Visata yra ten, kur ji visada buvo ir visada bus. Bent jau taip mums pasakyta ir tai išplaukia iš paties žodžio „Visata“. Bet kad ir kokia būtų tikroji Visatos prigimtis, mūsų galimybės rinkti informaciją apie ją yra iš esmės ribotos. Nuo Didžiojo sprogimo praėjo 13,8 milijardo metų, o informacijos judėjimo greitis - didžiausias greitis, šviesos greitis - yra ribotas. Taigi, nors visa visata gali būti tikrai neribota, stebima visata nėra.
Remiantis pagrindinėmis teorinės fizikos idėjomis, mūsų Visata gali būti vienas mažas milžiniškų daugybinių visatų regionas, kurio gali būti be galo daug. Kai kurios iš šių idėjų yra iš tikrųjų mokslinės, o kai kurios yra visiškai spekuliatyvios, norinčios galvoti. Išmokime juos atskirti. Bet pirmiausia šiek tiek fono.
- „Salik.biz“
Ar yra kelios visatos?
Šiuolaikinė Visata siūlo mums keletą įdomių faktų, kuriuos labai lengva pastebėti ir patikrinti, bent jau padedant pasaulinio lygio moksliniams objektams. Mes žinome, kad Visata plečiasi: galime išmatuoti galaktikų savybes, sužinoti jų atstumą ir greitį tolstant nuo mūsų. Kuo toliau jie yra, tuo greičiau jie pašalinami. Bendrojo reliatyvumo kontekste tai reiškia, kad visata plečiasi.
Ir jei Visata plečiasi šiandien, tai reiškia, kad ji anksčiau buvo mažesnė ir tankesnė. Jei praeisite pakankamai giliai praeityje, pamatysite, kad jis taip pat buvo homogeniškesnis (nes gravitacijai reikėjo laiko viską surinkti į krūvas) ir karštesnis (nes trumpesni šviesos bangos ilgiai reiškia didesnę energiją ir temperatūrą). Tai mus sugrąžina į Didįjį sprogimą.
Tačiau Didysis sprogimas nebuvo pati visatos pradžia. Mes galime pažvelgti į praeitį tik iki tam tikro laiko, po kurio Didžiojo sprogimo prognozės nebetenka tikrovės. Visatoje yra keletas dalykų, kurių nepaaiškina Didysis sprogimas, bet tai daro kosminės infliacijos teorija.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Devintajame dešimtmetyje buvo sukurta nemažai teorinių infliacijos padarinių, įskaitant:
- kaip turėtų atrodyti didelio masto konstrukcijų sėja;
- kad temperatūros ir tankio svyravimai turi egzistuoti skalėje, viršijančioje kosminį horizontą;
- kad visi kosmoso regionai, net ir su svyravimais, turi turėti nuolatinę entropiją;
- turėtų būti maksimali Didžiojo sprogimo pasiekta temperatūra.
Dešimtajame, 2000-ajame ir 2010-aisiais šios keturios prognozės buvo stebėtinai patvirtintos labai tiksliai. Kosminė infliacija laimi.
Infliacija mums sako, kad prieš Didįjį sprogimą Visata nebuvo užpildyta dalelėmis, antidalelėmis ir radiacija. Vietoj to, ji buvo užpildyta energija, būdinga pačiai erdvei, ir ši energija sukėlė erdvės plėtimąsi greitai, neišmatuojamai ir eksponentiškai. Tam tikru metu infliacija pasibaigė ir visa (arba beveik visa) energija virsta materija ir energija, sukeldama karštą Didįjį sprogimą. Infliacijos pabaiga pažymėjo Didžiojo sprogimo pradžią. Tai yra, buvo Didysis sprogimas, bet ne pačioje pradžioje.
Jei tai būtų pilna istorija, mūsų rankose būtų viena nepaprastai didelė visata. Jo savybės visur būtų vienodos, įstatymai yra vienodi, o dalys, esančios už matomo horizonto, būtų panašios į vietą, kurioje esame, tačiau neįmanoma jų vadinti daugialypėmis visatomis.
Tai yra, neįmanoma, kol neprisimeni, kad viskas, kas egzistuoja fiziškai, turi būti kvantinio pobūdžio. Net infliacija su visais ją supančiais nežinomaisiais turi būti kvantinis laukas.
Jei jums reikia infliacijos, kad būtų kvantinių laukų savybės:
- jo savybėms turi būti būdingi neaiškumai;
- lauką reikia apibūdinti bangos funkcija;
- lauko vertės laikui bėgant ilgėja;
tada priimsite neįprastą išvadą.
Infliacija nesibaigė visur tuo pačiu metu, o veikiau atskirose, pasirinktose, nepriklausomose vietose, o erdvė tarp jų ir toliau bangavo. Turi būti keli didžiuliai kosmoso regionai, kuriuose baigiasi infliacija ir prasideda Didysis sprogimas, tačiau jie niekada nesutiks, nes juos skiria išsipūtusios erdvės regionai. Pradėjus infliaciją, ji tęsios užtikrintai ir neribotą laiką, bent jau kai kuriose vietose.
