Universumet vi lever i är enormt, fullt av materia och energi och expanderar snabbare och snabbare. Ser vi miljarder ljusår bort kan vi se miljarder år av vårt forntida förflutna, se bildandet av planeter, stjärnor och galaxer. Vi tittade så långt, vi hittade gasmoln som inte födde en enda stjärna, och galaxer som bildades när vårt universum var 97% yngre. Det som är särskilt nyfiken är att vi kan observera efterglödet från Big Bang, som återstår från den tid då universum var ungefär 380 000 år gammalt. Men med all denna kosmiska prakt har vi aldrig funnit bevis på att vårt universum kolliderade med ett annat universum i ett enormt flera universum. Varför?
Om teorin med flera universum är korrekt måste vårt expanderande universum kolliderat med ett annat universum. Är det inte så? Trots allt är vårt universum så stort att vissa beskriver det som oändligt i storlek.
Och så hävdar inte bara logik, utan också den välkända myndigheten Roger Penrose. Både Penrose och konventionell visdom är fel här. Vårt universum är och borde vara isolerat och ensamt i multiversen.
Även om detta ämne är för populärt och kontroversiellt, starka fysiska hypoteser stödjer förekomsten av flera universum. Om vi kombinerar våra två ledande tankeskolor om hur universum fungerar, kosmisk inflation och kvantfysik, hamnar vi oundvikligen med vårt universum i ett multipel universum. Det finns en annan slutsats: varje enskilt universum som skapas - och varje Big Bang som föregår det - kommer att omedelbart och för alltid separeras genom orsakssamband från de andra. Varför? Fysikern Ethan Siegel kommer att demonteras.
Kosmisk inflation kom som ett komplement till Big Bang-teorin, vilket tillhandahöll en mekanism för att förklara varför universum började med vissa villkor. I synnerhet gav inflationen svar på frågor om …
- varför universum var överallt samma temperatur;
- varför den var rumsligt platt;
- varför det inte finns några högenergi reliker som magnetiska monopol kvar.
Kampanjvideo:
… samtidigt som de fortsätter att lämna nya prognoser som ska verifieras. Dessa förutsägelser inkluderar det specifika spektrumet av täthetsfluktuationer som universum föddes med; den maximala temperaturen som nås av universum i de tidiga stadierna av Big Bang; förekomsten av fluktuationer på våg som överstiger den kosmiska horisonten, och ett visst spektrum av fluktuationer i gravitationsvågor. Allt detta, med undantag för det sista, har sedan bekräftats av observationer.
Kosmisk inflation är, för att vara exakt, perioden före Big Bang, då energin i rymden själv rådde i universum. Nu är värdet på mörk energi för litet, men under inflationen var det jämförelsevis högre: mycket mer energitäthet när universum var fullt av materia och strålning under de heta första etapperna av Big Bang.
Eftersom universums utvidgning drivs av energin i själva rymden, under inflationsperioden, var expansionen exponentiell, skapades nytt rymd. Om universum fördubblats i storlek i tid n, var det efter tio perioder av denna tid redan 210 eller till och med 21000 gånger större. På kort tid blev alla icke-plana och materialinnehållande rymdområden att skilja sig från platt, och alla partiklar av materia svällde så långt ifrån varandra att de två partiklarna aldrig skulle möta igen.
Men inflationen kan inte vara evigt. Energin som är inneboende i rymden kan inte förbli för evigt, annars skulle Big Bang inte ha hänt och universum skulle inte ha fötts. Följaktligen måste energi överföras från vävnaden i rymden till materie och strålning. För att se inflationen som ett fält, föreställ dig en boll på toppen av en kulle. Så länge bollen förblir på toppen fortsätter inflation och exponentiell expansion. Men för att inflationen ska ta slut, oavsett kvantfält som är ansvarig för den, måste den rulla från ett instabilt tillstånd med hög energi till ett jämviktstillstånd med låg energi. Denna övergång, "rullande" bollen nerför kullen, tar slut på inflationen och ger upphov till Big Bang.
Men det finns ett men: det som beskrivs ovan fungerar som ett klassiskt fält, men inflationen bör, liksom alla fysiska fält, ha kvantitet. Liksom alla kvantfält beskrivs detta med en vågfunktion och vågens sannolikhet förökas över tid. Om fältvärdet rullar tillräckligt långsamt nedför backen, kommer kvantförökningen av vågfunktionen att vara snabbare än avrullningen, vilket gör det möjligt - även troligt - för Big Bang och slutet på inflationen.
Eftersom rymden expanderar med en exponentiell hastighet under inflationen, betyder det att exponentiellt stort antal rymdregioner kommer att dyka upp med tiden. Poängen är att inflationen inte kommer att sluta överallt över natten; olika regioner får olika värden på kvantfält och olika riktningar. I vissa regioner kommer inflationen att sluta och fältet glider in i dalen. I andra kommer inflationen att fortsätta och ge liv till nytt utrymme.
Härifrån kommer fenomenet evig inflation och idén om flera universum. Där inflationen slutar får vi Big Bang and the Universe - en del som vi kan observera. Men runt de regioner där inflationen slutade och Big Bang inträffade kommer det också att finnas regioner där inflationen inte har upphört, och den exponentiella expansionen fortsätter. Mer expanderande utrymme föds i dessa regioner och driver tillbaka områden där inflationen har slutat snabbare än de kan expandera. Var och en av de nya regionerna där Big Bang kommer att vara kommer att skilja sig från vår region helt och alltid.
Om du tänker på flera universum som ett enormt hav kan du rita de enskilda universerna där Big Bang inträffade som små bubblor i havet. Dessa bubblor, som riktiga bubblor som föds på havsbotten, kommer att expandera med tiden när vårt universum expanderar. Men till skillnad från flytande vatten i havet expanderar "havet" i den inflationära rymden snabbare än själva bubblorna någonsin kan expandera. Och eftersom utrymmet mellan dem växer och kommer alltid att växa kommer de två bubblorna aldrig att röra.
Det skulle vara en enorm överraskning, i motsats till inflations- och kvantteoriförutsägelser, om de två universum någonsin kolliderade. Även om kollisionen av sådana bubblor skulle lämna ett blåmärke i vårt universum, som vi tillförlitligt skulle upptäcka i eftergloppet vid Big Bang, finns det inga bevis på sådant blåmärke. Som våra bästa teorier förutspådde.
Ilya Khel
