Paralelni univerzumi
Poslato: 22 Maj 2010, 00:52
Naisao sam na text koji mi je bio jako zanimljiv, te rekoh da ga pejstujem ovde...
Za većinu ljudi paralelni univerzumi su stvar mašte i naučne fantastike. Ali paralelni univerzumi su već duži period jedna od glavnih tema ozbiljnih kosmologa. Paralelni univerzumi su možda i odgovor zašto je naš svemir takav kakav je. Fizičari kažu da je važnije pitanje koliko ih ima i kakvi su paralelni univerzumi, nego pitanje da li oni uopšte postoje. Najdalji vidljivi objekti u našem svemiru nalaze se otprilike na razdaljini od 4·1026 m , i sferu ovog radijusa nazivamo vidljivi univerzum. Koliko je veliki svemir? Šta se nalazi iza vidljive granice? Savremena posmatranja i merenja daju sve više dokaza za beskonačan, ravan svemir i skoro da odbacuju model konačnog svemira. Teorija o paralelnim univerzumima je još uvek samo pretpostavka ali svakim danom stiče sve veću podršku među fizičarima i takođe sve više dokaza govori u korist ove teorije.
Najjednostavnija teorija i najpopularnija o paralelnim univerzumima je „Astronomski multiuniverzum” (Fridmanov, po Aleksandru Fridmanu, poznatom fizičaru koji je postavio ovu teoriju 1922 god.), ova teorija tvrdi da je svemir beskonačan i da je materija svuda ravnomerno raspodeljena po tom beskonačnom svemiru a samim tim se dobija beskonačno galaksija, zvezda, planeta i beskonačno svemira sličnih našem (kada kažemo ,,svemira sličnih našem” mislimo na gore pomenutu sferu veličine našeg vidljivog svemira), koji se razlikuju samo po početnim uslovima pri njihovom nastanku. Po grubim proračunima, na nekih (1010)23 m postoji identična kopija Vas koja upravo čita ovaj tekst. Možda vam ovo zvuči nemoguće ali postavljanje ovakve pretpostavke je načinjeno samo uz pomoć računa verovatnoće i ne predstavlja nista spektakularno u modernoj fizici. Samo traži da je svemir beskonačan i da važi princip homogenosti i izotropije materije na velikim skalama, što merenja potvrđuju. U beskonačnom svemiru postoji bezbroj mogućih kombinacija grupisanja materije, samim tim svaka moguća permutacija vašeg života se negde odigrava, čak šta više u nekom od tih svemira Vi i ne postojite. Svi ti događaji će se odigravati u zavisnosti od početnih uslova koji su vladali u svakom od tih svemira. Možemo biti sigurni da će se svaka moguća kombinacija grupisanja materije u zvezde i galaksije desiti zahvaljujući nasumičnoj raspodeli i grupaciji materije zbog zakona kvante mehanike. Samim tim i svaka moguća istorija našeg svemira koju možemo da zamislimo negde postoji, drugim rečima sve što možete da zamislite se negde događa, dogodilo se ili će se dogoditi. Jedna od činjenica koja ide u korist ovoj teoriji paralelnih univerzuma jeste ta da merenja mikrotalasnog pozadinskog zračenja potvrđuju da je svemir beskonačan, otvoren i ravan.
Važnu ulogu u geometriji svemira igra gustina mase u svemiru. Ako je prosečna gustina svemira veća od kritične gustine, svemir će imati pozitivnu zakrivljenost, biće zatvoren i izgledaće nalik na sferu. Ako je prosečna gustina manja od kritične mase, svemir će imati negativnu zakrivljenost, biće otvoren i izgledaće slično kao sedlo. Poslednja mogućnost je da svemir ima jednaku gustinu kritičnoj gustini, i da izgleda kao list papira. Fizičari su merenjem i mapiranjem mikrotalasne pozadine našeg svemira potvrdili da je naš svemir ravan i otvoren. Ove činjenice za sobom povlače i pretpostavku da je naš svemir i beskonačan. (na slici možemo videti kako izgledaju ova tri modela svemira. Omega (W) predstavlja zakrivljenosti svemira. Omega je prosečna gustina mase podeljena sa kritičnom gustinom mase svemira).
Problem je kako kažu skeptici u merenju. Ovo je jedan od glavnih problema koji će nas pratiti kroz celu priču. Mi možemo da merimo i posmatramo samo naš vidljivi svemir. Za merenja materije na velikim skalama ne možemo biti potpuno sigurni, jer se još uvek spekuliše oko postojanja tamne materije i energije i pretpostavke da neutrino nema masu, čija uključivanja u jednačine potpuno menjaju stvari. Drugi problem je filozofske prirode ; naime u mnogim od tih svemira se nalaze vaše identične kopije (sa identičnom prošlošću i sećanjima do ovog trenutka) i Vi niste u stanju da odredite koja od tih kopija ste Vi zapravo (jer sve se osećaju kao da su one te zapravo), samim tim ne biste mogli da izračunate kakva vas budućnost čeka čak ni kad bi ste znali celo stanje kosmosa. Konačno verovatno se pitate da li bi smo mogli da vidimo udaljene delove našeg multiuniverzuma. Odgovor bi bio pozitivan kad bi smo mogli da putujemo brzinom svetlosti, ali i tada bi put trajao previše dugo da bi ga jedno ljudsko biće doživelo.
