Visums ir tur, kur tas vienmēr bija un vienmēr būs. Vismaz tas mums tika teikts, un tas izriet no paša vārda "Visums". Bet neatkarīgi no Visuma patiesā rakstura mūsu iespējas vākt informāciju par to ir fundamentāli ierobežotas. Kopš Lielā sprādziena ir pagājuši 13,8 miljardi gadu, un informācijas pārvietošanās ātrums - maksimālais ātrums, gaismas ātrums - ir ierobežots. Tāpēc, kaut arī viss Visums var būt patiesi neierobežots, novērojamais Visums nav.
Saskaņā ar teorētiskās fizikas vadošajām idejām, mūsu Visums var būt viens neliels milzīgu daudzu Visumu reģions, kuru var būt bezgalīgi daudz. Dažas no šīm idejām ir patiešām zinātniskas, un dažas ir tikai spekulatīvas, ar vēlmi domājošas. Mācīsimies, kā tos atdalīt. Bet vispirms nedaudz fona.
Vai ir vairāki Visumi?
Mūsdienu Visums piedāvā mums dažus interesantus faktus, kurus ir ļoti viegli novērot un pārbaudīt, vismaz ar pasaules klases zinātnisko objektu palīdzību. Mēs zinām, ka Visums paplašinās: mēs varam izmērīt galaktiku īpašības, uzzināt to attālumu un attāluma ātrumu no mums. Jo tālāk tie atrodas, jo ātrāk tos noņem. Vispārējās relativitātes kontekstā tas nozīmē, ka Visums paplašinās.
Un, ja šodien Visums paplašinās, tas nozīmē, ka agrāk tas bija mazāks un blīvāks. Ja jūs iedziļināsities pietiekami dziļi pagātnē, jūs atradīsit, ka tas bija arī viendabīgāks (jo gravitācijai bija vajadzīgs laiks, lai visu savāktu pāļos) un karstāks (jo īsāki gaismas viļņu garumi nozīmē augstākas enerģijas un temperatūras). Tas mūs ved atpakaļ uz Lielo sprādzienu.
Bet Lielais sprādziens nebija pats Visuma sākums. Mēs varam ielūkoties pagātnē tikai līdz noteiktam brīdim, pēc kura Lielā sprādziena prognozes vairs nepiepildās. Visumā ir vairāki novērojumi lietām, kuras Lielais sprādziens neizskaidro, bet kosmiskās inflācijas teorija to dara.
Reklāmas video:
Astoņdesmitajos gados tika izstrādātas diezgan maz teorētiskas inflācijas ietekmes, tai skaitā:
- kādai vajadzētu izskatīties liela mēroga konstrukciju sēšana;
- ka temperatūras un blīvuma svārstībām jānotiek mērogā, kas pārsniedz kosmisko horizontu;
- ka visiem kosmosa reģioniem, pat ar svārstībām, jābūt pastāvīgai entropijai;
- jābūt maksimālajai temperatūrai, ko sasniedzis Lielais sprādziens.
Deviņdesmitajos, 2000. un 2010. gados šīs četras prognozes tika novērotas ar lielu precizitāti. Uzvar kosmiskā inflācija.
Inflācija stāsta, ka pirms lielā sprādziena Visums nebija piepildīts ar daļiņām, antidaļiņām un starojumu. Tā vietā tā tika piepildīta ar enerģiju, kas raksturīga pašai kosmosam, un šī enerģija izraisīja kosmosa strauju paplašināšanos, neizteiksmīgi un eksponenciāli. Kādā brīdī inflācija beidzās, un visa (vai gandrīz visa) šī enerģija pārvērtās matērijā un enerģijā, izraisot karstu Lielo sprādzienu. Inflācijas beigas iezīmēja Lielā sprādziena sākumu. Tas ir, bija Lielais sprādziens, bet ne pašā sākumā.
Ja tas būtu pilns stāsts, mums rokās būtu viens ārkārtīgi liels Visums. Tās īpašības visur būtu vienādas, likumi ir vienādi, un daļas, kas atradās aiz redzamā horizonta, būtu līdzīgas vietai, kur mēs atrodamies, taču tos nebūtu iespējams saukt par vairākiem universiem.
Tas ir, tas nebūtu iespējams, kamēr neatceraties, ka visam, kas fiziski pastāv, dabā jābūt kvantam. Pat inflācijai ar visiem apkārtējiem nezināmajiem jābūt kvantu laukam.
Ja jums nepieciešama inflācija, lai būtu kvantu lauku īpašības:
- tā īpašībās jābūt ar tām saistītām neskaidrībām;
- lauks jāapraksta ar viļņu funkciju;
- lauka vērtības laika gaitā stiepjas;
tad jūs nonāksit pie neparasta secinājuma.
Inflācija nebeidzās visur vienlaicīgi, bet drīzāk atsevišķās, izvēlētās, neatkarīgās vietās, kamēr telpa starp tām turpināja uzbriest. Jābūt vairākiem milzīgiem kosmosa reģioniem, kur inflācija beidzas un sākas Lielais sprādziens, taču tie nekad nesatiksies, jo tos atdala pietūkušas telpas reģioni. Kad inflācija būs sākusies, vismaz dažās vietās tā turpināsies noteikti un bezgalīgi.
