Universum | Multiverse | Paralleelne universum | Ruumiaeg | Suure paugu teooria

On olemas suur hulk teaduslikke tõendeid, mis toetavad pilti laienevast Universumist ja Suurest Paugust. Kogu Universumi massienergia vabanes sündmusest, mis kestis vähem kui 10 ^ -30 sekundit; kõige energilisem asi, mis meie universumi ajaloos kunagi aset leidnud.NASA / GSFC

Suurest paugust on möödas vaid 13,8 miljardit aastat ja kogu teabe liikumise kiirus - valguse kiirus - on piiratud. Ehkki kogu Universum ise võib tõesti olla lõpmatu, on vaadeldav Universum piiratud. Teoreetilise füüsika juhtivate ideede kohaselt võib meie Universum siiski olla vaid üks palju suurema mitmetahulise miinuspiirkonna piirkond, mille sees on palju Universumeid, võib-olla isegi lõpmatu arv. Osa sellest on tegelik teadus, kuid osa pole midagi muud kui spekulatiivne soovmõtlemine. Siit saate teada, kumb on kumb. Aga kõigepealt väike taust.

Tänapäeval on universumil selle kohta mõned faktid, mida on vähemalt maailmatasemel teadusrajatistega suhteliselt lihtne jälgida. Me teame, et Universum laieneb: saame mõõta galaktikate omadusi, mis õpetavad meile nii nende kaugust kui ka seda, kui kiiresti nad näivad meist eemalduvat. Mida kaugemal nad asuvad, seda kiiremini taanduvad. Üldise suhtelisuse kontekstis tähendab see, et Universum laieneb.

Ja kui Universum laieneb täna, tähendab see, et see oli varem väiksem ja tihedam. Ekstrapoleerige piisavalt kaugele ja leiate, et ka asjad on ühtlasemad (kuna gravitatsioon võtab aega, et asjad omavahel kokku klammerduda) ja kuumemad (kuna valguse väiksemad lainepikkused tähendavad kõrgemat energiat / temperatuuri). See viib meid tagasi Suure Paugu juurde.

Näide meie kosmilisest ajaloost alates Suurest Paugust kuni tänapäevani laieneva Universumi kontekstis. Esimene Friedmanni võrrand kirjeldab kõiki neid ajajärke, alates inflatsioonist kuni Suure Pauguni kuni tänapäevani ja kaugele tulevikku, täiesti täpselt, isegi tänapäeval. NASA / WMAP-i TEADUSKONNAS

Kuid Suur Pauk polnud päris universumi algus! Me võime ekstrapoleerida ajaliselt tagasi ainult teatud ajajärku, enne kui Suure Paugu ennustused lagunevad. On mitmeid asju, mida me universumis täheldame, mida Suur Pauk ei suuda seletada, kuid uus teooria, mis Suure Paugu üles seab, on kosmiline inflatsioon.

Inflatsiooni ajal esinevad kvant kõikumised ulatuvad üle Universumi ja inflatsiooni lõppedes muutuvad need tiheduse kõikumisteks. See viib aja jooksul nii universumi suuremahulisele struktuurile kui ka CMB.E-s täheldatud temperatuurikõikumistele. SIEGEL, ESA / PLANCKist TÄHELEPANEKUTEGA NING KEHA / NASA / NSF INTERGENENTSIA ÜLESANDE KOHTA CMB-UURIMISEL

1980ndatel töötati välja suur arv inflatsiooni teoreetilisi tagajärgi, sealhulgas:

  • millised peaksid välja nägema suuremahulise struktuuri seemned,
  • et temperatuuri ja tiheduse kõikumised peaksid esinema kosmilise horisondi korral suurematel skaaladel,
  • et kõigil kosmose piirkondadel, isegi kõikumistega, peaks olema pidev entroopia,
  • ja et kuuma Suure Pauguga peaks olema saavutatud maksimaalne temperatuur.

1990ndatel, 2000ndatel ja 2010ndatel kinnitati neid nelja ennustust suure täpsusega. Kosmiline inflatsioon on võitja.

Inflatsioon põhjustab ruumi eksponentsiaalse laienemise, mis võib väga kiiresti põhjustada kõigi olemasolevate kõverate või mitte-sujuvate ruumide ilmumise tasaseks. Kui Universum on kõver, on selle kumerusraadius vähemalt sadu kordi suurem kui see, mida me võime jälgida.E. SIEGEL (L); NED WRighTI KOSMOLOOGIA TUTORIAL (R)

Inflatsioon ütleb meile, et enne Suurt Pauku polnud Universum osakeste, osakeste ja kiirgusega täidetud. Selle asemel täitus see kosmosele omase energiaga ja see energia põhjustas kosmose laienemise kiire, järeleandmatu ja eksponentsiaalse kiirusega. Mingil hetkel inflatsioon lõppeb ja kogu (või peaaegu kogu) energia muundub mateeriaks ja energiaks, põhjustades kuuma Suure Paugu. Inflatsiooni lõpp ja see, mida nimetatakse meie Universumi soojenduseks, tähistab kuuma Suure Paugu algust. Suur pauk ikka juhtub, kuid see pole veel päris algus.