Sledeća po redu vrsta paralelnih univerzuma je „Kosmološki multiuniverzum”, koji se bazira na teoriji haotične (večne) inflacije. Ovu teoriju je usavršio poznati fizičar Andrea Lindea. On je pretpostavio da nije bilo neophodno da univerzum uopšte počinje u vrućem i gustom stanju koje postulira klasična teorija Velikog praska. Tako je prevazišao neke od glavnih problema teorije Velikog praska. Svi smo se nekad zapitali:,,Iz čega je nastala materija?”. Haotične inflacije objašnjavaju se preko dva skalarna polja od kritičnog značaja za inflaciju, Higsovo i inflatonsko polje. (Higsovo polje je odgovorno za neke od osnovnih zakona našeg sveta, pre svega za mase koje imaju elementarne čestice materije, kao i prenosioci fundamentalnih interakcija). Ova polja pokazuju svoj uticaj menjajući osobine elementarnih čestica. Kada na nekom mestu vlada ekstremno visok pritisak u odnosu na okolinu, onda nastaje vetar, kada postoji ekstremno visoko naelektrisanje pojavljuju se varnice. Slično tome, kada polje koje nazivamo inflatonskim ima u nekoj oblasti veoma veliku vrednost u odnosu na okruženje, dolazi do naglog širenja samog prostora. Kvantna mehanika nam kazuje da, baš kao i svi drugi sistemi u prirodi, i skalarna polja moraju imati nepredvidljive fluktuacije kao rezultat Hajzenbergovog principa neodređenosti. Ako se negde pojavi mesto gde ove slučajne fluktuacije daju inflatonskom polju ekstremnu vrednost, na tom mestu počinje nagla inflatorna ekspanzija svemira koja stvara veliku količinu novog prostora, gde, između ostalog, i mi možemo živeti. Ove fluktacije koje generišu inflaciju mogu se pojavljivati bilo gde, bilo kad, sasvim nepredvidljivo zbog principa neodređenosti i sve to čini ovaj univerzum samo-reprodukujućim. Zamislite to kao da uzmete prethodni ,,Astronomski multiuniverzum“, stavite ga u mehur koji sam stvara nove mehurove i tako se širi kao pena. U svakom mehuru mogu biti različiti ne samo početni uslovi već i fizičke konstante i zakoni prirode što dodaje na raznovrsnosti ovih svemira. Ovime se rešava drevno pitanje nastanka materije. Jer po ovom modelu nema početka vremena i nema apsolutnog Velikog praska iako svaki pojedinačni univerzum koji nastaje inflacijom ima konačnu starost, čitav multiuniverzum je oduvek postojeća i večna celina.
Inflacija takođe odgovara na dva važna pitanja koja su postala problem kad je nastala teorija Velikog praska : zašto je svemir toliko star, veliki i ravan kad su pretpostavljeni početni uslovi takvi da bi se svemir trebao nalaziti u totalno drugačijem poretku nego sto mi opažamo i šta se desilo sa svim super-teškim česticama koje su posedovale osobine magnetnih monopola (za koje fizika predviđa da su trebale da nastanu na samom početku kosmosa). Upravo zbog toga što je inflacija naglo širenje prostora (svemira), rasprostire sve magnetne monopole i druge čestice po svemiru, praveći ga velikog i ravnog sa pogodnom geometrijom za nastanak velikih formacija kao što su galaksije (a svemir je ravan kao što smo prethodno zaključili). Inflacija je prošla testove koji treba da je potvrde, ona je jedan od čestih fenomena koji se pojavljuju među teorijama o elementarnim česticama. Inflacija će se posle nekog vremena zaustaviti u nekim regionima kosmosa dozvoljavajući nastanak života kao što ga poznajemo, dok će se neki drugi regioni širiti dalje i drugačije. Ako drugi multiuniverzumi postoje mi nikad nećemo moći da stignemo do njih, čak iako bi smo putovali brzinom svetlosti baš zbog konstantne inflacije prostora (širio bi se brže nego što bi smo mi mogli da putujemo do drugog inflacionog mehura).
Sumnju u ovu teoriju multiuniverzuma izaziva takozvana fina podešenost uslova ukojima živimo. Recimo da je u nekom paralelnom univerzumu elektromagnetna sila slabija za 4%, Sunce bi istog trenutka eksplodiralo. Da su protoni samo 0.2% teži, transformisali bi se u neutrone, ne bi bili u stanju da zadrže elektrone oko sebe i ne bi bilo stabilnih atoma. Ima mnogo takvih primera fine podešenosti našeg svemira koji dovode u pitanje ovaj model, jer bi se statistički očekivalo da se ostatak svemira nađe u visoko-entropijskom neredu, pre nego u uređenom nisko-entropijskom stanju kakvo posmatramo. Da je odnos mase protona i elektrona veći ne bi bilo složenih molekulskih struktura kao DNK, ili kristala, a da je manji, ne bi bilo stabilnih zvezda. Te podešenosti se odnose i na sve konstante koje koristimo u fizici. S druge strane ta fina podešenost je i opravdana u smislu da bi život samo i nastao u delovima kosmosa koji mu odgovaraju.
Kvantna fizika, koja objašnjava ponašanje elementarnih čestica, se ne slaže sa našim svakodnevnim iskustvom iz makrosveta kao što znamo, jer mnoge stvari u kvantoj fizici su ,,neodređene“ i izražene u verovatnoćama. Kvantna teorija specifikuje stanje nekog fizičkog sistema kroz matematički objekat nazvanim talasna funkcija (koja nije ni slučajna ni neodređena). Ovo stanje evoluira sa vremenom na način koji matematičari nazivaju unitarnim. Treća vrsta multiuniverzuma ne bi morala da bude beskrajno daleko, mogla bi da bude baš oko nas u ovom trenutku. Kad god neki kvantni događaj može ima imati više nasumičnih ishoda, svi se zapravo dogode u jednoj paralelnoj realnosti. Vi živite u jednoj od tih realnosti. To su mnogi svetovi kvantne fizike. „Kvantna teorija multiuniverzuma” predviđa da se jedna klasična realnost zapravo cepa u superpozicije mnogo takvih realnosti, posmatrači subjektivno opažaju ovo cepanje samo kao malu slučajnost i neodređenost. Superpozicije realnog sveta su ustvari ovi multiuniverzumi.
