Animatsiooni autor G VNCT 
Alternatiivsed reaalsused, paralleeldimensioonid ja mitu universumit. Kuidas te seda ka ei nimetaks, on arusaam teistest eksistentsiversioonidest üks ulmekirjanduse populaarsemaid troope. Mõnes teises universumis ei loe sa seda lauset, vaid langevarjuhüpped. Teises pole sa midagi muud kui prussakas. Veel ühes pole mitte ainult elu võimatu, vaid ka aatomeid pole isegi olemas.
Viimastel aastatel on sellised pealtnäha hullumeelsed ideed aga fantaasiast ja spekulatsioonidest nihkunud heauskse teaduse poole. Isegi füüsikute seas on multiversum muutunud peavooluks.
Teoreetiliselt võivad lõpmatud universumid ulatuda meie omadest kaugemale, nagu lõputud mullid keeva vee meres. Igal mullil on oma füüsikaseadused ja kuigi me ei pruugi kunagi külastada ega isegi näha teist mulli, väidavad mõned füüsikud, et kasvav tõendusmaterjal muudab multiversumi üha usutavamaks ja isegi tõenäolisemaks.
'Viisteist aastat tagasi, kui rääkisite multiversumist, oli paljude füüsikute suhtumine lihtsalt naeruvääristamine,' ütleb Tuftsi ülikooli füüsik Alex Vilenkin. 'Kuid suhtumises on toimunud suur muutus.'
Siiski on multiversumi kontseptsioon vastuoluline ja kohati vaieldav. Paljud teadlased on arusaadavalt skeptilised. Mõned isegi lükkavad selle mõtte tagasi. Kuid teiste jaoks, nagu Vilenkin, on multiversumi argumendid nii veenvad, et nad nõuavad, et teadus seda tõsiselt võtaks.
Teadlased on mõelnud mitmesugused multiversumi vormid aastakümneid. Näiteks 1957. aastal pakkus füüsik Hugh Everett välja uue viisi kvantfüüsika veidrate paradokside tõlgendamiseks, näiteks kuidas osake võib olla samaaegselt kahes olekus või makroskoopilises laienduses. Schrödingeri kass võib olla nii elus kui ka surnud. Everett soovitas, et osakese vaatlemisel või kassi kontrollimisel eraldub teineteisest kaks erinevat reaalsust: ühes on kass surnud ja teises elus. Füüsikud nimetasid seda pilti kvantmehaanika paljude maailmade tõlgenduseks.
Need paljud maailmad on paralleeluniversumid, mis eksisteerivad koos abstraktse matemaatilise ruumi erinevates piirkondades ja on üksteisest igaveseks suletud. Tänapäeval, kuigi selle väljavaatega nõustub vaid vähemus, vaidlevad kvantfüüsikud selle teema üle endiselt.
Kuid 1980. aastate alguses mõistsid füüsikud, et võib eksisteerida ka teistsugune multiversum – selline, kus teised universumid ei esine mitte mingis abstraktses paralleelruumis, vaid kaugetes füüsilistes asukohtades samas ruumis ja ajas nagu meie universum. See oli jahmatav ettepanek, kuid need niinimetatud mulliuniversumid tundusid olevat uue kosmoloogiapildi tagajärg, mis alles hakkas võimust võtma.
1980. aastal väitis Alan Guth, praegu Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi füüsik, et esimestel hetkedel pärast Suurt Pauku tõusis universum eriti kiiresti, enne kui asus tagasi oma tavapärasesse paisumisse. See ajutine inflatsiooniperiood, nagu ta seda nimetas, võib ajendatuna teatud tõrjuvast gravitatsioonist selgitada, miks kosmos on sile ja tasane – omadused, mis kosmoloogid olid hämmingus.
„Kõige lihtsamate eelduste korral jõuate igavese inflatsiooni ja multiversumini. Kui olete sellel rindel konservatiivne, jõuate selle radikaalse asjani.
Tänapäeval nõustub enamik kosmolooge inflatsiooni üldise eeldusega ja nad on pakkunud välja mitmeid võimalikke mudeleid, et selgitada, kuidas see kiire õhupalli tõus juhtus. 'Mida aeg on edasi läinud, on lihtsate inflatsioonimudelite ennustamise edukus muutunud üha paremaks, ' ütleb Guth.
