Ang Uniberso | Multiverse | Parallel Universe | Oras ng Space | Teorya ng Big Bang

Mayroong isang malaking suite ng agham na katibayan na sumusuporta sa larawan ng lumalawak na Uniberso at sa Big Bang. Ang buong mass-energy ng Uniberso ay pinakawalan sa isang kaganapan na tumatagal ng mas mababa sa 10 ^ -30 segundo sa tagal; ang pinaka masiglang bagay na nangyari sa kasaysayan ng ating Uniberso.NASA / GSFC

Ito ay 13.8 bilyong taon lamang mula sa Big Bang, at ang pinakamataas na bilis kung saan maaaring maglakbay ang anumang impormasyon - ang bilis ng ilaw - ay may hangganan. Kahit na ang buong Uniberso mismo ay maaaring maging walang hanggan, ang napapansin na Uniberso ay limitado. Ayon sa mga nangungunang ideya ng teoretikal na pisika, gayunpaman, ang aming Uniberso ay maaaring isa lamang sa minuscule na rehiyon ng isang mas malaking multiverse, sa loob ng maraming Unibersidad, marahil kahit isang walang katapusang bilang, ay nakapaloob. Ang ilan sa mga ito ay aktwal na agham, ngunit ang ilan ay walang iba kaysa sa haka-haka, mapaghangad na pag-iisip. Narito kung paano sabihin kung alin ang. Ngunit una, isang maliit na background.

Ang Unibersidad ngayon ay may ilang mga katotohanan tungkol dito na medyo madali, hindi bababa sa mga pasilidad na pang-agham na pang-mundo, na obserbahan. Alam namin na lumalawak ang Uniberso: maaari nating sukatin ang mga katangian tungkol sa mga kalawakan na nagtuturo sa amin ng kanilang distansya at kung gaano kabilis ang paglitaw nito na lumayo sa amin. Kung mas malayo sila, mas mabilis silang lumilitaw. Sa konteksto ng Pangkalahatang Kaakibat, ibig sabihin ay lumalawak ang Uniberso.

At kung ang Uniberso ay lumalawak ngayon, nangangahulugan ito na mas maliit at mas matindi ito sa nakaraan. Masyadong sapat na ang extrapolate, at makikita mo na ang mga bagay ay mas magkatulad din (dahil ang grabidad ay tumatagal ng oras upang gawing magkasama ang mga bagay) at mas mainit (dahil ang mas maliit na mga haba ng haba para sa ilaw ay nangangahulugang mas mataas na enerhiya / temperatura). Ito ay humahantong sa amin pabalik sa Big Bang.

Isang paglalarawan ng ating kosmikong kasaysayan, mula sa Big Bang hanggang sa kasalukuyan, sa loob ng konteksto ng lumalawak na Uniberso. Ang unang equation ng Friedmann ay naglalarawan sa lahat ng mga panahong ito, mula sa implasyon hanggang sa Big Bang hanggang sa kasalukuyan at malayo sa hinaharap, perpektong tumpak, kahit ngayon.NASA / WMAP SCIENCE TEAM

Ngunit ang Big Bang ay hindi ang simula ng Uniberso! Maaari lamang nating i-extrapolate pabalik sa isang tiyak na panahon sa oras bago masira ang mga hula ng Big Bang. Mayroong isang bilang ng mga bagay na napapansin natin sa Uniberso na hindi maipaliwanag ng Big Bang, ngunit isang bagong teorya na nagtatakda ng Big Bang - cosmic inflation - maaari.

Ang pagbabagu-bago ng kabuuan na nagaganap sa panahon ng inflation ay nakaunat sa buong Uniberso, at kapag natapos ang inflation, nagiging fluctuation ang density. Nangunguna ito, sa paglipas ng panahon, sa malaking istraktura sa Unibersidad ngayon, pati na rin ang pagbabagu-bago sa temperatura na sinusunod sa CMB.E. SIEGEL, SA MGA IMAGUWALANG GINAWA MULA SA ESA / PLANCK AT ANG GAWA / NASA / NSF INTERAGENCY TASK FORCE SA CMB RESEARCH

Noong 1980s, isang malaking bilang ng mga teoretikal na kahihinatnan ng inflation ang nagtrabaho, kasama ang:

  • ano ang hitsura ng mga buto para sa malakihang istraktura,
  • na ang temperatura at pagbabagu-bago ng density ay dapat na umiiral sa mga kaliskis na mas malaki kaysa sa kosmikong abot-tanaw,
  • na ang lahat ng mga rehiyon ng kalawakan, kahit na may pagbabagu-bago, ay dapat magkaroon ng pare-pareho na entropy,
  • at dapat mayroong isang maximum na temperatura na nakamit ng mainit na Big Bang.