Mi iz naše perspektive opažamo samo majušni delić ukupne realnosti (kao i kod drugih multiuniverzuma). Druge delove (gde smo napravili neke druge izbore npr.) ne vidimo zbog procesa koji se naziva dekoherencija, koji pojednostavljeno, imitira kolaps talasne funkcije ali očuvava unitarnost i druge poželjne osobine. Pre nego što se znalo za dekoherenciju, predviđalo se da talasna funkcija doživljava kolaps u neki određen klasičan ishod kad god se odigra neki kvanti događaj i sve po principu verovatnoće talasne funkcije. Anštajn se izričito nije slagao sa ovom pretpostavkom tvrdeći, da se Bog ne igra sa kockicama . Postojali su i drugi prigovori, jer nije postojala jednačina koja je opisivala kada će funkcija da doživi kolaps. Otkrivanje efekta dekoherencije je odgovorilo na sva ova pitanja i dodatno opisalo kako se ponaša talasna funkcija.
Gledano iz ptičije perspektive videli bi univerzum kao jednu talasnu funkciju, koja evoluira glatko i deterministički. Ako je gore pomenuta osobina tačna, da talasna funkcija evoluira sa vremenom unitarno, onda ovi paralelni univerzumi stvarno postoje. Mi smo svesni samo jedne grane ove talasne funkcije i to one u kojoj se nalazimo. U nekoj drugoj grani Vi ste prestali da čitate tekst i ustali da uzmete čašu vode. U nekoj trećoj grani Vi nikad nećete ni pročitati ovaj tekst. U različitim granama, mogu takođe postojati drugačiji početni uslovi za, nastanke svemira jer svakom mogućnošću nastaju nove superpozicije i grananja u talasnoj funkciji ali neke i nestaju jer se sjedinjavaju s drugim granama što dovodi do zaključka da je broj univerzuma unutar talasne funkcije prilično konstantan, nasuprot jednoj od zamerki ovoj teoriji koja kaže da se broj univerzuma konstantno povećava upravo zbog grananja. Broj univerzuma je ustvari beskonačan, jer zamislite, samo da menjate rasporede zvezdama u svemiru i dobijate nove kombinacije, ili na nekom nama bližem primeru, da ste zavšili drugu školu ili živeli na drugom mestu, ceo vaš život bi se razlikovao, upravo svaka mogućnost koja je mogla da se desi je sadržana u talasnoj funkciji. Ova vrsta univerzuma ne donosi nikakve nove scenarije u odnosu na prve dve vrste opisane jer su sve moguće varijacije sadržane u postojećoj talasnoj funkciji.
Teorija kvantne mehanike je izazvala revoluciju u fizici a samim tim i drugim prirodnim naukama. Objasnila je ponašanje atoma i čestica i našla primenu u raznim granama nauke i tehnike od hemije preko nuklearnih reaktora do lasera. Dekoherencija je objasnila kako bi ovi multiuniverzumi postojali u kosmosu i istovremeno bili odvojeni jedni od drugih. Eksperimentalno je izmerena u mnogim slučajevima, pružajući time dokaze za paralelne univerzume i čineći ovaj model sve popularnijim. Istraživanja unitarnosti na malim i na velikim sistemima govore u korist kvantnih multiuniverzuma jer zasad nikakva odstupanja od unitarnosti nisu nađena. Teoretska zamerka ovoj teoriji je da postoji moguće gubljenje informacije pri isparavanju crnih rupa sugerišući da kvanto-gravitacioni efekti nisu unitarni. Međutim nedavna otkrića u ,,Teoriji žica (strings na eng.)“ govore da su i kvantno-gravitacioni efekti unitarni.
Pitanje da li su matematičke strukture, kao kompleksan broj, trougao, fraktal realne u fizičkom smislu, seže sve do Platona i Aristotela. Aristotel je tvrdio da je priroda jedina prava stvarnost i da su matematički objekti apstrakcija ljudskog uma po nesavršenim uzorima iz prirode. Platon je tvrdio da je fizički svet senka postojanja tih matematičkih objekata i da su oni osnovni vid postojanja. Naučnici početkom 20. veka došli do nečeg novog : kako je matematika tako efikasna i egzaktna u opisivanju prirodnih pojava, pomoću nje su čak opisane pojave i fenomeni koji nisu bili opaženi u prirodi. Maks Tegmark odlazi korak dalje od svih i pretpostavlja da su sve matematičke strukture realne i da postoje, u smislu da uživaju i fizičko postojanje i čine matematički multiuniverzum.
Ako je fizički svet stvarno matematička struktura, to znači da se matematikom mogu objasniti svi aspekti fizičkog sveta, što nas dovodi do zaključka da mora postojati matematička struktura ekvivalentna našem fizičkom svetu, gde svaki fizički deo našeg sveta ima svoj unikatni deo u matematičkoj strukturi i obrnuto. Mi bi smo predstavljali
samosvesnu matematičku strukturu, naše primanje draži iz spoljašnje okoline bi bilo opisano raznim jednačinama, a neke od njih bi bile odgovorne za nauci još uvek misteriozan osećaj samo-postojanja. Nekaobjašnjenja su ponuđena ali na žalost ni jedna od njih nisu uspela kompletno da odgovore na sva pitanja koja se tiču fizičkog sveta.
