Maailmankaikkeus, jossa elämme, on valtava, täynnä ainetta ja energiaa, ja se laajenee yhä nopeammin. Kun katsomme miljardeja valovuosia pois, voimme nähdä miljardeja vuosia muinaisesta menneisyydestämme, nähdä planeettojen, tähtijen ja galaksien muodostumisen. Katsoimme niin pitkälle, löysimme kaasupilviä, jotka eivät olleet synnyttäneet yhtään tähteä, ja galakseja, jotka muodostuivat, kun maailmankaikkeus oli 97% nuorempi. Erityisen utelias on, että voimme tarkkailla Ison räjähdyksen jälkihehkua, joka on jäljellä ajasta, jolloin maailmankaikkeus oli noin 380 000 vuotta vanha. Mutta kaikella tällä kosmisella loistolla emme ole koskaan löytäneet todisteita siitä, että universumimme törmäisi toisen maailmankaikkeuden kanssa valtavassa moni universumissa. Miksi?
Itse asiassa, jos usean maailmankaikkeuden teoria on oikea, laajentuvan maailmankaikkeuden on täytynyt törmätä toisen universumin kanssa. Eikö niin? Loppujen lopuksi maailmankaikkeuksemme on nyt niin suuri, että jotkut kuvaavat sitä kooltaan äärettömäksi.
Ja niin ei vain logiikka, vaan myös tunnettu viranomainen Roger Penrose. Sekä Penrose että tavanomainen viisaus ovat vääriä. Universumimme on ja sen pitäisi olla eristyksissä ja yksin moniosassa.
Vaikka tämä aihe on liian suosittu ja kiistanalainen, vahvat fyysiset hypoteesit tukevat useiden universumien olemassaoloa. Jos yhdistämme kaksi johtavaa kouluamme siitä, miten maailmankaikkeus toimii, kosmisesta inflaatiosta ja kvanttifysiikasta, päädymme väistämättä universumimme kanssa monen maailmankaikkeuden sisällä. On toinen päätelmä: jokainen luotu maailmankaikkeus - ja jokainen sitä edeltävä iso räjähdys - erotetaan välittömästi ja ikuisesti syy-yhteyttä muista. Miksi? Fyysikko Ethan Siegel purkaa.
Kosminen inflaatio tuli lisäyksenä Big Bang -teoriaan tarjoamalla mekanismi selittämään miksi maailmankaikkeus alkoi tietyin ehdoin. Erityisesti inflaatio antoi vastauksen kysymyksiin …
- miksi maailmankaikkeus oli kaikkialla sama lämpötila;
- miksi se oli tilallisesti tasainen;
- miksi magneettisia monopoleja ei ole jäljellä korkean energian jäännöksistä.
Mainosvideo:
… Jatkaen uusien ennusteiden tarkistamista. Nämä ennusteet sisältävät sen tiheyden heilahtelujen spektrin, jonka kanssa maailmankaikkeus syntyi; korkein lämpötila, jonka maailmankaikkeus saavuttaa ison räjähdyksen alkuvaiheissa; kosmisen horisontin ylittävien asteikkojen esiintyminen ja tietty painovoima-aaltojen heilahteluiden spektri. Kaikki tämä, paitsi viimeinen, on sittemmin vahvistettu havainnoilla.
Kosminen inflaatio, tarkemmin sanottuna, on aika ennen isoa iskua, jolloin avaruuteen liittyvä energia vallitsi maailmankaikkeudessa. Nyt pimeän energian määrä on liian pieni, mutta inflaation aikana se oli verrattain korkeampi: paljon enemmän energiatiheyttä, kun Universumi oli täynnä ainetta ja säteilyä Ison räjähdyksen kuumien ensimmäisten vaiheiden aikana.
Koska maailmankaikkeuden laajenemista johtaa itse avaruuteen ominainen energia, inflaation aikana laajennus oli eksponentiaalista, luotiin uusi avaruus. Jos maailmankaikkeuden koko kaksinkertaistui ajassa n, niin tämän ajanjakson 10 jakson jälkeen se oli jo 210 tai jopa 21000 kertaa suurempi. Lyhyessä ajassa mikä tahansa avaruuden epätasainen ja ainetta sisältävä alue tuli erottumattomaksi tasaisesta, ja kaikki ainepartikkelit paisuttivat niin kaukana toisistaan, että nämä kaksi partikkelia eivät koskaan tapaa enää toisiaan.
