Jos luulit kaiken rajoittuneen siihen, mitä löysimme kosmisen horisontin ulkopuolella, valmistaudu muuttamaan mieltäsi.
”On vaikea rakentaa inflaatiomalleja, jotka eivät johda monikokoisuuteen. Tämä ei ole mahdotonta, joten olen varma, että tarvitaan lisää tutkimusta. Mutta useimmat inflaatiomallit johtavat monikansioon, ja todisteet inflaatiosta ajavat meidät vakavasti [monien universumien] hyväksymiseen”, sanoi amerikkalainen fyysikko ja kosmologi Alan Guth, joka ehdotti kerran inflaation tai kosmisen laajentumisen ajatusta.
Kuvittele, että havaitsemiemme maailmankaikkeus - päästä päähän - on vain tippa kosmisessa valtameressä. Se, että mitä näemme, on enemmän tilaa, enemmän galakseja, ennen kaikkea lukemattomia miljardeja valovuosia kauempana kuin voimme koskaan saavuttaa. Ja niin laaja kuin maailmankaikkeus voi olla, aivan yhtä lukematon määrä samanlaisia maailmankaikkeuksia - jotkut suurempia ja vanhempia, toisia pienempiä ja nuorempia - on hajallaan koko avaruusajan. Ja aivan yhtä nopeasti kuin nämä universumit laajenevat, niitä sisältävä avaruusaika laajenee vielä nopeammin vetämällä ne kauempana toisistaan ja varmistaen, että kukaan kaksi maailmankaikkeutta ei tapahdu koskaan. Kuulostaa tieteiskirjallisuudesta? Tämä on tieteellinen ajatus moniosaisesta tai monesta universumista. Mutta jos nykyinen tieteellinen näkemys on oikea,tämä ajatus ei ole vain riittävä, vaan myös väistämätön seuraus peruslakeistamme, fyysikko Ethan Siegel sanoo.
Ajatus monista maailmankaikkeuksista juurtuu fysiikkaan, jota tarvitaan kuvaamaan nykyään näkemämme ja asuttamamme maailmankaikkeus. Koko taivaan alueella näemme tähdet ja galaksit ryhmittyneinä suureen kosmiseen verkkoon. Mutta mitä kauempana avaruuteen katsomme, sitä kauempana ajassa saamme. Mitä kauemmas galaksit ovat, sitä nuoremmat ne ovat ja siksi vähemmän kehittyneitä. Heidän tähdellä on vähemmän raskaita elementtejä, ne näyttävät pienemmiltä, koska on vähemmän fuusioita, enemmän spiraaleja ja vähemmän ellipsejä (koska jälkimmäiset vievät aikaa) ja niin edelleen. Jos siirrymme näkyvän rajoihin, löydämme kaikkein ensimmäiset tähdet maailmankaikkeudessa ja niiden ulkopuolella - pimeyden alueen, jossa on vain yksi valo: Ison räjähdyksen jälkihehku.
Itse iso räjähdys - mikä tapahtui 13,8 miljardia vuotta sitten - ei ollut avaruuden ja ajan alku, vaan pikemminkin havaittavan maailmankaikkeuden alku. Ennen sitä oli aikakausi, joka tunnetaan nimellä kosminen inflaatio, kun avaruus itse laajentui eksponentiaalisesti, täyttäen avaruuden ajan kankaalle ominaisen energian. Kosminen inflaatio on itsessään esimerkki teoriasta, joka tuli ja korvasi edeltäneen:
”Se oli johdonmukainen Big Bang -teorian kaikkien menestysten kanssa ja kattoi koko modernin kosmologian.
”Hän selitti useita ongelmia, joita iso räjähdys ei pystynyt selittämään, muun muassa miksi maailmankaikkeus oli kaikkialla sama lämpötila, miksi se on tilallisesti tasainen ja miksi ei ollut korkean energian jäännöksiä, kuten magneettisia monopoleja jäljellä.
Mainosvideo:
”Ja hän teki monia uusia ennusteita, jotka voitiin havainnollisesti testata, joista suurin osa vahvistettiin.
Inflaatioteorian ennustamana oli kuitenkin yksi seuraus. Emme tiedä, voimmeko vahvistaa sen vai ei: useita maailmankaikkeuksia.
Inflaatio johtaa avaruuden eksponentiaaliseen laajenemiseen, mikä voi johtaa nopeasti siihen, että mikä tahansa aiemmin olemassa oleva kaareva tila näyttää tasaiselta.