Näiteks on satelliidid, nagu WMAP ja Planck, viimase paarikümne aasta jooksul teinud kosmilise mikrolaine tausta – Suure Paugu järelhela – täpseid mõõtmisi ja leidnud, et selle peened mustrid vastavad inflatsiooni ennustustele. Kosmoloogid saavad seda kiirgust kasutada ka universumi massitiheduse mõõtmiseks, mis Guthi sõnul jääb poole protsendi piiresse inflatsiooni prognoositust.
'Tõendid on peaaegu valdavalt tugevad,' ütleb Edinburghi ülikooli kosmoloog Andrew Liddle. 'Enamik inimesi peab inflatsiooni piisavalt rahuldavaks ja pole lootust, et selle ümber lükkab miski muu.'
[Kas MSG on teie tervisele kahjulik?]
Inflatsiooniteooria algusaastatel avastasid Guth ja teised selle idee pioneerid peagi oma võrrandite üllatava tähenduse: inflatsioon on igavene, peatudes ainult teatud mullilaadsetes ruumitaskutes. '[Mullide] vaheline ruum, mis endiselt paisub, teeb ruumi rohkematele mullidele, ' selgitab Vilenkin. 'Täispuhutav ruum laieneb nii kiiresti, et miski ei jõua kunagi selle piiridele, nii et praktilistel eesmärkidel on need isoleeritud, iseseisvad mulliuniversumid.' Selle pildi järgi on meie universum vaid üks lõpmatust mullide multiversumist.
1983. aastal leidis Vilenkin, et kõige levinumad inflatsioonimudelid ennustavad multiversumit. Seda vältivad mudelid kipuvad olema väljamõeldud ja ebarealistlikud. 'Kõige lihtsamate eelduste korral jõuate igavese inflatsiooni ja multiversumini,' ütleb füüsik Andreas Albrecht California Davise ülikoolist. 'Kui olete sellel rindel konservatiivne, jõuate selle radikaalse asjani.'
Võib-olla kõige mõjuvam multiversumi toetamine hõlmab salapärast jõudu, mida tuntakse tumeda energiana. 1998. aastal avastasid astronoomid, et universum paisub üha kiiremini – seda kiirendust omistati hiljem tumeenergiale. Kiirenduse kiirus sõltub arvust, mida nimetatakse kosmoloogiliseks konstandiks. Füüsikuid on segadusse ajanud see, et nende arusaamade põhjal loodusjõududest ja osakestest eeldavad nad, et konstant on ligikaudu 10122korda suurem, kui nad seda mõõdavad. Neil pole aimugi, miks mõõdetud väärtus nii väike on, kuid seletus võib peituda multiversumis.
1980. aastatel uuris Nobeli preemia laureaat Steven Weinberg Texase ülikoolist Austinist kosmoloogilise konstandi väärtust. soovitas seda multiversumis , võib see väärtus erineda. Ta tegi kindlaks, et meie universumis on konstant väike, sest ainult väike konstant võib võimaldada galaktikate moodustumist ja elu arengut. Teisest küljest põhjustab suur arv universumi, mis lendab lahku enne, kui aatomid jõuavad isegi ühineda. Vaid väikesel osal universumitest võivad olla eluks sobivad väikesed konstandid. Meil on lihtsalt õnn elada ühes.
Saate esitada sarnaseid niinimetatud antroopseid argumente, et selgitada muid looduse põhikonstante, näiteks neutroni massi. Kui nende konstandite väärtus vähegi hälbib, ei saaks elu eksisteerida ja keegi ei saaks neid mõõta. Kui füüsikud ei leia esimestel põhimõtetel põhinevat rahuldavamat seletust, pakub multiversum vähemalt põhjust, miks meie universumi konstandid on elu jaoks nii peenelt häälestatud.
Weinbergi analüüs osutus ettenägelikuks. Guth ütleb, et kui astronoomid avastasid, et universum kiireneb – võib-olla tumeenergia tõttu –, mõõtsid nad kosmoloogilist konstandit Weinbergi soovitatud koefitsiendi piires 10 korda. Sellest ajast peale on füüsikud Weinbergi ettepanekut täpsustanud ja arvutanud mõõdetule veelgi lähedasema väärtuse. See pole kõige täpsem vaste, kuid seni parim. 'Minu teada pole tumeenergia täheldatud suuruse kohta paremat seletust,' ütleb Liddle.
