Paralēlo Visumu esamība var šķist fantastisks jautājums, ko sev var uzdot tikai zinātniskās fantastikas rakstnieki un kam nav nekā kopīga ar mūsdienu teorētisko fiziku. Bet ideja par to, ka mēs dzīvojam daudzos paralēlu Visumu Visumos, jau sen tiek uzskatīta par zinātniski pamatotu - kaut arī ļoti pretrunīgu. Tomēr joprojām tiek meklēti veidi, kā pārbaudīt šo teoriju, ieskaitot debesu skenēšanu sadursmēm ar citiem Visumiem.
Ir svarīgi paturēt prātā, ka daudzu Visumu teorija patiesībā nav teorija, bet drīzāk mūsu teorētiskās fizikas izpratnes sekas. Šī ir būtiska atšķirība. Mēs nevaram padoties un teikt: "Labi, būsim multiverse". Tas, ka mūsu Visums varētu būt viens no daudziem citiem, izriet no pašreizējām teorijām, piemēram, kvantu mehānikas un stīgu teorijas.
Daudzu pasaules interpretācija
Jūs, iespējams, esat dzirdējuši par domu eksperimentu ar Šrēdingera kaķi - rāpojošu dzīvnieku, kurš dzīvo slēgtā kastē. Kastes atvēršanas akts ļauj mums uzzināt vienu no iespējamiem mūsu nākotnes kaķa stāstiem, ieskaitot to, kurā viņš ir gan dzīvs, gan miris. Iemesls, kas šķiet neiespējams, ir tas, ka mūsu cilvēciskā intuīcija vienkārši nav pazīstama ar šo iznākumu.
Tomēr saskaņā ar dīvainajiem kvantu mehānikas noteikumiem šāda nākotne ir pilnīgi iespējama. Iemesls, kas tas var notikt, ir tāpēc, ka kvantu mehānikā ir plašas iespējas. Matemātiski kvantu mehāniskais stāvoklis ir visu iespējamo stāvokļu summa (superpozīcija). Šrēdingera kaķa gadījumā kaķis atrodas "dzīva" un "miruša" stāvokļu superpozīcijā.
Bet kā mēs to visu varam saskaņot ar mūsu veselo saprātu? Var pieņemt, ka no visiem šiem stāvokļiem tikai viens ir "objektīvi patiess": ko mēs novērojam. Bet var pieņemt, ka visas iespējas ir patiesas un ka tās pastāv daudzu Visumu dažādos Visumos.
Reklāmas video:
Stīgu ainava
Stīgu teorija ir viena no daudzsološākajām (ja ne pat visdaudzsološākajām) pētījumu jomām, kurā var apvienot kvantu mehāniku un gravitācijas spēkus. Tas ir ārkārtīgi grūti, jo gravitācijas spēku ir grūti aprakstīt nelielos attālumos, kur darbojas atomi un subatomiskās daļiņas - kvantu mehānikā.
Bet stīgu teorija, kas apgalvo, ka visas pamata daļiņas ir izgatavotas no vienas dimensijas stīgām, vienlaikus var aprakstīt visus zināmos dabas spēkus: gravitāciju, elektromagnētismu un kodolieroču mijiedarbību.
Tomēr, lai stīgu teorija darbotos matemātiski, ir vajadzīgas vismaz desmit fiziskās dimensijas. Tā kā mēs varam novērot tikai četras dimensijas: augstumu, platumu, dziļumu (telpisko) un laiku (temporālo), stīgu teorijas papildu dimensijas kaut kā jāslēpj.
Lai izmantotu šo teoriju, lai izskaidrotu mums zināmās fiziskās parādības, šīm papildu dimensijām jābūt “sablīvētām” un sarecinātām, lai tās nevarētu redzēt. Varbūt katrā mūsu četru galveno dimensiju punktā ir sešas papildu neatdalāmas dimensijas.
