Vesmír je tam, kde to vždy bylo a vždy bude. Alespoň to nám bylo řečeno, a tak vyplývá ze samotného slova „vesmír“. Ale bez ohledu na skutečnou povahu vesmíru je naše schopnost shromažďovat informace o ní zásadně omezená. Od Velkého třesku uplynulo 13,8 miliard let a rychlost, jakou informace putují - konečná rychlost, rychlost světla - je omezená. Přestože celý vesmír může být skutečně neomezený, pozorovatelný vesmír není.
Podle hlavních myšlenek teoretické fyziky může být náš vesmír jednou z malých oblastí obrovských více vesmírů, což může být nekonečně mnoho. Některé z těchto myšlenek jsou skutečně vědecké a jiné jsou čistě spekulativní a zbožné. Naučme se, jak je oddělit. Nejprve ale trochu pozadí.
Existuje více vesmírů?
Moderní vesmír nám nabízí některá zajímavá fakta, která jsou velmi snadno pozorovatelná a ověřitelná, alespoň s pomocí prvotřídních vědeckých objektů. Víme, že vesmír se rozšiřuje: můžeme měřit vlastnosti galaxií, zjistit jejich vzdálenost a rychlost pohybu od nás. Čím dále jsou, tím rychleji jsou odstraněny. V kontextu obecné relativity to znamená, že vesmír se rozšiřuje.
A pokud se vesmír dnes rozšiřuje, znamená to, že byl v minulosti menší a hustší. Pokud v minulosti půjdete dostatečně hluboko, zjistíte, že to bylo také homogennější (protože gravitace zabrala čas na shromáždění všeho v hromadách) a teplejší (protože kratší vlnové délky světla znamenají vyšší energie a teploty). To nás přivádí zpět k Velkému třesku.
Ale Velký třesk nebyl úplně začátkem vesmíru. Můžeme se podívat do minulosti až do určitého okamžiku, po kterém se přestanou naplňovat předpovědi Velkého třesku. Ve vesmíru existuje několik pozorování věcí, které Velký třesk nevysvětluje, ale teorie kosmické inflace ano.
Propagační video:
V 80. letech bylo vyvinuto několik teoretických důsledků inflace, včetně:
- jak by mělo vypadat nasazení rozsáhlých struktur;
- že kolísání teploty a hustoty musí existovat na stupnici přesahujícím vesmírný horizont;
- že všechny oblasti vesmíru, dokonce i s výkyvy, musí mít konstantní entropii;
- by měla být maximální teplota dosažená Velkým třeskem.
V 90., 2000 a 2010 byly tyto čtyři předpovědi pozorně potvrzeny s vysokou přesností. Kosmická inflace zvítězí.
Inflace nám říká, že před Velkým třeskem nebyl vesmír naplněn částicemi, antičásticemi a zářením. Místo toho byla naplněna energií vlastní v samotném vesmíru a tato energie způsobila, že se prostor rychle, neúprosně a exponenciálně rozšiřoval. V určitém okamžiku inflace skončila a ukázalo se, že veškerá (nebo téměř veškerá) tato energie byla přeměněna na hmotu a energii, čímž zahájila horký Velký třesk. Konec inflace znamenal začátek Velkého třesku. To znamená, že tam byl Velký třesk, ale ne na samém začátku.
Pokud by to byl celý příběh, měli bychom jeden extrémně velký vesmír v našich rukou. Jeho vlastnosti by byly všude stejné, zákony jsou stejné a části, které byly za viditelným horizontem, by byly podobné místu, kde jsme, ale nebylo by možné je nazvat více vesmíry.
To znamená, že by nebylo možné, dokud si nepamatujete, že všechno, co existuje fyzicky, musí být kvantové povahy. I inflace se všemi neznámými okolnostmi musí být kvantovým polem.
Pokud potřebujete, aby inflace měla vlastnosti kvantových polí:
- ve svých vlastnostech musí existovat v nich nejistoty;
- pole musí být popsáno vlnovou funkcí;
- hodnoty pole se táhnou v čase;
pak dojde k neobvyklému závěru.
Inflace nekončila všude současně, ale spíše na samostatných, zvolených, nezávislých místech, zatímco prostor mezi nimi se stále zvětšoval. Musí existovat několik obrovských oblastí vesmíru, kde končí inflace a začíná Velký třesk, ale nikdy se nebudou setkávat, protože jsou odděleny oblastmi otokového prostoru. Jakmile bude inflace zahájena, bude pokračovat jistě a neurčitě, alespoň na některých místech.
