Wszechświat, w którym żyjemy, jest ogromny, pełen materii i energii, i rozszerza się coraz szybciej. Patrząc w odległości miliardów lat świetlnych, możemy zobaczyć miliardy lat naszej starożytnej przeszłości, zobaczyć powstawanie planet, gwiazd i galaktyk. Szukaliśmy dotąd, znaleźliśmy obłoki gazu, które nie dały narodzin ani jednej gwiazdy, oraz galaktyki, które powstały, gdy nasz Wszechświat był o 97% młodszy. Szczególnie ciekawe jest to, że możemy obserwować poświatę Wielkiego Wybuchu, która pozostaje z czasów, gdy Wszechświat miał około 380 000 lat. Ale przy całej tej kosmicznej świetności nigdy nie znaleźliśmy dowodów na to, że nasz wszechświat zderzył się z innym wszechświatem w ogromnym, wielokrotnym wszechświecie. Czemu?
W istocie, jeśli teoria wielu wszechświatów jest poprawna, nasz rozszerzający się wszechświat musiał zderzyć się z innym wszechświatem. Czy tak nie jest? W końcu nasz wszechświat jest teraz tak duży, że niektórzy opisują go jako nieskończony rozmiar.
A więc nie tylko logika twierdzi, ale także znany autorytet Roger Penrose. Zarówno Penrose, jak i konwencjonalna mądrość są tutaj błędne. Nasz wszechświat jest i powinien być odizolowany i samotny w multiwersie.
Chociaż temat ten jest zbyt popularny i kontrowersyjny, silne hipotezy fizyczne potwierdzają istnienie wielu wszechświatów. Jeśli połączymy nasze dwie wiodące szkoły myślenia o tym, jak działa wszechświat, o kosmicznej inflacji i fizyce kwantowej, nieuchronnie skończymy z naszym wszechświatem w wielu wszechświatach. Jest inny wniosek: każdy stworzony wszechświat - i każdy Wielki Wybuch, który go poprzedza - zostanie natychmiast i na zawsze oddzielony od innych przez przyczynowość. Czemu? Fizyk Ethan Siegel zdemontuje.
Kosmiczna inflacja pojawiła się jako uzupełnienie teorii Wielkiego Wybuchu, dostarczając mechanizmu wyjaśniającego, dlaczego wszechświat powstał w określonych warunkach. W szczególności inflacja dała odpowiedź na pytania dotyczące …
- dlaczego wszechświat miał wszędzie tę samą temperaturę;
- dlaczego był przestrzennie płaski;
- dlaczego nie ma już reliktów o wysokiej energii, takich jak monopole magnetyczne.
Film promocyjny:
… Kontynuując pozostawianie nowych prognoz do weryfikacji. Te przewidywania obejmują określone spektrum fluktuacji gęstości, z którymi narodził się wszechświat; maksymalna temperatura osiągnięta przez Wszechświat we wczesnych stadiach Wielkiego Wybuchu; istnienie fluktuacji w skalach wykraczających poza kosmiczny horyzont i pewne spektrum fluktuacji fal grawitacyjnych. Wszystko to, poza ostatnim, zostało potwierdzone obserwacjami.
Dokładniej mówiąc, kosmiczna inflacja to okres przed Wielkim Wybuchem, kiedy we Wszechświecie panowała energia zawarta w samej przestrzeni. Teraz wartość ciemnej energii jest zbyt mała, ale podczas inflacji była nieporównywalnie wyższa: znacznie większa gęstość energii, gdy Wszechświat był pełen materii i promieniowania podczas gorących pierwszych etapów Wielkiego Wybuchu.
Ponieważ ekspansja wszechświata była napędzana energią tkwiącą w samej przestrzeni, podczas inflacji ekspansja była wykładnicza, tworząc nową przestrzeń. Gdyby Wszechświat podwoił się w czasie n, to po 10 okresach tego czasu był już 210, a nawet 21000 razy większy. W krótkim czasie każdy niepłaski i zawierający materię obszar przestrzeni stał się nie do odróżnienia od płaskiego, a wszystkie cząstki materii rozrosły się tak daleko od siebie, że te dwie cząstki nigdy więcej się nie spotkały.
