Problema ta, kad niekas negali jose apsilankyti ir patikrinti. Taigi kyla esminis klausimas – ar mes galime rasti kitų būdų, kaip patikrinti multivisatų teorijos egzistavimą, rašo BBC.
Pasauliai pasauliuose
Kai kurie daugelio visatų idėją siūlantys mokslininkai teigia, kad jose mes turėtume antrininkus, beveik identiškus mums.
Tokia idėja prieštarauja mūsų tapatumui ir sužadinta fantazijas, todėl multivisatų teorija patraukia fantastinių knygų ir filmų kūrėjų dėmesį. Paralelinių pasaulių idėja nėra nauja.
XVI a. viduryje Kopernikas teigė, kad Žemė nėra Visatos centras. Po kelių dešimtmečių Galilėjus teleskopu parodė kosmoso platybes. Jau XVI a. pabaigoje italų filosofas Giordano Bruno spekuliavo, kad Visata gali būti begalinė su daugybe gyvenamų planetų.
Visatos, kurioje būtų daug saulės sistemų, idėja prigijo XVIII amžiuje. XX a. pradžioje airių fizikas Edmundas Fournieris d'Albe netgi aiškino, kad gali egzistuoti nesuskaičiuojama gausybė skirtingo dydžio visatų. Jo požiūriu, atomas galėjo būti tarsi tikra, apgyvendinta žvaigždžių sistema.
Šiandieniniai mokslininkai atmeta „rusiškos lėlės“ multivisatų idėją, tačiau jie postuluoja keletą kitų paralelinių pasaulių idėjų. Štai penkios pagrindinės multivisatų teorijos.
Visatų kratinys
Tai, kad atomai kažkur išsidėstė taip pat, kaip ir Žemėje, gali skambėti neįtikėtinai, tačiau paralelinių pasaulių begalybėje turėtų egzistuoti net ir tokia keista vieta.
Paprasčiausia multivisata yra mūsų milžiniško dydžio Visatos pasekmė.
Mes nežinome, ar Visata yra beribė, bet šito atmesti negalime. Jei tai tiesa, Visata gali būti padalinta į skirtingus regionus, kurie vienas kito nutolę milžinišku atstumu. Mūsų Visatai yra 13,8 mlrd. metų, taigi visi regionai, nutolę daugiau nei per 13, 8 mlrd. šviesmečių, gali būti atskirti.
Tuos pasaulius galima suvokti kaip atskiras visatos, tačiau taip visuomet nebus – galiausiai kažkuriuo metu šviesa kirs ribą ir pasauliai susijungs.
Jeigu mūsų Visatoje iš tiesų yra nesuskaičiuojamas kiekis „pasaulių – salų“, kaip mūsų, su medžiaga, žvaigždėmis ir planetomis, kažkur turi egzistuoti ir Žemei identiška planeta.
Tai, kad atomai kažkur išsidėstė taip pat, kaip ir Žemėje, gali skambėti neįtikėtinai, tačiau paralelinių pasaulių begalybėje turėtų egzistuoti net ir tokia keista vieta. Tiesą sakant, ji turėtų egzistuoti nesuskaičiuojamą gausybę kartų.
Remiantis tokia pat logika, kažkur turėtų egzistuoti ir visa Visata, identiška mūsiškei.
Tačiau mes nežinome, ar Visata yra begalinė. O jeigu ir yra, galbūt visa medžiaga yra sutelkta į mūsiškį jos kampą, tad šiuo atveju dauguma kitų visatų galėtų būti tuštutėlės.
Infliacinė multivisata
Antra multivisatų teorija kyla iš mūsų suvokimo apie Visatos pradžią.
Dominuojančioje Didžiojo Sprogimo teorijoje teigiama, kad Visata kilo iš mažutėlio taško, kuris neįtikėtinai greitai išsiplėtė ir tapo karštu ugnies kamuoliu. Praėjus sekundės daliai nuo sprogimo pradžios Visata galėjo plėstis milžinišku greičiu, greičiau už šviesą. Šis plėtimasis vadinamas infliacija.