Inflaatio ei kuitenkaan voi jatkua ikuisesti. Avaruuteen liittyvä energia ei voi pysyä ikuisesti, muuten Big Bang ei olisi tapahtunut eikä maailmankaikkeus olisi syntynyt. Tämän seurauksena energia on siirrettävä avaruuskudoksesta aineeseen ja säteilyyn. Jos haluat nähdä inflaation kentällä, kuvittele pallo mäen päälle. Niin kauan kuin pallo pysyy huipulla, inflaatio ja eksponentiaalinen laajeneminen jatkuvat. Mutta inflaation lopettamiseksi, riippumatta siitä, mistä kvantikenttä on siitä vastuussa, sen täytyy siirtyä korkean energian epävakaasta tilasta alhaisen energian tasapainotilaan. Tämä siirtyminen, "pallon liikuttaminen" mäkeä alas, päättää inflaation ja aiheuttaa ison räjähdyksen.
On kuitenkin yksi, mutta se, mikä yllä on kuvattu, toimii kuin klassinen kenttä, mutta inflaation tulisi, kuten kaikkien fysikaalisten kenttienkin, olla luonteeltaan kvantti. Kuten kaikki kvanttikentät, tämä kuvataan aaltofunktiolla, ja aallon todennäköisyys etenee ajan myötä. Jos kenttäarvo rullaa tarpeeksi hitaasti mäkeä alaspäin, aaltofunktion kvanttinen eteneminen on nopeampaa kuin lasku, mikä tekee mahdolliseksi - jopa todennäköisen - ison räjähdyksen ja inflaation lopun.
Koska avaruus laajenee eksponentiaalisella nopeudella inflaation aikana, tämä tarkoittaa, että ajan myötä ilmaantuu räjähdysmäisesti suuri määrä avaruusalueita. Asia on, että inflaatio ei lopu kaikkialle yön yli; eri alueet saavat erilaiset kvanttikenttien arvot ja eri suunnat. Joillakin alueilla inflaatio loppuu ja kenttä liukuu laaksoon. Muissa maissa inflaatio jatkuu ja antaa elämän uudelle tilalle.
Tästä eteenpäin tulee ikuisen inflaation ilmiö ja ajatus monista universumista. Missä inflaatio loppuu, saamme ison räjähdyksen ja maailmankaikkeuden - osan josta voimme tarkkailla. Mutta alueilla, joilla inflaatio päättyi ja tapahtui iso räjähdys, on myös alueita, joilla inflaatio ei ole loppunut, ja eksponentiaalinen laajeneminen jatkuu. Näillä alueilla syntyy enemmän laajenevaa tilaa, joka työntää takaisin alueita, joilla inflaatio on päättynyt nopeammin kuin ne voivat laajentua. Jokainen uusi alue, jolla iso räjähdys tulee, erotetaan kausaalisesti alueestamme, kokonaan ja ikuisesti.
Jos ajattelet mon universumia valtavana valtamerenä, voit piirtää yksittäiset universumit, joissa Big Bang esiintyi, pieninä kupliana valtameressä. Nämä kuplat, kuten oikeat kuplat, jotka syntyvät merenpohjassa, laajenevat ajan myötä, kun maailmankaikkeus laajenee. Mutta toisin kuin valtameren nestemäisestä vedestä, inflaatioajan avaruusajan "valtameri" laajenee nopeammin kuin kuplat itse voivat koskaan laajentua. Ja koska niiden välinen tila kasvaa ja kasvaa aina, nämä kaksi kuplia eivät koskaan kosketa.
Olisi valtava yllätys, toisin kuin inflaatio- ja kvantiteorian ennusteissa, jos kaksi universumia törmäävät koskaan. Vaikka tällaisten kuplia törmäys jättäisi mustelman maailmankaikkeuteen, jonka voisimme havaita luotettavasti Ison räjähdyksen jälkeen hehkuessa, tällaisista mustelmista ei ole todisteita. Kuten parhaat teoriamme ennustivat.
Ilja Khel