Ідэя мультысвету абвяшчае, што існуе адвольна вялікая колькасць Сусветаў, падобных да нашых, але ці ёсць адрозненні ў законах фізікі застаецца адкрытым. Крэдыт малюнка: Лі Дэві / Flickr.

Так, мультысвет з'яўляецца сапраўдным, але фізіку гэта не выправіць

Дзіўна, але дадзеныя паказваюць на існаванне непрыкметнай мультысветы. Але гэта не адказ, які вы шукаеце.

"Мы ўсе згодныя, што ваша тэорыя вар'ятка. Пытанне, якое падзяляе нас, - ці дастаткова вар'ятам, каб мець шанц на карэктнасць? " Нільс Бор казаў гэтыя словы Вольфгангу Паўлі пра тэорыю апошніх элементарных часціц, але гэта так жа лёгка можна было б ужыць у многіх самых сучасных ідэях сучаснай фізікі сёння. Адзін, які ў апошні час атрымаў шмат увагі, - гэта мультысэрвер. Карацей кажучы, гэта ідэя, што наш Сусвет і ўсё, што ў ім утрымліваецца, - гэта толькі адзін невялікі рэгіён большага існавання, які ўключае ў сябе мноства падобных і, магчыма, мноства розных Сусветаў, як уласную. З аднаго боку, калі нашы сучасныя тэорыі фізікі праўдзівыя, мультысверс абавязкова павінен існаваць. Але з іншага боку, як справядліва адзначае Сабін Хосэнфелдэр, наўрад ці навучыць нас нічога карыснага.

З нашага пункту гледжання Сусвет, які можна назіраць, можа мець 46 мільярдаў светлавых гадоў ва ўсіх напрамках, але, безумоўна, ёсць і больш, не назіраецца, магчыма, нават бясконцая колькасць, як і наша. Малюнак: Фрэдэрык Міхель і Эндру З. Колвін, анатаваныя Е. Зігелем.

Чаму мультысэрвер павінен існаваць? Усё проста: павінна быць больш Сусвету, чым тая частка, якая нам назіраецца. Калі вы толькі паглядзіце на частку Сусвету, якую мы бачым, вы можаце вымераць яе прасторавую крывізну і выявіць, што яна неверагодна блізкая да плоскай. Рэгіёны не паўтараюцца; адсутнасць месцаў злучэння і зваротнага цыклу; ніводная вобласць з вялікай крывізнай выяўляецца ў маштабе, які набліжаецца да Сусвету, які мы можам назіраць. Калі Сусвет была гіперсферай, чатырохмерным аналагам сферы, яна павінна мець радыус крывізны ў сотні разоў большы за тое, што мы можам назіраць. Там павінна быць больш Сусвету, чым тое, да чаго мы можам атрымаць доступ.

Інфляцыя прымушае прастору пашырацца ў геаметрычнай прагрэсіі, што можа вельмі хутка прывесці да таго, што любая раней выгнутая прастора выглядае плоскай. Калі Сусвет выгнуты, ён мае радыус крывізны ў сотні разоў большы, чым мы можам назіраць. Малюнак: Э. Зігель (L); Падручнік па касмалогіі Нэда Райт (R).

Але гэта не толькі выснова з назіранняў; гэта тая самая выснова, якую мы б зрабілі з вядучай тэорыі паходжання Сусвету: касмалагічнай інфляцыі. Да гарачага Вялікага выбуху тканіна Сусвету пашыралася з экспанентнай хуткасцю, і праз кожныя 10–35 секунд яна павялічвалася ўдвая маштабна ва ўсіх вымярэннях. Інфляцыя працягвалася прынамсі 10–33 секунд і каля таго, але магла праіснаваць значна даўжэй: секунды, гады, тысячагоддзі, трыльёны гадоў ці адвольна доўгі час. Калі інфляцыя заканчваецца, Сусвет, якую мы пакідаем, расцягваецца роўна, тэмпература паўсюль аднолькавая, і далёка, значна большая, чым усё, што мы можам спадзявацца назіраць. Улічваючы абмежаваную прыроду ўсяго, што мы бачым, інфляцыя - гэта натуральны спосаб стварэння мноства магчымасцей.

Інфляцыя стварыла гарачы Вялікі выбух і стала прычынай назіральнай Сусвету, да якой мы маем доступ, але мы можам толькі вымераць апошнюю мізэрную долю секунды ад уздзеяння інфляцыі на нашу Сусвет. Малюнак: Bock et al. (2006, астра-ph / 0604101); мадыфікацыі Э. Зігеля.