Inflatsioon ennustab, et väljaspool seda osa, mida me saame jälgida, on tohutu hulga jälgimatu Universumi olemasolu. Kuid see annab meile veelgi enamat.E. SIEGEL / GALAXY

Kui see oleks täielik lugu, oleks meil ainult üks äärmiselt suur Universum. Sellel oleksid kõikjal samad omadused, kõikjal samad seadused ja osad, mis asusid meie nähtavast silmapiirist kaugemal, sarnaneksid sellega, kus me oleme, kuid seda ei tohiks õigustatult nimetada multiverssiks.

Kuni selleni, et mäletate, et kõik, mis füüsiliselt eksisteerib, peab oma olemuselt olema kvant-laadne. Isegi inflatsioon koos kõigi seda ümbritsevate tundmatutega peab olema kvantväli.

Inflatsiooni kvantne olemus tähendab, et see lõpeb mõnedes Universumi taskutes ja jätkub teistes. See peab veerema metafoorilisest mäest alla orgu, kuid kui see on kvantväli, tähendab laotamine, et see lõpeb mõnes piirkonnas, jätkates teistes.E. SIEGEL / GALAXY

Kui teil on vaja inflatsiooni, et neil oleks omadused, mis kõikidel kvantväljadel on:

  • et selle omadustel on neile omane määramatus,
  • seda välja kirjeldab lainefunktsioon,
  • ja selle välja väärtused võivad aja jooksul laiali minna,

jõuate üllatavale järeldusele.

Igal pool, kus toimub inflatsioon (sinised kuubikud), võib iga sammuga ajas edasi liikuda eksponentsiaalselt rohkem kosmosepiirkondi. Isegi kui on palju kuubikuid, kus inflatsioon lõpeb (punased X-id), on palju rohkem piirkondi, kus inflatsioon jätkub ka tulevikus. See, et see kunagi ei lõpe, muudab inflatsiooni selle alguse korral igaveseks.E. SIEGEL / GALAXY

Inflatsioon ei lõpe igal pool korraga, vaid valitud ajahetkedel, mis on lahti ühendatud, samal ajal kui nende asukohtade vahe jätkub. Kosmos peaks olema mitu tohutut piirkonda, kus inflatsioon lõppeb ja algab kuum Suur Pauk, kuid nad ei tohi kunagi üksteisega kokku puutuda, kuna nad on eraldatud ruumi täispuhutud piirkondadega. Kus iganes inflatsioon algab, on kõikvõimalik, kuid garanteeritud, et see jätkub terveks igavikuks.

Seal, kus inflatsioon meie jaoks lõpeb, saame kuuma Big Paugu. See osa universumist, mida me vaatleme, on vaid üks osa sellest piirkonnast, kus lõppes inflatsioon, peale selle on rohkem mitteseotud. Kuid piirkondi, mis on üksteisest lahutatud, on lugematu arv, sama täpse looga.

Mitme iseseisva universumi illustratsioon, mis on pidevalt laienevas kosmilises ookeanis üksteisest lahti ühendatud, on Multiverse idee üks kujutis. Piirkonnas, kus algab suur pauk ja lõpeb inflatsioon, langeb laienemise kiirus, samal ajal kui inflatsioon jätkub kahe sellise piirkonna vahel, eraldades need igavesti.OZÜTIVNE / AVALIK DOMAIN

See on multiverse idee. Nagu näete, põhineb see teoreetilise füüsika kahel sõltumatul, väljakujunenud ja laialdaselt aktsepteeritud aspektil: kõige kvantiline olemus ja kosmilise inflatsiooni omadused. Seda pole teada, kuidas seda mõõta, nagu ka meie universumi jälgitamatut osa. Kuid on tõestatud, et kaks selle aluseks olevat teooriat, inflatsioon ja kvantfüüsika, kehtivad. Kui neil on õigus, siis on multiverss selle vältimatu tagajärg ja me elame selles.

Mitmekesine idee sedastab, et meie omalaadsete Universumite hulgas on suvaliselt palju, kuid see ei tähenda tingimata, et meist oleks mõni teine ​​versioon olemas, ja see ei tähenda kindlasti võimalust, et saaksite iseenda alternatiivse versiooni proovida. ... või üldse midagi teisest universumist. VAATA DAVY / FLICKR

Mis siis? See pole sugugi palju, kas pole? Teoreetilisi tagajärgi on palju, mis on vältimatud, kuid millest me ei saa kindlalt teada, kuna me ei saa neid testida. Multiverse on üks neist pikkadest ridadest. See pole eriti kasulik teostus, lihtsalt huvitav ennustus, mis nendest teooriatest välja kukub.

