Niedawno przeczytałem w jednym z czasopism (nie pamiętam którym, teraz czytają je dzieci i nie mogę sprawdzić) przypomnienie hipotezy mutliświata, czyli zbioru wszystkich możliwych Wszechświatów. Ponieważ hipoteza ta jest bardzo trudna do wyobrażenia, pomyślałem, że warto by było opisać ją prostym językiem, zgodnie z zasadą Feynmana, że jeżeli ktoś (fizyk) coś rozumie, to potrafi to łatwo wyjaśnić nawet laikowi, bez matematyki.
Aby zrozumieć koncepcję mutliświata trzeba na wstępie rozszerzyć znaczenie słowa "istnieć". Tradycyjnie przyzwyczailiśmy się myśleć o czymś, że istnieje albo nie istnieje - nie ma trzeciej możliwości. Kant chyba jako pierwszy uzasadniał, że jest to tylko złudzenie. Fizyka współczesna pokazała, że Kant w pewnym sensie miał rację - jest też trzecia możliwość - cząstki jednocześnie istnieją i nie istnieją. Przykładem takich cząstek są kwarki - istnieją jako składniki niektórych cząstek, ale same nie istnieją jako cząstki.
Sprawę skomplikowała jeszcze bardziej mutliświatowa interpretacja fizyki kwantowej (Wszechświaty "równoległe") oraz wieloświatowa kosmologiczna interpretacja ogólnej teorii względności (wszechświaty poza Wszechświatem). Posumujmy więc na początek obecne w umysłach fizyków teoretycznych możliwości istnienia tego, co nie istnieje (we Wszechświecie):
1. Jeżeli atom wodoru nie wyemituje fotonu, to ten niewyemitowany foton nie istnieje, bo go nie ma, gdyż nie został wyemitowany. Jednak w tym samym momencie foton ten został wyemitowany we Wszechświecie równoległym, zgodnie z mutliświatową interpretacją fizyki kwantowej. Foton, który nie istnieje w naszym Wszechświecie, istnieje we Wszechświecie równoległym. Możemy więc mówić o obiektach nieistniejących, które istnieją we Wszechświatach równoległych.
2. Jedna z wersji modelu mutliświata mówi o multiświecie bez czasu. Intuicyjnie można to sobie wyobrazić, jako Wszechświat z dodatkowym wymiarem (udającym czas). Gdybyśmy sobie Wszechświat wyobrazili jako płaszczyznę, w której istnieją przedmioty płaskie, to Wszechświat bez czasu wyobrażamy sobie jako przestrzeń zbudowaną z leżących na sobie płaszczyzn, gdzie każda z tych płaszczyzn jest Wszechświatem zastygłym w jednej chwili. Każda z tych warstw reprezentuje inną chwilę. W takim multiświecie istnieje każda rzecz, która już nie istnieje, ale istniała w przeszłości (praprapra...pradziadek wciąż żyje, ale w "starszych" warstwach). Bardziej skomplikowane jest istnienie w przyszłości.
3. Istnieją rzeczy, które nie istnieją, ale mogą istnieć w przyszłości. Przyszłość w multiświecie z dodatkowym wymiarem zamiast czasu wygląda jak gałęzie drzewa wyrastającego z pnia, opisanego w pkt 2. Drzewo to ma tyle gałęzi (Wszechświatów równoległych), ile jest przyszłości możliwych zdaniem fizyków kwantowych wierzących w multiświat. W miarę upływu czasu, który w multiświecie nie płynie, czyli gdy patrzymy w górę, na koronę drzewa, jak się coraz bardziej rozgałęzia, widzimy że każda gałąź rozgałęzia się szybko na 10^10^10^10 gałęzi. Nie jestem pewien, czy dobrze pamiętam tę liczbę, ale to drobiazg, gdyż liczba najbliższych przyszłości jest niewyobrażalnie wielka (choć skończona). Kiedy uważnie spojrzymy w dół, to widzimy, że wcale nie jesteśmy pniem, opisanym w pkt. 2, ale tylko gałęzią, jedną z 10^10^10^10 gałęzi, które rosną obok nas. Widzimy więc, że w przyszłości istnieją praktycznie wszystkie rzeczy, które nie istnieją, ale mogłyby istnieć.