Kai infliacija baigiasi, mes gauname didelį sprogimą. Ta Visatos dalis, kurią mes stebime, yra tik ta regiono dalis, kurioje baigėsi infliacija, už kurios ribų yra daugybė nepastebimos Visatos. Ir yra daugybė regionų, suskirstytų tarpusavyje, su tokia pačia istorija.
Tai yra kelių visatų idėja. Kaip matote, jis remiasi dviem nepriklausomais, nusistovėjusiais ir plačiai priimtais teorinės fizikos aspektais: visko kvantine prigimtimi ir kosminės infliacijos savybėmis. Neįmanoma išmatuoti to, ir nėra galimybės išmatuoti nepastebimos Visatos dalies. Bet dvi teorijos, kuriomis remiasi, infliacija ir kvantinė fizika, parodė savo vertę. Jei jie teisingi, daugialypės visatos bus neišvengiama to pasekmė, ir mes jomis gyvensime.
Tai kas? Yra daugybė teorinių padarinių, kurie neišvengiami, tačiau kurių negalime žinoti tiksliai, nes negalime jų patikrinti. Kelios visatos yra viena iš tokių pasekmių. Ne tai, kad tai naudinga, tai tiesiog įdomus spėjimas, kuris kyla iš teorijų.
Kodėl tiek daug teorinių fizikų rašo dokumentus keliose visatose? Lygiagrečių visatų ir jų santykio su mūsų pačių tema? Kodėl jie tvirtina, kad kelios visatos yra susietos su stygomis, kosmologine konstanta ir tuo, kad mūsų visata yra idealiai pritaikyta gyvenimui?
Nes jie neturi geresnių idėjų.
Styginių teorijos kontekste yra didžiulis sąrašas parametrų, kurie iš principo gali įgyti beveik bet kokią vertę. Ši teorija nepateikia jiems jokių prognozių, todėl esame priversti išsiaiškinti jų reikšmes stygų vakuumo kontekste. Jei girdėjote apie neįtikėtinai didelį skaičių, tokių kaip garsioji 10–500 galia, kurie atsiranda stygų teorijoje, jie nurodo galimas stygų vakua reikšmes. Mes dar nežinome, kas jie yra ir kodėl jie turi tokias reikšmes. Niekas nežino, kaip juos suskaičiuoti.
Taigi, užuot sakę: „Tai yra kelios visatos!“, Žmonės galvoja taip:
- Mes nežinome, kodėl pagrindinės konstantos turi tas vertybes, kurias daro.
- Mes nežinome, kodėl fizikos dėsniai yra tokie, kokie jie yra.
- Styginių teorija yra sistema, kuri galėtų pateikti mūsų fizikos dėsnius su mūsų pagrindinėmis konstantomis, taip pat suteikti mums kitus dėsnius ar konstantas.
- Taigi, jei mes turime didžiulę daugybę visatų, kuriose skirtinguose regionuose bus skirtingi įstatymai ir konstantos, viena iš jų gali būti mūsų.
Problema ta, kad visa tai nėra vien tik spekuliacija, tačiau atsižvelgiant į infliaciją ir kvantinę fiziką nėra jokios priežasties manyti, kad svyruojantis erdvės laikas turi skirtingus įstatymus ar konstantas skirtinguose regionuose.
Nemėgstate tokio požiūrio į samprotavimus? Ir niekam tai nepatinka.
Kaip mes jau išsiaiškinome, kelios visatos savaime nėra mokslinė teorija. Tai veikiau yra fizikinių įstatymų teorinis padarinys. Net jei turite infliacinę visatą, kurią valdo kvantinė fizika, būsite prie jos prisirišę. Tačiau, kaip ir stygų teorija, ji turi problemų: ji neprognozuoja nieko, ko stebėjome, ir be jos negalėjo paaiškinti, taip pat neprognozuoja nieko konkretaus, ką galėtume apžiūrėti.
Šioje fizinėje visatoje svarbu stebėti viską, ką galime, ir po truputį rinkti visas žinias, kurias turime. Tik iš visų duomenų rinkinio, kuris, tikimės, bus teisingas, bus galima priimti mokslinius sprendimus apie visatos prigimtį. Kai kurie iš šių atradimų turės pasekmių, kurių negalime išmatuoti ir įrodyti: pavyzdžiui, kelių visatų egzistavimas. Bet kai žmonės kalba apie pagrindines konstantas, apie fizikos dėsnius, apie stygų vakuumo vertybes, jie neužsiima mokslu, jie tiesiog kalba. Galite pasišnekėti apie įvairias visatas, kiek jums patinka, ir kaip pavyzdį galite paminėti iškilius tokių teoretikų darbus, tačiau negalite susidaryti mokslinio požiūrio į tai.
Ilja Khel