Vesmír je miesto, kde to vždy bolo a vždy bude. Prinajmenšom to nám bolo povedané, a tak vyplýva zo samotného slova „vesmír“. Ale bez ohľadu na skutočnú povahu vesmíru je naša schopnosť zhromažďovať informácie o nej zásadne obmedzená. Od Veľkého tresku uplynulo 13,8 miliárd rokov a rýchlosť, ktorou informácie prechádzajú - konečná rýchlosť, rýchlosť svetla - je obmedzená. Preto, hoci celý vesmír môže byť skutočne neobmedzený, pozorovateľný vesmír nie je.
Podľa vedúcich myšlienok teoretickej fyziky môže byť náš vesmír jednou z malých oblastí obrovských viacerých vesmírov, ktorých môže byť nekonečne veľa. Niektoré z týchto myšlienok sú skutočne vedecké a iné sú iba špekulatívne a zbožné želania. Naučme sa ich oddeľovať. Najprv však trochu zázemie.
Existuje viac vesmírov?
Moderný vesmír nám ponúka niekoľko zaujímavých faktov, ktoré sa dajú veľmi ľahko pozorovať a overiť, aspoň pomocou vedeckých objektov svetovej úrovne. Vieme, že vesmír sa rozširuje: môžeme zmerať vlastnosti galaxií, zistiť ich vzdialenosť a rýchlosť vzdialenia sa od nás. Čím ďalej sú, tým rýchlejšie sú odstránené. V kontexte všeobecnej relativity to znamená, že vesmír sa rozširuje.
A ak sa vesmír rozširuje dnes, znamená to, že bol v minulosti menší a hustejší. Ak v minulosti pôjdete dosť hlboko, zistíte, že to bolo tiež homogénnejšie (pretože gravitácia vyžadovala čas na zhromaždenie všetkého v hromadách) a teplejšia (pretože kratšie vlnové dĺžky svetla znamenajú vyššie energie a teploty). To nás privádza späť k Veľkému tresku.
Ale Veľký tresk nebol úplným začiatkom vesmíru. Môžeme sa pozerať do minulosti až do určitého momentu, po ktorom prestanú platiť predpovede Veľkého tresku. Vo vesmíre existuje niekoľko pozorovaní vecí, ktoré Veľký tresk nevysvetľuje, ale teória kozmickej inflácie áno.
Propagačné video:
V 80. rokoch sa vyvinulo pomerne málo teoretických dôsledkov inflácie vrátane:
- ako by malo vyzerať očkovanie rozsiahlych štruktúr;
- že kolísanie teploty a hustoty musí existovať na stupnici presahujúcom kozmický horizont;
- že všetky oblasti vesmíru, aj keď majú výkyvy, musia mať konštantnú entropiu;
- by mala byť maximálna teplota dosiahnutá Veľkým treskom.
V 90., 2000 a 2010 boli tieto štyri predpovede pozorne potvrdené s vysokou presnosťou. Kozmická inflácia zvíťazí.
Inflácia hovorí, že pred Veľkým treskom nebol vesmír naplnený časticami, antičasticami a žiarením. Namiesto toho bola naplnená energiou obsiahnutou v samotnom priestore a táto energia spôsobila, že sa priestor rýchlo, neúprosne a exponenciálne rozširoval. V určitom okamihu sa inflácia skončila a ukázalo sa, že všetka (alebo takmer všetka) táto energia sa zmenila na hmotu a energiu, čím sa iniciuje horúci Veľký tresk. Koniec inflácie znamenal začiatok Veľkého tresku. To znamená, že tam bol Veľký tresk, ale nie na úplnom začiatku.
Keby to bol celý príbeh, mali by sme v rukách jeden veľmi veľký vesmír. Jeho vlastnosti by boli všade rovnaké, zákony sú rovnaké a časti, ktoré boli za viditeľným horizontom, by boli podobné miestu, kde sme, ale bolo by nemožné ich nazvať viac vesmírom.
To znamená, že by nebolo možné, kým si nespomeniete, že všetko, čo existuje fyzicky, musí mať kvantovú povahu. Dokonca aj inflácia so všetkými neznámymi okolnosťami musí byť kvantovým poľom.
Ak potrebujete, aby inflácia mala vlastnosti kvantových polí:
- vo svojich vlastnostiach musia existovať neistoty spojené s nimi;
- pole musí byť charakterizované vlnovou funkciou;
- hodnoty poľa sa časom tiahnu;
potom prídete k neobvyklému záveru.
Inflácia nekončila všade v rovnakom čase, ale skôr na samostatných, zvolených, nezávislých miestach, zatiaľ čo priestor medzi nimi sa naďalej zväčšoval. Musí existovať niekoľko obrovských oblastí vesmíru, v ktorých končí inflácia a začína sa Veľký tresk, nikdy sa však nestretnú, pretože sú oddelené oblasťami s napučiavajúcim priestorom. Po začatí bude inflácia pokračovať určite a neurčito, aspoň na niektorých miestach.
