5 αιτίες ότι ζούμε σε ένα πολυσύμπαν

  Το σύμπαν στο οποίο ζούμε μπορεί να μην είναι το μοναδικό εκεί έξω. Στην πραγματικότητα, το σύμπαν μας θα μπορούσε να είναι απλώς ένα από έναν άπειρο αριθμό Κόσμων που απαρτίζουν ένα «πολυσύμπαν». Αν και η ιδέα αυτή μπορεί να μην είναι και πολύ αξιόπιστη, υπάρχει μια καλή φυσική πίσω από αυτήν. Και δεν υπάρχει μόνο ένας τρόπος για να φτάσετε σε ένα πολλαπλό σύμπαν – πολλές θεωρίες φυσικής δείχνουν ανεξάρτητα ένα τέτοιο συμπέρασμα. Στην πραγματικότητα, ορισμένοι ειδικοί πιστεύουν ότι η ύπαρξη κρυφών συμπάντων είναι πιο πιθανό να είναι αληθινή παρά το αντίθετο.

Εδώ είναι οι πέντε πιο εύλογες επιστημονικές θεωρίες που υποδηλώνουν ότι ζούμε σε ένα πολυσύμπαν:

1. Άπειρα σύμπαντα

Οι επιστήμονες δεν μπορούν να είναι σίγουροι ποιό είναι το σχήμα του χωροχρόνου, αλλά πιθανότατα, είναι επίπεδο (σε αντίθεση με το σφαιρικό ή ακόμη και το σχήμα ντόνατ) και απλώνεται απείρως . Αλλά εάν ο χωροχρόνος συνεχίζεται για πάντα, τότε πρέπει να αρχίσει να επαναλαμβάνεται κάποια στιγμή, επειδή υπάρχει ένας πεπερασμένος αριθμός τρόπων με τους οποίους τα σωματίδια μπορούν να τακτοποιηθούν στο χώρο και στο χρόνο.

Έτσι, αν κοιτάξετε αρκετά μακριά, θα συναντήσετε μια άλλη εκδοχή σας – στην πραγματικότητα, απεριόριστες εκδόσεις σας. Μερικά από αυτά τα δίδυμα θα κάνουν ακριβώς αυτό που κάνετε αυτή τη στιγμή, ενώ άλλα θα φορούσαν ένα διαφορετικό πουλόβερ σήμερα το πρωί, και άλλα άλλα θα έχουν κάνει πολύ διαφορετικές επιλογές σταδιοδρομίας και ζωής.

Επειδή το παρατηρήσιμο σύμπαν εκτείνεται μόνο στο βαθμό που το φως είχε την ευκαιρία να φτάσει στα 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια από το Big Bang (δηλαδή 13,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός), ο χωροχρόνος πέρα ​​από αυτήν την απόσταση μπορεί να θεωρηθεί ως δικός του ξεχωριστό σύμπαν. Με αυτόν τον τρόπο, ένα πλήθος κόσμων υπάρχει το ένα δίπλα στο άλλο σε ένα γιγαντιαίο πάπλωμα σύμπαντων.  

2. Σύμπαντα φυσαλίδες

Εκτός από τα πολλαπλά σύμπαντα που δημιουργούνται με την απεριόριστη επέκταση του χωροχρόνου, άλλα σύμπαντα θα μπορούσαν να προκύψουν από μια θεωρία που ονομάζεται «αιώνιος πληθωρισμός». Ο πληθωρισμός είναι η ιδέα ότι το σύμπαν επεκτάθηκε γρήγορα μετά το Big Bang, στην πραγματικότητα διογκώθηκε σαν μπαλόνι. Ο αιώνιος πληθωρισμός, που προτάθηκε για πρώτη φορά από τον κοσμολόγο του Πανεπιστημίου Tufts, Alexander Vilenkin, υποδηλώνει ότι ορισμένοι θύλακες του χώρου σταματούν να διογκώνονται, ενώ άλλες περιοχές συνεχίζουν να φουσκώνουν, δημιουργώντας έτσι πολλά απομονωμένα «σύμπαντα φυσαλίδες».