Inflaatio aiheuttaa tilan laajenemisen eksponentiaalisesti. Toisin sanoen otat kaiken, mikä oli olemassa ennen isoa räjähdystä ja josta tulee paljon, paljon, paljon enemmän kuin se oli. Toistaiseksi tämä sopii meille: se selittää kuinka meillä on homogeeninen ja valtava maailmankaikkeus. Kun inflaatio loppuu, maailmankaikkeus on täynnä ainetta ja säteilyä, jonka ulkonäkö nähdään punaisen kuumana iskona räjähdyksenä. Ja täältä omituisuudet alkavat. Inflaation loppumiseksi riippumatta siitä, mikä kvantikenttä on siitä vastuussa, sen on siirryttävä korkean energian epävakaasta tilasta vähän energiaa kuluttavaan ja vakaaseen tilaan. Tämä siirtymä ja "liukuminen" alas laaksoon on se, joka loputtaa inflaation ja aiheuttaa Ison räjähdyksen.
Mutta riippumatta siitä, mikä kenttä on vastuussa inflaatiosta, kuten kaikilla muillakin fysiikan lakeja noudattavilla aloilla, sen on oltava luonnostaan kvanttikenttä. Kuten kaikki kvanttikentät, sitä kuvataan aaltofunktiolla aallon etenemisen todennäköisyydellä ajan myötä. Jos kentän suuruus rullaa hitaasti laaksoon, aaltofunktion kvanttihajonta on nopeampaa kuin laskeutuminen, mikä tarkoittaa, että mahdollinen - jopa todennäköinen - inflaatio johtaa vähitellen isoon räjähdykseen.
Jos inflaatio olisi kvanttikenttä, kentän voimakkuus poikkeaisi ajan myötä, jolloin eri avaruusalueet ottaisivat kentän arvon huomioon eri tavoin. Monilla alueilla pellon arvo putoaa laakson pohjaan lopettaen inflaation, mutta monilla muilla alueilla inflaatio jatkuu niin kauan kuin haluat tulevaisuudessa.
Koska tila laajenee eksponentiaalisella nopeudella inflaation aikana, tämä tarkoittaa, että ajan myötä syntyy eksponentiaalisesti enemmän avaruuden alueita. Joillakin alueilla inflaatio loppuu: kenttä liukuu laaksoon. Mutta muissa maissa inflaatio jatkuu, luomalla yhä enemmän tilaa jokaiselle alueelle, jolla inflaatio loppuu. Inflaatioaste on paljon nopeampaa kuin jopa materiaalilla ja energialla täynnä olevan maailmankaikkeuden enimmäislaajenemisnopeus, joten inflaatioalueet kattavat kaiken mahdollisimman nopeasti. Niiden mekanismien mukaan, jotka tarjoavat meille riittävästi inflaatiota luomamme maailmankaikkeuden luomiseksi, avaruusalueemme, jossa inflaatio on päättynyt, ympäröi paljon enemmän alueita - joilla inflaatio jatkuu tai ei päättynyt välittömästi.
Inflaatio jatkuu toistaiseksi, huolimatta alueista, joissa se päättyi
Tässä tapahtuu ikuiseksi inflaatioksi kutsuttu ilmiö. Missä inflaatio loppuu, syntyy iso räjähdys ja maailmankaikkeus - kuten näemme - on samanlainen kuin oma. Mutta missä inflaatio ei lopu, syntyy enemmän inflaatiotilaa, mikä antaa aihetta muille alueille, joilla tulee olemaan isoja paukutuksia, erillisiä meidän alueistamme, ja muille alueille, joilla inflaatio alkaa.
Kuinka suuri maailmankaikkeus on, tämä on vain pieni murto kaikesta, mikä todella on
Tämä kuva laajoista maailmankaikkeuksista, paljon suurempi kuin niukka osa, jota pystymme tarkkailemaan, jatkuvasti turpoavan tilan luoma, on moniosainen. On tärkeää ymmärtää, että monikieli ei sinänsä ole tieteellinen teoria. Se ei tee ennusteita ja havaittavissa olevia ilmiöitä, joihin voimme päästä. Ei, itse multiverse on teoreettinen ennuste, joka seuraa tähän mennessä johdettujen fysiikan lakien perusteella. Ehkä tämä on jopa näiden lakien väistämätön seuraus: jos otat inflaatiouniversumin, jota ohjaa kvanttifysiikka, saat tämän.
Ehkämme ymmärryksemme tästä tilanteesta ennen isoa räjähdystä on väärässä ja että ymmärryksemme inflaatiosta on täysin väärin. Tällöin usean maailmankaikkeuden olemassaolo ei ole lopullinen seuraus. Mutta ikuisen inflaation ennuste, joka sisältää lukemattomia taskuuniversioita, on suora seuraus parhaista teorioistamme, jos ne ovat oikein.
Mikä sitten on monikokoinen? Se voi ylittää fysiikan ja tulla ensimmäiseksi fyysisesti motivoituneeksi "metafysiikkaksi", jonka olemme koskaan tavanneet. Ensimmäistä kertaa ymmärrämme sen rajat, mitä maailmankaikkeus voi opettaa meille. Siihen asti voimme ennustaa, mutta emme voi vahvistaa tai kiistää sitä tosiasiaa, että universumimme on vain yksi pieni osa suuremmasta valtakunnasta: monikokoinen.
Ilja Khel