συνέπειες λαμβάνουν χώρα, μία σε κάθε σύμπαν.

Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν παράλληλα σύμπαντα όπου όλα τα πιθανά αποτελέσματα συμβαίνουν ταυτόχρονα. Ωστόσο, παρατηρούμε μόνο τη δράση στο δικό μας σύμπαν. Όλες οι άλλες ενέργειες, δεν παρατηρούμε, αλλά συμβαίνουν παράλληλα, αλλού. Δεν τις παρατηρούμε, αλλά συμβαίνουν, τουλάχιστον θεωρητικά.

Το επιχείρημα υπέρ πολλών συμπαντων περιλαμβάνει πολλά ενδιαφέροντα πειράματα σκέψης. Ο ένας ασχολείται με την κοσμολογία (η οποία είναι η μελέτη της προέλευσης και εξέλιξης του σύμπαντος) και κάτι που ονομάζεται πρόβλημα ρύθμισης. Αυτό λέει ότι καθώς μεγαλώνουμε για να κατανοήσουμε τον τρόπο κατασκευής του σύμπαντος μας, η ύπαρξή μας σε αυτό μεγαλώνει πιο επισφαλής. Δεδομένου ότι οι φυσικοί έχουν εξετάσει τον τρόπο με τον οποίο το σύμπαν έχει αλλάξει με την πάροδο του χρόνου από τότε Μεγάλη έκρηξη, υποψιάζονται ότι είχαν τις πρώτες συνθήκες του σύμπαντος λίγο διαφορετικές, το σύμπαν μας θα μπορούσε να εξελιχθεί ώστε να είναι αφιλόξενο στη ζωή.

Στην πραγματικότητα, αν δημιουργηθεί αυθόρμητα ένα σύμπαν, οι φυσικοί θα περίμεναν να καταρρεύσει αυθόρμητα ή ενδεχομένως να επεκταθεί τόσο γρήγορα ώστε τα σωματίδια ποτέ να μην αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Ο βρετανικός φυσικός, Sir Martin Reese έγραψε εκτενώς για αυτή την ιδέα στο κλασικό του βιβλίο Just Six Numbers: Οι βαθιές δυνάμεις που διαμορφώνουν το σύμπαν.

Χρησιμοποιώντας αυτή την ιδέα των "λεπτότατων" ιδιοτήτων στο σύμπαν, κάποιοι υποστηρίζουν την ανάγκη ενός δημιουργού. Η ύπαρξη μιας τέτοιας ύπαρξης (για την οποία δεν υπάρχει απόδειξη), δεν εξηγεί τις ιδιότητες του σύμπαντος. Οι φυσικοί θα ήθελαν να κατανοήσουν αυτές τις ιδιότητες χωρίς να επικαλούνται μια θεότητα οποιουδήποτε είδους.

Η πιο εύκολη λύση θα ήταν απλά να πει κανείς, "Λοιπόν, έτσι είναι." Ωστόσο, αυτό δεν είναι εξήγηση. Απλώς αντιπροσωπεύει ένα αξιοσημείωτο τυχερό σπάσιμο που θα δημιουργούσε ένα και μόνο σύμπαν και αυτό το σύμπαν απλώς θα είχε τις πολύ ακριβείς ιδιότητες που απαιτούνται για την ανάπτυξη της ζωής. Οι περισσότερες φυσικές ιδιότητες θα οδηγήσουν σε ένα σύμπαν που καταρρέει αμέσως σε τίποτα. Ή, συνεχίζει να υπάρχει και επεκτείνεται σε μια τεράστια θάλασσα από τίποτα. Δεν πρόκειται απλώς για να προσπαθήσουμε να εξηγήσουμε τα ανθρώπινα όντα όπως συμβαίνει, αλλά για να εξηγήσουμε την ίδια την ύπαρξη οποιουδήποτε είδους σύμπαντος.

Μια άλλη ιδέα, η οποία ταιριάζει καλά με την κβαντική φυσική, λέει ότι υπάρχει, πράγματι, ένας τεράστιος αριθμός κόσμων, που έχουν διαφορετικές ιδιότητες. Μέσα σε αυτό multiverse από σύμπαντα, κάποια υποσύνολα αυτών (συμπεριλαμβανομένων και των δικών μας) θα περιέχουν ιδιότητες που τους επιτρέπουν να υπάρχουν για σχετικά μεγάλες χρονικές περιόδους. Αυτό σημαίνει ότι ένα υποσύνολο (συμπεριλαμβανομένου του δικού μας σύμπαντος) θα έχει τις ιδιότητες που θα του επιτρέψουν να σχηματίσει πολύπλοκα χημικά και, τελικά, ζωή. Άλλοι όχι. Και, αυτό θα ήταν εντάξει, δεδομένου ότι η κβαντική φυσική μας λέει ότι όλες οι δυνατότητες μπορούν να υπάρχουν.

Η θεωρία των συμβολοσειρών (που δηλώνει ότι όλα τα διαφορετικά θεμελιώδη σωματίδια της ύλης είναι εκδηλώσεις ενός βασικού αντικειμένου που ονομάζεται "χορδή") έχει αρχίσει πρόσφατα να υποστηρίζει αυτή την ιδέα. Αυτό συμβαίνει επειδή υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός πιθανών λύσεων στη θεωρία χορδών. Με άλλα λόγια, εάν η θεωρία των χορδών είναι σωστή τότε υπάρχουν ακόμα πολλοί διαφορετικοί τρόποι κατασκευής του σύμπαντος.

Η θεωρία των συμβολοσειρών παρουσιάζει την ιδέα των επιπλέον διαστάσεων στην ίδια αυτή που περιλαμβάνει μια δομή για να σκεφτούμε πού θα μπορούσαν να εντοπιστούν αυτά τα άλλα σύμπαντα. Σύμπαν μας, που περιλαμβάνει τέσσερις διαστάσεις spacetime, φαίνεται να υπάρχει σε ένα σύμπαν που μπορεί να περιέχει έως και 11 συνολικές διαστάσεις. Αυτή η πολυδιάστατη "περιοχή" καλείται συχνά το μεγαλύτερο μέρος από τους θεωρητικούς των χορδών. Δεν υπάρχει κανένας λόγος να πιστεύουμε ότι το μεγαλύτερο μέρος δεν θα μπορούσε να περιέχει άλλα σύμπαντα πέρα ​​από τα δικά μας. Έτσι, είναι ένα είδος σύμπαντος των κόσμων.

Το ζήτημα της ύπαρξης ενός multiverse είναι δευτερογενές από το να είναι σε θέση να ανιχνεύσει άλλα σύμπαντα. Μέχρι στιγμής κανείς δεν βρήκε αξιόπιστα στοιχεία για ένα άλλο σύμπαν. Αυτό δεν σημαίνει ότι δεν είναι εκεί έξω. Τα στοιχεία μπορεί να είναι κάτι που δεν έχουμε ακόμη αναγνωρίσει. Ή οι ανιχνευτές μας δεν είναι αρκετά ευαίσθητοι. Τελικά, οι φυσικοί θα βρουν έναν τρόπο χρησιμοποιώντας στερεά δεδομένα για να βρουν παράλληλα σύμπαντα και να μετρήσουν τουλάχιστον μερικές από τις ιδιότητές τους. Αυτό όμως θα μπορούσε να είναι πολύ μακριά.

Επεξεργάστηκε και ενημερώθηκε από Carolyn Collins Petersen.