Matematički multiuniverzumi predstavljaju vrhunac teorija o paralelnim univerzumima, kraj hijerarhije, u njima su sadržani svi prethodni o kojima smo govorili, tako da ne može ni postojati neki viši nivo paralelnih univerzuma. Matematička struktura u kojoj se mi nalazimo poseduje savršene uslove za nastanak i razvitak života. Ovaj selekcioni efekat nas sprečava da istražimo lično sve vidove ovih paralelnih univerzuma, jer neki od njih se nalaze van prostora i vremena kako ih mi sagledavamo, na primer u nekim drugim dimenzijama. Za nas je teško da zamislimo kako bi izgledao na primer jedanaestodimenzionalni hiper-svemir, jer naviknuti smo na 3 prostorne dimenzije i jednu vremensku (za koju mnogi ljudi nisu ni svesni da pripada jednoj od 4 dimenzije). Da se deo svemira u kome se nalazimo sastoji od više dimenzija svakodnevni život bi nam se mnogo razlikovao, ako bi uopšte i postojao. Pri postojanju većeg broja prostornih dimezija, stiču se uslovi i za postojanje kompleksnijih matematičkih objekata, nekih koji su teško zamislivi za naš um, jedan od tih prikazanih objekata je hiper-kocka. (hiper-kocka je kocka u više dimenzionalnom prostoru koja i sama poseduje više od 3 prostorne dimenzije s kojima smo upoznati).
Sve pojave u prirodi mogu biti objašnjene matematičkim formulama (korišćenjem matematičkih struktura). Na tome počiva ovaj matematički multiuniverzum o kom pričamo, a takođe prirodne nauke koriste ove formule radi dokazivanja i pronalaženja činjenica kojim se bave. Iz teorija ovih prirodnih nauka, kako se spuštamo niz lestvicu proizilaze i društvene nauke, koji bi isto mogle biti opisane formulama ali ne bi imale onda veliku primenu u praksi, zato se u njima uglavnom koristimo ljudskim jezikom. Na vrhu se nalazi znak pitanja, to predstavlja ,,Teoriju svega“ to jest ujedinjenje gravitacije i kvantne teorije. Ako ova teorija postoji, ona bi bila na vrhu hijerarhije ovog familijarnog drveta i iz nje bi se mogle izvesti sve ostale teorije.
Postoje dva načina da se sagledaju činjenice o paralelnim univezumima. Sa Aristotelove strane gledišta - subjektivno primljena žablja perspekiva je fizički realna a ptičija perspektiva i matematički jezik služe samo da je otprilike opišu. Sa Platonove strane gledišta - ptičija perspektiva je fizički realna, a žablja perspektiva i svi ljudski jezici služe samo da se otprilike opiše subjektivan osećaj. Šta je osnovnije, žablja ili ptičija perspektiva? Vaš odgovor na ovo pitanje odrediće da li prihvatate pretpostavke o paralelnim univerzumima.
Kao što smo rekli na početku, glavno pitanje nije da li paralelni univerzumi postoje ili ne, već koliko ih ima zapravo? Videli smo da paralelni univerzumi formiraju hijerarhiju od četiri nivoa. Astronomska posmatranja svemira daju dokaze za prvi nivo paralalenih univerzuma. Prvi nivo, to jest Astronomski multiuniverzumi, eliminiše potrebu početnih uslova pri nastanku svemira. Kosmološki multiuniverzumi predstavljaju drugi nivo u hijerarhiji. Uspesi u istraživanju teorije inflacije daju podršku ovim paralelnim univerzumima. Rezultati posmatranja svemira i fina podešenost fizičkih konstanti se uklapaju u ovu teoriju. Treći nivo paralelnih univerzuma predstavljaju Kvantni multiuniverzumi, koji su izazvali i najviše nesuglasica među fizičarima, jer iako ne dodaju ništa novo u smislu raznovrsnosti paralelnih svetova, u njihovu korist govori veliki broj dokaza, kako eksperimentalnih tako teorijskih. Četvrti nivo paralelnih univerzuma je ujedno i poslednji, predstavlja sjedinjenje svih prethodnih nivoa u jedan. Takođe, matematički multiuniverzumi bi bili moguće objašnjenje za izuzetnu efikasnost matematike u naukama i životu. U budućnosti dalja, detaljnija i osetljivija merenja u mikrotalasnom pozadinskom zračenju svemira i merenju rasporeda materije na velikim skalama, će pružiti čvršće dokaze za prvi nivo paralelnih univezuma, proveravajući topologiju i zakrivljenost svemira, a samim tim i inflaciju dajući dodatne dokaze za drugi nivo. Napredak u astrofizici kao i u visoko-energetskoj fizici će dodatno pojasniti do koje su granice fizičke konstante fino podešene. Ako se uspe u svetskom pokušaju pravljenja kvantnih računara to će biti veliki dokaz za treću vrstu paralelnih univerzuma. Konačno, ako se dođe do rešenja koje se tiče ujedinjavanja kvantne teorije i opšte teorije relativnosti, to će dovesti do novog doba u fizici i predstavljaće nesporan dokaz za četvrtu vrstu paralelnih unverzuma.
Glavni argumetni skeptika su ti da su paralelni univerzumi čudni i da se priroda sigurno ne bi tako bespotrebno razbacivala. Takođe jedna od zamerki je ta da pri opisivanju paralelnih svetova fizičari moraju da pretpostavljaju mnogo stvari koje još nisu dokazane i preporučuju im da se više pozabave nekim konkretnim pitanjima u našem bližem svemiru. Ali upravo da bi se odgovorilo na ta konkretna pitanja fizičari moraju da se posvete ,,velikim pitanjima“ koja se tiču nastanka svemira, početnih uslova i zakona, jer te stvari i rukovode dalji tok razvijanja našeg svemira. Ne smemo zaboraviti da su paralelni univerzumi još uvek samo pretpostavka, podržana od strane mnogih uglednih fizičara i brojnih dokaza, ali s druge strane isto tako osporavana.
