Alam Semesta | Multiverse | Alam Semesta Selari | Masa Angkasa | Teori Big Bang

Terdapat banyak bukti saintifik yang menyokong gambaran Alam Semesta dan Big Bang yang berkembang. Seluruh tenaga massa Alam Semesta dilepaskan dalam acara yang berlangsung kurang dari 10 ^ -30 saat; perkara paling bertenaga yang pernah berlaku dalam sejarah Alam Semesta kita.NASA / GSFC

Ini baru 13.8 bilion tahun sejak Big Bang, dan kelajuan tertinggi di mana maklumat dapat bergerak - kelajuan cahaya - adalah terbatas. Walaupun seluruh Alam Semesta itu sendiri mungkin benar-benar tidak terbatas, Alam Semesta yang dapat dilihat adalah terhad. Walau bagaimanapun, menurut idea-idea utama teori fizik, Alam Semesta kita mungkin hanya satu wilayah kecil dari multiverse yang jauh lebih besar, di mana banyak Alam Semesta, bahkan mungkin bilangannya tidak terbatas. Sebahagian daripadanya adalah sains sebenar, tetapi ada yang tidak lebih dari pemikiran spekulatif, angan-angan. Inilah cara untuk mengetahui yang mana. Tetapi pertama, sedikit latar belakang.

Alam Semesta hari ini mempunyai beberapa fakta mengenainya yang agak mudah, sekurang-kurangnya dengan kemudahan saintifik bertaraf dunia, untuk diperhatikan. Kita tahu Alam Semesta berkembang: kita dapat mengukur sifat mengenai galaksi yang mengajar kita jarak mereka dan seberapa pantas mereka menjauh dari kita. Semakin jauh mereka, semakin cepat mereka kelihatan surut. Dalam konteks Relativiti Umum, itu bermaksud Alam Semesta berkembang.

Dan jika Alam Semesta berkembang hari ini, itu bermaksud lebih kecil dan padat pada masa lalu. Ekstrapolasi ke belakang cukup jauh, dan anda akan dapati bahawa benda-benda juga lebih seragam (kerana graviti memerlukan masa untuk membuat benda bergumpal bersama) dan lebih panas (kerana panjang gelombang yang lebih kecil untuk cahaya bermaksud tenaga / suhu yang lebih tinggi). Ini membawa kita kembali ke Big Bang.

Gambaran sejarah kosmik kita, dari Big Bang hingga sekarang, dalam konteks Alam Semesta yang berkembang. Persamaan Friedmann pertama menerangkan semua zaman ini, dari inflasi hingga Big Bang hingga sekarang dan jauh ke masa depan, dengan tepat, bahkan hari ini. NASA / WMAP SCIENCE TEAM

Tetapi Big Bang bukanlah permulaan Alam Semesta! Kita hanya dapat memperkirakan kembali zaman tertentu sebelum ramalan Big Bang hancur. Terdapat sejumlah perkara yang kita amati di Alam Semesta yang tidak dapat dijelaskan oleh Big Bang, tetapi teori baru yang menetapkan Big Bang - inflasi kosmik - dapat.

Fluktuasi kuantum yang berlaku semasa inflasi membentang di seluruh Alam Semesta, dan ketika inflasi berakhir, mereka menjadi turun naik kepadatan. Ini membawa, dari masa ke masa, struktur berskala besar di Alam Semesta hari ini, serta turun naik suhu yang diperhatikan di CMB.E. SIEGEL, DENGAN GAMBAR YANG DIBERIKAN DARIPADA ESA / PLANCK DAN DOE / NASA / NSF INTERAGENCY TASK FORCE PADA PENYELIDIKAN CMB

Pada tahun 1980-an, sebilangan besar akibat teoritis dari inflasi diselesaikan, termasuk:

  • seperti apa benih struktur berskala besar,
  • bahawa turun naik suhu dan ketumpatan harus ada pada skala yang lebih besar daripada cakrawala kosmik,
  • bahawa semua kawasan ruang, walaupun dengan turun naik, harus mempunyai entropi berterusan,
  • dan bahawa mesti ada suhu maksimum yang dicapai oleh Big Bang yang panas.