Infliacijos teorija paaiškina, kodėl Visata yra ganėtinai pastovi, kad ir kur bežiūrėtume – ji išpūtė karštą „ugnies“ kamuolį dar iki tol, kol šis tapo per daug klampus.
Šioje pirmapradėje būsenoje galėjo egzistuoti mažyčiai svyravimai, kuriuos taip pat panaikino infliacija. Svyravimai dabar vadinami kosmine fonine mikrobangų spinduliuote – mažyčiu Didžiojo Sprogimo aidu. Nuo jo pasklidusią spinduliuotę galima aptikti visoje Visatoje, tačiau ji nėra visiškai lygi.
Palydovais paremti teleskopai išmatavo šiuos svyravimus labai tiksliai, ir palygino su nuspėtu teoriniu modeliu. Duomenys sutapo neįtikėtinai tiksliai, o tai leido daryti prielaidą, kosminė infliacija iš tiesų įvyko.
Todėl mokslininkai mano žinantys, kaip įvyko Didysis Sprogimas. Tuomet galime drąsiai paklausti – gal jis galėjo įvykti daugiau negu kartą?
Dabar manoma, kad Didysis Sprogimas įvyko tuomet, kai kosminis lopinėlis, kuriame nebuvo medžiagos, bet buvo daug energijos, atsirado kitokioje erdvėje, vadinamame „netikrame vakuume“. Tuomet jis augo tarsi besiplečiantis burbulas.
Tačiau, remiantis šia teorija, netikras vakuumas taip pat patyrė infliaciją, kuris jį privertė plėstis iki fantastinės skalės. Jame galėjo egzistuoti kitos burbulinės „tikro vakuumo“ visatos – ir ne tik mūsiškė prieš 13, 8 mlrd. metų, jos galėjo kurtis pastoviai.
Šis scenarijus vadinamas „amžinąją infliacija“. Jame teigiama, kad yra daug, greičiausiai nesuskaičiuojama gausybė visatų, atsirandančių ir augančių vienu metu. Tačiau mes, net ir keliaudami šviesos greičiu, jų pasiekti negalėtume, nes visatos nuo mūsų tolsta per daug greitai.
Mes kol kas nežinome, ar amžinosios infliacijos teorija yra teisinga. Tačiau jei amžinoji infliacija sukuria multivisatas iš begalinių „didžiųjų sprogimų“, tai galėtų padėti išspręsti vieną didžiausių šiuolaikinės fizikos problemų.
Kai kurie fizikai ilgą laiką ieškojo „visko teorijos“, kuri apjungtų visus esminius fizikos dėsnius į vieną teoriją, galbūt ir vieną matematinę lygtį, iš kurios galėtų būti išvesti visi kiti dėsniai. Tačiau galiausiai suprasta, kad galimų alternatyvų pasirikimui yra daugiau, nei fundamentalių dalelių žinomoje Visatoje.
Daugelis fizikų, kurie gilinasi į šiuos klausimus, mano, kad „visko teorijai“ geriausias kandidatas būtų stygų teorija. Tačiau paskutinė jos versija siūlo milžiniškus kiekius skirtingų sprendimų – vienetą su penkiais šimtais nulių. Kiekvienas sprendinys iškelia po dar vieną fizikos dėsnių rinkinį, ir mes neturime priežasčių pasirinkti vieną vietoje kitų.
O infliacinė multivisata nė nenumato poreikio rinktis apskritai. Jeigu paraleliniai pasauliai atsiranda netikrame vakuume milijardus metų, kiekviename jų gali egzistuoti skirtingi fizikos dėsniai, kurių kiekvieną numato daugybė stygų teorijos sprendinių.
Tai galėtų padėti mums paaiškinti ir keistas mūsų Visatos savybes.