Za većinu ljudi paralelni univerzumi su stvar mašte i naučne fantastike. Ali paralelni univerzumi su već duži period jedna od glavnih tema ozbiljnih kosmologa. Paralelni univerzumi su možda i odgovor zašto je naš svemir takav kakav je. Fizičari kažu da je važnije pitanje koliko ih ima i kakvi su paralelni univerzumi, nego pitanje da li oni uopšte postoje. Najdalji vidljivi objekti u našem svemiru nalaze se otprilike na razdaljini od 4·1026 m , i sferu ovog radijusa nazivamo vidljivi univerzum. Koliko je veliki svemir? Šta se nalazi iza vidljive granice? Savremena posmatranja i merenja daju sve više dokaza za beskonačan, ravan svemir i skoro da odbacuju model konačnog svemira. Teorija o paralelnim univerzumima je još uvek samo pretpostavka ali svakim danom stiče sve veću podršku među fizičarima i takođe sve više dokaza govori u korist ove teorije.
Najjednostavnija teorija i najpopularnija o paralelnim univerzumima je „Astronomski multiuniverzum” (Fridmanov, po Aleksandru Fridmanu, poznatom fizičaru koji je postavio ovu teoriju 1922 god.), ova teorija tvrdi da je svemir beskonačan i da je materija svuda ravnomerno raspodeljena po tom beskonačnom svemiru a samim tim se dobija beskonačno galaksija, zvezda, planeta i beskonačno svemira sličnih našem (kada kažemo ,,svemira sličnih našem” mislimo na gore pomenutu sferu veličine našeg vidljivog svemira), koji se razlikuju samo po početnim uslovima pri njihovom nastanku. Po grubim proračunima, na nekih (1010)23 m postoji identična kopija Vas koja upravo čita ovaj tekst. Možda vam ovo zvuči nemoguće ali postavljanje ovakve pretpostavke je načinjeno samo uz pomoć računa verovatnoće i ne predstavlja nista spektakularno u modernoj fizici. Samo traži da je svemir beskonačan i da važi princip homogenosti i izotropije materije na velikim skalama, što merenja potvrđuju. U beskonačnom svemiru postoji bezbroj mogućih kombinacija grupisanja materije, samim tim svaka moguća permutacija vašeg života se negde odigrava, čak šta više u nekom od tih svemira Vi i ne postojite. Svi ti događaji će se odigravati u zavisnosti od početnih uslova koji su vladali u svakom od tih svemira. Možemo biti sigurni da će se svaka moguća kombinacija grupisanja materije u zvezde i galaksije desiti zahvaljujući nasumičnoj raspodeli i grupaciji materije zbog zakona kvante mehanike. Samim tim i svaka moguća istorija našeg svemira koju možemo da zamislimo negde postoji, drugim rečima sve što možete da zamislite se negde događa, dogodilo se ili će se dogoditi. Jedna od činjenica koja ide u korist ovoj teoriji paralelnih univerzuma jeste ta da merenja mikrotalasnog pozadinskog zračenja potvrđuju da je svemir beskonačan, otvoren i ravan.
Važnu ulogu u geometriji svemira igra gustina mase u svemiru. Ako je prosečna gustina svemira veća od kritične gustine, svemir će imati pozitivnu zakrivljenost, biće zatvoren i izgledaće nalik na sferu. Ako je prosečna gustina manja od kritične mase, svemir će imati negativnu zakrivljenost, biće otvoren i izgledaće slično kao sedlo. Poslednja mogućnost je da svemir ima jednaku gustinu kritičnoj gustini, i da izgleda kao list papira. Fizičari su merenjem i mapiranjem mikrotalasne pozadine našeg svemira potvrdili da je naš svemir ravan i otvoren. Ove činjenice za sobom povlače i pretpostavku da je naš svemir i beskonačan. (na slici možemo videti kako izgledaju ova tri modela svemira. Omega (W) predstavlja zakrivljenosti svemira. Omega je prosečna gustina mase podeljena sa kritičnom gustinom mase svemira).
Problem je kako kažu skeptici u merenju. Ovo je jedan od glavnih problema koji će nas pratiti kroz celu priču. Mi možemo da merimo i posmatramo samo naš vidljivi svemir. Za merenja materije na velikim skalama ne možemo biti potpuno sigurni, jer se još uvek spekuliše oko postojanja tamne materije i energije i pretpostavke da neutrino nema masu, čija uključivanja u jednačine potpuno menjaju stvari. Drugi problem je filozofske prirode ; naime u mnogim od tih svemira se nalaze vaše identične kopije (sa identičnom prošlošću i sećanjima do ovog trenutka) i Vi niste u stanju da odredite koja od tih kopija ste Vi zapravo (jer sve se osećaju kao da su one te zapravo), samim tim ne biste mogli da izračunate kakva vas budućnost čeka čak ni kad bi ste znali celo stanje kosmosa. Konačno verovatno se pitate da li bi smo mogli da vidimo udaljene delove našeg multiuniverzuma. Odgovor bi bio pozitivan kad bi smo mogli da putujemo brzinom svetlosti, ali i tada bi put trajao previše dugo da bi ga jedno ljudsko biće doživelo.