Pada tahun 1990-an, 2000-an dan 2010-an, keempat-empat ramalan ini disahkan secara tepat. Inflasi kosmik adalah pemenang.

Inflasi menyebabkan ruang mengembang secara eksponensial, yang dengan cepat dapat mengakibatkan ruang melengkung atau tidak licin yang ada sebelumnya kelihatan rata. Sekiranya Alam Semesta melengkung, ia mempunyai jejari kelengkungan yang minimum beratus-ratus kali lebih besar daripada yang dapat kita perhatikan.E. SIEGEL (L); TUTORIAL KOSMOLOGI NED WRIGHT (R)

Inflasi memberitahu kita bahawa, sebelum Big Bang, Alam Semesta tidak dipenuhi dengan zarah, antipartikel dan radiasi. Sebaliknya, ia dipenuhi dengan tenaga yang melekat pada ruang itu sendiri, dan tenaga itu menyebabkan ruang mengembang pada kadar yang cepat, tanpa henti, dan eksponen. Pada suatu ketika, inflasi berakhir, dan semua (atau hampir semua) tenaga itu ditukarkan menjadi jirim dan tenaga, menimbulkan Big Bang yang panas. Akhir inflasi, dan apa yang dikenali sebagai pemanasan semula Alam Semesta kita, menandakan bermulanya Big Bang yang panas. Big Bang masih berlaku, tetapi itu bukan permulaannya.

Inflasi meramalkan adanya sejumlah besar Alam Semesta yang tidak dapat dilihat di luar bahagian yang dapat kita perhatikan. Tetapi ia memberi kita lebih daripada itu.E. SIEGEL / SELEPAS GALAXY

Sekiranya ini adalah kisah penuh, yang kita miliki adalah satu Alam Semesta yang sangat besar. Ia akan mempunyai sifat yang sama di mana-mana, undang-undang yang sama di mana-mana, dan bahagian-bahagian yang berada di luar cakrawala kita yang serupa akan serupa dengan tempat kita berada, tetapi ia tidak akan wajar disebut multiverse.

Sehingga, anda ingat bahawa semua yang wujud secara fizikal mestilah bersifat kuantum. Bahkan inflasi, dengan semua yang tidak diketahui di sekitarnya, mesti menjadi medan kuantum.

Sifat inflasi kuantum bermaksud bahawa ia berakhir di beberapa

Sekiranya anda memerlukan inflasi untuk memiliki sifat yang dimiliki oleh semua bidang kuantum:

  • bahawa sifatnya mempunyai ketidakpastian yang melekat pada mereka,
  • bahawa medan digambarkan oleh fungsi gelombang,
  • dan nilai-nilai bidang itu dapat tersebar dari masa ke masa,

anda mencapai kesimpulan yang mengejutkan.

Di mana sahaja berlaku inflasi (kubus biru), ia akan menimbulkan lebih banyak kawasan ruang dengan setiap langkah maju dalam masa. Walaupun terdapat banyak kubus di mana inflasi berakhir (Xs merah), terdapat lebih banyak wilayah di mana inflasi akan berterusan ke masa depan. Fakta bahawa ini tidak pernah berakhir adalah apa yang menjadikan inflasi 'kekal' setelah ia bermula. SIEGEL / SELEPAS GALAXY

Inflasi tidak berakhir di mana-mana sekaligus, melainkan di lokasi terpilih yang terputus pada waktu tertentu, sementara ruang di antara lokasi tersebut terus meningkat. Harus ada banyak, banyak ruang di mana inflasi berakhir dan Big Bang panas bermula, tetapi mereka tidak pernah dapat bertemu satu sama lain, kerana mereka dipisahkan oleh wilayah ruang yang mengembang. Di mana sahaja inflasi bermula, semuanya dijamin akan berterusan selama-lamanya, sekurang-kurangnya di tempat-tempat.

