Υπάρχουν παράλληλοι κόσμοι;

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Η φυσική πραγματικότητα μπορεί να είναι πολύ πιο εκτεταμένη από ένα κομμάτι χώρου στο χρόνο που ονομάζουμε Σύμπαν. Το διαστημικό μας περιβάλλον μπορεί να κατασκευαστεί σε απίστευτη κλίμακα και τα αστρονομικά μας όργανα είναι απίστευτα περιορισμένα. Εμείς, όπως τα μυρμήγκια, δεν ξέρουμε πόσο τεράστιος είναι ο κόσμος έξω από τη μυρμηγκοφωλιά.

Έτσι, ορισμένοι θεωρητικοί φυσικοί εξετάζουν σοβαρά τη θεωρία του πολυσύμπαντος, σύμφωνα με την οποία ο κόσμος μας είναι μόνο ένας από τους πολλούς. Επιπλέον, εφαρμόζοντας την κβαντική θεωρία στο Σύμπαν, αναγκαζόμαστε να παραδεχτούμε ότι υπάρχει ταυτόχρονα σε πολλές καταστάσεις.

Με άλλα λόγια, επιτρέποντας την εφαρμογή κβαντικών διακυμάνσεων στο Σύμπαν, πρακτικά αναγκαζόμαστε να παραδεχτούμε την ύπαρξη παράλληλων κόσμων. Είναι επίσης ενδιαφέρον ότι ο συνδυασμός της θεωρίας χορδών και της «αιώνιας» εκδοχής της πληθωριστικής κοσμολογίας (μιλώντας για το πληθωριστικό μοντέλο του Σύμπαντος) παρέχει μια φυσική βάση για το λεγόμενο «πολυσύμπαν τοπίου».

Θεωρία Πολυσύμπαντος: Πληθωρισμός

Αρχικά, η έννοια του πολυσύμπαντος εμφανίζεται σε πολλούς τομείς της φυσικής (και της φιλοσοφίας) ταυτόχρονα, αλλά το πιο εντυπωσιακό παράδειγμα είναι η θεωρία του πληθωρισμού, η οποία περιγράφει ένα υποθετικό γεγονός που συνέβη όταν το σύμπαν μας ήταν πολύ νέο - λιγότερο από ένα δεύτερο παλιό. Σύμφωνα με τη NASA, μέσα σε ένα απίστευτα σύντομο χρονικό διάστημα, το Σύμπαν πέρασε μια περίοδο ταχείας διαστολής, «διογκώσεως», γινόμενο ολοένα και μεγαλύτερο.

Πιστεύεται ότι ο πληθωρισμός στο σύμπαν μας τελείωσε πριν από περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο, ο πληθωρισμός δεν τελειώνει παντού την ίδια στιγμή. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι ίσως καθώς ο πληθωρισμός τελειώνει σε μια περιοχή, συνεχίζεται και σε άλλες.

Έτσι, ενώ ο πληθωρισμός τελείωσε στο σύμπαν μας, θα μπορούσαν να υπάρχουν άλλες, πολύ πιο απομακρυσμένες περιοχές όπου ο πληθωρισμός συνεχίστηκε - και συνεχίζεται αυτή τη στιγμή. Επιπλέον, μεμονωμένα σύμπαντα, σύμφωνα με το LiveScience, μπορούν να «τσιμπήσουν» μεγαλύτερα, διογκούμενα, διαστελλόμενα σύμπαντα, δημιουργώντας μια ατελείωτη θάλασσα αιώνιου πληθωρισμού, γεμάτη με πολλά μεμονωμένα σύμπαντα.

Σε αυτό το σενάριο αιώνιου πληθωρισμού, κάθε σύμπαν θα προέκυπτε με τους δικούς του νόμους της φυσικής, τη δική του συλλογή σωματιδίων, τη δική του διάταξη δυνάμεων και τις δικές του τιμές θεμελιωδών σταθερών, λένε οι ερευνητές.

Αυτό μπορεί να εξηγήσει γιατί το σύμπαν μας έχει ιδιότητες που διαθέτει, και ειδικά εκείνες που είναι δύσκολο να εξηγηθούν χρησιμοποιώντας έννοιες όπως η σκοτεινή ύλη ή η κοσμολογική σταθερά. «Αν υπήρχε ένα πολυσύμπαν, τότε θα είχαμε τυχαίες κοσμολογικές σταθερές σε διαφορετικά σύμπαντα, και είναι απλώς σύμπτωση ότι αυτό που έχουμε στο σύμπαν μας παίρνει την αξία που παρατηρούμε», λέει ο Dan Heling, κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο. Αριζόνα και ειδικός στη θεωρία των πολυσύμπανων.

