تنص فكرة الكون المتعدد على وجود عدد كبير بشكل تعسفي من الأكوان مثل عالمنا ، ولكن ما إذا كان هناك أي اختلافات في قوانين الفيزياء يبقى سؤالًا مفتوحًا. الصورة الائتمان: لي ديفي / فليكر.

نعم ، الكون المتعدد حقيقي ، لكنه لن يصلح الفيزياء

والمثير للدهشة أن الأدلة تشير إلى وجود الأكوان المتعددة التي لا يمكن ملاحظتها. لكن هذا ليس هو الحل الذي تبحث عنه.

لقد اتفقنا جميعًا على أن نظريتك مجنونة. السؤال الذي يفرقنا هو ما إذا كان من الجنون أن تتاح لي الفرصة الصحيحة ". تحدث نيلز بور بهذه الكلمات إلى ولفجانج باولي عن نظرية الأخير للجسيمات الأولية ، ولكن يمكن أن ينطبق بسهولة على العديد من أكثر الأفكار الحديثة إثارة للجدل اليوم. أفكار الفيزياء. أحد الأشياء التي حظيت بالكثير من الاهتمام مؤخرًا هو انتباه الكون المتعدد. باختصار ، إنها فكرة أن كوننا ، وكل ما هو موجود فيه ، هو مجرد منطقة صغيرة ذات وجود أكبر تضم العديد من الأكوان المتشابهة ، وربما العديد من الأكوان المختلفة ، مثل عالمنا. من ناحية ، إذا كانت نظرياتنا الحالية في الفيزياء صحيحة ، فلا بد من وجود الكون المتعدد. لكن من ناحية أخرى ، كما تشير سابين حسينفلدر عن حق ، من غير المرجح أن تعلمنا أي شيء مفيد.

قد يكون الكون الذي يمكن ملاحظته 46 مليار سنة ضوئية في جميع الاتجاهات من وجهة نظرنا ، ولكن هناك بالتأكيد المزيد من الكون الذي لا يمكن ملاحظته ، وربما حتى كمية لا حصر لها ، تمامًا مثلنا بعد ذلك. ائتمان الصورة: فريديريك ميشيل وأندرو ز. كولفين ، قام بشرحهما إي سيجل.

لماذا يجب أن يوجد الكون المتعدد؟ بكل بساطة: يجب أن يكون هناك الكون أكثر من الجزء الذي يمكن ملاحظته لنا. إذا نظرت فقط إلى جزء الكون الذي يمكننا رؤيته ، يمكنك قياس انحناءه المكاني ، وتجد أنه قريب بشكل لا يصدق من شقة. لا توجد مناطق تكرار لا توجد مواقع اتصال أو حلقة مرة أخرى على بعضها البعض ؛ لا توجد مناطق واسعة الانحناء تظهر نفسها على نطاق يقترب من الكون يمكننا أن نلاحظه. إذا كان الكون فرطًا كرويًا ، وهو التناظر الرباعي الأبعاد للكرة ، فيجب أن يكون لديه نصف قطر من الانحناء بمئات المرات بحجم ما يمكن ملاحظته. يجب أن يكون هناك المزيد من الكون أكثر مما يمكننا الوصول إليه.

يؤدي التضخم إلى اتساع المساحة بشكل كبير ، مما قد يؤدي سريعًا إلى ظهور أي مساحة منحنية موجودة مسبقًا. إذا كان الكون منحنيًا ، فسيكون له دائرة نصف قطرها انحناء أكبر بمئات المرات مما نلاحظه. الصورة الائتمان: E. سيجل (L) ؛ نيد رايت تعليمي في علم الكونيات (R).