4. A co z rzeczami, które nie istnieją i nigdy nie mogłyby istnieć? One też istnieją, ale we wszechświatach poza Wszechświatem, zgodnie z interpretacją kosmologiczną. To najbardziej złożona hipoteza. Najprostsza jej wersja mówi o nieustającej kosmicznej inflacji multiwersum, czyli przestrzeni, w której cały czas rodzą się nowe wszechświaty, zwykle niepodobne do naszego Wszechświata. Dzięki prędkości kosmicznej inflacji nowe wszechświaty, które też padają ofiarą kosmicznej inflacji, mają dość miejsca dla siebie i w dodatku same inicjują powstawanie kolejnego pokolenia wszechświatów, gdyż Wielki Wybuch może zdarzyć się zawsze i wszędzie, więc się czasem zdarza. W tym miejscu kwantowa interpretacja multiświatów łączy się z interpretacją relatywistyczną... ale niezupełnie, gdyż interpretacja relatywistyczna wymaga większej liczby wymiarów. Na szczęście fizycy teoretyczni dysponują fajną hipotezą zwaną teorią strun. Jest w niej dość wymiarów przestrzennych, żeby kolejne pokolenia wszechświatów nie kolidowały z poprzednimi pokoleniami.
Każdy wszechświat w wieloświecie różni się od innych wszechświatów innymi prawami fizyki, gdyż każdy Wielki Wybuch zgodnie z interpretacją kwantową, generuje losowo przypadkowe wielkości stałych fizycznych. Dlatego możliwe jest, że każda rzecz niemożliwa do istnienia (we Wszechświecie) może istnieć w którymś z innych wszechświatów. Mówi o tym implicite tzw. zasada antropiczna. Explicite mówi ona, że żyjemy we wszechświecie, w którym przypadkowe wielkości stałych fizycznych umożliwiły powstanie życia. W innych wszechświatach możemy nie istnieć, gdyż prawa fizyki nie dopuściły do powstania węgla... ale mogą w nim istnieć zupełnie inne istoty, które swój wszechświat nazywają Wszechświatem, tak jak my. Czy uda nam się kiedyś porozumieć z tymi istotami? Zdaje się, że kosmologiczna interpretacja wieloświata nie dopuszcza do takich kontaktów, ze względu na szybkość kosmicznej inflacji, ale przecież możemy sobie wyobrazić dalekich kuzynów, którzy zaczęli inflację w tym samym pokoleniu wszechświatów co my i szczęśliwie ekspandują na tyle "równolegle" (to inna równoległość, niż ta kwantowa) do naszego wszechświata, że kontakt może okazać się możliwy. Zdaje się, że jedna z wersji teorii strun pozwala na takie kontakty. Takie wszechświaty nazywane są w kosmologii branami.
5. Zauważmy, że wszystkie te interpretacje opisują multiświaty skończone, choć bardzo złożone. Istnieje jednak też wiara w nieskończoność. Drzewo mutliświata bez czasu może jednak nie mieć w ogóle pnia, nie wspominając już o korzeniach. Podobnie wieloświat inflacyjny może nie mieć pierwotnego Wielkiego Wybuchu. Takie nieskończone multiwersum, składające się z nieskończonej liczby pokoleń wszechświatów, będących drzewami-multiświatami o nieskończonej wysokości i nieskończonej licznie gałęzi i gałązek... Czy taka koncepcja implikuje istnienie wszystkiego? Także tego co nie istnieje i nie może istnieć? Czy w nieskończonym multiświecie istnieje każdy byt możliwy i niemożliwy (do wyobrażenia)?
Na zakończenie warto wiedzieć, że nie wszyscy fizycy są zadowoleni z tego modelu. Problemem jest uniwersalność oddziaływań grawitacyjnych, które działają w trzech wymiarach (dlatego w mianowniku jest r^2), a jednocześnie grawitacja musi oddziaływać wszędzie w multiwersum. Strunowcy wymyślili sprytną koncepcję, ratującą ten model - wszystkie wymiary przestrzenne, oprócz tych trzech głównych, które możemy obserwować, są zwinięte w tak wąskie rurki, że grawitacja propaguje się w nich bez rozpraszania. Nie wiem, jak poradzili sobie z przyciąganiem między branami... zresztą wielu rzeczy nie rozumiem - może ktoś z Was uzupełni jakąś lukę lub sprostuje jakąś nieścisłość...
Inne tematy w dziale Technologie