Noong 1990s, 2000s at 2010s, ang apat na hula na ito ay na-obserbahan na nakumpirma sa mahusay na katumpakan. Ang kosmikong inflation ay isang nagwagi.

Ang inflation ay nagdudulot ng puwang upang mapalawak ang exponentially, na napakabilis na magreresulta sa anumang paunang naka-curve o di-makinis na puwang na mukhang flat. Kung ang Uniberso ay curved, mayroon itong radius ng kurbada na pinakamaliit na daan-daang beses na mas malaki kaysa sa kung ano ang maaari nating obserbahan.E. SIEGEL (L); NED WRIGHT'S COSMOLOGY TUTORIAL (R)

Sinasabi sa amin ng inflation na, bago ang Big Bang, ang Uniberso ay hindi napuno ng mga partikulo, antiparticle at radiation. Sa halip, napuno ito ng enerhiya na likas sa espasyo mismo, at ang lakas na iyon ay nagdulot ng puwang upang mapalawak sa isang mabilis, walang humpay, at exponential rate. Sa ilang mga punto, ang inflation ay nagtatapos, at lahat (o halos lahat) ng enerhiya na iyon ay makakakuha ng convert sa bagay at enerhiya, na nagbibigay ng pagtaas sa mainit na Big Bang. Ang pagtatapos ng inflation, at kung ano ang kilala bilang muling pag-init ng ating Uniberso, ay minarkahan ang pagsisimula ng mainit na Big Bang. Nangyayari pa rin ang Big Bang, ngunit hindi ito ang simula.

Hinuhulaan ng inflation ang pagkakaroon ng isang malaking dami ng hindi napapansin Uniberso na lampas sa bahagi na maaari nating obserbahan. Ngunit binibigyan tayo nito ng higit pa sa na.E. SIEGEL / DAHIL ANG GALAXY

Kung ito ang buong kuwento, ang lahat ng nais namin ay isang napakalaking Uniberso. Magkakaroon ito ng magkatulad na pag-aari sa lahat ng dako, ang parehong mga batas sa lahat ng dako, at ang mga bahagi na lampas sa ating nakikita na abot-tanaw ay magiging katulad sa kung nasaan tayo, ngunit hindi ito makatwirang tinawag na uniberso.

Hanggang sa, iyon ay, naalala mo na ang lahat ng umiiral na pisikal ay dapat na likas na dami sa kalikasan. Kahit na ang inflation, kasama ang lahat ng mga hindi kilalang nakapalibot dito, ay dapat na isang larangan ng kabuuan.

Ang kabuuan ng kalkulasyon ng inflation ay nangangahulugang nagtatapos ito sa ilang

Kung kailangan mo ng inflation na magkaroon ng mga pag-aari na mayroon ang lahat ng mga patlang ng kabuuan:

  • na ang mga pag-aari nito ay may mga kawalan ng katiyakan na likas sa kanila,
  • na ang patlang ay inilarawan ng isang alon,
  • at ang mga halaga ng patlang na iyon ay maaaring kumalat sa paglipas ng panahon,

naabot mo ang isang nakakagulat na konklusyon.

Kung saan nangyayari ang inflation (asul na mga cube), nagbibigay ito ng pagtaas ng higit pang mga rehiyon ng espasyo sa bawat hakbang pasulong sa oras. Kahit na maraming mga cubes kung saan natapos ang inflation (red Xs), marami pang mga rehiyon kung saan ang inflation ay magpapatuloy sa hinaharap. Ang katotohanan na hindi ito natatapos ay ang gumagawa ng inflation na 'walang hanggan' sa sandaling magsimula ito.E. SIEGEL / DAHIL ANG GALAXY

Ang inflation ay hindi nagtatapos sa lahat ng dako nang sabay-sabay, ngunit sa halip ay piliin, na-disconnect na mga lokasyon sa anumang oras, habang ang puwang sa pagitan ng mga lokasyon na iyon ay patuloy na pumapasok. Dapat mayroong maramihang, napakalaking rehiyon ng puwang kung saan nagtatapos ang inflation at nagsisimula ang isang mainit na Big Bang, ngunit hindi sila maaaring makatagpo sa isa't isa, dahil sila ay pinaghiwalay ng mga rehiyon ng inflating space. Kung saan man magsimula ang inflation, lahat ito ngunit garantisadong magpatuloy para sa isang kawalang-hanggan, hindi bababa sa mga lugar.

