Svemir u kojem živimo je ogroman, pun materije i energije i širi se sve brže i brže. Gledajući milijarde svjetlosnih godina daleko, možemo vidjeti milijarde godina naše davne prošlosti, vidjeti formiranje planeta, zvijezda i galaksija. Gledali smo tako daleko, pronašli smo oblake plina koji nisu rodili niti jednu zvijezdu, i galaksije koje su nastale kad je naš svemir bio 97% mlađi. Ono što je posebno zanimljivo je da možemo promatrati poslije sjaja Velikog praska, koji je ostao iz vremena kada je svemir bio star oko 380.000 godina. No uz svu ovu kozmičku raskoš nikada nismo pronašli dokaze da se naš svemir sudario s drugim svemirom u golemom višestrukom svemiru. Zašto?
Doista, ako je teorija više svemira tačna, naš se svemir koji se širi morao sudariti s drugim svemirom. Nije li tako? Napokon, naš je svemir sada toliko velik da ga neki opisuju kao beskonačnu veličinu.
I tako tvrdi ne samo logika, već i poznati autoritet Roger Penrose. I Penrose i konvencionalna mudrost ovdje nisu u pravu. Naš svemir je i treba biti izoliran i sam u multiverzumu.
Iako je ova tema previše popularna i kontroverzna, snažne fizičke hipoteze podupiru postojanje više svemira. Ako kombiniramo naše dvije vodeće škole razmišljanja o tome kako svemir djeluje, kozmičku inflaciju i kvantnu fiziku, neizbježno ćemo završiti s našim svemirom u višestrukom svemiru. Postoji još jedan zaključak: svaki svemir koji se stvori - i svaki Veliki prasak koji mu prethodi - bit će odmah i zauvijek odvojen od ostalih uzročno-posledičnim. Zašto? Fizičar Ethan Siegel će rastaviti.
Kozmička inflacija došla je kao dodatak teoriji Velikog praska, pružajući mehanizam za objašnjenje zašto je svemir započeo s određenim uvjetima. Konkretno, inflacija je dala odgovor na pitanja o …
- zašto je svemir bio svugdje iste temperature;
- zašto je bio prostorno ravan;
- zašto ne ostaju visokoenergetske relikvije poput magnetskih monopola.
Promotivni video:
… I dalje ostavljajući nove prognoze za provjeru. Ova predviđanja uključuju specifični spektar fluktuacija gustoće s kojim se svemir rodio; maksimalna temperatura koju je Svemir postigao u ranim fazama Velikog praska; postojanje fluktuacija na ljestvicama koje prelaze kozmički horizont i određeni spektar fluktuacija gravitacijskih valova. Sve je to, osim posljednjeg, od tada potvrđeno opažanjima.
Kozmička inflacija, da budemo precizniji, razdoblje je prije Velikog praska, kada je u Svemiru prevladavala energija svojstvena svemiru. Količina tamne energije je premala, ali tijekom inflacije bila je neusporedivo veća: puno veća gustoća energije kada je Svemir bio pun materije i zračenja tijekom vrućih prvih faza Velikog praska.
Budući da je širenje svemira pokretalo energijom svojstvenom samom prostoru, tijekom inflacije, širenje je bilo eksponencijalno, stvarajući novi prostor. Ako se svemir udvostručio u vremenu n, tada je nakon deset razdoblja već bio 210 ili čak 21000 puta veći. U kratkom vremenu, bilo koje neplanarno područje i prostor koji sadrži materiju postalo je nerazdvojno od ravnog, a sve su čestice materije nabrekle toliko da se dvije čestice više nikada neće susresti.
Međutim, inflacija ne može trajati vječno. Energija svojstvena svemiru ne može ostati zauvijek, jer se u suprotnom ne bi dogodio Veliki prasak, a svemir se ne bi ni rodio. Slijedom toga, energija se mora prenijeti iz prostora prostora u materiju i zračenje. Da biste inflaciju gledali kao polje, zamislite loptu na vrhu brda. Sve dok lopta ostaje pri vrhu, nastavlja se inflacija i eksponencijalna ekspanzija. No da bi se inflacija završila, bez obzira na to koliko je za to odgovorno kvantno polje, potrebno je preći iz visokoenergetskog nestabilnog u ravnotežno stanje s niskom energijom. Taj prijelaz, "kotrljanje" lopte niz brdo, dovodi do kraja inflaciji i dovodi do Velikog praska.
Međutim, postoji jedno, ali: gore opisano djeluje kao klasično polje, ali inflacija bi, kao i sva fizička polja, trebala biti kvantne prirode. Kao i sva kvantna polja, ovo je opisano valnom funkcijom, a vjerojatnost vala širi se tijekom vremena. Ako se vrijednost polja kreće dovoljno sporo niz brdo, kvantno širenje valne funkcije bit će brže od prevrtanja, omogućujući - čak i vjerojatno - Veliki prasak i kraj inflacije.
S obzirom da se prostor povećava eksponencijalnom brzinom tijekom inflacije, to znači da će se vremenom pojaviti eksponencijalno velik broj regija u prostoru. Poanta je u tome da se inflacija neće svugdje završiti preko noći; različite regije dobit će različite vrijednosti kvantnih polja i različitih smjerova. U nekim će krajevima inflacija prestati i polje će kliznuti u dolinu. U drugima će se inflacija nastaviti, dajući život novom prostoru.
Odatle potječe fenomen vječne inflacije i ideja više svemira. Tamo gdje se inflacija završava, dobivamo Veliki prasak i Svemir - čiji dio možemo promatrati. Ali oko regija u kojima je inflacija završila i dogodio se Veliki prasak, postojat će i regije u kojima inflacija nije završila, a eksponencijalna ekspanzija se nastavlja. Sve se više prostora širi u tim regijama, što potiče područja gdje je inflacija završila brže nego što se mogu proširiti. Svaka od novih regija u kojima će se dogoditi Veliki prasak bit će uzročno odvojena od naše regije, potpuno i zauvijek.
Ako više univerzuma mislite o ogromnom oceanu, možete nacrtati pojedine svemire u kojima se dogodio Veliki prasak kao male mjehuriće u oceanu. Ti se mjehurići, poput pravih mjehurića koji se rađaju na dnu oceana, s vremenom će se proširiti kako se naš svemir širi. No, za razliku od tekuće vode u oceanu, "ocean" inflatornog svemirskog vremena širi se brže nego što se sami mjehurići ikada mogu proširiti. A budući da prostor između njih raste i uvijek će rasti, dva mjehurića nikada se neće dodirivati.
Bilo bi veliko iznenađenje, suprotno predviđanjima inflacije i kvantne teorije, ako se dva svemira ikad sudare. Iako bi sudar takvih mjehurića ostavio modricu u našem svemiru, koju bismo pouzdano otkrili u naknadnom sjaju Velikog praska, nema dokaza o takvim modricama. Kao što su predviđale naše najbolje teorije.
Ilya Khel