Без цвёрдых ведаў пра тое, як пачалася інфляцыя альбо калі яна ўвогуле была ў пачатку, мы не можам ведаць, колькі "мультысвета" існуе за межамі нашага сапраўднага Сусвету. Але, грунтуючыся на ўласцівасцях інфляцыі, якія адлюстроўваюцца ў Сусвеце, якую мы насяляем, можна зрабіць некалькі высноў пра гэта. У прыватнасці:

  • Адсутнасць прасторавай крывізны,
  • Адзіятычны характар ​​і спектр ваганняў, адлюстраваных на фоне касмічнай мікрахвалёўкі,
  • Велічыня недасканаласці, якая стала прычынай маштабнай структуры, якую мы бачым,
  • Абмежаванні інфляцыі гравітацыйных хваль маглі стварыць,
  • І ваганні супергорызонта, якія мы назіраем (на маштабах, большых за бачны Сусвет),

усё гэта дае нам некаторыя важныя абмежаванні ў сувязі з тыпам інфляцыі, які адбыўся, і выкладае нам два вельмі важныя ўрокі, калі наступствы гэтых правераных і правераных тэорый верныя, наконт нашага мультысвету.

Колебанні ў CMB заснаваны на спрадвечных ваганнях, выкліканых інфляцыяй. У прыватнасці,

1.) Інфляцыя не ўзнікала пры адвольна высокіх энергіях. Там ёсць энергетычная шкала, пры якой законы фізікі ўжо не маюць сэнсу: шкала Планка, або каля 1019 ГэВ. Гэта прыкладна ў 100 трыльёнаў разоў больш, чым максімальная энергія, якую дасягае LHC, і ў каля 100 мільёнаў вышэй, чым касмічныя часціцы самай высокай энергіі, якія мы калі-небудзь выяўлялі ў Сусвеце. З адбіткаў інфляцыі можна зрабіць выснову, што тэмпература ў пачатку гарачага Вялікага выбуху ніколі не перавышала прыблізна 1015 або 1016 ГэВ, надзейна ніжэй за шкалу Планка. Гэта азначае, што інфляцыя, хутчэй за ўсё, узнікла і ніжэй за гэтую маштаб. Калі гэта праўда, гэта будзе азначаць, што інфляцыйная эпоха падпарадкоўваецца дзеючым законам фізікі, а таксама кожнаму рэгіёну мультысвету, які стварыла інфляцыя.

Лагарыфмічная канцэпцыя мастака пра назіральную Сусвет. Звярніце ўвагу, што мы абмежаваныя тым, наколькі далёка мы можам бачыць час, які адбыўся пасля гарачага Вялікага выбуху: 13,8 мільярда гадоў або (уключаючы пашырэнне Сусвету) 46 мільярдаў светлавых гадоў. Кожны, хто жыве ў нашым Сусвеце, у любым месцы, убачыў бы практычна тое самае са свайго пункту гледжання. Крэдыт малюнка: карыстальнік Вікіпедыі Пабла Карлас Будасі.

2.) Існуе незлічоная колькасць рэгіёнаў, дзе інфляцыя не скончылася і працягваецца да сёння. Ідэя, што Вялікі выбух адбыўся ўсюды адразу, можа распаўсюджвацца на нашу Сусвет, але, безумоўна, не павінна распаўсюджвацца на пераважную большасць Сусветаў, якія існуюць у Сусветнай. Калі выказаць здагадку, што інфляцыя - гэта квантавае поле, як і ўсе поля, якія мы ведаем, яно павінна распаўсюджвацца з цягам часу, гэта значыць, што ў любым рэгіёне космасу ёсць верагоднасць скончыцца ў пэўны час, а таксама верагоднасць працягу на працягу пакуль даўжэй.

Калі інфляцыя - гэта квантавае поле, то значэнне поля распаўсюджваецца з цягам часу, у розных абласцях прасторы прымаючы розныя ўвагі значэння поля. У многіх рэгіёнах значэнне поля будзе расці ў ніжняй частцы даліны, спыняючы інфляцыю, але ў многіх іншых інфляцыя будзе працягвацца, адвольна далёка ў будучыню. Малюнак: Э. Зігель / Па-за Галактыкай.