Kung saan natatapos ang inflation, nakakakuha tayo ng isang mainit na Big Bang. Ang bahagi ng Universe na ating napansin ay isang bahagi lamang ng rehiyon na ito kung saan natapos ang inflation, na may higit na hindi napapansin na Uniberso na lampas doon. Ngunit maraming bilang ang mga rehiyon, lahat ay naka-disconnect mula sa isa't isa, na may parehong eksaktong kuwento.

Ang isang paglalarawan ng maramihang, independiyenteng mga Unibersidad, na sanhi ng pagkakakonekta mula sa isa't isa sa isang patuloy na pagpapalawak ng kosmiko na karagatan, ay isang paglalarawan ng ideya ng Multiverse. Sa isang rehiyon kung saan nagsisimula ang Big Bang at natatapos ang inflation, ang rate ng pagpapalawak ay bababa, habang ang inflation ay nagpapatuloy sa pagitan ng dalawang naturang mga rehiyon, magpakailanman na naghihiwalay sa kanila.OZYTIVE / PUBLIC DOMAIN

Iyon ang ideya ng multiverse. Tulad ng nakikita mo, batay sa dalawang independiyenteng, mahusay na itinatag, at malawak na tinatanggap na mga aspeto ng teoretikal na pisika: ang kabuuan ng lahat ng bagay at mga katangian ng kosmikong inflation. Walang kilalang paraan upang masukat ito, tulad ng walang paraan upang masukat ang hindi napapansin na bahagi ng ating Uniberso. Ngunit ang dalawang teorya na sumasailalim dito, ang inflation at quantum physics, ay ipinakita na may bisa. Kung tama sila, kung gayon ang multiverse ay hindi maiiwasang bunga nito, at nakatira tayo dito.

Ang ideya ng multiverse ay nagsasaad na mayroong isang di-makatwirang malaking bilang ng mga Unibersidad tulad ng aming sarili, ngunit hindi nangangahulugang mayroong ibang bersyon sa amin palabas doon, at tiyak na hindi nangangahulugang mayroong anumang pagkakataon na tumakbo sa isang kahaliling bersyon ng iyong sarili ... o anumang mula sa ibang Uniberso sa lahat.LEE DAVY / FLICKR

E ano ngayon? Iyon ay hindi isang pulutong, ito ba? Maraming mga teoretikal na kahihinatnan na hindi maiiwasan, ngunit hindi natin alam ang tungkol sa tiyak sapagkat hindi natin ito masusubukan. Ang multiverse ay isa sa isang mahabang linya ng mga iyon. Ito ay hindi partikular na isang kapaki-pakinabang na pagsasakatuparan, lamang ng isang kawili-wiling hula na bumagsak sa mga teoryang ito.

Kaya bakit maraming mga teoretikal na pisiko ang sumulat ng mga papeles tungkol sa multiverse? Tungkol sa magkakatulad na Mga Unibersidad at ang kanilang koneksyon sa aming sarili sa pamamagitan ng multiverse na ito? Bakit nila inaangkin na ang kalawakan ay konektado sa tanawin ng string, ang kosmolohikal na pare-pareho, at kahit na sa katotohanan na ang ating Uniberso ay makinis na tinukoy para sa buhay?

Dahil kahit na maliwanag na isang masamang ideya, wala silang mas mahusay.

Ang tanawin ng string ay maaaring maging isang kamangha-manghang ideya na puno ng potensyal na teoretikal, ngunit hindi nito hinuhulaan ang anumang bagay na maaari nating obserbahan sa ating Uniberso. Ang ideyang ito ng kagandahan, na ginaganyak sa pamamagitan ng paglutas ng mga problema na 'hindi likas', ay hindi sapat sa sarili nitong tumaas sa antas na kinakailangan ng science.UNIVERSITY OF CAMBRIDGE

Sa konteksto ng teorya ng string, mayroong isang malaking hanay ng mga parameter na maaaring, sa prinsipyo, ay kukuha ng halos anumang halaga. Ang teorya ay walang mga hula para sa kanila, kaya't kailangan nating ilagay ang mga ito sa kamay: ang mga halaga ng pag-asa ng string vacua. Kung narinig mo ang hindi kapani-paniwalang malaking bilang tulad ng sikat na 10500 na lumilitaw sa teorya ng string, ang mga posibleng halaga ng string vacua ay ang tinutukoy nila. Hindi namin alam kung ano sila, o kung bakit mayroon silang mga halaga na ginagawa nila. Walang nakakaalam kung paano makalkula ang mga ito.

