تنص فكرة الكون المتعدد على وجود عدد كبير بشكل تعسفي من الأكوان مثل منطقتنا ، لكن هذا لا يعني بالضرورة وجود نسخة أخرى منا هناك ، وهذا بالتأكيد لا يعني وجود أي فرصة للدخول في نسخة بديلة من نفسك ... أو أي شيء من عالم آخر على الإطلاق. (لي ديفي / فليكر)

اسأل إيثان: لماذا لم نتصدع لكون آخر بعد؟

إذا كان الكون المتعدد حقيقيًا ، فلماذا لم يصادف كوننا ، في بحر من الاحتمالات اللانهائية ، إلى عالم آخر مرة واحدة على الأقل؟

الكون الذي نعيش فيه واسع ، مليء بالمادة والطاقة ، ويتوسع في مقطع هائل. بالنظر إلى مليارات السنين الضوئية ، يمكننا أن نرى مليارات السنين في ماضينا القديم ، ونجد دليلًا على الكواكب والنجوم والمجرات المكونة حديثًا. لقد رأينا منذ زمن بعيد أننا حددنا غيومًا من الغاز لم تشكل أبدًا نجمًا واحدًا ، ووجدنا مجرات من حين كان الكون 3٪ فقط من عمره الحالي. والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أنه يمكننا في الواقع رؤية توهج بقايا الانفجار الكبير ، في وقت كان عمر الكون فيه مجرد 380،000 عام. ومع ذلك ، في كل هذه الفداحة الكونية ، لم نجد أبدًا دليلًا على أن عالمنا قد ارتطم بآخر في هذا الكون المتعدد الشاسع. لما لا؟ هذا ما يريد رود روسو معرفته:

إذا كانت نظرية الأكوان المتعددة صحيحة ، ألا ينبغي أن يصطدم كوننا الآخذ في التمدد في عالم آخر الآن؟ بعد كل شيء ، أصبح عالمنا الآن كبيرًا لدرجة أن البعض يصفه بأنه "لا نهائي" في الحجم.

هذا ليس فقط ما يمليه المنطق ، بل هو ما لم يقله سلطة روجر بنروز. لكن بينروز - والحكمة التقليدية - كلاهما خطأ هنا. إن عالمنا معزول ويجب أن يكون وحيدًا في الكون المتعدد.

تصور الفنان لوغاريتمي على نطاق الكون المرئي. لاحظ أننا مقيدون في المدى الذي يمكننا أن نعود إليه من خلال مقدار الوقت الذي حدث منذ الانفجار الكبير الحار: 13.8 مليار سنة ، أو (بما في ذلك توسع الكون) 46 مليار سنة ضوئية. أي شخص يعيش في عالمنا ، في أي مكان ، سيرى نفس الشيء تقريبًا من وجهة نظره. (مستخدم ويكيبيديا ، بابلو كارلوس بوداسي)

على الرغم من وجود الكثير من الضجيج والخلاف حوله ، إلا أن هناك دافعًا ماديًا قويًا للغاية لوجود الكون المتعدد. إذا كنت تجمع بين فكرتين رائعتين حول كيفية عمل الكون والتضخم الكوني والفيزياء الكمومية ، فكل ما في الأمر لا مفر منه أن نستنتج أن الكون موجود في عالم متعدد. إن المضي قدمًا في هذه الرحلة هو استنتاج آخر: أن كل الكون الذي يتم إنشاؤه - وأن كل الانفجار الكبير الذي يستتبعه ذلك - يتم فصله بشكل فوري وإلى الأبد عن كل الآخرين ، إلى الأبد في المستقبل. إليك كيفية حدوث ذلك ، وإليك ما نعرفه.

نشأ الكون الموسع ، المليء بالمجرات والبنية المعقدة التي نلاحظها اليوم ، من حالة أصغر حجماً وأكثر سخونة وأكثر كثافة. لكن ما يكمن خارج الكون المرئي ، بحكم تعريفه ، لا يمكن ملاحظته. (C. Faucher-Giguère، A. Lidz، L. Hernquist، Science 319، 5859 (47))

جاء التضخم الكوني كإضافة إلى الانفجار الكبير ، حيث وفر بنجاح آلية لشرح سبب بدايته بشروط معينة. على وجه الخصوص ، قدم التضخم الإجابة على أسئلة:

  • لماذا كان الكون هو نفس درجة الحرارة في كل مكان ،
  • لماذا كانت مسطحة جدا مكانيا ،
  • ولماذا لم تكن هناك بقايا عالية الطاقة مثل الآثار الأحادية المغناطيسية ،

بينما في وقت واحد صنع تنبؤات جديدة يمكن اختبارها. تضمنت هذه التنبؤات طيفًا محددًا لتقلبات الكثافة التي ولد بها الكون ، ودرجة الحرارة القصوى التي حققها الكون في المراحل المبكرة من الانفجار الكبير الحار ، ووجود تقلبات على مستويات أكبر من الأفق الكوني ، وطيف معين من تقلبات موجة الجاذبية. كل هذه ، ما عدا الأخيرة ، تم تأكيدها منذ ذلك الحين.

