Дали нашата вселена е балон?

Снимката е предоставена от Perimeter Institute

Снимката е предоставена от Perimeter Institute


Няма значение големия взрив; в началото беше вакуумът. Вакуумът кипеше с енергия (наричана по различен начин тъмна енергия, вакуумна енергия, полето на надуване или полето на Хигс). Подобно на водата в тенджера, тази висока енергия започна да се изпарява - образуват се мехурчета.

Всеки балон съдържаше друг вакуум, чиято енергия беше по -ниска, но все пак не нищо. Тази енергия кара мехурчетата да се разширяват. Неизбежно някои мехурчета се блъскаха един в друг. Възможно е някои произведени вторични мехурчета. Може би мехурчетата бяха редки и далеч един от друг; може би са били опаковани плътно като пяна.


Но ето нещо: всеки от тези мехурчета беше вселена. На тази картина нашата вселена е един балон в пенливо море от балонни вселени.

Това е хипотезата за мултивселената накратко.

Не е лоша история. Както казват учените, тя е физически мотивирана - не просто съставена, а по -скоро произтичаща от това, което мислим, че знаем за космическата инфлация.




Космическата инфлация не е общоприета - повечето циклични модели на Вселената отхвърлят идеята. Независимо от това, инфлацията е водеща теория за много ранното развитие на Вселената и има някои наблюдателни доказателства в подкрепа на това.

Инфлацията твърди, че в момента след Големия взрив Вселената се е разширила бързо-толкова бързо, че площ от космоса след един нанометров квадрат завършва с повече от четвърт милиард светлинни години само в трилионна част от трилионна част от трилионна част от второ. Това е невероятна идея, но би обяснила някои иначе озадачаващи астрофизични наблюдения.

Смята се, че инфлацията е предизвикана от инфлационно поле - което е вакуумна енергия под друго име. След като постулирате, че полето на инфлацията съществува, е трудно да избегнете историята „в началото беше вакуумът“. Тук теорията за инфлацията става спорна - когато започва да постулира множество вселени.

Поддръжниците на теорията за мултивселената твърдят, че това е следващата логична стъпка в историята на инфлацията. Недоброжелателите твърдят, че това не е физика, а метафизика - че не е наука, защото не може да бъде тествана. В края на краищата физиката живее или умира чрез данни, които могат да бъдат събрани, и прогнози, които могат да бъдат проверени.


Тук идва членът на Факултета по периметър Матю Джонсън. Работейки с малък екип, който включва и члена на Факултета по периметъра Луис Ленър, Джонсън работи, за да внесе хипотезата за мултивселената здраво в сферата на науката, която може да се тества.

„Това е целта на тази изследователска програма“, казва той. „Опитваме се да разберем какви биха били тестваните прогнози на тази картина, след което излизаме и ги търсим.“

По -конкретно, Джонсън обмисля редките случаи, в които нашата балонска вселена може да се сблъска с друга вселена с балончета. Той излага стъпките: „Ние симулираме цялата вселена. Започваме с мултивселена, която има две мехурчета в нея, сблъскваме мехурчетата на компютър, за да разберем какво се случва, след което залепваме виртуален наблюдател на различни места и питаме какво ще види този наблюдател от там.

Симулирането на цялата вселена - или повече от една - изглежда като трудна задача, но очевидно не е така.


„Симулирането на Вселената е лесно“, казва Джонсън. Симулациите, обяснява той, не отчитат всеки атом, всяка звезда или всяка галактика - всъщност те не отчитат нито един от тях.

„Ние симулираме нещата само в най -големите мащаби“, казва той. „Всичко, от което се нуждая, е гравитацията и нещата, които издигат тези мехурчета. Сега сме в точката, в която, ако имате любим модел на мултивселената, мога да го сложа на компютър и да ви кажа какво трябва да видите. '

Това е малка стъпка за програма за компютърна симулация, но гигантски скок за областта на космологията на мултивселената. Чрез изготвянето на предсказуеми прогнози, моделът на мултивселената е преминал границата между привлекателна история и реална наука.

Всъщност, казва Джонсън, програмата е достигнала точката, в която може да изключи определени модели на мултивселената: „Сега можем да кажем, че някои модели предсказват нещо, което трябва да можем да видим, и тъй като не го правим Всъщност, вижте го, можем да изключим тези модели. '

Например, сблъсъците на една балонна вселена с друга биха оставили това, което Джонсън нарича „диск на небето“ - кръгова синина в космическия микровълнов фон. Това, че търсенето на такъв диск досега е било празно, прави някои модели, изпълнени с колизии, по-малко вероятни.

Междувременно екипът работи, за да установи какви други доказателства може да остави сблъсъкът с балончета. Това е първият път, пише екипът в своя доклад, че някой е направил директен количествен набор от прогнози за наблюдаваните подписи на сблъсъци с балончета. И въпреки че досега нито един от тези подписи не е намерен, някои от тях е възможно да се търсят.

Истинското значение на тази работа е като доказателство за принцип: тя показва, че мултивселената може да бъде тествана. С други думи, ако живеем в балонска вселена, всъщност можем да кажем.

Via Perimeter Institute for Theoretical Physics