Keď inflácia skončí, dostaneme Veľký tresk. Časť vesmíru, ktorú pozorujeme, je iba časťou oblasti, v ktorej inflácia skončila, za ktorou je veľa nepozorovateľného vesmíru. A existuje veľké množstvo regiónov, rozdelených medzi sebou, s presne rovnakou históriou.
Toto je myšlienka viacerých vesmírov. Ako vidíte, je založený na dvoch nezávislých, dobre zavedených a široko akceptovaných aspektoch teoretickej fyziky: kvantovej povahe všetkého a vlastnostiach kozmickej inflácie. Neexistuje spôsob, ako to zmerať, a neexistuje spôsob, ako merať nepozorovateľnú časť vesmíru. Ale dve teórie, ktoré sú jej základom, inflácia a kvantová fyzika, preukázali svoju hodnotu. Ak budú mať pravdu, nevyhnutným dôsledkom bude viac vesmírov a my v nich budeme žiť.
No a čo? Existuje veľa teoretických dôsledkov, ktoré sú nevyhnutné, ale ktoré nemôžeme s istotou vedieť, pretože ich nemôžeme overiť. Jedným takým dôsledkom je viacero vesmírov. Nie že by to bolo užitočné, je to len zaujímavá predpoveď, ktorá vychádza z teórií.
Prečo toľko teoretických fyzikov píše články o viacerých vesmíroch? Na tému paralelných vesmírov a ich vzťahov s našimi vlastnými? Prečo tvrdia, že viaceré vesmíre sú viazané na struny, kozmologickú konštantu a skutočnosť, že náš vesmír je ideálne naladený na život?
Pretože nemajú lepšie nápady.
V kontexte teórie reťazcov existuje obrovský zoznam parametrov, ktoré môžu v zásade prevziať takmer akúkoľvek hodnotu. Táto teória im neprináša žiadne predpovede, takže sme nútení zistiť ich význam v kontexte strunovej vakua. Ak ste už počuli o neuveriteľne veľkých počtoch, ako sú slávne sily 10 až 500, ktoré sa objavujú v teórii strún, vzťahujú sa na možné významy struny vakua. Zatiaľ nevieme, čo sú alebo prečo majú taký význam. Nikto nevie, ako ich počítať.
Takže namiesto toho, aby sme povedali: „Sú to viaceré vesmíry!“, Si ľudia myslia takto:
- Nevieme, prečo majú základné konštanty hodnoty, ktoré majú.
- Nevieme, prečo sú fyzikálne zákony také, aké sú.
- Teória strún je rámec, ktorý môže našim fyzickým zákonom poskytnúť základné konštanty, ako aj iné zákony alebo konštanty.
- Ak teda máme obrovské množstvo vesmírov, v ktorých budú mať rôzne regióny rôzne zákony a konštanty, jedným z nich môže byť náš.
Problém je v tom, že to všetko nie je iba špekulatívne, ale vzhľadom na infláciu a kvantovú fyziku nie je dôvod domnievať sa, že nafukovací priestorový čas má v rôznych regiónoch rôzne zákony alebo konštantný.
Nepáči sa vám tento prístup k odôvodneniu? A nikto sa to nepáči.
Ako sme už zistili, viac vesmírov nie je samo o sebe vedeckou teóriou. Ide skôr o teoretický dôsledok fyzikálnych zákonov v ich plnom porozumení. Aj keď máte inflačný vesmír riadený kvantovou fyzikou, budete k nemu pripojení. Ale - ako teória strún - má problémy: nepredpovedá nič, čo by sme pozorovali, a bez nej by sa nedalo vysvetliť, ani nepredpovedá nič konkrétne, na čo by sme sa mohli pozrieť.
V tomto fyzickom vesmíre je dôležité pozorovať všetko, čo môžeme, a postupne zbierať všetky vedomosti, ku ktorým máme prístup. Len z úplného súboru údajov, ktoré, ako dúfame, budú správne, bude možné robiť vedecké úsudky o povahe vesmíru. Niektoré z týchto zistení budú mať dôsledky, ktoré nemôžeme merať a dokázať: napríklad existencia viacerých vesmírov. Ale keď ľudia hovoria o základných konštantoch, o zákonoch fyziky, o hodnotách strunových vákuov, nezaoberajú sa vedou, iba hovoria. Môžete klebety o viacerých vesmíroch, ako sa vám páči, a ako príklad môžete uviesť popredné diela takýchto teoretikov, ale na to nemôžete urobiť vedecký pohľad.
Ilja Khel