Svemir je tamo gdje je uvijek bio i uvijek će biti. Barem tako nam je rečeno i tako proizlazi iz same riječi "svemir". Ali bez obzira na pravu prirodu svemira, naša sposobnost prikupljanja podataka o njemu u osnovi je ograničena. Od Velikog praska prošlo je 13,8 milijardi godina, a brzina kojom informacije putuju - krajnja brzina, brzina svjetlosti - ograničena je. Stoga, iako cijeli svemir može biti uistinu neograničen, promatrajući svemir nije.
Prema vodećim idejama teorijske fizike, naš Svemir može biti jedno malo područje ogromnih više svemira, kojih može biti beskonačno mnogo. Neke od tih ideja stvarno su znanstvene, a neke čisto spekulativne, željne razmišljanja. Naučimo ih razdvojiti. Ali prvo, malo pozadine.
Postoji li više svemira?
Moderni Svemir nudi nam nekoliko zanimljivih činjenica koje je vrlo lako promatrati i provjeriti, barem uz pomoć svjetskih znanstvenih predmeta. Znamo da se Svemir širi: možemo mjeriti svojstva galaksija, saznati njihovu udaljenost i brzinu udaljavanja od nas. Što su dalje, to se brže uklanjaju. U kontekstu opće relativnosti to znači da se svemir širi.
A ako se svemir danas širi, to znači da je u prošlosti bio manji i gušći. Ako prođete dovoljno duboko u prošlosti, vidjet ćete da je bila i homogenija (jer je trebalo da gravitacija pokupi sve u gomile) i toplija (jer kraće valne duljine svjetla znače veće energije i temperature). To nas vraća na Veliki prasak.
Ali Veliki prasak nije bio sam početak svemira. U prošlost možemo gledati samo do određenog vremena, nakon čega se predviđanja Velikog praska prestaju ostvariti. Postoji nekoliko promatranja stvari u svemiru koje Veliki prasak ne objašnjava, ali teorija kozmičke inflacije ima.
Promotivni video:
Tokom 1980-ih razvilo se poprilično teorijski implikacija inflacije, uključujući:
- kako bi trebalo izgledati sijanje krupnih građevina;
- da fluktuacije temperature i gustoće moraju postojati na ljestvici koja prelazi kozmički horizont;
- da sve regije prostora, čak i uz fluktuacije, moraju imati stalnu entropiju;
- trebala bi biti maksimalna temperatura koju je postigao Veliki prasak.
U 1990-im, 2000-im i 2010-ima ova su četiri predviđanja promatrano potvrđena s velikom točnošću. Kozmička inflacija pobjeđuje.
Inflacija nam govori da prije Velikog praska svemir nije bio ispunjen česticama, antičesticama i zračenjem. Umjesto toga, bio je ispunjen energijom svojstvenom samom prostoru, a ta energija uzrokovala je da se prostor brzo širi, neumoljivo i eksponencijalno širi. U nekom trenutku inflacija je završila i sva (ili gotovo sva) ta energija pretvorila se u materiju i energiju, pokrenuvši vrući Veliki prasak. Kraj inflacije označio je početak Velikog praska. Odnosno, postojao je Veliki prasak, ali ne na samom početku.
Da je ovo cijela priča, imali bismo jedan izuzetno velik svemir u svojim rukama. Njegova bi svojstva bila svugdje ista, zakoni su isti, a dijelovi koji su bili izvan vidljivog horizonta bili bi slični mjestu gdje se nalazimo, ali bilo bi ih nemoguće nazvati višestrukim univerzumima.
To jest, ne bi bilo moguće dok se ne sjetite da sve što fizički postoji mora biti kvantne prirode. Čak i inflacija, uz sve nepoznanice koje je okružuju, mora biti kvantno polje.
Ako vam je potrebna inflacija da biste imali svojstva kvantnih polja:
- u njihovim svojstvima mora postojati neizvjesnost koja im je svojstvena;
- polje se mora opisati valnom funkcijom;
- vrijednosti polja protežu se tijekom vremena;
tada ćete doći do neobičnog zaključka.
Inflacija se nije svugdje završila u isto vrijeme, već na odvojenim, izabranim, neovisnim mjestima, dok je prostor među njima i dalje bujao. Mora postojati nekoliko ogromnih prostora prostora gdje se završava inflacija i započinje Veliki prasak, ali oni se nikada neće susresti jer su razdvojeni regijama prostora koji bubri. Jednom započeta, inflacija će se nastaviti sigurno i neograničeno, barem na nekim mjestima.
