Pandangan inframerah dari buruj Carina yang diambil oleh teleskop WISE.
(Imej: © NASA / JPL-Caltech / UCLA)
Paul M. Sutter adalah ahli astrofizik di Universiti Negeri Ohio, tuan rumah "Tanya Spaceman" dan "Radio Angkasa, "dan pengarang"Tempat Anda di Alam Semesta"Sutter menyumbang artikel ini kepada Suara Pakar Space.com: Op-Ed & Wawasan.
Ini adalah kegemaran sci-fi abadi: dunia lain, alam semesta lain, kemungkinan lain, tepat di sebalik batasan kosmos yang diketahui atau hanya sekejap alat sihir. Mungkin dunia lain sangat menyerupai dunia kecuali beberapa perubahan kecil dalam sejarah. Mungkin mereka berbeza secara radikal, dengan kehidupan yang baru dan pelik serta indah. Mungkin mereka sangat berbeza sehingga peraturan asas fizik tidak berlaku di sana.
Sudah tentu saya bercakap mengenai multiverse - kemungkinan ada alam semesta lain yang berbeza di luar sana.
Tetapi adakah mereka wujud?
Menghembus buih
Idea pelbagai alam berkembang dalam beberapa bidang sains, falsafah dan bahkan agama. Dalam fizik itu sendiri, kemungkinan dunia lain muncul dalam mekanik kuantum (terutama melalui penafsiran "banyak dunia", di mana setiap hasil rawak dalam interaksi mencabut alam semesta baru di mana setiap hasilnya direalisasikan) dan teori rentetan (di mana susunan yang berbeza dimensi tambahan yang kecil dan bergulung membawa kepada fizik yang berbeza di alam semesta mereka sendiri).
Idea-idea ini senang dibincangkan, tetapi mungkin jalan yang paling menarik untuk multiverse adalah melalui pemahaman kita tentang momen-momen awal alam semesta itu sendiri: tempoh inflasi.
Seboleh-bolehnya kita tahu, alam semesta yang sangat awal mengalami tempoh pengembangan yang sangat pesat: inflasi. Para saintis berteori bahawa zaman ini didorong oleh medan kuantum eksotik - tenaga buih yang menggelegak yang dibakar ke dalam ruang ruang-waktu itu sendiri - yang menyebabkan alam semesta hampir merobek dirinya sendiri dengan intensitas pengembangannya. Tetapi tidak lama kemudian, medan itu kehilangan kekuatannya dan merosot ke sekumpulan zarah yang kini menghuni alam semesta masa kini.
Dan di era inflasi ini adalah multiverse mempunyai peluang untuk muncul. Bayangkan awal, alam semesta yang dikuasai inflasi sebagai roti besar yang meningkat. Kisah yang baru saya ceritakan mengandaikan bahawa inflasi bermula dan berhenti secara seragam di seluruh kosmos; keseluruhan roti berhenti naik pada masa yang sama.
Tetapi apa sahaja yang mendorong inflasi adalah bidang kuantum, yang bermaksud kita tidak boleh menganggap perkara itu sangat sederhana. Beberapa bahagian lapangan secara rawak lebih bertenaga daripada yang lain, sementara tempat lain lebih tenang. Itulah sifat hidup rawak di dunia kuantum.
Jadi roti kami tidak seragam. Beberapa bahagiannya mungkin berhenti naik, mencubit dan mengasingkan diri, sementara roti yang lain terus naik. Dan kerana akan selalu ada bahagian roti yang naik lebih cepat daripada rata-rata, kini anda dapat membayangkan sebiji roti yang terus naik untuk selama-lamanya, dengan sedikit potongan dan poket di sana-sini secara rawak menangkap bahagian perlahan dan mencubit diri mereka.
Setiap bit yang dicubit itu adalah alam semesta yang tersendiri, hanya satu gelembung yang banyak di multiverse. Terlebih lagi, perincian akhir inflasi menentukan sebilangan besar sifat fizikal penting, seperti kekuatan daya alam dan jisim zarah (perinciannya bergantung pada model inflasi tertentu). Kami bercakap perkara seperti jisim elektron dan bilangan spesies zarah. Perkara yang sangat penting.
Dan kerana setiap alam semesta gelembung ini menjepit inflasi dengan cara yang unik dan istimewa, masing-masing alam semesta gelembung mendapat satu set fizik yang tersendiri.
Jawapan bersilang
Oleh kerana sebilangan roti terus meningkat (kerana selalu ada sebahagiannya dengan kadar inflasi yang lebih cepat daripada rata-rata), sangat cepat, anda mendapat banyak alam semesta yang bergelembung di antara satu sama lain. Satu multiverse. Setiap alam semesta ditutup untuk selamanya dari yang lain. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa kes di mana mereka boleh bersilang.
Sekiranya dua alam semesta saling mencengkam, dan saling berdekatan, maka mereka mungkin akan bersilang sebentar sebelum mengembung antara satu sama lain selama-lamanya. Dan jika berlaku, persimpangan itu mungkin meninggalkan jejak di latar gelombang mikro kosmik dari alam semesta itu, cangkang cahaya fosil yang tersisa sejak alam semesta berusia 380,000 tahun bayi.
Bayangkan dua gelembung sabun bergelombang satu sama lain; jejak ini akan berbentuk bulatan yang ganjil di langit (di mana "keanehan" bergantung pada jenis alam semesta yang mungkin kita bersilang). Secara semula jadi, kita tidak menemui jejak multiverse.
Tanpa bukti langsung, sukar untuk menilai daya maju idea pelbagai-dari-inflasi. Ini mungkin merupakan hasil umum dari semua teori inflasi, jadi jika kita dapat menemukan bukti yang lebih kuat untuk inflasi, kita juga dapat menunjukkan keberadaan multiverse. Tetapi sekarang, kami tidak sepenuhnya memahami mekanisme inflasi, jadi itu tidak banyak yang perlu dilakukan.
Dan inilah satu lagi soalan yang perlu difikirkan. Sekiranya anda mengubah fizik alam semesta kita sedikit sahaja, maka kehidupan seperti yang kita ketahui adalah mustahil. Mengapa kita berada di alam semesta yang istimewa, di mana jenis kehidupan kita dapat bertahan? Adakah mungkin kerana semua gelembung di alam semesta, tentu saja kita akan berada di salah satu dari sedikit yang mampu mencetuskan kecerdasan? (Atau kalau tidak kita tidak menyedarinya.) Atau adakah sesuatu yang lebih mendalam? Adakah ini persoalan sains?
Mungkin alam semesta lain mempunyai semua jawapan.
Ketahui lebih lanjut dengan mendengar episodnya "Adakah Kita Hidup di Multiverse?" pada podcast "Ask a Spaceman", tersedia diiTunes dan di laman web dihttp://www.askaspaceman.com. Terima kasih kepada @ProducerEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. dan Slinkerdeer untuk soalan yang membawa kepada bahagian ini! Tanyakan soalan anda sendiri di Twitter menggunakan #AskASpaceman atau dengan mengikuti Paul @PaulMattSutter dan facebook.com/PaulMattSutter.
- Selari Sejagat: Teori & Bukti
- Menghadapi Multiverse: Apa Makna 'Universe Tak Terbatas'
- Multiverse atau Alam Semesta? Perbahasan Ahli Fizik