Θεωρία Πολυσύμπαντος: Παρατηρήσεις και Στοιχεία

Είναι ενδιαφέρον ότι μια άλλη απόδειξη της ύπαρξης του καρτούν είναι οι παρατηρήσεις - στο Σύμπαν μας έπρεπε να συμβούν τόσα πολλά πράγματα που η ύπαρξη ζωής φαίνεται απίστευτη. Και αν υπήρχε μόνο ένα Σύμπαν, πιθανότατα δεν θα έπρεπε να υπάρχει ζωή σε αυτό. Αλλά στο πολυσύμπαν, η πιθανότητα ζωής είναι πολύ μεγαλύτερη. Αλλά αυτή η θεωρία δύσκολα μπορεί να ονομαστεί πειστική, γι' αυτό και οι περισσότεροι επιστήμονες παραμένουν δύσπιστοι σχετικά με την ιδέα ενός πολυσύμπαντος.

Κι όμως, πολλοί προσπάθησαν να βρουν περισσότερα φυσικά, πειστικά στοιχεία της ύπαρξής του. Για παράδειγμα, αν ένα γειτονικό σύμπαν βρισκόταν πριν από πολύ καιρό κοντά στο δικό μας, μπορεί να συγκρούστηκε μαζί του, αφήνοντας ένα αξιοσημείωτο αποτύπωμα.

Αυτό το αποτύπωμα θα μπορούσε να είναι με τη μορφή παραμορφώσεων στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων ή στην ακτινοβολία υπολειμμάτων (φως που έμεινε από τότε που το σύμπαν ήταν ένα εκατομμύριο φορές μικρότερο από ό,τι είναι σήμερα) ή στις παράξενες ιδιότητες των γαλαξιών στην κατεύθυνση της σύγκρουσης, σύμφωνα με μια εργασία που δημοσιεύτηκε από ερευνητές στο University College του Λονδίνου.

Μερικοί αστροφυσικοί έχουν προχωρήσει ακόμη περισσότερο, αναζητώντας ειδικά είδη μαύρων τρυπών που μπορεί να είναι τεχνουργήματα από μέρη του σύμπαντος μας που χωρίζονται στο δικό τους σύμπαν μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται κβαντική σήραγγα.

Αν κάποιες περιοχές του σύμπαντός μας χωρίζονταν με αυτόν τον τρόπο, θα άφηναν πίσω τους «φυσαλίδες» στο σύμπαν μας, οι οποίες θα μετατρέπονταν σε αυτές τις μοναδικές μαύρες τρύπες, οι οποίες, σύμφωνα με τους ερευνητές, «μπορεί να υπάρχουν σήμερα».

«Η πιθανή ανακάλυψη αυτών των μαύρων οπών θα μπορούσε τότε να υποδεικνύει την ύπαρξη ενός πολυσύμπαντος», λένε οι θεωρητικοί. Ωστόσο, όλα αυτά τα είδη αναζητήσεων δεν έχουν οδηγήσει μέχρι στιγμής πουθενά, επομένως σήμερα το Multiverse παραμένει υποθετικό.

Θεωρία Πολυσύμπαντος: Ακτινοβολία Υποβάθρου

Το 1964, οι φυσικοί Arno Penzias και Robert Wilson εργάστηκαν στα Bell Laboratories στο Holmdel του New Jersey, δημιουργώντας εξαιρετικά ευαίσθητους δέκτες μικροκυμάτων για ραδιοαστρονομικές παρατηρήσεις. Αλλά ό,τι κι αν έκαναν, δεν κατάφεραν να απαλλάξουν τους δέκτες από τον θόρυβο του ραδιοφώνου του παρασκηνίου, ο οποίος, παραδόξως, έμοιαζε να έρχεται από όλες τις κατευθύνσεις ταυτόχρονα.

Ο Penzias επικοινώνησε με τον φυσικό Robert Dicke του Πανεπιστημίου Πρίνστον, ο οποίος θεώρησε ότι ο ραδιοφωνικός θόρυβος θα μπορούσε να είναι η κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου (CMB), η οποία είναι η κύρια ακτινοβολία μικροκυμάτων που γεμίζει το σύμπαν.

Αυτή είναι η ιστορία της ανακάλυψης του CMB, απλό και κομψό. Για την ανακάλυψή τους, ο Πένζιας και ο Γουίλσον έλαβαν το Νόμπελ Φυσικής το 1978, και με βάσιμους λόγους. Το έργο τους εγκαινίασε μια νέα εποχή κοσμολογίας, επιτρέποντας στους επιστήμονες να μελετήσουν και να κατανοήσουν το σύμπαν όπως ποτέ πριν.

