Ipoteza multiversului este sustinuta de mecanica cuantica, teoria corzilor si inflatia cosmica

Teoria universurilor paralele ar putea parea un subiect desprins din literatura science-fiction cu o relevanta mica pentru fizica teoretica moderna. Cu toate acestea, ideea ca traim într-un „multivers” format dintr-un numar infinit de universuri paralele a fost mult timp considerata o posibilitate stiintifica, desi ea este înca intens dezbatuta de fizicieni. Provocarea actuala este gasirea unei modalitati de a testa aceasta teorie, inclusiv prin cautarea pe bolta cereasca a unor semne rezultate în urma coliziunilor universului în care traim cu alte universuri.

Este important sa se tina cont de faptul ca teoria multiversului nu este de fapt o teorie, aceasta este mai degraba o consecinta a modului în care întelegem fizica teoretica actuala. Aceasta distinctie este esentiala. Ideea ca Universul în care traim face parte dintr-un multivers rezulta pe baza teoriilor actuale, cum ar fi mecanica cuantica si teoria corzilor.

Interpretarea lumilor multiple

Probabil ca ati auzit de experimentul mental imaginat de fizicianul Schrödinger în care o pisica este închisa într-o cutie, iar aceasta poate sa fie vie sau moarta în functie de starea unei particule subatomice. Acest experiment ilustreaza ce se întâmpla atunci când se aplica interpretarea Copenhaga a mecanicii cuantice asupra obiectelor din viata de zi cu zi. Pisica cuantica traieste istorii paralele perfect posibile, cele doua istorii, de a fi vie sau moarta, putând coexista, pâna în momentul în care cineva deschide cutia. Motivul pentru care acest lucru ni se pare pare imposibil se datoreaza, pur si simplu, faptului ca intuitia noastra umana nu este familiarizata cu acest concept.

Cu toate acestea, acest lucru este perfect posibil în conformitate cu regulile ciudate ale mecanicii cuantice. Motivul este acela ca spectrul posibilitatilor în universul cuantic este imens. Matematic, o stare cuantica este suma (sau superpozitia) tuturor starilor posibile. În cazul pisicii lui Schrödinger, aceasta se afla într-o stare de superpozitie a celor doua stari: „vie” si „moarta”.

Cum putem însa interpreta acest lucru pentru ca el sa aiba un sens pentru noi? O modalitate ar fi sa presupunem ca singura stare adevarata este cea pe care o observam. Am putea accepta însa si faptul ca toate aceste posibilitati sunt reale si ca ele exista în diferite universuri ale unui multivers.

Teoria corzilor

Teoria corzilor este probabil cea mai promitatoare teorie pentru unificarea mecanicii cuantice cu relativitatea generala. Aceasta nu este o sarcina usoara, deoarece forta gravitationala este dificil de descris la scara atomilor si a particulelor subatomice, adica în domeniul mecanicii cuantice. Cu toate acestea, teoria corzilor, care afirma ca toate particulele fundamentale sunt formate din corzi unidimensionale, poate descrie toate fortele cunoscute ale naturii: forta gravitationala, forta electromagnetica si fortele nucleare.

Pentru ca teoria corzilor sa functioneze matematic, aceasta necesita existenta a cel putin zece dimensiuni fizice. Din moment ce putem observa doar patru dimensiuni: înaltime, latime, adâncime (dimensiuni spatiale) si timpul, dimensiunile suplimentare ale teoriei corzilor trebuie sa fie, prin urmare, ascunse într-un fel, daca teoria este corecta. Astfel, dimensiunile suplimentare din teoria corzilor trebuie sa fie cumva „compactate”, fiind mult prea mici pentru a fi vazute. Poate ca pentru fiecare punct din spatiu mai exista înca sase directii suplimentare care nu pot fi observate.

Problema cu care se confrunta teoria corzilor este aceea ca exista foarte multe moduri prin care dimensiunile suplimentare pot fi compactate, mai exact cercetatorii vorbesc de 10500 posibilitati. Fiecare dintre acestea va avea ca rezultat un univers cu legi fizice diferite, în care, de exemplu, masa electronului si constanta gravitationala au valori diferite.

Universul timpuriu

Imediat dupa Big Bang, Universul a trecut printr-o perioada de expansiune accelerata denumita inflatie cosmica. Aceasta a fost propusa initial pentru a explica de ce Universul actual este atât de uniform în ceea ce priveste temperatura. Inflatia cosmica a prezis, de asemenea, existenta unor fluctuatii de temperatura în jurul unei temperaturi de echilibru, fapt ce a fost confirmat ulterior ca urmare a masuratorilor radiatiei cosmice de fond în cadrul unor misiuni spatiale precum Cosmic Background Explorer sau Wilkinson Microwave Anisotropy Probe.

Desi detaliile teoriei inflatiei cosmice sunt înca aprig dezbatute, aceasta teorie a fost acceptata de catre fizicieni. O consecinta a acesteia este aceea ca anumite regiuni ale Universului se afla înca într-o expansiune accelerata. Cu toate acestea, din cauza fluctuatiilor cuantice ale spatiului-timp, unele parti ale Universului nu ajung de fapt în starea finala a inflatiei cosmice. Acest lucru înseamna ca Universul se va extinde în permanenta si, prin urmare, unele regiuni ale acestuia pot deveni alte universuri, care la rândul lor ar putea forma alte universuri, etc. Prin acest mecanism se genereaza un numar infinit de universuri.

Prin combinarea acestui scenariu cu teoria corzilor, exista posibilitatea ca în fiecare dintre aceste universuri compactizarea dimensiunilor suplimentare sa se produca într-un mod diferit, rezultând astfel diferite legi fizice.

Testarea teoriei multiversului

Universurile prezise de teoria corzilor si inflatia cosmica se formeaza în acelasi spatiu fizic (spre deosebire de cele mai multe universuri ale mecanicii cuantice care rezulta într-un spatiu matematic), iar ele se pot ciocni. În mod inevitabil, acestea trebuie sa se ciocneasca lasând urme în radiatia cosmica de fond pe care am putea sa le cautam.

Urmele ciocnirilor dintre universuri pot lua diferite forme, de la regiuni reci sau calde în radiatia cosmica de fond pâna la regiuni din spatiul cosmic în care se constata o distributie neobisnuita a galaxiilor, de obicei lipsa acestora. Deoarece ciocnirile cu alte universuri trebuie sa aiba loc într-o anumita directie, este de asteptat ca urmele acestor ciocniri sa perturbe uniformitatea Universului observabil.

Toate aceste semnaturi sunt urmarite cu atentie de catre oamenii de stiinta. Acestia încearca sa le identifice în mod direct, imprimate în radiatia cosmica de fond, sau în mod indirect, prin intermediul undelor gravitationale. Undele gravitationale ar putea dovedi existenta inflatiei, ceea ce ar sustine teoria multiversului.

https://theconversation.com/the-theory-of-parallel-universes-is-not-just-maths-it-is-science-that-can-be-tested

Bogdan

Per aspera ad astra