Svemir | Multiverzuma | Paralelni svemir | Svemirsko vrijeme | Teorija velikog praska

Postoji velik niz znanstvenih dokaza koji podupiru sliku svemira koji se širi i Velikog praska. Čitava masa energije Svemira puštena je u događaju koji je trajao manje od 10 do 30 sekundi; najenergičnija stvar koja se ikada dogodila u povijesti našeg svemira.NASA / GSFC

Prošlo je samo 13,8 milijardi godina od Velikog praska, a najveća brzina kojom mogu putovati bilo koje informacije - brzina svjetlosti - je konačna. Iako je cijeli Svemir uistinu može biti beskonačan, promatrajući Univerzum je ograničen. Prema vodećim idejama teorijske fizike, međutim, naš Svemir može biti samo jedno malo područje u mnogo većem multiverzumu, unutar kojeg se nalazi mnogo Svemira, možda čak i beskonačni broj. Nešto je ovo stvarna znanost, ali nešto nije samo špekulativno, poželjno razmišljanje. Evo kako reći što je što. Ali prvo, malo pozadine.

Danas Svemir ima nekoliko činjenica o njemu, koje je relativno lako, barem sa svjetskim znanstvenim mogućnostima, promatrati. Znamo da se Svemir širi: možemo mjeriti svojstva o galaksijama koja nas uče kako udaljenostima tako i njihovoj udaljenosti. Što su udaljeniji, to se brže čini kako se povlače. U kontekstu Opće relativnosti to znači da se Univerzum širi.

A ako se Univerzum danas širi, to znači da je u prošlosti bio manji i gušći. Ekstrapolirajte se natrag dovoljno daleko, i vidjet ćete da su stvari također ujednačenije (jer gravitaciji treba vremena da se stvari zgrče) i toplije (jer manje valne duljine svjetlosti znače veće energije / temperature). To nas vraća na Veliki prasak.

Ilustracija naše kozmičke povijesti, od Velikog praska do danas, u kontekstu svemira koji se širi. Prva Friedmannova jednadžba opisuje sve ove epohe, od inflacije do Velikog praska do sadašnjosti i daleke budućnosti, savršeno točno, čak i danas.NASA / WMAP SCIENCE TEAM

Ali Veliki prasak nije bio sam početak Svemira! Možemo se samo ekstrapolirati u određenu epohu u vremenu prije nego što se predviđanja Velikog praska sruše. U Svemiru imamo nekoliko stvari koje Veliki prasak ne mogu objasniti, ali nova teorija koja postavlja Veliki prasak - kozmička inflacija - može.

Kvantne fluktuacije do kojih dolazi tijekom inflacije prostiru se u svemiru, a kad inflacija prestane, one postaju fluktuacije gustoće. To dovodi do vremena do strukture velikih razmjera u Svemiru danas, kao i do oscilacija temperature opaženih u CMB.E. SIEGEL, SA SLIKAMA DOSTOJENIM OD ESA / PLANKA I DOZIVNOM Snagom DOE / NASA / NSF ZA ISTRAŽIVANJE CMB-a

Tokom 1980-ih, razvio se veliki broj teorijskih posljedica inflacije, uključujući:

  • kako bi trebalo izgledati sjeme za velike strukture,
  • da fluktuacije temperature i gustoće trebaju postojati na ljestvici većoj od kozmičkog horizonta,
  • da bi sve regije prostora, čak i uz fluktuacije, trebale imati stalnu entropiju,
  • i da bi trebala postojati maksimalna temperatura koju je postigao vrući Veliki prasak.

U 1990-im, 2000-im i 2010-ima ova su četiri predviđanja promatrano potvrđena s velikom preciznošću. Kozmička inflacija je pobjednička.

Inflacija uzrokuje eksponencijalno širenje prostora, što može vrlo brzo rezultirati da bilo koji prethodno postojeći zakrivljeni ili glatki prostor izgleda ravan. Ako je Svemir zakrivljen, on ima polumjer zakrivljenosti koji je minimalno stotine puta veći od onoga što možemo promatrati.E. SIEGEL (L); TUTORIJALNA KOZMOLOGIJA NED WRIGHT-a (R)

Inflacija nam govori da, prije Velikog praska, Svemir nije bio ispunjen česticama, antičesticama i zračenjem. Umjesto toga, bio je ispunjen energijom svojstvenom samom prostoru, a ta energija uzrokovala je da se prostor brzo širi, neumoljivo i eksponencijalno. U nekom trenutku inflacija prestaje i sva (ili gotovo sva) te energije pretvara se u materiju i energiju, što dovodi do vrućeg Velikog praska. Kraj inflacije i ono što je poznato kao podgrijavanje našeg Svemira označava početak vrućeg Velikog praska. Veliki prasak se još uvijek događa, ali to nije sam početak.