Když inflace skončí, dostaneme Velký třesk. Část vesmíru, kterou pozorujeme, je pouze částí oblasti, ve které inflace skončila, za níž je spousta nepoznatelného vesmíru. A existuje velké množství regionů, které jsou rozděleny mezi sebou, se stejnou historií.
To je myšlenka mnoha vesmírů. Jak vidíte, je založen na dvou nezávislých, dobře zavedených a široce přijímaných aspektech teoretické fyziky: kvantové povaze všeho a vlastnostech kosmické nafukování. Neexistuje způsob, jak to měřit, a neexistuje způsob, jak měřit nezjistitelnou část vesmíru. Ale dvě teorie, z nichž vychází, inflace a kvantová fyzika, prokázaly svou hodnotu. Pokud budou správné, nevyhnutelným důsledkem toho bude více vesmírů a budeme v nich žít.
No a co? Existuje mnoho teoretických důsledků, které jsou nevyhnutelné, ale které nemůžeme vědět s jistotou, protože je nemůžeme ověřit. Jedním z takových důsledků je více vesmírů. Ne, že by to bylo užitečné, je to jen zajímavá předpověď, která vychází z teorií.
Proč tolik teoretických fyziků píše články o různých vesmírech? Na téma paralelních vesmírů a jejich vztah k našim vlastním? Proč tvrdí, že více vesmírů je vázáno na struny, kosmologickou konstantu a skutečnost, že náš vesmír je ideálně vyladěn pro život?
Protože nemají lepší nápady.
V kontextu teorie řetězců existuje obrovský seznam parametrů, které v zásadě mohou nabrat téměř jakoukoli hodnotu. Tato teorie pro ně neprovádí žádné předpovědi, takže jsme nuceni zjistit jejich význam v kontextu řetězce vakua. Pokud jste slyšeli o neuvěřitelně velkých počtech, jako je slavná síla 10 až 500, která se objevují v teorii strun, odkazují na možné významy struny vakua. Zatím nevíme, jaké jsou nebo proč mají takové významy. Nikdo neví, jak je spočítat.
Takže místo toho, aby řekli: „Jedná se o více vesmírů!“Si lidé myslí takto:
- Nevíme, proč mají základní konstanty hodnoty, které mají.
- Nevíme, proč jsou zákony fyziky tím, čím jsou.
- Teorie strun je rámec, který může našim fyzickým zákonům poskytnout základní konstanty a také nám dát další zákony nebo konstanty.
- Pokud tedy máme obrovské množství vesmírů, ve kterých budou mít různé regiony různé zákony a konstanty, jeden z nich může být náš.
Problém je v tom, že to vše není pouze spekulativní, ale vzhledem k inflaci a kvantové fyzice není důvod se domnívat, že otok časoprostoru má v různých regionech různé zákony nebo konstanty.
Nelíbí se vám tento přístup k uvažování? A nikdo to nemá rád.
Jak jsme již zjistili, mnoho vesmírů není vědecká teorie sama o sobě. Spíše jde o teoretický důsledek fyzikálních zákonů v jejich plném porozumění. I když máte inflační vesmír ovládaný kvantovou fyzikou, budete k němu připoutáni. Ale - stejně jako teorie řetězců - má problémy: nepředpovídá nic, co jsme pozorovali, a bez něho bychom to nemohli vysvětlit, a nepředpovídá nic konkrétního, na co bychom se mohli podívat a podívat se.
V tomto fyzickém vesmíru je důležité sledovat vše, co můžeme, a shromažďovat kousek po kousku jakékoli znalosti, ke kterým máme přístup. Pouze z úplného souboru dat, který, jak doufáme, bude správný, bude možné učinit vědecké úsudky o povaze vesmíru. Některé z těchto nálezů budou mít důsledky, které nemůžeme měřit a dokazovat: například existence více vesmírů. Ale když lidé mluví o základních konstantách, o zákonech fyziky, o hodnotách strunových vaku, nejsou zapojeni do vědy, pouze mluví. Můžete kleblit o mnoha vesmírech, jak se vám líbí, a jako příklad uvádět významná díla takových teoretiků, ale nemůžete na to vědecký názor.
Ilya Khel