[Vaadake, kuidas oma nime kahendkoodis kirjutada.]
Vahepeal võib stringiteooria – seni parim kandidaat kõige teooria jaoks – pakkuda teoreetilise raamistiku, mis toetab multiversumit. Stringiteooria nõuab täiendavaid ruumilisi mõõtmeid peale meie tavapärase kolme (üles/alla, vasakule/paremale, edasi/tagasi). Need mõõtmed – mis on meie tajumiseks liiga väikesed – on kokku keerdunud lugematul hulgal, millest igaüks vastab erinevate füüsikaseadustega mulluniversumile. Stringiteooria suur mõju seisneb aga selles, et sellel puuduvad vaatluslikud tõendid.
Vaatluslikud tõendid multiversumi enda kohta pole palju lootustandvamad. Kuid teadlastel on mõned väljavaated. Näiteks kui naabruses asuv mulluniversum peaks meie omaga kokku puutuma, jätaks see jälje kosmilisele mikrolaineahju taustale. Astronoomid on vaadanud, aga on veel midagi leida .
2015. aasta lõpus Vilenkin ja tema kolleegid pakkus välja teist viisi et teha kindlaks, kas multiversum on olemas: mustad augud. Kui meie universum on vaid üks lõpmatust arvust, siis kui inflatsioon oleks meie omas peatunud, oleksid selle sees paisuvad taskud siis mustadeks aukudeks varisenud. Mida kauem iga tasku on täis pumbatud, seda massiivsem on must auk. Seega jätaks inflatsioon endast maha mustade aukude populatsiooni, mille masside ulatus on märkimisväärne. Põhimõtteliselt mõõtes mustade aukude kokkupõrgetes tekkivaid lainetusi ruumis ja ajas – nagu LIGO poolt avastatud gravitatsioonilained Eelmisel aastal saavad astronoomid teha loenduse mustade aukude massidest ja näha, kas need tekkisid inflatsiooni tõttu, mis viitaks multiversumile.
See töö on kindlasti esialgne ja spekulatiivne. Ja üldiselt on multiversumi toetus vaieldamatult kaudne. Lõpuks on võib-olla parim, mida pooldajad loota võivad, kaudsed tõendid rafineeritumate mudelite ja inflatsiooni ühemõttelise kinnituse näol. Kui kosmilise mikrolaine tausta üha täpsemad mõõtmised inflatsiooniteooriaid veelgi ahendavad, võib lõpuks jääda teadlastele üks konkreetne mudel, mis viib otse multiversumi.
Kuid otseste tõendite puudumine ja tõenäosus, et multiversumi testimine võib olla oma olemuselt võimatu, paneb mõned selle idee üle irvitama.
Üks tugevamaid kriitikuid on füüsik Paul Steinhardt Princetoni ülikoolist. Koos füüsikutega, nagu Albrecht, Guth ja Stanfordi Andrei Linde, aitas ta 1980. aastatel inflatsiooni pioneeriks. Kuid kui ta mõistis, et inflatsioon ei peatunud, koorudes selle käigus lõputuid mulliuniversumeid, nägi ta probleemi. Multiversum ei olnud omadus, vaid viga.
'See on teooria rike,' ütleb ta. Tundub, nagu oleks keegi teie juurde tulnud teooriaga, miks taevas on sinine, mis tundub esmapilgul usutav, kuid pärast mõningaid täpsustusi 'ei loo see mitte ainult sinine taevas, vaid ka lilla taevas, täpiline taevas - te nimetate seda ,' ta ütleb.
Steinhardt ütleb, et multiversum, milles kõike võib juhtuda ja juhtub, ei seleta üldse midagi. Teadusliku protsessi tunnuseks on võimalus ennustusi testida. Kuid ta ütleb: 'Mida tähendab midagi ennustada, kui see ennustab kõike?' Sellist teooriat ei saa testida või potentsiaalselt võltsida ja seega pole see kasulik teaduslik teooria. Tema sõnul on multiversum 'mitme segadus'.