Έτσι, το δικό μας σύμπαν, όπου έχει τελειώσει ο πληθωρισμός, επιτρέποντας να σχηματιστούν στα αστέρια και τους γαλαξίες, είναι μόνο μια μικρή φυσαλίδα σε ένα απέραντο ωκεανό χώρου, μερικές από τις οποίες φουσκώνουν, περιέχοντας πολλές άλλες φυσαλίδες όπως η δική μας. Και σε μερικά από αυτά τα σύμπαντα φυσαλίδες, οι νόμοι της φυσικής και των θεμελιωδών σταθερών μπορεί να είναι διαφορετικοί από τους δικούς μας, κάνοντας κάποια σύμπαντα παράξενα μέρη.

3. Παράλληλα σύμπαντα

Μια άλλη ιδέα που προκύπτει από τη θεωρία χορδών είναι η έννοια των «κόσμων βρανών» – παράλληλα σύμπαντα που αιωρούνται λίγο έξω από τα δικά μας, που προτάθηκαν από τον Paul Steinhardt του Πανεπιστημίου του Πρίνστον και τον Neil Turok του Ινστιτούτου Περιμέτρου Θεωρητικής Φυσικής στο Οντάριο του Καναδά. Η ιδέα προέρχεται από τη δυνατότητα να υπάρχουν πολλές περισσότερες διαστάσεις στον Κόσμο μας από τις τρεις του χώρου και του χρόνου που γνωρίζουμε. Εκτός από την δική μας τρισδιάστατη «βράνη» του χώρου, άλλες τρισδιάστατες βράνες μπορούν να επιπλέουν σε ένα υψηλότερο διαστάσεων χώρο.

Ο φυσικός του Πανεπιστημίου  Κολούμπια, Μπράιαν Γκριν, περιγράφει την ιδέα αυτή ως ότι «το σύμπαν μας είναι ένα από τα δυνητικά πολυάριθμα επίπεδες «πλάκες»που επιπλέουν σε έναν υψηλότερο διαστάσεων χώρο, σαν μια φέτα ψωμιού μέσα σε ένα μεγαλύτερο κοσμικό καρβέλι,» στο βιβλίο του «Η Κρυμμένη Πραγματικότητα » (2011).

Μια περαιτέρω συρρίκνωση αυτής της θεωρίας δείχνει ότι αυτά τα σύμπαντα βράνες δεν είναι πάντα παράλληλα και απρόσιτα. Μερικές φορές, μπορεί να χτυπήσουν η μία την άλλη, προκαλώντας επαναλαμβανόμενα Big Bangs που επαναφέρουν τα σύμπαντα ξανά και ξανά. 

4. Θυγατρικά σύμπαντα

Η θεωρία της κβαντομηχανικής, που κυριαρχεί στον μικροσκοπικό κόσμο των υποατομικών σωματιδίων, υποδηλώνει έναν άλλο τρόπο που μπορούν να προκύψουν πολλαπλά σύμπαντα. Η κβαντομηχανική περιγράφει τον κόσμο με όρους πιθανοτήτων και όχι συγκεκριμένων αποτελεσμάτων. Και τα μαθηματικά αυτής της θεωρίας μπορεί να υποδηλώνουν ότι συμβαίνουν όλα οι πιθανές περιπτώσεις μιας κατάστασης – στα δικά τους ξεχωριστά σύμπαντα. Για παράδειγμα, εάν φτάσετε σε ένα σταυροδρόμι όπου μπορείτε να πάτε δεξιά ή αριστερά, το παρόν σύμπαν δημιουργεί δύο θυγατρικά σύμπαντα: ένα στο οποίο πηγαίνετε δεξιά και ένα στο οποίο πηγαίνετε αριστερά.

«Και σε κάθε σύμπαν, υπάρχει ένα αντίγραφο από εσάς που παρακολουθεί το ένα ή το άλλο αποτέλεσμα, νομίζοντας – λανθασμένα – ότι η πραγματικότητά σας είναι η μόνη πραγματικότητα», έγραψε ο αστροφυσικός Greene στο «Η κρυμμένη πραγματικότητα».