Fizikos dėsnių fundamentalios konstantos atrodo itin gerai suderintos su gyvybei reikalingomis sąlygomis. Pavyzdžiui, jei elektromagnetinė jėga būtų bent šiek tiek kitokia, nei yra dabar, atomai nebūtų stabilūs. Vos 4 proc. pokytis sustabdytų visas branduolinės sintezės reakcijas žvaigždėse.
Lygiai taip pat egzistuoja balansas ir tarp gravitacijos, kuri medžiagą traukia, ir vadinamos tamsiosios energijos, kuri elgiasi priešingai ir verčia Visatą plėstis. Jų energijos santykis yra būtent toks, kokio reikia, kad formuotųsi žvaigždės ir Visata „nesuplyštų“.
Natūralios kosminės atrankos multivisata
Mokslininkas mano, kad „motina visata“ gali „pagimdyti“ mažesnes visatas, kurios formuotųsi jos vietoje. Tai ji gali daryti tuo atveju, jei joje yra juodųjų skylių.
Natūralios kosminės atrankos principą 1992-aisiais suformulavo kanadietis Lee Smolinas. Jis teigė, kad visatos gali vystytis tarsi gyvi organizmai.
Žemėje natūrali atranka skatina „naudingų“ savybių vystymąsi. Mutivisatų teorijoje, kaip aiškina L.Smolinas, gali egzistuoti spaudimas, dėl kurio randasi į mūsiškę panašios visatos. Jis tai vadina „natūralia kosmologine atranka“.
Mokslininkas mano, kad „motina visata“ gali „pagimdyti“ mažesnes visatas, kurios formuotųsi jos vietoje. Tai ji gali daryti tuo atveju, jei joje yra juodųjų skylių.
Juodoji skylė susiformuoja, kai milžiniška žvaigždė kolapsuoja dėl jos gravitacijos traukos, sutraiškydama atomus, kol jie pasiekia begalinį tankumą.
Šeštajame dešimtmetyje Stephenas Hawkingas ir Rogeris Penrose’as teigė, kad šis kolapsavimas yra tarsi nedidelis atvirkštinis Didysis Sprogimas. L.Smolinas padarė prielaidą, kad juodoji skylė gali tapti Didžiuoju sprogimu, „išspjaudama“ visiškai naują visatą.
Jei tai tiesa, tuomet viena visata gali turėti skirtingas fizines savybes nuo tos, kuri sukūrė juodąją skylę. Tai tarsi atsitiktinės genetinės mutacijos, kurios lemia, kad vaikų organizmai skiriasi nuo tėvų.
Jeigu „gimusi visata“ turi fizines savybes, leidžiančias formuotis atomams, žvaigždėms ir gyvybei, joje taip pat egzistuoja ir juodosios skylės. Tai reiškia, kad ji taip pat gali susilaukti savo „palikuonių“. Bėgant laiku tokios visatos tampa kur kas dažnesnės, nei esančios be juodųjų skylių, nes pastarosios jos negali daugintis.
Branų multivisata
Kai Alberto Einsteino bendroji reliatyvumo teorija pradėjo susilaukti visuotinio dėmesio antrajame dešimtmetyje, daugelis ėmė kalbėti apie „ketvirtą matmenį“, kuriuo A.Einsteinas rėmėsi. Kas ten gali būti? Galbūt slapta visata?
Tačiau tai nebuvo tikslu. A.Einsteinas nesiūlė naujo matmens. Jis tiesiog sakė, kad laikas taip pat yra matmuo, toks kaip ir trys erdvės matmenys. Visi jie sujungti į vieną pluoštą, vadinamą erdvėlaikiu.
Nepaisant to, tuo metu daugelis fizikų ėmė spekuliuoti apie naujus erdvės matmenis.