У рэгіёне, які стаў нашай Сусвету, які можа ахопліваць вялікі рэгіён, які выходзіць далёка за рамкі таго, што мы можам назіраць, інфляцыя скончылася ўсё адразу. Але за межамі гэтага рэгіёна ёсць яшчэ больш рэгіёнаў, дзе гэта не скончылася. Гэтыя рэгіёны растуць і раздзімаюцца з цягам часу, і хаця ў многіх новых рэгіёнах інфляцыя скончыцца, тыя, у якіх яна не будзе працягваць раздзімацца. Такім чынам, інфляцыя павінна быць вечнай для будучыні, прынамсі ў некаторых абшарах. Гэта незалежна ад таго, было вечна мінуламу ці не.

Дзе б ні ўзнікала інфляцыя (сінія кубікі), яна стварае экспанентна большую колькасць космасу з кожным крокам наперад. Нават калі ёсць шмат кубікаў, дзе інфляцыя сканчаецца (чырвоны Х), ёсць значна больш рэгіёнаў, дзе інфляцыя будзе працягвацца і ў будучыні. Тое, што гэтага ніколі не сканчаецца, з'яўляецца тым, што робіць інфляцыю

Прыняцце ўсяго гэтага прыводзіць да непазбежнага высновы: мы жывем у Мультысвеце, а наша Сусвет - гэта толькі адна з незлічоных мноства іх. Тым не менш, стандартныя прагнозы, якія вынікаюць з гэтага, складана зрабіць навуцы. Яны ўключаюць:

  • Гэтыя розныя рэгіёны, дзе інфляцыя сканчаецца, ніколі не павінны сутыкацца і ўзаемадзейнічаць.
  • Што асноўныя канстанты і законы ў розных рэгіёнах павінны быць такімі, як яны тут.
  • І калі інфляцыя не была сапраўды вечнай для мінулага, не існуе дастатковай «прасторы», каб утрымліваць усе паралельныя Сусветы, якія спатрэбіцца інтэрпрэтацыі квантовай фізікі ў шматлікіх светах.
Ідэя паралельных Сусветных адносін да коткі Шрэдынгера. Гэтак жа весела і пераканаўча, што без бясконца вялікай прасторы прасторы, каб утрымліваць гэтыя магчымасці, нават інфляцыя не створыць дастатковай колькасці Сусветаў, каб утрымліваць усе магчымасці, якія нам прынесла 13,8 мільярда гадоў касмічнай эвалюцыі. Імідж: Christian Schirm.

Заўсёды можна пабудаваць надуманую мадэль, якая не паддаецца гэтым агульным прагнозам, і некаторыя навукоўцы робяць кар'еру. Сабін Хоссенфелдэр, пішучы ў NPR, мае рацыю крытыкаваць такі падыход, заяўляючы: "Толькі таму, што тэорыя не паддаецца падліку, гэта не значыць, што яна навуковая". Але тое, што варыянты мультысвету фальсіфікуюцца, і тое, што наступствы яго існавання не назіраюцца, не азначае, што мультысверс не рэальны. Калі касмічная інфляцыя, агульная адноснасць і тэорыя квантавых палёў усё правільныя, то мультисверленная верагоднасць рэальная, і мы жывем у ёй.

Ілюстрацыя некалькіх, незалежных Сусветаў, прычынна адключаных адзін ад аднаго ў касмічным акіяне, які пастаянна пашыраецца, - гэта адлюстраванне ідэі Мультысвету. Крэдыт малюнка: Ozytive / Public domain.

Толькі не чакайце, што ён вырашыць вашыя самыя вострыя пытанні пра Сусвет. Для гэтага вам патрэбна фізіка, якую вы можаце паставіць на эксперыментальнае ці назіральнае выпрабаванне. Да таго дня, калі наблізіцца гэты дзень, мультысветы могуць застацца ў сферы навуковай фантастыкі: там, дзе яны зараз належаць. Здагадвацца, але калі вы настойваеце на тым, каб прыпісаць рашэнне праблемы фізікі непераборлівай асаблівасці Сусвету, вы па сутнасці адмовіцеся ад фізікі. Мы ўсе ведаем, што таямніцы Сусвету складаныя, але гэта не прычына нават не спрабаваць знайсці рашэнне. Мультысэрвер сапраўдны, але не дае адказу абсалютна нічога.

Цяпер пачынаецца з выбуху на Forbes, і апублікаваны на Medium дзякуючы нашым прыхільнікам Patreon. Этан з'яўляецца аўтарам дзвюх кніг "За межамі Галактыкі" і "Трэкнологія: Навука пра зорны шлях" ад трыкутнікаў да "драйву".