5. Μαθηματικά Πανεπιστήμια

Οι επιστήμονες έχουν συζητήσει εάν τα μαθηματικά είναι απλά ένα χρήσιμο εργαλείο για την περιγραφή του σύμπαντος, ή εάν τα ίδια τα μαθηματικά είναι η θεμελιώδης πραγματικότητα, και οι παρατηρήσεις μας για το σύμπαν είναι απλώς ατελείς αντιλήψεις για τον πραγματικό μαθηματικό χαρακτήρα του. Εάν ισχύει το τελευταίο, τότε ίσως η συγκεκριμένη μαθηματική δομή που αποτελεί το σύμπαν μας δεν είναι η μόνη επιλογή και στην πραγματικότητα όλες οι πιθανές μαθηματικές δομές υπάρχουν ως τα δικά τους ξεχωριστά σύμπαντα.

«Μια μαθηματική δομή είναι κάτι που μπορείτε να περιγράψετε με τρόπο που είναι εντελώς ανεξάρτητο από τις ανθρώπινες γνώσεις», δήλωσε ο Max Tegmark του MIT, ο οποίος πρότεινε αυτό τον εγκεφαλικό τρόπο  σκέψης. «Πιστεύω πραγματικά ότι υπάρχει αυτό το σύμπαν εκεί έξω που μπορεί να υπάρχει ανεξάρτητα από εμένα που θα συνεχίσει να υπάρχει ακόμα κι αν δεν υπήρχαν άνθρωποι.»

Το Πολυσύμπαν (ή Μετασύμπαν) είναι το υποθετικό σύνολο των άπειρων ή πεπερασμένων δυνατών Συμπάντων (που περιέχει και το ιστορικό δικό μας σύμπαν που βιώνουμε) που περιλαμβάνει όλα όσα υπάρχουν και όλα όσα θα μπορούσαν να υπάρχουν: τα σύνολα του χώρου, του χρόνου, της ύλης και της ενέργειας, καθώς και τους φυσικούς νόμους και σταθερές που τα περιγράφουν. Τα διάφορα σύμπαντα μέσα στο πολυσύμπαν συχνά ονομάζονται και παράλληλα σύμπαντα.

Η δομή του πολυσύμπαντος, η φύση του κάθε σύμπαντος μέσα του και οι σχέσεις μεταξύ των διαφόρων συστατικών σύμπαντων, εξαρτώνται από τη συγκεκριμένη υπόθεση που έθεσε το πολυσύμπαν. Έχουν υποτεθεί πολλαπλά σύμπαντα στην κοσμολογία, τη φυσική, την αστρονομία, τη θρησκεία, τη φιλοσοφία, την ψυχολογία και τη μυθολογία, και ιδίως στην επιστημονική φαντασία και γενικά τη φαντασία. Σε αυτά τα πλαίσια, τα παράλληλα σύμπαντα παίρνουν μεταξύ άλλων και ονομασίες όπως «εναλλακτικά σύμπαντα», «κβαντικά σύμπαντα», «παράλληλες διαστάσεις», «παράλληλοι κόσμοι», «εναλλακτικές πραγματικότητες», «εναλλακτικά χρονοδιαγράμματα» και «πλάνα διαστάσεων». Ο όρος «πολυσύμπαν» επινοήθηκε το 1895 από τον Αμερικανό φιλόσοφο και ψυχολόγο Γουΐλιαμ Τζέιμς σε ένα διαφορετικό όμως πλαίσιο. 

Διαφωνίες των φυσικών και κύρια άποψη

Η υπόθεση για το πολυσύμπαν είναι μια πηγή διαφωνίας εντός της κοινότητας των φυσικών. Οι φυσικοί διαφωνούν τόσο για το αν υπάρχει το πολυσύμπαν, όσο και για αν το πολυσύμπαν είναι γενικά αντικείμενο επιστημονικής έρευνας. Μεταξύ των υποστηρικτών κάποιων από τις θεωρίες πολυσυμπάντων είναι οι Στήβεν Χώκινγκ, Στήβεν Βάινμπεργκ, Μαξ Τέγκμαρκ, Μπράιαν Γκριν και Αλεξάντερ Βιλένκιν. Σε αντίθεση, κάποιοι επικριτές όπως οι Ντέιβιντ Γκρος, Πωλ Στάινχαρντ και Πωλ Ντέιβις υποστήριξαν ότι το ερώτημα για το πολυσύμπαν είναι φιλοσοφικό και όχι επιστημονικό, επιπροσθέτως μερικοί υποστήριξαν ότι η υπόθεση για το πολυσύμπαν είναι επιβλαβής και ψευδοεπιστημονική.