[Siin on põhjus, miks te ei taha saada tarantulakull hammustada. ]
Teised ütlevad, et see vaade on liiga piirav. 'Falsifitseeritavuse idee selle sõna ranges tähenduses on liiga lihtsustatud vaade teaduse toimimisele, ' ütleb Guth. 'Ühtegi teaduse teooriat pole kunagi tegelikult tõestatud. Vastuvõetav teaduslik teooria on lihtsalt parim teooria, mida teadlased teavad looduses esinevate nähtuste kogumi selgitamiseks.
See falsifitseeritavuse probleem võib olla filosoofia küsimus. Kuid seal on ka praktiline probleem, mis puudutab lihtsalt füüsikat multiversumis. Põhimõtteliselt tugineb füüsika teatud nähtuste toimumise tõenäosuse arvutamisele – näiteks tõenäosus, et osake laguneb teiseks. Kuid kui tegemist on lõpmatute võimalustega, pole tõenäosuste arvutamisel enam matemaatilist mõtet.
'Kui teil pole kindlat ettekujutust, mida te tõenäosuse all mõtlete, ei saa teil tegelikult olla täielikku pilti füüsika toimimisest, ' ütleb Guth. 'See tõenäosuste määratlemise probleem on minu arvates üks masendavamaid probleeme, mida ma oma elus teadnud olen.'
Katsed selle tõenäosuse probleemi lahendamiseks – nn mõõtmisprobleemiks – on olnud piiratud eduga. Paar aastat tagasi, toetudes tööd teoreetilise füüsiku Don Page'i poolt soovitas Albrecht, et kui tegemist on multiversumiga, siis tõenäosuslike tööriistadega, mida füüsikud tavaliselt kasutavad ei pruugi kehtida . 'On mõeldav, ' ütleb ta, 'et tõenäosuste kasutamise distsiplineerimine võib mõõtmisprobleemi tegelikult lahendada.' See võimalus on tema vaadet multiversumile pehmendanud, ütleb Albrecht, kuigi on endiselt skeptiline. Nüüd paneb ta 10-protsendilise tõenäosuse, et me elame multiversumis. (Guth seevastu ütleb, et koefitsiendid on paremad kui paaris.)
Animatsiooni autor G VNCT Steinhardti jaoks on katsed meetmeprobleemi lahendada aga vigase idee ad hoc modifikatsioonid. Tema sõnul on multiversumi probleemid nii tõsised, et kosmoloogid peaksid inflatsioonist täielikult loobuma. Üheks võimalikuks alternatiiviks on põrkuvate mudelite klass, kus universum ei saanud alguse Suurest Paugust. Selle asemel, idee läheb, universum on alati eksisteerinud. See oli kokku tõmbunud, kui mingil hetkel – nominaalselt Suure Pauguga – see “põrkas”, seejärel hakkas laienema. Mõne mudeli puhul läbib universum lõpmatuid paisumise ja kokkuvarisemise tsükleid. Need teooriad ei nõua inflatsiooni ja väldivad seega multiversumit, ütleb Steinhardt.
Sellise põrkava kosmoloogia kallal töötab vaid käputäis füüsikuid. 'See on saanud rohkem ajakirjandust, kui neil füüsikakogukonnas tegelikult toetust on, ' ütleb Guth. Tõepoolest, teooriad ei ole nii hästi arenenud kui inflatsioon, kuid Steinhardt ja teised jätkavad uurida ja nende eest seisavad.
Vahepeal uurivad mõned füüsikud teooria võimalust, mis säilitab inflatsiooni, kuid väldib multiversumit. See võib olla võimalik, ütleb Albrecht, kuid selleks oleks vaja uut füüsikat. Ta avastas, et selline teooria saab töötada – ilma liiga väljamõeldud – ainult siis, kui teete teatud äärmuslikke eeldusi põhiosakesi ja -jõude reguleerivate seaduste kohta. See oleks kindlasti radikaalne lähenemine.
Loomulikult on samamoodi kinni ka inflatsiooni ideest, mis viib multiversumini. 'See ei ole väga kindlal pinnal, ' ütleb Albrecht. 'See pole kohutav solvang. Sellised on asjad füüsika tipptasemel.'
Kui füüsikud milleski ühel meelel on, ei tule lahendust kergesti kätte. 'Kui multiversumi idee on õige,' ütleb Guth, 'läheb palju aega, enne kui inimkond on selles veendunud.'