Stīgu teorijas problēma vai, kā daži teiktu, iezīme ir tā, ka ir daudz veidu, kā veikt šo sablīvējumu - 10 ^ 500 iespējas. Katrs no šiem sablīvējumiem rada Visumu ar atšķirīgiem fizikāliem likumiem - ar dažādām elektronu masām un gravitācijas konstantēm. Tomēr pret sablīvēšanas metodoloģiju ir arī enerģiski iebildumi, tāpēc šo jautājumu nevar uzskatīt par atrisinātu.
No tā visa rodas jautājums: kurā no iespējamām stīgu ainavām mēs dzīvojam? Stīgu teorija pati par sevi nenodrošina šīs prognozes veidošanas mehānismu, padarot to nelietojamu tās neapstrīdamības dēļ. Par laimi, ideja par mūsu agrīnā Visuma kosmoloģijas izpēti pārvērta šo kļūdu par iezīmi.
Agrīnais Visums
Agrākā Visuma laikā, pat pirms Lielā sprādziena, Visums piedzīvoja paātrinātas izplešanās - inflācijas - periodu. Sākotnēji inflācija bija paredzēta, lai izskaidrotu, kāpēc pašreizējā novērojamā Visuma temperatūra ir gandrīz vienāda.
Tomēr šī teorija arī paredzēja temperatūras svārstību spektru ap šo līdzsvaru, ko vēlāk apstiprināja kosmiskais Backgroung Explorer, Wilkinson mikroviļņu anizotropijas zonde un PLANCK kosmosa kuģis.
Lai gan precīzas šīs teorijas detaļas joprojām tiek karsti diskutētas, fiziķi to labi uztver. Tomēr šī teorija nozīmē, ka ir jābūt arī citām Visuma daļām, kuras joprojām paātrinās.
Tomēr kosmiskā laika kvantu svārstību dēļ dažas Visuma daļas nekad nesasniegs galīgo inflācijas stāvokli. Tas nozīmē, ka Visums, vismaz saskaņā ar mūsu pašreizējo izpratni, būs pastāvīgas inflācijas stāvoklī. Dažas tās daļas galu galā var kļūt par citiem Visumiem, tiem, savukārt, atšķirīgiem. Šāds mehānisms rada bezgalīgu skaitu Visumu.
Ja jūs apvienojat šo scenāriju ar stīgu teoriju, pastāv iespēja, ka katram no šiem Visumiem ir atšķirīga papildu dimensiju sablīvēšanās un tāpēc atšķirīgi fizikālie likumi.
Teorijas pārbaude
Šādi visumi, ko prognozē virkne un inflācijas teorija, kas dzīvo vienā un tajā pašā fiziskajā telpā (atšķirībā no daudziem kvantu mehāniskiem universiem, kas dzīvo matemātiskajā telpā), var pārklāties vai sabrukt. Viņi neizbēgami saduras, atstājot iespējamos parakstus kosmiskajās debesīs, ko mēs varam mēģināt meklēt.
Precīza šo parakstu informācija ir atkarīga no konkrētiem modeļiem - no aukstiem līdz karstajiem punktiem kosmiskās mikroviļņu fona apstākļos līdz anomālajiem tukšumiem galaktiku izplatībā. Tomēr, tā kā sadursmēm ar citiem Visumiem jānotiek noteiktā virzienā, paredzams, ka visi paraksti sagraus mūsu novērojamā Visuma vienveidību.
Zinātnieki aktīvi meklē šos parakstus. Daži skatās uz kosmiskā mikroviļņu fona nospiedumiem, pēc Lielā sprādziena. Tomēr šādi paraksti vēl nav atrasti. Citi meklē netiešu apstiprinājumu gravitācijas viļņu, viļņu veidā telpas laika audumā, kas parādās, kad tam cauri iziet masīvi objekti. Šādi viļņi var tieši apstiprināt inflācijas esamību, kas vēl vairāk stiprinās vairāku Visumu teoriju.
Tas, vai mēs spēsim pierādīt viņu esamību, joprojām nav zināms. Bet, ņemot vērā šādu pierādījumu milzīgo nozīmi, meklēšanu noteikti ir vērts turpināt.
ILYA KHEL