Η άποψη που φαίνεται επικρατέστερη από την επιστημονική κοινότητα είναι πώς αν υπάρχει η έννοια των »παράλληλων συμπάντων», τότε οι καταστάσεις εκεί θα ήταν ίσως άκρως αντίθετες από αυτές που βιώνουμε στο δικό μας σύμπαν. Για παράδειγμα, το ίδιο άτομο σε ένα παράλληλο σύμπαν θα είχε τελείως διαφορετική εξέλιξη από ότι σε ένα άλλο. Έτσι αντιλαμβανόμαστε πως αφού οι προσωπικότητες των ανθρώπων αλλάζουν, τότε θα υφίστανται αλλαγή και πολλές άλλες σταθερές του σύμπαντος, όπως οι νόμοι της φύσης.

Αυτή είναι η ιδέα του πολυσύμπαντος. Όπως μπορείτε να δείτε, βασίζεται σε δυο ανεξάρτητες καθιερωμένες και ευρέως-αποδεκτές πτυχές της θεωρητικής φυσικής: την κβαντική φύση των πάντων και τα χαρακτηριστικά του κοσμικού πληθωρισμού. Δεν υπάρχει κανένας γνωστός τρόπος για να το ελέγξουμε, καθώς δεν υπάρχει τρόπος μέτρησης του μη παρατηρούμενου τμήματος του Σύμπαντός μας. Αλλά οι δυο θεωρίες που βρίσκονται πίσω από το πολυσύμπαν, ο πληθωρισμός και η κβαντική φυσική, θεωρούνται έγκυρες (προς το παρόν). Αν είναι σωστές, τότε το πολυσύμπαν είναι μια αναπόφευκτη συνέπεια αυτών, και ζούμε μέσα σ’ αυτό.

Yπάρχουν πολλές θεωρητικές ιδέες που είναι αναπόφευκτες, αλλά δεν μπορούμε να τις επιβεβαιώσουμε πειραματικά. Το πολυσύμπαν είναι μια τέτοια περίπτωση.

Γιατί λοιπόν τόσοι πολλοί θεωρητικοί φυσικοί γράφουν εργασίες για το πολυσύμπαν; Σχετικά με τα παράλληλα Σύμπαντα και την σύνδεσή τους με το δικό μας μέσα από αυτό το πολυσύμπαν; Γιατί ισχυρίζονται ότι το πολυσύμπαν συνδέεται με το τοπίο (landscape) της θεωρίας των χορδών, την κοσμολογική σταθερά, κι ακόμα με το γεγονός ότι το Σύμπαν μας είναι ρυθμισμένο με μεγάλη ακρίβεια για την ζωή;

Γιατί ακόμα κι αν πρόκειται για μια κακή ιδέα, δεν υπάρχουν καλύτερες.

Στο πλαίσιο της θεωρίας των χορδών, υπάρχει ένα τεράστιο σύνολο παραμέτρων που θα μπορούσαν κατ’ αρχήν να πάρουν οποιαδήποτε τιμή. Η θεωρία δεν κάνει καμία πρόβλεψη γι αυτές, και πρέπει να τις βάλουμε με το χέρι: οι αναμενόμενες τιμές των κενών της θεωρίας των χορδών (string vacua). Αν έχετε ακούσει για τους απίστευτα τεράστιους αριθμούς, όπως το φημισμένο 10500 που εμφανίζεται στην θεωρία των χορδών, πρόκειται για τις πιθανές τιμές των string vacua. Κανείς δεν ξέρει πώς να τις υπολογίσει.