Pirmieji pasvarstymai apie naujus matmenis atsirado po fiziko teoretiko Theodoro Kaluza darbų. 1921 m. tyrime jis parodė, kad įtraukus papildomus matmenis į A.Einsteino bendrosios reliatyvumo teorijos skaičiavimus, jis galėjo išvesti papildomą lygtį, kuri nuspėjo šviesos egzistavimą.
Tai žadėjo daug. Tačiau kurgi tas papildomas matmuo?
Švedų fizikas Oskaras Kleinas 1926-aisiais pateikė atsakymą. Greičiausiai dar vienas matmuo slypėjo neįtikėtinai mažoje skalėje – milijardojoje trilijono trilijono centimetro dalyje. Įsipainiojusio matmens idėja atrodo labai keista, tačiau tai jau pažįstamas reiškinys.
Pavyzdžiui, sodo laistymo žarna atrodo tarsi trijų matmenų objektas, tačiau iš labai didelio atstumo kitų dviejų matmenų nematyti, tad ji gali atrodyti tarsi linijinis vieno matmens objektas.
Taigi O.Kleinas aiškino, kad jo pasiūlyt matmens riba peržengiama labai greitai ir mes jo nepastebime.
Nuo to laiko O.Kleino ir T.Kaluza idėjas fizikai plėtojo ir inkorporavo į stygų teoriją. Joje fundamentalios dalelės aiškinamos tarsi miniatiūrinių objektų, vadinamų stygomis, vibracijos.
Modernioje stygų teorijos versijoje, vadinamoje M-teorijoje, jų suskaičiuojama iki septynių.
Kai stygų teorija buvo sukurta aštuntajame dešimtmetyje, paaiškėjo, kad ji gali egzistuoti tik tokiu atveju, jeigu yra papildomų matmenų. Modernioje stygų teorijos versijoje, vadinamoje M-teorijoje, jų suskaičiuojama iki septynių.
Dar daugiau, šie matmenys neprivalo būti suspausti. Jie gali būti išsiplėtę regionai, vadinami branomis (sutrumpintai nuo angl. „membrane“), kurios gali driektis per kelis matmenis. Vienoje branoje gali slėptis ištisa visata. M-teorijoje postuluojama branų multivisata su skirtingais matmenimis, kurie egzistuoja tarsi vienas ant kito sudėti popieriaus lakštai.
Jei tai tiesa, turi egzistuoti nauja dalelių klasė, vadinama Kaluza-Kleino dalelėmis. Teoriškai mes turėtume jas sukurti, galbūt dalelių greitintuvuose, kaip Didysis hadronų greitintuvas.
Branų pasauliai turėtų būti gana atskiri ir tolimi vienas nuo kito, nes jėgos, tokios kaip gravitacija, tarp jų nejuda. Tačiau jei branos susijungia, to rezultatas būna akivaizdus – teoriškai branų susijungimas galėtų sukelti ir Didįjį Sprogimą.
Teorijoje taip pat kalbama, kad iš kitų fundamentalių jėgų išsiskirianti gravitacija kartais gali „nutekėti“ tarp branų. Šis „nuotėkis“ padėtų paaiškinti, kodėl gravitacija taip skiriasi nuo kitų fundamentalių jėgų.
Lisa Randall iš Harvardo universiteto 1999-aisiais iškėlė hipotezę, kad branos ne tik perneša gravitaciją, bet ir ją kuria išlenkdamos erdvėlaikį. Tai gali reikšti, kad jei vienoje branoje gravitacija „sukoncentruota“, kitoje branoje ji yra silpna.
Ši teorija taip pat gali paaiškinti, kodėl mes galėtume gyventi branoje su begale papildomų matmenų ir jų nepastebėti. Jei mokslininkų idėja yra teisinga, yra be galo daug erdvės kitoms visatoms.
Kvantinė multivisata
Kvantinės mechanikos teorija yra viena sėkmingiausių mokslo teorijų. Ji paaiškina labai mažų objektų, kaip atomai ir kitos fundamentalios dalelės, elgesį. Ji gali nuspėti įvairius reiškinius, nuo molekulių formų iki to, kaip šviesa ir medžiaga sąveikauja, neįtikėtinu tikslumu.