Jednak inflacja nie może trwać wiecznie. Energia tkwiąca w kosmosie nie może pozostać na zawsze, inaczej nie doszłoby do Wielkiego Wybuchu i nie narodziłby się Wszechświat. W konsekwencji energia musi zostać przeniesiona z tkanki przestrzeni do materii i promieniowania. Aby zobaczyć inflację jako pole, wyobraź sobie piłkę na szczycie wzgórza. Dopóki piłka pozostaje na szczycie, inflacja i wykładnicza ekspansja trwają. Ale aby inflacja się skończyła, niezależnie od tego, jakie pole kwantowe jest za nią odpowiedzialne, musi przejść od niestabilnego stanu o wysokiej energii do stanu równowagi o niskiej energii. To przejście, „staczanie” piłki ze wzgórza, kończy inflację i prowadzi do Wielkiego Wybuchu.
Jest jednak jedno ale: to, co opisano powyżej, działa jak pole klasyczne, ale inflacja, podobnie jak wszystkie pola fizyczne, powinna mieć charakter kwantowy. Podobnie jak wszystkie pola kwantowe, jest to opisane funkcją falową, a prawdopodobieństwo propagacji fali w czasie. Jeśli wartość pola będzie toczyć się wystarczająco wolno w dół zbocza, propagacja kwantowa funkcji falowej będzie szybsza niż kołysanie, umożliwiając - a nawet prawdopodobne - Wielki Wybuch i koniec inflacji.
Ponieważ przestrzeń kosmiczna rozszerza się wykładniczo w czasie inflacji, oznacza to, że z czasem wyłoni się wykładniczo duża liczba obszarów przestrzeni. Chodzi o to, że inflacja nie skończy się wszędzie z dnia na dzień; różne regiony otrzymają różne wartości pól kwantowych i różne kierunki. W niektórych regionach inflacja się skończy, a pole spadnie w dolinę. W innych inflacja będzie trwać, ożywiając nową przestrzeń.
Stąd pochodzi zjawisko wiecznej inflacji i idea wielu wszechświatów. Tam, gdzie kończy się inflacja, mamy Wielki Wybuch i Wszechświat - część, którą możemy obserwować. Ale wokół regionów, w których skończyła się inflacja i nastąpił Wielki Wybuch, będą też regiony, w których inflacja się nie skończyła, a wykładnicza ekspansja trwa. W tych regionach rodzi się coraz większa ekspansja, odsuwając obszary, w których inflacja skończyła się szybciej, niż są w stanie się rozszerzyć. Każdy z nowych regionów, w których nastąpi Wielki Wybuch, zostanie przyczynowo oddzielony od naszego regionu, całkowicie i na zawsze.
Jeśli myślisz o wielokrotnym wszechświecie jako o ogromnym oceanie, możesz narysować poszczególne wszechświaty, w których nastąpił Wielki Wybuch, jako małe bąbelki w oceanie. Te bąbelki, podobnie jak prawdziwe bąbelki, które rodzą się na dnie oceanu, będą się rozszerzać w miarę rozszerzania się naszego wszechświata. Jednak w przeciwieństwie do wody w stanie ciekłym w oceanie, „ocean” czasoprzestrzeni inflacyjnej rozszerza się szybciej niż same bąbelki mogą kiedykolwiek się rozszerzać. A ponieważ przestrzeń między nimi rośnie i zawsze będzie rosła, dwa bąbelki nigdy się nie dotkną.
Byłoby ogromnym zaskoczeniem, w przeciwieństwie do przewidywań teorii inflacji i teorii kwantowej, gdyby te dwa wszechświaty kiedykolwiek zderzyły się. Chociaż zderzenie takich bąbelków pozostawiłoby siniak na naszym wszechświecie, który niezawodnie wykrylibyśmy w poświacie Wielkiego Wybuchu, nie ma dowodów na takie siniaczenie. Zgodnie z naszymi najlepszymi teoriami.
Ilya Khel