Di mana inflasi berakhir untuk kita, kita mendapat Big Bang yang panas. Bahagian Alam Semesta yang kita amati hanyalah satu bahagian di wilayah ini di mana inflasi berakhir, dengan Alam Semesta yang lebih tidak dapat dilihat di luarnya. Tetapi ada banyak wilayah, semuanya terputus antara satu sama lain, dengan kisah yang sama.

Ilustrasi pelbagai, alam semesta yang bebas, yang terputus hubungan antara satu sama lain di lautan kosmik yang terus berkembang, adalah gambaran idea Multiverse. Di wilayah di mana Big Bang bermula dan inflasi berakhir, kadar pengembangan akan menurun, sementara inflasi berterusan di antara dua wilayah tersebut, selamanya memisahkannya. DOMAIN OZYTIF / AWAM

Itulah idea multiverse. Seperti yang anda lihat, ini berdasarkan dua aspek fizik teori yang bebas, mapan, dan diterima secara meluas: sifat kuantum segala sesuatu dan sifat inflasi kosmik. Tidak ada cara yang diketahui untuk mengukurnya, sama seperti tidak ada cara untuk mengukur bahagian Alam Semesta kita yang tidak dapat dilihat. Tetapi dua teori yang mendasariinya, inflasi dan fizik kuantum, telah terbukti sah. Sekiranya mereka betul, maka multiverse adalah akibat yang tidak dapat dihindari dari itu, dan kita hidup di dalamnya.

Idea multiverse menyatakan bahawa terdapat sebilangan besar Alam Semesta seperti kita sendiri, tetapi itu tidak semestinya ada versi lain dari kita di luar sana, dan itu pasti tidak bermaksud ada peluang untuk menghadapi versi diri anda yang lain ... atau apa sahaja dari Alam Semesta lain sama sekali. LEE DAVY / FLICKR

Jadi apa? Itu tidak banyak, bukan? Terdapat banyak akibat teoritis yang tidak dapat dielakkan, tetapi kita tidak dapat mengetahui dengan pasti kerana kita tidak dapat mengujinya. Multiverse adalah satu dari yang panjang. Ini bukan suatu realisasi yang berguna, hanya ramalan menarik yang tidak termasuk dalam teori-teori ini.

Jadi mengapa begitu banyak ahli fizik teori menulis makalah mengenai multiverse? Mengenai Universiti sejajar dan kaitannya dengan alam semesta melalui alam semesta ini? Mengapa mereka mendakwa bahawa multiverse dihubungkan dengan landskap tali, pemalar kosmologi, dan bahkan dengan fakta bahawa Alam Semesta kita diselaraskan seumur hidup?

Kerana walaupun itu jelas merupakan idea yang buruk, mereka tidak mempunyai idea yang lebih baik.

Landskap tali mungkin merupakan idea menarik yang penuh dengan potensi teori, tetapi ia tidak meramalkan apa-apa yang dapat kita perhatikan di Alam Semesta kita. Idea kecantikan ini, yang didorong oleh menyelesaikan masalah 'tidak wajar', tidak cukup dengan sendirinya untuk naik ke tahap yang diperlukan oleh sains. UNIVERSITI CAMBRIDGE

Dalam konteks teori rentetan, ada sejumlah besar parameter yang, pada prinsipnya, dapat mengambil hampir semua nilai. Teori ini tidak membuat ramalan untuk mereka, jadi kita harus meletakkannya dengan tangan: nilai jangkaan rentetan vacua. Sekiranya anda pernah mendengar jumlah yang sangat besar seperti 10500 terkenal yang terdapat dalam teori rentetan, kemungkinan nilai string vacua adalah apa yang mereka maksudkan. Kami tidak tahu apa itu, atau mengapa mereka mempunyai nilai-nilai yang mereka ada. Tidak ada yang tahu bagaimana mengira mereka.