Inflacija predviđa postojanje ogromnog volumena neupadljivog Univerzuma izvan dijela koji možemo promatrati. Ali daje nam i više od toga.E. SIEGEL / BEZ GALAKSE

Da je ovo cijela priča, imali bismo samo jedan izuzetno veliki Svemir. Imao bi svugdje ista svojstva, svugdje iste zakone, a dijelovi koji su bili izvan našeg vidljivog horizonta bili bi slični onome gdje jesmo, ali ne bi se opravdano zvao multiverzum.

Dok se, dakle, ne sjećate da sve što fizički postoji mora biti prirođeno kvantno u prirodi. Čak i inflacija, uz sve nepoznanice koje je okružuju, mora biti kvantno polje.

Kvantna priroda inflacije znači da završava u nekim

Ako vam je potrebna inflacija da biste imali svojstva koja imaju sva kvantna polja:

  • da su njegova svojstva svojstvena neizvjesnosti,
  • da je polje opisano valnom funkcijom,
  • i vrijednosti tog polja mogu se vremenom raširiti,

dolazite do iznenađujućeg zaključka.

Gdje god se dogodi inflacija (plave kocke), to stvara eksponencijalno više područja prostora sa svakim korakom naprijed u vremenu. Čak i ako postoji mnogo kockica gdje inflacija završava (crveni Xs), postoji mnogo više regija u kojima će se inflacija nastaviti u budućnosti. Činjenica da se tome nikada ne nazire kraj je ono što čini inflaciju 'vječnom' jednom kad počne.E. SIEGEL / BEZ GALAKSE

Inflacija ne prestaje svugdje odjednom, već na odabranim, nepovezanim mjestima u bilo kojem trenutku, dok se prostor između tih mjesta i dalje povećava. Trebalo bi postojati mnoštvo ogromnih područja prostora gdje se završava inflacija i započinje vrući Veliki prasak, ali oni se nikada ne mogu susresti, jer su razdvojeni regijama napuhanog prostora. Gdje god započne inflacija, gotovo je zagarantirano da će ostati zauvijek.

Tamo gdje nam završi inflacija, dobivamo vrući Veliki prasak. Dio Svemira koji promatramo samo je jedan dio ovog kraja u kojem je završila inflacija, s tim da je još neugledljiviji Svemir izvan toga. Ali postoji bezbroj regija, sve odvojene jedna od druge, sa istom tačnom pričom.

Ilustracija višestrukih, neovisnih Svemira, uzročno odijeljenih jedna od druge u sve većem kozmičkom oceanu, jedan je prikaz Multiverse ideje. U regiji u kojoj započinje Veliki prasak i inflacija prestaje, stopa rasta će pasti, dok će inflacija nastaviti između dviju takvih regija, zauvijek ih razdvajajući.OZYTIVE / JAVNI DOMAĆIN

To je ideja multiverzuma. Kao što vidite, zasnovan je na dva neovisna, dobro uspostavljena i široko prihvaćena aspekta teorijske fizike: kvantna priroda svega i svojstva kozmičke inflacije. Ne postoji način kako ga izmjeriti, kao što nema načina da se mjeri nepažljivi dio našeg Svemira. No, dvije teorije koje se temelje na tome, inflacija i kvantna fizika, pokazale su se valjanima. Ako su u pravu, onda je multiverse neizbježna posljedica toga i mi živimo u tome.

Ideja multiverzuma kaže da postoji proizvoljno veliki broj Univerzuma poput našeg vlastitog, ali to ne mora nužno značiti da postoji još jedna verzija nas, a to sigurno ne znači da postoji šansa da naletite na alternativnu verziju sebe ... ili bilo što iz drugog Svemira uopće.LEE DAVY / FLICKR

Pa što? To nije puno, zar ne? Ima puno teorijskih posljedica koje su neizbježne, ali o kojima sigurno ne možemo znati, jer ih ne možemo testirati. Multiverzum je jedan u dugom nizu onih. To nije osobito korisna realizacija, samo je zanimljivo predviđanje koje ispadne iz tih teorija.

Pa zašto toliki fizičari teoretike pišu radove o multiverzumu? O paralelnim Univerzumima i njihovoj povezanosti s našim kroz ovaj multiverzum? Zašto oni tvrde da je multiverse povezan sa nizom krajolika, kosmološkom konstantom, pa čak i s činjenicom da je naš Svemir fino podešen za život?