Sledeća po redu vrsta paralelnih univerzuma je „Kosmološki multiuniverzum”, koji se bazira na teoriji haotične (večne) inflacije. Ovu teoriju je usavršio poznati fizičar Andrea Lindea. On je pretpostavio da nije bilo neophodno da univerzum uopšte počinje u vrućem i gustom stanju koje postulira klasična teorija Velikog praska. Tako je prevazišao neke od glavnih problema teorije Velikog praska. Svi smo se nekad zapitali:,,Iz čega je nastala materija?”. Haotične inflacije objašnjavaju se preko dva skalarna polja od kritičnog značaja za inflaciju, Higsovo i inflatonsko polje. (Higsovo polje je odgovorno za neke od osnovnih zakona našeg sveta, pre svega za mase koje imaju elementarne čestice materije, kao i prenosioci fundamentalnih interakcija). Ova polja pokazuju svoj uticaj menjajući osobine elementarnih čestica. Kada na nekom mestu vlada ekstremno visok pritisak u odnosu na okolinu, onda nastaje vetar, kada postoji ekstremno visoko naelektrisanje pojavljuju se varnice. Slično tome, kada polje koje nazivamo inflatonskim ima u nekoj oblasti veoma veliku vrednost u odnosu na okruženje, dolazi do naglog širenja samog prostora. Kvantna mehanika nam kazuje da, baš kao i svi drugi sistemi u prirodi, i skalarna polja moraju imati nepredvidljive fluktuacije kao rezultat Hajzenbergovog principa neodređenosti. Ako se negde pojavi mesto gde ove slučajne fluktuacije daju inflatonskom polju ekstremnu vrednost, na tom mestu počinje nagla inflatorna ekspanzija svemira koja stvara veliku količinu novog prostora, gde, između ostalog, i mi možemo živeti. Ove fluktacije koje generišu inflaciju mogu se pojavljivati bilo gde, bilo kad, sasvim nepredvidljivo zbog principa neodređenosti i sve to čini ovaj univerzum samo-reprodukujućim. Zamislite to kao da uzmete prethodni ,,Astronomski multiuniverzum“, stavite ga u mehur koji sam stvara nove mehurove i tako se širi kao pena. U svakom mehuru mogu biti različiti ne samo početni uslovi već i fizičke konstante i zakoni prirode što dodaje na raznovrsnosti ovih svemira. Ovime se rešava drevno pitanje nastanka materije. Jer po ovom modelu nema početka vremena i nema apsolutnog Velikog praska iako svaki pojedinačni univerzum koji nastaje inflacijom ima konačnu starost, čitav multiuniverzum je oduvek postojeća i večna celina.
Inflacija takođe odgovara na dva važna pitanja koja su postala problem kad je nastala teorija Velikog praska : zašto je svemir toliko star, veliki i ravan kad su pretpostavljeni početni uslovi takvi da bi se svemir trebao nalaziti u totalno drugačijem poretku nego sto mi opažamo i šta se desilo sa svim super-teškim česticama koje su posedovale osobine magnetnih monopola (za koje fizika predviđa da su trebale da nastanu na samom početku kosmosa). Upravo zbog toga što je inflacija naglo širenje prostora (svemira), rasprostire sve magnetne monopole i druge čestice po svemiru, praveći ga velikog i ravnog sa pogodnom geometrijom za nastanak velikih formacija kao što su galaksije (a svemir je ravan kao što smo prethodno zaključili). Inflacija je prošla testove koji treba da je potvrde, ona je jedan od čestih fenomena koji se pojavljuju među teorijama o elementarnim česticama. Inflacija će se posle nekog vremena zaustaviti u nekim regionima kosmosa dozvoljavajući nastanak života kao što ga poznajemo, dok će se neki drugi regioni širiti dalje i drugačije. Ako drugi multiuniverzumi postoje mi nikad nećemo moći da stignemo do njih, čak iako bi smo putovali brzinom svetlosti baš zbog konstantne inflacije prostora (širio bi se brže nego što bi smo mi mogli da putujemo do drugog inflacionog mehura).
Sumnju u ovu teoriju multiuniverzuma izaziva takozvana fina podešenost uslova ukojima živimo. Recimo da je u nekom paralelnom univerzumu elektromagnetna sila slabija za 4%, Sunce bi istog trenutka eksplodiralo. Da su protoni samo 0.2% teži, transformisali bi se u neutrone, ne bi bili u stanju da zadrže elektrone oko sebe i ne bi bilo stabilnih atoma. Ima mnogo takvih primera fine podešenosti našeg svemira koji dovode u pitanje ovaj model, jer bi se statistički očekivalo da se ostatak svemira nađe u visoko-entropijskom neredu, pre nego u uređenom nisko-entropijskom stanju kakvo posmatramo. Da je odnos mase protona i elektrona veći ne bi bilo složenih molekulskih struktura kao DNK, ili kristala, a da je manji, ne bi bilo stabilnih zvezda. Te podešenosti se odnose i na sve konstante koje koristimo u fizici. S druge strane ta fina podešenost je i opravdana u smislu da bi život samo i nastao u delovima kosmosa koji mu odgovaraju.
Kvantna fizika, koja objašnjava ponašanje elementarnih čestica, se ne slaže sa našim svakodnevnim iskustvom iz makrosveta kao što znamo, jer mnoge stvari u kvantoj fizici su ,,neodređene“ i izražene u verovatnoćama. Kvantna teorija specifikuje stanje nekog fizičkog sistema kroz matematički objekat nazvanim talasna funkcija (koja nije ni slučajna ni neodređena). Ovo stanje evoluira sa vremenom na način koji matematičari nazivaju unitarnim. Treća vrsta multiuniverzuma ne bi morala da bude beskrajno daleko, mogla bi da bude baš oko nas u ovom trenutku. Kad god neki kvantni događaj može ima imati više nasumičnih ishoda, svi se zapravo dogode u jednoj paralelnoj realnosti. Vi živite u jednoj od tih realnosti. To su mnogi svetovi kvantne fizike. „Kvantna teorija multiuniverzuma” predviđa da se jedna klasična realnost zapravo cepa u superpozicije mnogo takvih realnosti, posmatrači subjektivno opažaju ovo cepanje samo kao malu slučajnost i neodređenost. Superpozicije realnog sveta su ustvari ovi multiuniverzumi.