أنشأ التضخم الانفجار الكبير الحار وأدى إلى ظهور الكون الذي يمكن ملاحظته ، ولكن لا يمكننا قياس سوى الكسر الصغير الأخير من الثانية من تأثير التضخم على عالمنا. هذا يكفي ، مع ذلك ، لتزويدنا بمجموعة كبيرة من التنبؤات لإلقاء نظرة عليها ، وقد تم بالفعل تأكيد الكثير منها بالفعل. (E. Siegel ، مع الصور المستمدة من ESA / Planck وفرقة العمل المشتركة بين الوكالات التابعة ل DoE / NASA / NSF حول أبحاث CMB)

ما هو التضخم الكوني ، بالضبط ، هو فترة قبل الانفجار الكبير حيث تهيمن على الكون الطاقة الكامنة في الفضاء نفسه. على عكس اليوم ، حيث قيمة الطاقة المظلمة صغيرة للغاية ، يفترض التضخم أنه كبير للغاية: أكبر بكثير حتى من كثافة الطاقة عندما كان الكون مليئًا بالمواد والإشعاع في المراحل المبكرة الحارة للغاية بعد الانفجار الكبير. منذ أن سيطرت على التوسع الطاقة الكامنة في الفضاء ، كان معدل التوسع أسيًا ، مما يعني أن مساحة جديدة تم إنشاؤها بشكل مستمر وسريع. إذا تضاعف حجم الكون بعد فترة زمنية معينة ، ثم بعد مرور عشرة أضعاف هذا الوقت ، فسيكون 2¹⁰ أو أكثر من 1000 ، أكبر من جميع الأبعاد. في غضون فترة زمنية قصيرة للغاية ، لا يمكن تمييز أي منطقة فضاء غير مسطحة تحتوي على مادة من مسطحة ، وستكون كل جسيمات المادة مضخمة بحيث لا يلتقيان على الإطلاق.

يؤدي التضخم إلى اتساع المساحة بشكل كبير ، مما قد يؤدي سريعًا إلى ظهور أي مساحة منحنية موجودة مسبقًا. (E. Siegel (L) ؛ برنامج تعليمي لعلم الكونيات في Ned Wright (R))

من ناحية أخرى ، يجب أن ينتهي التضخم في مرحلة ما. الطاقة الكامنة في الفضاء لا يمكن أن تبقى هناك إلى الأبد ، وإلا فإن الانفجار الكبير لم يكن ليحدث ، والكون كما نعلم أنه لن يكون. بطريقة ما ، تحتاج تلك الطاقة إلى الانتقال من نسيج الفضاء نفسه وإلقاءها في المادة والإشعاع. هناك طريقة لطيفة لتصور ذلك وهي النظر إلى التضخم كحقل يحدث عندما تكون الكرة في أعلى التل. طالما بقيت الكرة مرتفعة ، يستمر التضخم ، وهذا التوسع الأسي. ولكن حتى ينتهي التضخم ، فإن أي مجال كمي مسؤول عنه يجب أن ينتقل من حالة الطاقة العالية غير المستقرة التي تدفع التضخم إلى حالة توازن منخفضة الطاقة. هذا الانتقال ، و "الانحدار" إلى الوادي ، هو ما يجعل التضخم يصل إلى نهايته ، ويخلق الانفجار الكبير الحار.

عندما يحدث التضخم الكوني ، تكون الطاقة الكامنة في الفضاء كبيرة ، كما هي في الجزء العلوي من هذا التل. عندما تتدحرج الكرة إلى الوادي ، تتحول تلك الطاقة إلى جزيئات. (إي سيجل)

ولكن هذا هو الركل: ما وصفته للتو هو كيف يعمل الحقل الكلاسيكي ، لكننا قلنا للتو أن التضخم يجب أن يكون ، مثل كل الحقول المادية ، مجالًا كميًا بطبيعته. مثل كل الحقول الكمومية ، يتم وصفها بواسطة دالة موجية ، مع احتمال انتشار تلك الموجة بمرور الوقت. إذا كانت قيمة الحقل تتدحرج ببطء بما فيه الكفاية أسفل التل ، فإن الانتشار الكمي لوظيفة الموجة سيكون أسرع من لفة ، وهذا يعني أنه من الممكن - حتى من المحتمل - أن ينتهي التضخم إلى أبعد من النهاية ويؤدي إلى الانفجار الكبير مع مرور الوقت.

إذا كان التضخم حقلًا كميًا ، فإن قيمة الحقل تنتشر بمرور الوقت ، حيث تأخذ مناطق مختلفة من الفضاء تحقيقات مختلفة لقيمة الحقل. في العديد من المناطق ، ستنتهي قيمة الحقل في قاع الوادي ، مما ينهي التضخم ، ولكن في مناطق أخرى كثيرة ، سيستمر التضخم ، في المستقبل البعيد بشكل تعسفي. (E. سيجل / وراء المجرة)

نظرًا لأن المساحة تتسع بمعدل أسي خلال التضخم ، فإن هذا يعني أنه يتم إنشاء المزيد من مناطق الفضاء أضعافا مضاعفة مع مرور الوقت. الأمر أن التضخم ليس مضطرًا إلى الانتهاء في كل مكان دفعة واحدة ؛ سترى المناطق المختلفة قيمة الحقول الكمومية الخاصة بهم موزعة بكميات مختلفة وفي اتجاهات مختلفة مع مرور الوقت! في بعض المناطق ، سينتهي التضخم ، طالما يتدحرج الحقل إلى الوادي. لكن في حالات أخرى ، سيستمر التضخم ، مما يؤدي إلى المزيد والمزيد من المساحة ، حيث يستمر في التوسع بشكل كبير.