Είναι ενδιαφέρον ότι το έργο των φυσικών οδήγησε επίσης σε μια από τις πιο εκπληκτικές ανακαλύψεις στην πρόσφατη ιστορία: τα μοναδικά χαρακτηριστικά της ακτινοβολίας λειψάνων μπορεί να είναι η πρώτη άμεση απόδειξη ότι ένας άπειρος αριθμός κόσμων έξω από το γνωστό σύμπαν υπάρχει πραγματικά. Ωστόσο, για να κατανοήσουμε σωστά αυτή την ασυνήθιστη δήλωση, είναι απαραίτητο να κάνουμε ένα ταξίδι στην αρχή του χρόνου.

Multiverse Theory: The Big Bang

Σύμφωνα με τη γενικά αποδεκτή θεωρία της προέλευσης του σύμπαντος, κατά τη διάρκεια των πρώτων εκατοντάδων χιλιάδων ετών μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν μας γέμισε με ένα απίστευτα καυτό πλάσμα, αποτελούμενο από πυρήνες, ηλεκτρόνια και φωτόνια που σκέδαζαν το φως.

Περίπου 380.000 χρόνια, η συνεχιζόμενη διαστολή του σύμπαντός μας το ψύξε σε θερμοκρασίες κάτω των 3.000 Kelvin, γεγονός που επέτρεψε στα ηλεκτρόνια να συντηχθούν με πυρήνες για να σχηματίσουν ουδέτερα άτομα και η απορρόφηση ελεύθερων ηλεκτρονίων επέτρεψε στο φως να φωτίσει το σκοτάδι.

Απόδειξη αυτού - με τη μορφή του CMB που αναφέρθηκε προηγουμένως - είναι αυτό που βρήκαν οι Penzias και Wilson. Η ανακάλυψή τους βοήθησε τελικά στην καθιέρωση της θεωρίας του Big Bang.

Για πολλούς αιώνες, η συνεχιζόμενη διαστολή έχει δροσίσει το σύμπαν μας σε θερμοκρασία μόνο περίπου 2,7 K, αλλά αυτή η θερμοκρασία είναι άνιση. Οι διαφορές στη θερμοκρασία προκύπτουν λόγω του γεγονότος ότι η ύλη είναι άνισα κατανεμημένη σε όλο το σύμπαν. Αυτό πιστεύεται ότι προκαλείται από μικροσκοπικές διακυμάνσεις στην κβαντική πυκνότητα που συνέβησαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Το 2017, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Durham στο Ηνωμένο Βασίλειο δημοσίευσαν μια εργασία που υποδηλώνει ότι οι εκτυπώσεις CMB (που ονομάζονται ψυχρά σημεία) μπορεί να είναι στοιχεία άλλων κόσμων. Οι συγγραφείς υπέθεσαν ότι οι κηλίδες στην ακτινοβολία υποβάθρου των μικροκυμάτων εμφανίστηκαν ως αποτέλεσμα μιας σύγκρουσης μεταξύ του σύμπαντός μας και ενός άλλου.

Γενικά, οι κηλίδες στην ακτινοβολία των λειψάνων μπορούν να θεωρηθούν ως η πρώτη απόδειξη της ύπαρξης του πολυσύμπαντος - δισεκατομμύρια άλλα σύμπαντα, παρόμοια με το δικό μας, - γράφουν οι ερευνητές.

Θεωρία Πολυσύμπαντος: Σκοτεινή Ύλη

Ένα άλλο αποδεικτικό στοιχείο στο θησαυροφυλάκιο της θεωρίας του Πολυσύμπαντος προσθέτει μια νέα, εξαιρετικά ενδιαφέρουσα μελέτη. Τα αποτελέσματά του, γράφει το Vice, υποδηλώνουν ότι οι μαύρες τρύπες που σχηματίζονται από σύμπαντα που έχουν καταρρεύσει παράγουν σκοτεινή ύλη και το δικό μας σύμπαν μπορεί να μοιάζει με μαύρη τρύπα για τους ξένους.

Σημειώστε ότι η σκοτεινή ύλη είναι μια αόρατη ουσία που αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του Σύμπαντος - αν και δεν εκπέμπει ανιχνεύσιμο φως, εξακολουθεί να υπάρχει, καθώς έχει βαρυτική επίδραση σε σμήνη γαλαξιών και άλλα αντικείμενα που εκπέμπουν στο διάστημα.