Mi iz naše perspektive opažamo samo majušni delić ukupne realnosti (kao i kod drugih multiuniverzuma). Druge delove (gde smo napravili neke druge izbore npr.) ne vidimo zbog procesa koji se naziva dekoherencija, koji pojednostavljeno, imitira kolaps talasne funkcije ali očuvava unitarnost i druge poželjne osobine. Pre nego što se znalo za dekoherenciju, predviđalo se da talasna funkcija doživljava kolaps u neki određen klasičan ishod kad god se odigra neki kvanti događaj i sve po principu verovatnoće talasne funkcije. Anštajn se izričito nije slagao sa ovom pretpostavkom tvrdeći, da se Bog ne igra sa kockicama . Postojali su i drugi prigovori, jer nije postojala jednačina koja je opisivala kada će funkcija da doživi kolaps. Otkrivanje efekta dekoherencije je odgovorilo na sva ova pitanja i dodatno opisalo kako se ponaša talasna funkcija.
Gledano iz ptičije perspektive videli bi univerzum kao jednu talasnu funkciju, koja evoluira glatko i deterministički. Ako je gore pomenuta osobina tačna, da talasna funkcija evoluira sa vremenom unitarno, onda ovi paralelni univerzumi stvarno postoje. Mi smo svesni samo jedne grane ove talasne funkcije i to one u kojoj se nalazimo. U nekoj drugoj grani Vi ste prestali da čitate tekst i ustali da uzmete čašu vode. U nekoj trećoj grani Vi nikad nećete ni pročitati ovaj tekst. U različitim granama, mogu takođe postojati drugačiji početni uslovi za, nastanke svemira jer svakom mogućnošću nastaju nove superpozicije i grananja u talasnoj funkciji ali neke i nestaju jer se sjedinjavaju s drugim granama što dovodi do zaključka da je broj univerzuma unutar talasne funkcije prilično konstantan, nasuprot jednoj od zamerki ovoj teoriji koja kaže da se broj univerzuma konstantno povećava upravo zbog grananja. Broj univerzuma je ustvari beskonačan, jer zamislite, samo da menjate rasporede zvezdama u svemiru i dobijate nove kombinacije, ili na nekom nama bližem primeru, da ste zavšili drugu školu ili živeli na drugom mestu, ceo vaš život bi se razlikovao, upravo svaka mogućnost koja je mogla da se desi je sadržana u talasnoj funkciji. Ova vrsta univerzuma ne donosi nikakve nove scenarije u odnosu na prve dve vrste opisane jer su sve moguće varijacije sadržane u postojećoj talasnoj funkciji.
Teorija kvantne mehanike je izazvala revoluciju u fizici a samim tim i drugim prirodnim naukama. Objasnila je ponašanje atoma i čestica i našla primenu u raznim granama nauke i tehnike od hemije preko nuklearnih reaktora do lasera. Dekoherencija je objasnila kako bi ovi multiuniverzumi postojali u kosmosu i istovremeno bili odvojeni jedni od drugih. Eksperimentalno je izmerena u mnogim slučajevima, pružajući time dokaze za paralelne univerzume i čineći ovaj model sve popularnijim. Istraživanja unitarnosti na malim i na velikim sistemima govore u korist kvantnih multiuniverzuma jer zasad nikakva odstupanja od unitarnosti nisu nađena. Teoretska zamerka ovoj teoriji je da postoji moguće gubljenje informacije pri isparavanju crnih rupa sugerišući da kvanto-gravitacioni efekti nisu unitarni. Međutim nedavna otkrića u ,,Teoriji žica (strings na eng.)“ govore da su i kvantno-gravitacioni efekti unitarni.
Pitanje da li su matematičke strukture, kao kompleksan broj, trougao, fraktal realne u fizičkom smislu, seže sve do Platona i Aristotela. Aristotel je tvrdio da je priroda jedina prava stvarnost i da su matematički objekti apstrakcija ljudskog uma po nesavršenim uzorima iz prirode. Platon je tvrdio da je fizički svet senka postojanja tih matematičkih objekata i da su oni osnovni vid postojanja. Naučnici početkom 20. veka došli do nečeg novog : kako je matematika tako efikasna i egzaktna u opisivanju prirodnih pojava, pomoću nje su čak opisane pojave i fenomeni koji nisu bili opaženi u prirodi. Maks Tegmark odlazi korak dalje od svih i pretpostavlja da su sve matematičke strukture realne i da postoje, u smislu da uživaju i fizičko postojanje i čine matematički multiuniverzum.
Ako je fizički svet stvarno matematička struktura, to znači da se matematikom mogu objasniti svi aspekti fizičkog sveta, što nas dovodi do zaključka da mora postojati matematička struktura ekvivalentna našem fizičkom svetu, gde svaki fizički deo našeg sveta ima svoj unikatni deo u matematičkoj strukturi i obrnuto. Mi bi smo predstavljali
samosvesnu matematičku strukturu, naše primanje draži iz spoljašnje okoline bi bilo opisano raznim jednačinama, a neke od njih bi bile odgovorne za nauci još uvek misteriozan osećaj samo-postojanja. Nekaobjašnjenja su ponuđena ali na žalost ni jedna od njih nisu uspela kompletno da odgovore na sva pitanja koja se tiču fizičkog sveta.