Kvantinė mechanika daleles traktuoja taip, tarsi jos būtų bangos ir aprašo jas matematine išraiška, vadinama bangine funkcija. Turbūt keisčiausia banginės funkcijos savybė yra ta, kad ji leidžia kvantinei dalelei egzistuoti keliose būsenose vienu metu. Tai vadinama superpozicija.
Tačiau superpozicijos yra sunaikinamos iškart, kai tik mes pabandome matuoti objektą – stebėjimas priverčia objektus „rinktis“ vieną konkrečią būseną.
Šis matavimų sukeltas persijungimas iš superpozicijos į vientisą būseną vadinamas „banginės funkcijos kolapsavimu“. Problema ta, kad šis reiškinys nėra iki galo apibūdintas kvantinėje mechanikoje, todėl niekas nežino, kodėl taip nutinka.
1957-aisiais JAV fizikas Hughas Everettas pasiūlė nesigilinti į banginės funkcijos prigimtį ir jos atsisakyti. Jis iškėlė prielaidą, kad objektai nekeičia būsenų, kai yra išmatuojami. Anot jo, visos galimybės, esančios banginėje funkcijoje, yra vienodai realios. Kai atliekame matavimus, matome tik vieną padėtį, tačiau kitos taip pat egzistuoja.
H.Everettas nedetalizavo, kur egzistuoja kitos būsenos, tačiau septintajame dešimtmetyje fizikas Bryce‘as DeWittas aiškino, kad kiekvienas galimas superpozicijos variantas turi egzistuoti paralelinėje realybėje: kitame pasaulyje.
Įsivaizduokite, kad atliekate eksperimentą, kurio metu matuojate elektrono kelią. Šiame pasaulyje jis juda viena kryptimi, o kitame – kita. Tačiau tokiai prielaidai pagrįsti reikalingas atskiras paralelinis pasaulis ir kelias iki jo – vos vienam elektronui.
Ši idėja tampa dar sudėtingesnė įdėmiau pagalvojus apie matavimus eksperimentų metu. DeWitto požiūriu, kiekviena sąveika tarp dviejų kvantinių „būtybių“, tarkime, nuo atomo atsispindėjusios fotono šviesos, gali sukurti alternatyvius rezultatus ir kartu – paralelines visatas.
Kaip teigia DeWittas, kiekvienas kvantinis tranzitas kiekvienoje žvaigždėje, galaktikoje ir bet kuriame galaktikos kampelyje, padalina mūsų Visatą į milijardus kopijų.
Tačiau ne visi Everetto daugelio pasaulių interpretaciją mato tokiu būdu. Kai kurie mokslininkai teigia, kad ji tegali būti naudojama tik dėl matematinio patogumo.
Tačiau kiti idėjas, kad kiekvieno mokslinio matavimo metu sukuriama kiekvieno iš mūsų nesuskaičiuojama gausybė kopijų, priima rimtai. Jie teigia, kad kvantinė multivisata tam tikru požiūriu turi būti tikra, nes kvantinė teorija jos reikalauja, o kvantinė teorija veikia.
Šį argumentą reikia tiesiog priimti arba atmesti. Tačiau jei jis bus priimtas, tuo pat metu reikia sutikti ir su dar viena keista idėja.
Kitų rūšių hipotetiniai paraleliniai pasauliai, tokie kaip sukurti amžinos infliacijos, yra tikri „kiti pasauliai“. Jie egzistuoja kažkur erdvėlaikyje, arba kituose matmenyse. Juose gali gyventi jūsų kopijos, tačiau tos kopijos yra atskiros.
O pagal kvantinę multivisatų teoriją jūs esate begalybę kartų sukuriamas kiekvieną akimirką – įsivaizduokite kiek įvykių nutinka, kai jūsų smegenimis keliauja vienas elektrinis signalas.