Miks kirjutavad nii paljud teoreetilised füüsikud paberid multiverse kohta? Umbes paralleelsete universumite ja nende seoste kohta meie omaga selle multiversi kaudu? Miks nad väidavad, et multiverss on ühendatud keelpillimaastiku, kosmoloogilise konstandi ja isegi sellega, et meie Universum on elu lõpuni viimistletud?

Sest kuigi see on ilmselgelt halb idee, pole neil paremat.

Keelpillide maastik võib olla põnev idee, mis on täis teoreetilist potentsiaali, kuid see ei ennusta midagi, mida me oma universumis jälgida võime. See iluidee, mis on ajendatud ebaloomulike probleemide lahendamisest, ei ole üksi piisav, et tõusta teaduse nõutavale tasemele.

Keelteooria kontekstis on tohutu hulk parameetreid, mis põhimõtteliselt võiksid omandada peaaegu igasuguse väärtuse. Teooria ei anna neile ennustusi, seetõttu peame need käsitsi sisse panema: stringi vacua ootuse väärtused. Kui olete kuulnud uskumatult suurtest arvudest, näiteks kuulsast 10500, mis ilmub keelteoorias, on stringi vacua võimalikud väärtused need, millele nad viitavad. Me ei tea, mis nad on või miks neil on väärtused, mida nad teevad. Keegi ei tea, kuidas neid arvutada.

Erinevate paralleelsete

Nii et mõned inimesed ütlevad selle asemel, et see on multiverse! Mõttejoon läheb järgmiselt:

  • Me ei tea, miks põhikonstantidel on väärtused, mida nad teevad.
  • Me ei tea, miks füüsikaseadused on sellised, nagu nad on.
  • Keelteooria on raamistik, mis võiks meile anda oma füüsikalised seadused koos meie põhikonstanditega, kuid see võib anda meile ka teisi seadusi ja / või muid konstante.
  • Seega, kui meil on tohutu mitmeversioon, kus paljudel erinevatel piirkondadel on erinevad seadused ja / või konstandid, võiks üks neist olla meie oma.

Suur probleem on see, et see pole mitte ainult tohutult spekulatiivne, vaid pole ka mingit põhjust eeldada, et inflatsiooni ja kvantfüüsikat arvestades on meile teada, et täispuhumisel kosmoseajal on eri regioonides erinevad seadused või konstandid.

Kas teile pole see mõttekäik muljet avaldanud? Ka mitte keegi teine.

Kui tõenäoline või ebatõenäoline oli, et meie universum produtseeris sellist maailma nagu Maa? Ja kui usutav oleks see tõenäosus, kui meie universumit reguleerivad põhikonstandid või seadused oleksid erinevad? Õnnelik universum, mille kaanelt see pilt tehti, on üks selline raamat, mis uurib neid teemasid.GERAINT LEWIS JA LUKE BARNES

Nagu ma olen varem selgitanud, pole Multiverse üksi teaduslik teooria. Pigem on see füüsikaseaduste teoreetiline tagajärg, nagu neid tänapäeval kõige paremini mõistetakse. See on võib-olla isegi nende seaduste paratamatu tagajärg: kui teil on inflatsiooniline universum, mida juhib kvantfüüsika, on see asi, millega te olete peaaegu kohustatud likvideerima. Kuid - sarnaselt keelpilliteooriaga - on sellel mõned suured probleemid: see ei ennusta midagi, mida oleme täheldanud, ega suuda ilma selleta lahti seletada, ega ennusta midagi lõplikku, mida võiksime otsida.

Kvantvälja teooria arvutuse visualiseerimine, mis näitab virtuaalseid osakesi kvantvaakumis. Isegi tühjas ruumis pole see vaakumi energia nullist erinev. Seda, kas sellel on sama, püsiv väärtus teistes mitmekeelse piirkonna piirkondades, ei saa me teada, kuid pole mingit motivatsiooni, et see nii oleks.DEREK LEINWEBER

Selles füüsilises universumis on oluline jälgida kõike, mida suudame, ja mõõta kõiki teadmisi, mida me võime ära koguda. Ainult olemasolevate andmete täieliku komplekti põhjal võime loota, et saame kunagi teha kõlblikke teaduslikke järeldusi meie Universumi olemuse kohta. Mõnel neist järeldustest on tagajärgi, mida me võib-olla ei suuda mõõta: multiverse olemasolu tuleneb sellest. Kuid kui inimesed väidavad, et nad saavad teha järeldusi põhikonstandite, füüsikaseaduste või string vacua väärtuste kohta, ei tee nad enam teadust; nad spekuleerivad. Sooviline mõtlemine ei asenda andmeid, katseid ega vaatlusi. Kuni meil neid pole, võtke arvesse, et multiversioon on parima võimaliku teaduse tagajärg, mis meil täna olemas on, kuid see ei anna teaduslikke ennustusi, mida saaksime proovile panna.

Loodan, et see võib anda astrofüüsika ainele teatava tähtsuse.

Jyotiraditya