لكن هذا ليس مجرد استنتاج من الملاحظات ؛ إنه نفس الاستنتاج الذي استخلصناه من النظرية الرائدة لأصل الكون: التضخم الكوني. قبل الانفجار الكبير الحار ، كان نسيج الكون يتوسع بمعدل كبير ، حيث كل 10 إلى 35 ثانية أو نحو ذلك ، سوف يتضاعف في الحجم بجميع الأبعاد. استمر التضخم لمدة لا تقل عن 10 إلى 33 ثانية أو نحو ذلك ، ولكن كان يمكن أن يستمر لفترة أطول: الثواني أو السنوات أو آلاف السنين أو تريليونات من السنين أو مدة زمنية طويلة بشكل تعسفي. عندما ينتهي التضخم ، يكون الكون الذي بقي فيه مسطّحًا ، ونفس درجة الحرارة في كل مكان ، وبعيدة عن أي شيء يمكن أن نأمل في رؤيته. بالنظر إلى الطبيعة المحدودة لكل ما يمكن أن نراه ، فإن التضخم هو الطريقة الطبيعية لإنشاء مجموعة متعددة من الاحتمالات.

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. الصورة الائتمان: بوك وآخرون. (2006 ، astro-ph / 0604101) ؛ التعديلات التي كتبها E. سيجل.

بدون معرفة قوية بكيفية بدء التضخم ، أو إذا كان له بداية ، لا يمكننا معرفة مقدار "الكون المتعدد" الموجود خارج الكون الفعلي. ولكن استنادًا إلى خصائص التضخم التي تطبع نفسها على الكون الذي نعيش فيه ، يمكننا استخلاص بعض الاستنتاجات حول هذا الموضوع. خاصه:

  • عدم وجود انحناء مكاني ،
  • الطبيعة اللاذقية والطيف من التقلبات مطبوع على خلفية الميكروويف الكونية ،
  • حجم العيوب التي أدت إلى ظهور الهيكل الواسع النطاق ،
  • القيود التي يمكن أن يخلقها التضخم على موجات الجاذبية ،
  • وتقلبات الأفق الكبير التي نلاحظها (على نطاقات أكبر من الكون المرئي) ،

جميعنا يعطينا بعض القيود المهمة على نوع التضخم الذي حدث ، ويعلمنا درسين مهمين للغاية ، إذا كانت الآثار المترتبة على هذه النظريات التي تم التحقق منها والتحقق من صحتها ، حول الكون المتعدد لدينا.

تستند التقلبات في CMB إلى التقلبات البدائية الناتجة عن التضخم. على وجه الخصوص ،

1.) لم يحدث التضخم في الطاقات العالية بشكل تعسفي. هناك مقياس للطاقة لم تعد فيه قوانين الفيزياء منطقية: مقياس بلانك ، أو حوالي 1019 GeV. هذا يزيد بحوالي 100 تريليون مرة عن الحد الأقصى للطاقات التي يحققها LHC ، وعامل يزيد بحوالي 100 مليون عن أعلى جزيئات كونية في الطاقة التي اكتشفناها في الكون. من بصمات التضخم ، يمكننا أن نستنتج أن درجة الحرارة في بداية الانفجار الكبير الساخنة لم ترتفع أبدًا عن حوالي 1015 أو 1016 GeV ، بأمان دون مقياس بلانك. وهذا يعني أن التضخم ربما حدث دون هذا النطاق أيضًا. إذا كان هذا صحيحًا ، فهذا يعني أن الحقبة التضخمية كانت تطيع قوانين الفيزياء الحالية ، وكذلك كل منطقة من مناطق الكون المتعدد التي أنشأها التضخم.

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. الصورة الائتمان: مستخدم ويكيبيديا بابلو كارلوس بوداسي.

2.) هناك مناطق لا حصر لها حيث لم ينته التضخم ، ولا يزال مستمراً حتى اليوم. إن فكرة حدوث الانفجار الكبير في كل مكان دفعة واحدة قد تنطبق على عالمنا ، ولكن بالتأكيد يجب ألا تنطبق على الغالبية العظمى من الأكوان الموجودة في الكون المتعدد. على افتراض أن التضخم هو حقل كمي ، مثل جميع الحقول التي نعرفها ، يجب أن ينتشر مع مرور الوقت ، مما يعني أنه في أي منطقة من الفضاء ، لديه احتمال أن ينتهي في وقت معين ، ولكن أيضًا احتمال الاستمرار في فترة أطول.