Matematički multiuniverzumi predstavljaju vrhunac teorija o paralelnim univerzumima, kraj hijerarhije, u njima su sadržani svi prethodni o kojima smo govorili, tako da ne može ni postojati neki viši nivo paralelnih univerzuma. Matematička struktura u kojoj se mi nalazimo poseduje savršene uslove za nastanak i razvitak života. Ovaj selekcioni efekat nas sprečava da istražimo lično sve vidove ovih paralelnih univerzuma, jer neki od njih se nalaze van prostora i vremena kako ih mi sagledavamo, na primer u nekim drugim dimenzijama. Za nas je teško da zamislimo kako bi izgledao na primer jedanaestodimenzionalni hiper-svemir, jer naviknuti smo na 3 prostorne dimenzije i jednu vremensku (za koju mnogi ljudi nisu ni svesni da pripada jednoj od 4 dimenzije). Da se deo svemira u kome se nalazimo sastoji od više dimenzija svakodnevni život bi nam se mnogo razlikovao, ako bi uopšte i postojao. Pri postojanju većeg broja prostornih dimezija, stiču se uslovi i za postojanje kompleksnijih matematičkih objekata, nekih koji su teško zamislivi za naš um, jedan od tih prikazanih objekata je hiper-kocka. (hiper-kocka je kocka u više dimenzionalnom prostoru koja i sama poseduje više od 3 prostorne dimenzije s kojima smo upoznati).
Sve pojave u prirodi mogu biti objašnjene matematičkim formulama (korišćenjem matematičkih struktura). Na tome počiva ovaj matematički multiuniverzum o kom pričamo, a takođe prirodne nauke koriste ove formule radi dokazivanja i pronalaženja činjenica kojim se bave. Iz teorija ovih prirodnih nauka, kako se spuštamo niz lestvicu proizilaze i društvene nauke, koji bi isto mogle biti opisane formulama ali ne bi imale onda veliku primenu u praksi, zato se u njima uglavnom koristimo ljudskim jezikom. Na vrhu se nalazi znak pitanja, to predstavlja ,,Teoriju svega“ to jest ujedinjenje gravitacije i kvantne teorije. Ako ova teorija postoji, ona bi bila na vrhu hijerarhije ovog familijarnog drveta i iz nje bi se mogle izvesti sve ostale teorije.
Postoje dva načina da se sagledaju činjenice o paralelnim univezumima. Sa Aristotelove strane gledišta - subjektivno primljena žablja perspekiva je fizički realna a ptičija perspektiva i matematički jezik služe samo da je otprilike opišu. Sa Platonove strane gledišta - ptičija perspektiva je fizički realna, a žablja perspektiva i svi ljudski jezici služe samo da se otprilike opiše subjektivan osećaj. Šta je osnovnije, žablja ili ptičija perspektiva? Vaš odgovor na ovo pitanje odrediće da li prihvatate pretpostavke o paralelnim univerzumima.
Kao što smo rekli na početku, glavno pitanje nije da li paralelni univerzumi postoje ili ne, već koliko ih ima zapravo? Videli smo da paralelni univerzumi formiraju hijerarhiju od četiri nivoa. Astronomska posmatranja svemira daju dokaze za prvi nivo paralalenih univerzuma. Prvi nivo, to jest Astronomski multiuniverzumi, eliminiše potrebu početnih uslova pri nastanku svemira. Kosmološki multiuniverzumi predstavljaju drugi nivo u hijerarhiji. Uspesi u istraživanju teorije inflacije daju podršku ovim paralelnim univerzumima. Rezultati posmatranja svemira i fina podešenost fizičkih konstanti se uklapaju u ovu teoriju. Treći nivo paralelnih univerzuma predstavljaju Kvantni multiuniverzumi, koji su izazvali i najviše nesuglasica među fizičarima, jer iako ne dodaju ništa novo u smislu raznovrsnosti paralelnih svetova, u njihovu korist govori veliki broj dokaza, kako eksperimentalnih tako teorijskih. Četvrti nivo paralelnih univerzuma je ujedno i poslednji, predstavlja sjedinjenje svih prethodnih nivoa u jedan. Takođe, matematički multiuniverzumi bi bili moguće objašnjenje za izuzetnu efikasnost matematike u naukama i životu. U budućnosti dalja, detaljnija i osetljivija merenja u mikrotalasnom pozadinskom zračenju svemira i merenju rasporeda materije na velikim skalama, će pružiti čvršće dokaze za prvi nivo paralelnih univezuma, proveravajući topologiju i zakrivljenost svemira, a samim tim i inflaciju dajući dodatne dokaze za drugi nivo. Napredak u astrofizici kao i u visoko-energetskoj fizici će dodatno pojasniti do koje su granice fizičke konstante fino podešene. Ako se uspe u svetskom pokušaju pravljenja kvantnih računara to će biti veliki dokaz za treću vrstu paralelnih univerzuma. Konačno, ako se dođe do rešenja koje se tiče ujedinjavanja kvantne teorije i opšte teorije relativnosti, to će dovesti do novog doba u fizici i predstavljaće nesporan dokaz za četvrtu vrstu paralelnih unverzuma.
Glavni argumetni skeptika su ti da su paralelni univerzumi čudni i da se priroda sigurno ne bi tako bespotrebno razbacivala. Takođe jedna od zamerki je ta da pri opisivanju paralelnih svetova fizičari moraju da pretpostavljaju mnogo stvari koje još nisu dokazane i preporučuju im da se više pozabave nekim konkretnim pitanjima u našem bližem svemiru. Ali upravo da bi se odgovorilo na ta konkretna pitanja fizičari moraju da se posvete ,,velikim pitanjima“ koja se tiču nastanka svemira, početnih uslova i zakona, jer te stvari i rukovode dalji tok razvijanja našeg svemira. Ne smemo zaboraviti da su paralelni univerzumi još uvek samo pretpostavka, podržana od strane mnogih uglednih fizičara i brojnih dokaza, ali s druge strane isto tako osporavana.
Mi nikada ne viđamo ovako nešto jer je za našu svest takva verovatnoća astronomski mala pa odaberemo onu koja je verovatnija, ali da smo mi u pitanju bilo bi obrnuto jer za nas postoji samo ono stanje u kome mi možemo da postojimo, bez obzira na njegovu verovatnoću.
zar ne postoji bar jedan okomiti pa da imade neke interakcije? 