Έτσι, αντ’ αυτών των κενών, κάποιοι λένε «είναι το πολυσύμπαν».  Η ροή της σκέψης τους είναι η εξής:

• Δεν γνωρίζουμε γιατί οι θεμελιώδεις σταθερές έχουν τις τιμές που έχουν.
• Δεν γνωρίζουμε γιατί οι νόμοι της φυσικής είναι αυτοί που είναι.
• Η θεωρία των χορδών είναι ένα πλαίσιο το οποίο θα μπορούσε να μας δώσει τους νόμους της φυσικής με τις τιμές των θεμελιωδών σταθερών, αλλά θα μπορούσε να μας δώσει και άλλους νόμους ή και άλλες σταθερές.
• Επομένως, αν έχουμε ένα τεράστιο πολυσύμπαν, όπου πολλές διαφορετικές περιοχές έχουν διαφορετικούς νόμους και/ή σταθερές, μία από αυτές θα μπορούσε να είναι το σύμπαν μας.

Το μεγάλο πρόβλημα είναι ότι δεν είναι μόνο πως αυτό είναι εντελώς υποθετικό, αλλά δεν υπάρχει κανένας λόγος, δεδομένου του πληθωρισμού και της κβαντικής φυσικής που γνωρίζουμε, να υποθέσουμε ότι ένας πληθωριστικός χωροχρόνος έχει διαφορετικούς νόμους ή σταθερές σε διαφορετικές περιοχές.

Όπως περιγράφεται και εδώ:Is The Multiverse A Scientific Theory? το πολυσύμπαν ΔΕΝ είναι από μόνο του μια επιστημονική θεωρία.

Μάλλον, είναι μια θεωρητική συνέπεια των νόμων της φυσικής, όπως τους κατανοούμε σήμερα. Ίσως μάλιστα μια αναπόφευκτη συνέπεια αυτών των νόμων: εάν έχετε ένα πληθωριστικό σύμπαν που διέπεται από την κβαντική φυσική, το πολυσύμπαν είναι κάτι στο οποίο θα καταλήξετε αναγκαστικά. Αλλά – όπως και η θεωρία των χορδών – έχει μερικά μεγάλα προβλήματα: δεν προβλέπει τίποτε που να έχουμε παρατηρήσει και να μην μπορούμε να το εξηγήσουμε χωρίς την έννοια του πολυσύμπαντος, και δεν προβλέπει τίποτα συγκεκριμένο που θα μπορούσαμε να το αναζητήσουμε.

Σε αυτό το φυσικό δικό μας Σύμπαν, είναι σημαντικό να παρατηρούμε – να μετράμε όλα όσα μπορούμε και να μελετάμε κάθε ψήγμα γνώσης που καταφέρνουμε να συλλέξουμε. Μόνο από την πλήρη σύνθεση των διαθέσιμων δεδομένων μπορούμε να ελπίζουμε ότι θα υπάρξουν έγκυρα, επιστημονικά συμπεράσματα σχετικά με τη φύση του Σύμπαντος μας. Ορισμένα από αυτά τα συμπεράσματα θα έχουν επιπτώσεις που ίσως να μην είμαστε σε θέση να μετρήσουμε, όπως η ύπαρξη του πολυσύμπαντος. Αλλά όταν κάποιοι στη συνέχεια υποστηρίζουν ότι μπορούν να συνάγουν συμπεράσματα σχετικά με τις θεμελιώδεις σταθερές, τους νόμους της φυσικής ή τις τιμές των κενών της θεωρίας των χορδών string vacua, δεν κάνουν πλέον την επιστήμη, αλλά υποθέσεις. Οι επιθυμίες δεν υποκαθιστούν τα δεδομένα, τα πειράματα ή τις παρατηρήσεις. Έως ότου τα αποκτήσουμε, πρέπει να γνωρίζουμε ότι το πολυσύμπαν είναι συνέπεια της καλύτερης επιστήμης που διαθέτουμε σήμερα, αλλά δεν κάνει επιστημονικές προβλέψεις που να μπορούμε να επαληθεύσουμε.

Πηγές: physics4u.wordpress.com, space.com