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. الصورة الائتمان: E. سيجل / ما وراء المجرة.

في المنطقة التي أصبحت عالمنا ، والذي قد يشمل منطقة كبيرة تتجاوز بكثير ما يمكننا ملاحظته ، انتهى التضخم مرة واحدة. ولكن خارج هذه المنطقة ، هناك المزيد من المناطق التي لم تنته بعد. تنمو هذه المناطق وتتضخم مع مرور الوقت ، وعلى الرغم من أن العديد من هذه المناطق الجديدة ستشهد نهاية التضخم ، فإن المناطق التي لن تستمر في تضخيمها. لذلك ، يجب أن يكون التضخم أبديًا في المستقبل ، على الأقل في بعض مناطق الفضاء. هذا بغض النظر عما إذا كان الماضي أبدًا أم لا.

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

قبول كل هذا يؤدي إلى استنتاج لا مفر منه: نحن نعيش في الكون المتعدد ، وكوننا هو مجرد عالم لا يحصى من الكثيرين الموجودين فيه. ومع ذلك ، فإن التنبؤات القياسية التي تأتي من هذا يصعب القيام بها مع العلم. يشملوا:

  • يجب ألا تتصادم أو تتفاعل المناطق المختلفة التي ينتهي فيها التضخم.
  • أن الثوابت والقوانين الأساسية في المناطق المختلفة يجب أن تكون هي نفسها كما هي هنا.
  • وهذا ما لم يكن التضخم أبديًا حقًا في الماضي ، فلا يوجد "مساحة" كافية لاحتواء جميع الأكوان المتوازية التي قد يتطلبها تفسير العوالم المتعددة للفيزياء الكمومية.
فكرة الأكوان المتوازية ، كما هي مطبقة على قطة شرودنجر. كما أن هذه الفكرة ممتعة وجذابة ، وبدون وجود مساحة كبيرة لا حصر لها لإبقاء هذه الاحتمالات فيها ، فإن التضخم لن يخلق ما يكفي من الأكوان لاحتواء كل الاحتمالات التي جلبها لنا 13.8 مليار سنة من التطور الكوني. الصورة الائتمان: كريستيان شيرم.

من الممكن دائمًا بناء نموذج متناقض يتحدى هذه التنبؤات العامة ، وبعض العلماء يبدؤون في القيام بذلك. الكتابة في NPR ، سابين Hossenfelder على حق في انتقاد هذا النهج ، قائلة ، "فقط لأن النظرية خاطئة لا يعني أنها علمية." ولكن فقط لأن المتغيرات من الكون المتعدد هي زائفة ، ولأن عواقب وجودها لا يمكن ملاحظتها ، لا يعني أن الكون المتعدد ليس حقيقيًا. إذا كان التضخم الكوني ، والنسبية العامة ، ونظرية الحقل الكمومي كلها صحيحة ، فمن المحتمل أن يكون الكون المتعدد حقيقيًا ، ونحن نعيش فيه.

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

لا تتوقع أن تحل أكثر أسئلتك الملحة حول الكون. لذلك ، تحتاج إلى الفيزياء التي يمكنك وضعها في اختبار تجريبي أو يمكن ملاحظته. حتى وصول ذلك اليوم ، من المرجح أن تظل عواقب الكون المتعدد في عالم الخيال العلمي: حيث ينتمون في الوقت الحالي. لا بأس من المضاربة ، ولكن إذا كنت تصر على عزو حل لمشكلة فيزياء إلى سمة غير قابلة للامتحان في الكون ، فأنت تتخلى عن الفيزياء بشكل أساسي. نعلم جميعًا أن أسرار الكون صعبة ، لكن هذا ليس سببًا لعدم محاولة إيجاد حل. الكون المتعدد حقيقي ، لكنه يقدم الإجابة على أي شيء على الإطلاق.

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".