Kad inflācija beidzas, mēs iegūstam lielo sprādzienu. Tā Visuma daļa, kuru mēs novērojam, ir tikai tā reģiona daļa, kurā inflācija ir beigusies, aiz kura ir daudz nemanāmā Visuma. Un ir milzīgs skaits reģionu, sadalīti savā starpā, ar tieši tādu pašu vēsturi.
Šī ir vairāku Visumu ideja. Kā redzat, tas ir balstīts uz diviem neatkarīgiem, vispāratzītiem un plaši pieņemtiem teorētiskās fizikas aspektiem: visa kvantu dabu un kosmiskās inflācijas īpašībām. To nevar izmērīt, kā arī nav iespējams izmērīt visuma nenovērojamo daļu. Bet divas teorijas, kas ir tās pamatā, proti, inflācija un kvantu fizika, ir parādījušas savu vērtību. Ja tie ir pareizi, to neizbēgamas sekas būs vairāki Visumi, un mēs tajos dzīvosim.
Ko tad? Ir daudz teorētisko seku, kas ir neizbēgami, bet ko mēs nevaram droši zināt, jo mēs tos nevaram pārbaudīt. Vairāki Visumi ir vienas no šādām sekām. Ne tas, ka tas ir noderīgi, tas ir tikai interesants pareģojums, kas nāk no teorijām.
Kāpēc tik daudz teorētisko fiziķu raksta dokumentus par vairākiem Visumiem? Par tēmu paralēli visumi un to attiecības ar mums pašiem? Kāpēc viņi apgalvo, ka vairāki Visumi ir piesaistīti virknēm, kosmoloģiskajai konstantei un faktam, ka mūsu Visums ir ideāli pielāgots dzīvei?
Jo viņiem nav labākas idejas.
Stīgu teorijas kontekstā ir milzīgs parametru saraksts, kas principā var iegūt gandrīz jebkuru vērtību. Šī teorija viņiem neparedz nekādas prognozes, tāpēc mēs esam spiesti izdomāt viņu nozīmi stīgu vakuuma kontekstā. Ja esat dzirdējis par neticami lielu skaitu, piemēram, slaveno 10 līdz 500 jaudu, kas parādās stīgu teorijā, tie atsaucas uz iespējamām stīgu vakuuma nozīmēm. Mēs vēl nezinām, kas tie ir vai kāpēc viņiem ir šādas nozīmes. Neviens nezina, kā tos saskaitīt.
Tā vietā, lai pateiktu: “Tie ir vairāki universi!”, Cilvēki domā šādi:
- Mēs nezinām, kāpēc pamatkonstantēm ir vērtības, kuras viņi dara.
- Mēs nezinām, kāpēc fizikas likumi ir tādi, kādi tie ir.
- Stīgu teorija ir ietvars, kas varētu nodrošināt mūsu fizikas likumus ar mūsu pamata konstantēm, kā arī dot mums citus likumus vai konstantes.
- Tātad, ja mums ir milzīgi vairāki universi, kuros dažādiem reģioniem būs atšķirīgi likumi un konstantes, viens no tiem varētu būt mūsu.
Problēma ir tā, ka tas viss ir ne tikai tīri spekulatīvs, bet, ņemot vērā inflāciju un kvantu fiziku, nav pamata uzskatīt, ka kosmosa-laika uzpūšanās dažādos reģionos ir atšķirīgi likumi vai konstantes.
Nepatīk šī pieeja argumentācijai? Un nevienam tas nepatīk.
Kā mēs jau esam noskaidrojuši, vairāki universi pati par sevi nav zinātniska teorija. Drīzāk tās ir fizikas likumu teorētiskas sekas to pilnīgā izpratnē. Pat ja jums ir inflācijas visums, ko pārvalda kvantu fizika, jūs pie tā pieķersities. Bet - tāpat kā stīgu teorijai - tai ir problēmas: tā neprognozē neko tādu, ko esam novērojuši, un bez tās nevarētu izskaidrot, kā arī neparedz neko konkrētu, ko mēs varētu iet un aplūkot.
Šajā fiziskajā Visumā ir svarīgi novērot visu, ko varam, un pamazām apkopot visas zināšanas, kurām mums ir pieeja. Tikai no pilnīga datu kopuma, kas, mēs ceram, būs pareizs, būs iespējams izdarīt zinātniskus vērtējumus par Visuma dabu. Dažiem no šiem atklājumiem būs sekas, kuras mēs nevaram izmērīt un pierādīt: piemēram, vairāku Visumu esamība. Bet, kad cilvēki runā par fundamentālām konstantām, par fizikas likumiem, par virkņu vakuuma vērtībām, viņi nenodarbojas ar zinātni, viņi vienkārši runā. Jūs varat tenkas par vairākiem universiem, cik vien vēlaties, un kā piemēru varat minēt ievērojamus šādu teorētiķu darbus, taču jūs nevarat par to zinātniski pamatot.
Iļja Khel