Jer iako je očigledno loša ideja, nemaju bolji.

Pejzažni niz može biti fascinantna ideja koja je prepuna teorijskih potencijala, ali ne predviđa ništa što bismo mogli primijetiti u našem Svemiru. Ova ideja ljepote, motivirana rješavanjem 'neprirodnih' problema, sama po sebi nije dovoljna da bi se podigla na razinu koju zahtijeva znanost. SVEUČILIŠTE KAMBRIDŽA

U kontekstu teorije stringova postoji ogroman skup parametara koji bi u principu mogli poprimiti gotovo svaku vrijednost. Teorija za njih ne predviđa, pa ih moramo uzeti pod ruku: vrijednosti očekivanja vakuuma niza. Ako ste čuli za nevjerojatno velik broj poput famoznog 10500 koji se pojavljuje u teoriji struna, moguće vrijednosti vakuuma niza su ono na što se oni pozivaju. Ne znamo što su i zašto imaju vrijednosti koje čine. Nitko ih ne zna izračunati.

Prikaz različitih paralelnih

Pa, umjesto toga, neki ljudi kažu „to je multiverse!“ Linija razmišljanja ide ovako:

  • Ne znamo zašto temeljne konstante imaju vrijednosti koje imaju.
  • Ne znamo zašto su zakoni fizike takvi kakvi jesu.
  • Teorija struna je okvir koji nam može dati naše zakone fizike s našim temeljnim konstantama, ali mogao bi nam dati i druge zakone i / ili druge konstante.
  • Stoga, ako imamo ogroman multiverse, gdje puno različitih regija ima različite zakone i / ili konstante, jedan od njih mogao bi biti naš.

Veliki je problem što ne samo da je ovo vrlo spekulativno, nego nema razloga, obzirom na inflaciju i kvantnu fiziku kakvu poznajemo, pretpostaviti da naduvani prostor u vremenu ima različite zakone ili konstante u različitim regijama.

Niste impresionirani ovim obrazloženjem? Ni praktički nitko drugi.

Koliko je vjerojatno ili malo vjerovatno da je naš Svemir stvorio svijet poput Zemlje? I koliko bi ta vjerojatnost bila vjerojatna da su temeljne konstante ili zakoni koji upravljaju našim svemirom bili različiti? Sretan svemir, s čijih je naslovnica preuzeta ova slika, jedna je od takvih knjiga koja istražuje ova pitanja.GERAINT LEWIS AND LUKE BARNES

Kao što sam objasnio prije, multiverse nije samostalna znanstvena teorija. To je teorijska posljedica zakona fizike onako kako ih danas najbolje razumiju. To je možda čak i neizbježna posljedica tih zakona: ako imate inflatorni Univerzum kojim upravlja kvantna fizika, to je nešto s čime ćete se skoro i uskladiti. Ali - poput teorije struna - ima nekoliko velikih problema: ne predviđa ništa što smo ili primijetili i ne može objasniti bez toga, i ne predviđa ništa konačno što bismo mogli potražiti i potražiti.

Vizualizacija izračuna kvantne teorije polja koja prikazuje virtualne čestice u kvantnom vakuumu. Čak i u praznom prostoru, ova energija vakuuma nije nula. Da li ima istu, konstantnu vrijednost u drugim regijama multiverzuma nešto je što ne možemo znati, ali ne postoji motivacija da to bude tako. DEREK LEINWEBER

U ovom fizičkom Svemiru važno je promatrati sve što možemo i mjeriti svako malo znanja koje možemo steći. Samo se iz nabora dostupnih podataka možemo nadati da ćemo ikada izvesti valjane, znanstvene zaključke o prirodi našeg Svemira. Neki će od tih zaključaka imati implikacije koje možda nećemo moći izmjeriti: iz toga proizlazi postojanje multiverze. Ali kad se ljudi tada uvjere da mogu izvući zaključke o temeljnim konstantama, zakonima fizike ili vrijednostima niza vakuuma, više ne rade znanost; oni nagađaju. Željeno razmišljanje nije zamjena za podatke, eksperimente ili promatranje. Dok ih ne budemo imali, budite svjesni da je multiverzum posljedica najbolje nauke koju danas imamo na raspolaganju, ali ona ne daje nikakva znanstvena predviđanja koja bismo mogli testirati.

Nadam se da bi to moglo donijeti neku važnost predmetu Astrofizika ..

Jyotiraditya