Isang representasyon ng magkakaibang mga

Kaya, sa halip, ang ilang mga tao ay nagsasabing "ito ang multiverse!" Ganito ang linya ng pag-iisip:

  • Hindi namin alam kung bakit ang mga pangunahing konstantuwente ay may mga halagang ginagawa.
  • Hindi namin alam kung bakit ang mga batas ng pisika ay kung ano sila.
  • Ang teorya ng String ay isang balangkas na maaaring magbigay sa amin ng aming mga batas ng pisika kasama ang aming pangunahing mga kinakailangan, ngunit maaari itong bigyan kami ng iba pang mga batas at / o iba pang mga constant.
  • Samakatuwid, kung mayroon kaming isang napakalaking uniberso, kung saan maraming iba't ibang mga rehiyon ay may iba't ibang mga batas at / o mga constant, ang isa sa kanila ay maaaring maging atin.

Ang malaking problema ay hindi lamang ito napakalaking haka-haka, ngunit walang dahilan, na ibinigay ang inflation at quantum physics na alam natin, upang ipagpalagay na ang isang bumababang spacetime ay may iba't ibang mga batas o patuloy sa iba't ibang mga rehiyon.

Hindi humanga sa linya na ito ng pangangatwiran? Ni praktikal ang sinumang iba pa.

Gaano kadalas o hindi malamang na ang aming Uniberso na makagawa ng isang mundo tulad ng Earth? At kung paano magagawang mangyari ang mga logro na iyon kung ang pangunahing batayan o batas na namamahala sa ating Uniberso ay naiiba? Isang Fortunate Universe, kung saan nakuha ang takip ng imaheng ito, ay isa sa gayong aklat na nag-explore ng mga isyung ito.GERAINT LEWIS AT LUKE BARNES

Tulad ng ipinaliwanag ko dati, ang Multiverse ay hindi isang teoryang pang-agham sa sarili nitong. Sa halip, ito ay isang teoretikal na kinahinatnan ng mga batas ng pisika na pinakakaunawaan nila ngayon. Marahil kahit na isang hindi maiiwasang kinahinatnan ng mga batas na iyon: kung mayroon kang isang inflationary Universe na pinamamahalaan ng pisika ng quantum, ito ay isang bagay na napakahigpitan mo. Ngunit - tulad ng String Theory - mayroon itong ilang mga malalaking problema: hindi nito hinuhulaan ang anuman na napagmasdan natin at hindi maipaliwanag nang wala ito, at hindi nito hinuhulaan ang anumang tiyak na maaari nating puntahan.

Visualization ng isang pagkalkula ng teorya ng teorya ng larangan na nagpapakita ng mga virtual na partikulo sa vacuum ng quantum. Kahit na sa walang laman na espasyo, ang enerhiya na vacuum na ito ay hindi zero. Kung magkapareho ito, pare-pareho ang halaga sa ibang mga rehiyon ng daigdig ay isang bagay na hindi natin alam, ngunit walang pagganyak para sa ganyang paraan.DEREK LEINWEBER

Sa pisikal na Unibersidad na ito, mahalaga na obserbahan ang lahat ng aming makakaya, at upang masukat ang bawat kaunting kaalaman na maaari nating glean. Mula lamang sa buong suite ng magagamit na data maaari nating pag-asa na gumuhit ng wasto, pang-agham na konklusyon tungkol sa likas na katangian ng ating Uniberso. Ang ilan sa mga konklusyon na ito ay magkakaroon ng mga implikasyon na maaaring hindi natin masusukat: ang pagkakaroon ng multiverse ay nagmula doon. Ngunit kapag ang mga tao pagkatapos ay makipagtalo na maaari silang gumawa ng mga konklusyon tungkol sa mga pangunahing konstantensya, ang mga batas ng pisika, o ang mga halaga ng vacu ng string, hindi na sila gumagawa ng agham; haka-haka sila. Ang nagnanais na pag-iisip ay hindi kapalit ng data, eksperimento, o napapansin. Hanggang sa mayroon tayo, magkaroon ng kamalayan na ang sanlibutan ay isang bunga ng pinakamahusay na agham na magagamit namin ngayon, ngunit hindi ito gumawa ng anumang mga pang-agham na mga hula na maaari nating masubukan.

Inaasahan na ito ay maaaring magdala ng ilang kahalagahan sa paksa na Astrophysics ..

Jyotiraditya