أينما يحدث التضخم (مكعبات زرقاء) ، فإنه يؤدي إلى زيادة مساحة أكبر بشكل كبير مع كل خطوة للأمام في الوقت المناسب. حتى إذا كان هناك العديد من المكعبات التي ينتهي فيها التضخم (Xs الحمراء) ، فهناك المزيد من المناطق التي سيستمر فيها التضخم في المستقبل. حقيقة أن هذا لا ينتهي أبداً هو ما يجعل التضخم

هذا هو المكان الذي تأتي منه الظاهرة المعروفة باسم التضخم الأبدي وفكرة الأكوان المتعددة. عندما ينتهي التضخم ، نحصل على انفجار كبير ساخن وكون - يمكننا أن نلاحظ جزءًا من العالم الذي نعيش فيه - مثل عالمنا. (يشار إليها بعلامة "X" الحمراء أعلاه). لكن المحيطة بكل واحدة من تلك المناطق التي يحدث فيها الانفجار الكبير الساخن هي منطقة لا ينتهي فيها التضخم ، ويستمر التوسع الأسي. في تلك المناطق ، يتم إنتاج مساحة أكثر تضخيمًا ، مما يفصل المناطق التي انتهى فيها التضخم بمعدل أسرع من قدرته على التوسع عند. يؤدي هذا إلى إنشاء مناطق أخرى ستحظى بانفجارات كبيرة ساخنة ، لكن سيتم فصل كل واحد منهم عن منطقتنا ، في لحظة الانفجار الكبير الساخن وإلى الأبد في المستقبل.

في حين أنه من المتوقع أن يتم إنشاء العديد من الأكوان المستقلة في وقت فراغ مضخم ، فإن التضخم لا ينتهي أبدًا في كل مكان في وقت واحد ، ولكن فقط في مناطق مستقلة ومستقلة تفصلها مساحة لا تزال منتفخة. هذا هو المكان الذي يأتي منه الدافع العلمي للكون المتعدد ، ولماذا لا يصطدم أي عالمين. (Karen46 / FreeImages)

إذا قمت بتصوير Multiverse كمحيط هائل ، فيمكنك تصوير الأكوان الفردية التي يحدث فيها الانفجار الكبير الساخن كما تظهر فقاعات صغيرة فيها. سوف تتوسع الفقاعات ، مثل فقاعات الهواء الحقيقية التي ترتفع من قاع المحيط ، مع مرور الوقت ، مثلما يتوسع الكون الخاص بنا. ولكن على عكس المياه السائلة للمحيط ، فإن "المحيط" الخاص بتضخيم الزمان والمكان يستمر في التوسع بمعدل أسرع من الفقاعات نفسها التي يمكن أن تتسع على الإطلاق. وطالما استمرت المسافة بينهما في الارتفاع ، ويتوقع التضخم أنها ستستمر إلى الأبد ، فلا ينبغي أن تصطدم أي فقاعتين. على عكس الماء المغلي على موقدك ، فإن الفقاعات لا تتسرب.

مثال على وجود أكوان متعددة ومستقلة ، منفصلة عن بعضها البعض في محيط كوني آخذ في الاتساع ، هو أحد تصوير فكرة الكون المتعدد. (Ozytive / المجال العام)

ستكون مفاجأة هائلة تتعارض مع توقعات التضخم ونظرية الكم إذا اصطدم أي عالمين على الإطلاق. على الرغم من أن تصادمات حائط الفقاعات قد تترك علامة بليغة على عالمنا ، فقد درسنا توهج البقايا من الانفجار الكبير بتفاصيل قاتمة ، ولا يوجد دليل على مثل هذا التصادم. الحمد لله على نظرياتنا القوية في بداية الكون ، وهذا يتماشى تمامًا مع ما تم التنبؤ به. السبب في أننا لا نرى دليلًا على تصادم الكون الخاص بنا مع الآخر هو أن كوننا لم يصطدم أبدًا بآخر ، تمامًا كما تتنبأ نظرياتنا الرائدة. أي شخص يخبرك بخلاف ذلك لديه بعض التفسير الجاد للقيام به.

أرسل أسئلتك في إيثان إلى ويبتابانج في gmail dot com!

يبدأ تطبيق "يبدأ بـ A Bang" الآن على "فوربس" ، ويتم إعادة نشره على "متوسط" بفضل أنصار باتريون لدينا. قام إيثان بتأليف كتابين ، "وراء المجرة" ، وعلم Treknology: "علم ستار تريك" من "ترايكردز" إلى "وارب درايف".