Kad inflacija prestane, dobivamo Veliki prasak. Dio Svemira koji promatramo samo je dio regije u kojoj je završila inflacija, a izvan koje postoji puno neupadljivog Univerzuma. A postoji ogroman broj regija, podijeljenih među sobom, s potpuno istom poviješću.
Ovo je ideja više svemira. Kao što vidite, temelji se na dva neovisna, dobro uspostavljena i široko prihvaćena aspekta teorijske fizike: kvantnu prirodu svega i svojstva kozmičke inflacije. Ne postoji način da se mjeri, a ne postoji način da se mjeri neupadljivi dio svemira. No dvije teorije koje stoje u osnovi toga, inflacija i kvantna fizika, pokazale su svoju vrijednost. Ako su ispravni, više svemira bit će neizbježna posljedica toga, i mi ćemo živjeti u njima.
Pa što? Mnogo je teorijskih implikacija koje su neizbježne, ali koje ne možemo sigurno znati jer ih ne možemo potvrditi. Više svemira su jedna takva posljedica. Nije da je to korisno, samo je zanimljivo predviđanje koje dolazi iz teorija.
Zašto toliko mnogo fizičara iz teorije piše radove o više svemira? Na temu paralelnih svemira i njihovog odnosa prema našem vlastitom? Zašto oni tvrde da su više svemira vezani za žice, kozmološku konstantu i činjenicu da je naš svemir idealno prilagođen za život?
Jer nemaju bolje ideje.
U kontekstu teorije stringova postoji ogroman popis parametara koji u načelu mogu poprimiti gotovo svaku vrijednost. Ova teorija za njih ne predviđa nikakva predviđanja, pa smo prisiljeni shvatiti njihova značenja u kontekstu gudačke vakuume. Ako ste čuli za nevjerojatno velik broj, poput slavnih 10 do 500 snage koji se pojavljuju u teoriji struna, oni se pozivaju na moguća značenja vakuuma niza. Još ne znamo što su oni i zašto imaju takva značenja. Nitko ih ne zna izbrojati.
Pa umjesto da kažu: "To su više svemira!", Ljudi razmišljaju ovako:
- Ne znamo zašto temeljne konstante imaju vrijednosti koje imaju.
- Ne znamo zašto su zakoni fizike takvi kakvi jesu.
- Teorija struna je okvir koji bi našim zakonima fizike mogao pružiti naše osnovne konstante, kao i druge zakone ili konstante.
- Prema tome, ako imamo ogromno više svemira, u kojima će različite regije imati različite zakone i konstante, jedan od njih može biti naš.
Problem je što sve ovo nije samo čisto spekulativno, već nema razloga, s obzirom na inflaciju i kvantnu fiziku, vjerovati da naduvani prostor-vrijeme ima različite zakone ili konstante u različitim regijama.
Ne sviđa vam se ovaj pristup razmišljanju? A nitko to ne voli.
Kao što smo već saznali, više svemira nije znanstvena teorija sama po sebi. Umjesto toga, to je teorijska posljedica zakona fizike u njihovom najjačem razumijevanju. Čak i ako imate inflatorni svemir kojim upravlja kvantna fizika, bit ćete vezani za nju. Ali - poput teorije struna - ima problema: ona ne predviđa ništa što smo promatrali i bez nje ne bi mogla objasniti, i ne predviđa ništa konkretno što bismo mogli ići i pogledati.
U ovom fizičkom svemiru važno je promatrati sve što možemo i po malo sakupljati svako znanje kojem imamo pristup. Samo iz kompletnog niza podataka za koji se nadamo da će biti točni, moći će se donijeti znanstvene prosudbe o prirodi svemira. Neka od tih saznanja imat će posljedice koje ne možemo izmjeriti i dokazati: na primjer, postojanje više svemira. Ali kad ljudi govore o osnovnim konstantama, o zakonima fizike, vrijednostima vakuumskih vrvi, oni se ne bave znanošću, oni samo razgovaraju. Možete tračati o više svemira koliko god želite i kao primjer navoditi istaknuta djela takvih teoretičara, ali o tome ne možete znanstveno gledati.
Ilya Khel