Perwakilan dari

Oleh itu, sebilangan orang mengatakan "itu multiverse!" Garis pemikiran seperti ini:

  • Kami tidak tahu mengapa pemalar asas mempunyai nilai yang mereka miliki.
  • Kami tidak tahu mengapa undang-undang fizik adalah apa adanya.
  • Teori tali adalah kerangka yang dapat memberi kita hukum fizik kita dengan pemalar asas kita, tetapi dapat memberi kita hukum dan / atau pemalar lain.
  • Oleh itu, jika kita memiliki banyak alam semesta, di mana banyak wilayah yang berlainan mempunyai undang-undang dan / atau pemalar yang berlainan, salah satu daripadanya dapat menjadi milik kita.

Masalah besarnya adalah bukan hanya ini sangat spekulatif, tetapi tidak ada alasan, mengingat inflasi dan fisika kuantum yang kita ketahui, untuk menganggap bahawa ruang-waktu yang melambung mempunyai undang-undang atau pemalar yang berlainan di berbagai wilayah.

Tidak terkesan dengan pemikiran ini? Sama seperti orang lain.

Seberapa besar kemungkinan atau tidak mungkin Alam Semesta kita menghasilkan dunia seperti Bumi? Dan bagaimana masuk akal kemungkinannya jika pemalar atau undang-undang asas yang mengatur Alam Semesta kita berbeza? Universe yang Beruntung, dari sampul mana gambar ini diambil, adalah salah satu buku yang meneroka isu-isu ini. GERAINT LEWIS DAN LUKE BARNES

Seperti yang telah saya jelaskan sebelumnya, Multiverse bukanlah teori saintifik sendiri. Sebaliknya, ini adalah akibat teoritis undang-undang fizik sebagaimana yang paling difahami hari ini. Ini mungkin merupakan akibat yang tidak dapat dielakkan dari undang-undang tersebut: jika anda mempunyai Alam Semesta inflasi yang dikendalikan oleh fizik kuantum, ini adalah sesuatu yang anda pasti akan selesaikan. Tetapi - seperti String Theory - ia mempunyai beberapa masalah besar: ia tidak meramalkan apa-apa yang telah kita perhatikan dan tidak dapat dijelaskan tanpanya, dan ia tidak meramalkan sesuatu yang pasti kita boleh cari dan cari.

Visualisasi pengiraan teori medan kuantum menunjukkan zarah maya dalam vakum kuantum. Walaupun di tempat kosong, tenaga vakum ini tidak sifar. Sama ada nilai yang sama, tetap di kawasan lain dari multiverse adalah sesuatu yang tidak dapat kita ketahui, tetapi tidak ada motivasi untuk menjadi seperti itu. DEREK LEINWEBER

Dalam Alam Semesta fizikal ini, penting untuk memerhatikan semua yang kita dapat, dan untuk mengukur setiap pengetahuan yang kita dapat. Hanya dari rangkaian data yang ada, kita dapat membuat kesimpulan saintifik yang sahih mengenai sifat Alam Semesta kita. Beberapa kesimpulan tersebut akan memberi implikasi bahawa kita mungkin tidak dapat mengukur: kewujudan multiverse timbul dari itu. Tetapi ketika orang berpendapat bahawa mereka dapat membuat kesimpulan mengenai pemalar asas, undang-undang fizik, atau nilai-nilai string vacua, mereka tidak lagi melakukan sains; mereka membuat spekulasi. Pemikiran angan-angan bukan pengganti data, eksperimen, atau pemerhatian. Sehingga kita memilikinya, ketahuilah bahawa multiverse adalah akibat dari sains terbaik yang kita ada hari ini, tetapi ia tidak membuat ramalan saintifik yang dapat kita uji.

Mudah-mudahan ini dapat memberi kepentingan kepada subjek Astrofizik ..

Jyotiraditya