Vesolje, v katerem živimo, je ogromno, polno snovi in energije ter se širi vse hitreje in hitreje. Če pogledamo milijarde svetlobnih let daleč, lahko vidimo milijarde let naše davne preteklosti, vidimo oblikovanje planetov, zvezd in galaksij. Če pogledamo tako daleč, smo našli oblake plina, ki niso rodili niti ene zvezde, in galaksije, ki so nastale, ko je bilo naše vesolje 97% mlajše. Posebej radovedno je, da lahko opazujemo sled po velikem naletu, ki je še vedno iz časa, ko je bilo vesolje staro 380.000 let. Toda ob vsem tem kozmičnem sijaju nikoli nismo našli dokazov, da je naše vesolje trčilo v drugo vesolje v ogromnem več vesolju. Zakaj?
Če je teorija več vesoljev resnična, se mora naše razširjajoče vesolje trčiti v drugo vesolje. Ali ni tako? Konec koncev je naše vesolje zdaj tako veliko, da ga nekateri opisujejo kot neskončne velikosti.
In tako ne trdi samo logika, temveč tudi znani avtoritet Roger Penrose. Tako Penrose kot konvencionalna modrost tukaj niso v redu. Naše vesolje je in bi moralo biti izolirano in samostojno v multiverzumu.
Čeprav je ta tema preveč priljubljena in sporna, močne fizične hipoteze podpirajo obstoj več vesoljev. Če združimo naši dve vodilni šoli razmišljanja o tem, kako deluje vesolje, kozmična inflacija in kvantna fizika, neizogibno končamo z našim vesoljem v več vesolju. Obstaja še en zaključek: vsako ustvarjeno vesolje - in vsak Veliki prasak, ki mu sledi - bo takoj in za vedno ločen z vzročno zvezo od ostalih. Zakaj? Fizik Ethan Siegel bo razstavil.
Kozmična inflacija je bila dodatek teoriji velikega poka, saj je zagotovila mehanizem za razlago, zakaj se je vesolje začelo z določenimi pogoji. Zlasti inflacija je dala odgovor na vprašanja o …
- zakaj je bilo vesolje povsod enaka temperatura;
- zakaj je bil prostorsko raven;
- zakaj ne ostanejo visokoenergijske relikvije, kot so magnetni monopoli.
Promocijski video:
… Nove napovedi še naprej puščajo, da se preverijo. Te napovedi vključujejo poseben spekter nihanj gostote, s katerim se je rodilo vesolje; najvišja temperatura, ki jo je vesolje doseglo v zgodnjih fazah velikega poka; obstoj nihanj na lestvicah, ki presegajo kozmično obzorje, in določen spekter nihanj gravitacijskih valov. Vse to, razen zadnjega, je od takrat potrjeno z opažanji.
Kozmična inflacija, če smo natančnejši, je obdobje pred velikim praskom, ko je v vesolju prevladala energija, ki je bila lastna vesolju. Zdaj je vrednost temne energije premajhna, toda med inflacijo je bila neprimerljivo višja: veliko večja gostota energije, ko je bilo vesolje polno snovi in sevanja v vročih prvih fazah velikega poka.
Ker širitev vesolja poganja energija, ki je lastna vesolju, je bila v obdobju inflacije ekspanzijska, nov prostor je nastal. Če se je vesolje v času n podvojilo, je po desetih obdobjih tega časa velikost že 210 ali celo 21000-krat. V kratkem času se je katero koli neplanarno območje in prostor, ki vsebuje snovi, razlikovalo od ravnih, vsi delci snovi pa so nabrekli tako daleč, da se dva delca ne bi več srečala.
Vendar inflacija ne more trajati večno. Energija, ki je vesoljska, ne more ostati večno, sicer se ne bi zgodil Veliki prasak in Vesolje se ne bi rodilo. Posledično se mora energija prenašati iz vesoljskega tkiva v materijo in sevanje. Če želite videti inflacijo kot polje, si predstavljajte žogo na hribu. Dokler žoga ostane na vrhu, se nadaljuje inflacija in eksponentna ekspanzija. A da se inflacija konča, ne glede na to, koliko je zanjo odgovorno kvantno polje, mora preiti iz visokoenergijskega nestabilnega v nizkoenergijsko ravnovesje. Ta prehod, "kotanje" žogice po hribu navzdol, inflacijo preneha in povzroči Big Bang.
Vendar obstaja eno, vendar: zgoraj opisano deluje kot klasično polje, vendar mora biti inflacija, tako kot vsa fizična polja, kvantna po naravi. Kot vsa kvantna polja je tudi to opisano z valovno funkcijo in verjetnost valovanja se s časom širi. Če se vrednost polja zviša dovolj počasi navzdol po hribu, bo kvantno širjenje valovne funkcije hitrejše od prevračanja, kar bo omogočilo - celo verjetno - za Big Bang in konec inflacije.
Ker se prostor med inflacijo širi z eksponentno hitrostjo, to pomeni, da se bo sčasoma pojavilo eksponencialno veliko število vesoljskih regij. Bistvo je, da se inflacija ne bo končala povsod čez noč; različne regije bodo prejele različne vrednosti kvantnih polj in različnih smeri. V nekaterih regijah se bo inflacija končala, polje pa bo zdrsnilo v dolino. V drugih se bo inflacija nadaljevala, življenje pa bo dalo nov prostor.
Od tod izhaja fenomen večne inflacije in ideja o več vesoljih. Tam, kjer se inflacija konča, dobimo Veliki prasak in Vesolje - katerega del lahko opazujemo. Toda okoli regij, kjer se je inflacija končala in je prišlo do velikega poka, bodo tudi regije, kjer se inflacija še ni končala, eksponentna širitev pa se nadaljuje. V teh regijah se poraja več prostora, ki potisne nazaj območja, kjer se inflacija konča hitreje, kot se lahko širijo. Vsaka od novih regij, v katerih se bo nahajal Veliki prasak, bo vzročno ločena od naše regije, popolnoma in za vedno.
Če menite, da je več vesolja ogromen ocean, lahko narišete posamezne vesolje, v katerih je prišlo do velikega praska kot majhnih mehurčkov v oceanu. Ti mehurčki, kot pravi mehurčki, ki se rodijo na oceanskem dnu, se bodo sčasoma širili, ko se bo razširilo naše vesolje. Toda za razliko od tekoče vode v oceanu se "ocean" inflacijskega vesoljskega časa širi hitreje, kot se sami mehurčki kdaj koli razširijo. In ker prostor med njima raste in bo vedno zrasel, se dva mehurčka ne bosta nikoli dotaknila.
V nasprotju z napovedmi inflacijske in kvantne teorije bi bilo veliko presenečenje, če bi oba vesolja kdaj trčila. Čeprav bi trčenje takšnih mehurčkov pustilo modrico v našem vesolju, ki bi jo zanesljivo zaznali v sledovih Velikega poka, ni dokazov o takšnih modricah. Kot so napovedale naše najboljše teorije.
Ilya Khel