Nasz Wszechświat jest prawie idealnie przystosowany do pojawienia się człowieka i innych inteligentnych istot. Co się za tym kryje - wyższe moce czy jakieś czynniki losowe? Bernard Carr, przyjaciel i uczeń Stephena Hawkinga, opowiada, jak ta kwestia ma się do równoległych światów i czy możemy być pewni ich istnienia.
Czarny „statek wieczności”
Profesor Carr niedawno odwiedził Moskwę i wygłosił wykład w Instytucie Fizyki Rosyjskiej Akademii Nauk o tym, jak czarne dziury mogły pojawić się w pierwszych chwilach życia Wszechświata i jaką rolę odegrały w jego ewolucji. Naukowiec wyjaśnił RIA Novosti, dlaczego doszedł do wniosku, że istnieją równoległe światy, a nasz Wszechświat jest jednym z nich.
„Wciąż mamy słabe wyobrażenie o tym, co wydarzyło się przed Wielkim Wybuchem. Z drugiej strony, teoria strun przewiduje, że dzięki obserwacjom pierwotnych fal grawitacyjnych możemy zrozumieć, jak wyglądał wszechświat na początku jego istnienia. I na tej podstawie przedstawić obraz świata przed początkiem czasu”- powiedział Carr, odpowiadając na pytania RIA Novosti.
Na przykład, jeśli nasz Wszechświat nie powstał z pustki, ale wewnątrz pozostałości innego Wszechświata, który zakończył swoje życie w wyniku ostrej kompresji przestrzeni, to w jego „embrionie” powinno znajdować się wiele czarnych dziur. Jak wyjaśnia Carr, mogą przetrwać Wielki Wybuch i być obecni we wszechświecie nawet dzisiaj, chociaż jest mało prawdopodobne, abyśmy ustalili, które z nowoczesnych dziur mają tak egzotyczne pochodzenie.
„W rzeczywistości te czarne dziury powinny być jedynymi obiektami zdolnymi do przetrwania końca jednego wszechświata. Wszystko inne - ty i ja, planety, gwiazdy i galaktyki - zostanie zmielone w „wielkim wybuchu”. Jeśli takie obiekty istnieją, to odegrały ważną rolę w ewolucji Wszechświata, pełniąc rolę embrionów, swego rodzaju „DNA” supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk. Oni z kolei „zaaranżowali” formowanie się gwiazd i dziś rządzą swoim życiem”- mówi profesor.
Jak przyznaje, sprawdzenie tego jest niezwykle trudne - wielu naukowców wątpi, że w zasadzie jest to możliwe. Z drugiej strony, według niego, detektory fal grawitacyjnych są w stanie dostrzec inną ważną rzecz, potencjalnie wyjaśniającą pojawienie się ludzkości w „wygodnym” dla nas wszechświecie.
Film promocyjny:
Faktem jest, że wielu astronomów i kosmologów uważa dziś, że nasz Wszechświat ma szereg unikalnych cech, w tym proporcje widzialnej, ciemnej materii i energii, dzięki czemu istnieją w nim gwiazdy, planety i odpowiednie warunki do powstania życia.
Bernard Carr w murach Instytutu Fizycznego Rosyjskiej Akademii Nauk w Moskwie / Zdjęcie: FIAN.
Najmniejsze odchylenia wartości tych i niektórych innych stałych fizycznych, jak wierzą zwolennicy tej idei, zwanej „zasadą antropiczną”, spowodują, że Wszechświat stanie się martwy lub skróci jego życie do tego stopnia, że ani ludzkość, ani „bracia myślący o braciach” nie będą mieli czasu, aby się w nim pojawić. …
Jednocześnie współczesne teorie kosmologiczne mówią, że Wszechświat niekoniecznie musi posiadać taki zestaw właściwości. W związku z tym pojawia się pytanie - dlaczego istniejemy i jak powstał nasz świat?
„To pytanie ma dwie odpowiedzi, z których musimy wybrać tylko jedną. Po pierwsze, unikalne właściwości Wszechświata można ustawić „z góry”, czego osobiście, w przeciwieństwie do wielu kolegów, nie wykluczam całkowicie. Z drugiej strony możliwe jest również istnienie tzw. Multiwersu. Do tego, co ciągle muszę podkreślać, skłaniam się bardziej niż do obecności jakichś sił nadprzyrodzonych”- wyjaśnia kosmolog.
Carr i wielu innych kosmologów uważa, że nasz wszechświat jest tylko jednym z niezliczonych równoległych światów, które tworzą większą strukturę, Multiwers. Te „inne przestrzenie” mogą mieć bardzo różne zestawy właściwości, co eliminuje potrzebę wyjaśniania przez naukowców wyjątkowych cech naszego wszechświata.