Μια ιλιγγιώδης σειρά υποθέσεων έχει προταθεί για να εξηγήσει τη σκοτεινή ύλη, αλλά τώρα οι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι οι αρχέγονες μαύρες τρύπες, υποθετικά αντικείμενα που χρονολογούνται από τις πρώτες μέρες του σύμπαντος, «είναι ένας βιώσιμος υποψήφιος για τη σκοτεινή ύλη». Σε αυτό το συμπέρασμα κατέληξε μια διεθνής ομάδα ερευνητών από τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Ιαπωνία και την Ταϊβάν, σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Physical Review Letters τον Ιανουάριο του τρέχοντος έτους.

Και όμως, αυτή τη στιγμή, όλες αυτές οι έννοιες είναι εικασιακές, αν και οι φυσικοί αναμένουν νέους τρόπους παρατήρησης με εξελιγμένα τηλεσκόπια τα επόμενα χρόνια να βοηθήσουν στην απάντηση πολλών ερωτήσεων.

Θεωρία Πολυσύμπαντος: Πληθωρισμός ξανά

Ο διάσημος Βρετανός θεωρητικός φυσικός Στίβεν Χόκινγκ πέθανε στις 14 Μαρτίου 2018 αφού πέρασε δεκαετίες καθηλωμένος σε αναπηρικό καροτσάκι και εξαρτημένος από συσκευή σύνθεσης ομιλίας λόγω της ταλαιπωρίας που προκλήθηκε από την αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση. Η τελευταία ερευνητική εργασία του επιστήμονα, που δημοσιεύτηκε μόλις 10 μέρες πριν από το θάνατό του, γράφτηκε μαζί με τον καθηγητή θεωρητικής φυσικής Thomas Hertog και αφορούσε το πολυσύμπαν.

Σε άρθρο με τίτλο "A Smooth Way Out of Perpetual Inflation?" Ο Χόκινγκ και ο Χέρτογκ θεώρησαν ότι η ταχεία διαστολή του χωροχρόνου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη θα μπορούσε να συμβεί επανειλημμένα, δημιουργώντας πολλαπλά σύμπαντα.

Το έργο τους είναι ουσιαστικά μια επέκταση της Θεωρίας του Πληθωρισμού, η οποία υποδηλώνει ότι πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν ήταν γεμάτο με ενέργεια που αποτελούσε μέρος του ίδιου του διαστήματος και ότι η ενέργεια προκαλούσε τη διαστολή του χώρου με εκθετικό ρυθμό. Ήταν αυτή η ενέργεια που οδήγησε στη Μεγάλη Έκρηξη, και αυτό είναι που μιλήσαμε νωρίτερα.

Ωστόσο, δεδομένου ότι ο πληθωρισμός, όπως όλα τα άλλα, είναι κβαντικής φύσης, αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχουν περιοχές του διαστήματος στο σύμπαν όπου τελειώνει ο πληθωρισμός και αρχίζει η Μεγάλη Έκρηξη. Ωστόσο, αυτές οι περιοχές δεν μπορούν ποτέ να συγκρουστούν μεταξύ τους, αφού χωρίζονται από περιοχές φουσκώματος.

Θεωρία Πολυσύμπαντος: Κριτική και Συμπεράσματα

Συμπερασματικά, πρέπει να πούμε ότι όταν κάποιος μιλά για τη θεωρία του πολυσύμπαντος, μπορεί να ακούγεται και αλαζονικός και ταπεινός ταυτόχρονα. Αλλά πολλοί φυσικοί έχουν μια εντελώς διαφορετική αντίδραση: κατά την άποψή τους, η ιδέα ενός πολυσύμπαντος είναι αντιεπιστημονική και ίσως ακόμη και «επικίνδυνη» καθώς μπορεί να οδηγήσει σε εσφαλμένες επιστημονικές προσπάθειες.

Για παράδειγμα, ο Paul Steinhardt, καθηγητής φυσικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, ονόμασε τη θεωρία του Πολυσύμπαντος «The Theory of Anything», αφού είναι συμβατή με αυθαίρετη παρατήρηση και, επομένως, δεν έχει καμία εμπειρική προκατάληψη.

Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, παρά την κριτική της θεωρίας της πολλαπλότητας των κόσμων, τα δεδομένα της επιστημονικής έρευνας (μερικά από τα οποία περιγράφονται σε αυτό το άρθρο) καθιστούν δυνατή την προβολή ακόμη και τέτοιων φαινομενικά τρελών θεωριών. Τελικά, επιστρέφοντας στην αναλογία μυρμηγκοφωλιά, τι γνωρίζουμε για τον κόσμο που ζούμε;