Możliwość ich istnienia wynika z teorii strun i szeregu innych pojęć matematycznych, które implikują obecność dużej liczby wymiarów, z których niektóre są „zwinięte” w naszym Wszechświecie, ale „rozmieszczone” w Multiverse.
„Wydaje mi się, że na pewno znajdziemy ślady innych wymiarów i równoległych światów, wskazujące na Multiverse. Pytanie tylko, jakie będą miały właściwości. W niektórych przypadkach dodatkowe wymiary będą wystarczająco duże, aby wpłynąć na nasz Wszechświat, w szczególności na tworzenie się czarnych dziur”- mówi naukowiec.
Klucz do Multiverse
Pomysł ten można sprawdzić, jeśli astronomowie obliczyli, ile czarnych dziur pojawiło się w naszym Wszechświecie w momencie, gdy jego granice zaczęły się gwałtownie rozszerzać w pierwszych sekundach po Wielkim Wybuchu.
„Liczba pierwotnych lub pierwotnych czarnych dziur nie może być przypadkowa. Przy ich obfitości Wszechświat po prostu nie będzie miał wystarczającej ilości materii do formowania galaktyk, gwiazd i planet, a przy ich niewielkiej ilości właściwości ciemnej materii nie będą takie same, jak pokazują obecne obserwacje stosunkowo młodych galaktyk”- kontynuuje profesor Carr.
Astronomowie uważają, że prawie wszystkie pierwotne czarne dziury mają stosunkowo niewielkie masy. Z tego powodu powinny już dawno wyparować i eksplodować w odległej przeszłości, jak przewiduje teoria Stephena Hawkinga. Duże pierwotne dziury parują wolniej i dlatego mogą przetrwać do dnia dzisiejszego.
„Od dawna chciałem zapytać Stephena, co byłoby ciekawsze - odkrycie śladów eksplozji pierwotnych czarnych dziur (potwierdziłoby to istnienie promieniowania Hawkinga) czy odkrycie niezwykle dużych obiektów tego typu we współczesnym wszechświecie. Ich odkrycie oznaczałoby z kolei, że znaleźliśmy ciemną materię - wspomina fizyk. - Stephen wolałby lepiej pierwszą opcję, ale osobiście skłaniam się ku drugiej. Jest to dla mnie nie tylko bardziej interesujące, ale także bardziej prawdopodobne w rzeczywistości. To byłoby kolejne wielkie odkrycie”.
Najmniejsze czarne dziury, których średnica jest mniejsza niż tak zwana długość Plancka, będą, według Carra, zachowywać się nie jak osobliwości, ale jak „tunele czasoprzestrzenne”, czyli tunele w strukturze czasoprzestrzeni. Mogą łączyć nie tylko różne wszechświaty, ale także różne czasy - przeszłość, teraźniejszość i przyszłość.
Kosmiczna sieć zwykłej i ciemnej materii / Zdjęcie: Volker Springel, Virgo Consortium.
Według Carra ślady pierwotnych czarnych dziur mogły już zostać znalezione przez ludzkość. Faktem jest, że praktycznie wszystkie wybuchy fal grawitacyjnych odkryte przez teleskopy LIGO i VIRGO są generowane przez niezwykle duże czarne dziury, których istnienie i parowanie są trudne do wyjaśnienia.
Innym możliwym śladem są niedawno odkryte tajemnicze szybkie sygnały radiowe (rozbłyski FRB) emanujące z odległych zakątków Wszechświata, a także niektóre słabe rozbłyski gamma, takie jak zdarzenie zarejestrowane w sierpniu ubiegłego roku z wybuchem fal grawitacyjnych.
Jeśli kiedykolwiek odkryte zostaną pierwotne czarne dziury, to, jak sugeruje naukowiec, mogą stać się oknem na świat multiwersu i jednym z kluczy do odpowiedzi na główne pytanie astronomii - jak działa grawitacja.
„Lee Smolin, Peter Voight i inni sceptycy nieustannie twierdzą, że teoria strun ma czysto matematyczną, abstrakcyjną naturę, w żaden sposób nie związaną z rzeczywistym światem ani fizyką. Z tych samych powodów krytykują teorię multiwersu, którą popiera nie tylko ja, ale także wielu wybitnych fizyków, takich jak Leonard Susskind i Martin Rees. Tak, mamy problem z tym, że ślady tych światów są prawie niemożliwe do znalezienia, ale nie możemy z całą pewnością powiedzieć, że nigdy nie będziemy w stanie tego zrobić. Spędziliśmy 100 lat na odkrywaniu fal grawitacyjnych. Prawdopodobnie tyle samo czasu zajmie odkrycie wymiarów równoległych i potwierdzenie teorii strun. Wierzę, że pierwotne czarne dziury będą kluczem do ich odkrycia”- podsumowuje Carr.