Een infraroodbeeld van het sterrenbeeld Carina genomen door de WISE-telescoop.
(Afbeelding: © NASA / JPL-Caltech / UCLA)
Paul M. Sutter is astrofysicus bij De Ohio State University, gastheer van "Vraag een Spaceman" en "Space Radio, "en auteur van"Jouw plaats in het universum"Sutter heeft dit artikel bijgedragen Space.com's Expert Voices: Op-Ed & Insights.
Het is een eeuwige scifi-favoriet: andere werelden, andere universums, andere mogelijkheden, tot voorbij de grenzen van de bekende kosmos of gewoon een handomdraai. Misschien zijn de andere werelden griezelig vergelijkbaar met die van zichzelf, behalve een eigenzinnige kleine verandering in de geschiedenis. Misschien zijn ze radicaal anders, met nieuwe en vreemde en wonderbaarlijke levensvormen. Misschien zijn ze zo verschillend dat de basisregels van de natuurkunde daar niet eens van toepassing zijn.
Ik heb het natuurlijk over het multiversum - de mogelijkheid dat er ergens anders verschillende universums zijn.
Maar bestaan ze?
Bellen blazen
Het multiversum-idee duikt op in een paar verschillende gebieden van wetenschap, filosofie en zelfs religie. Binnen de fysica zelf verschijnt de mogelijkheid van andere werelden in de kwantummechanica (vooral door de interpretatie van "vele werelden", waarbij elk willekeurig resultaat in een interactie nieuwe universums aftakt waar elk resultaat wordt gerealiseerd) en snaartheorie (waarin verschillende arrangementen van kleine, opgerolde extra dimensies leiden tot verschillende fysica in hun eigen universa).
Deze ideeën zijn leuk om over te praten, maar misschien wel de meest aanlokkelijke route naar het multiversum is door ons begrip van de vroegste momenten van het universum zelf: de periode van inflatie.
Voor zover wij weten, onderging het buitengewoon vroege universum een periode van ongelooflijk snelle uitbreiding: inflatie. Wetenschappers theoretiseren dat dit tijdperk werd aangedreven door een exotisch kwantumveld - een borrelende, schuimende energie die in het vacuüm van de ruimtetijd zelf is gebakken - waardoor het universum zichzelf bijna uit elkaar scheurde met de intensiteit van zijn expansie. Maar al snel verloor dat veld zijn kracht en raakte vervallen in de zwerm deeltjes die nu het huidige universum bewonen.
En het was in dit tijdperk van inflatie dat een multiversum had een haalbare kans om te verschijnen. Stel je het vroege, door inflatie gedomineerde universum voor als een gigantisch brood met stijgend brood. Het verhaal dat ik zojuist vertelde, gaat ervan uit dat inflatie overal in de kosmos uniform begint en stopt; het hele brood stopt precies op hetzelfde moment met stijgen.
Maar wat de inflatie ook veroorzaakte, was een kwantumveld, wat betekent dat we niet kunnen aannemen dat de dingen zo eenvoudig zijn. Sommige delen van het veld waren gewoon willekeurig energieker dan andere, terwijl andere plekken meer bezadigd waren. Dat is gewoon de willekeurige aard van het leven in een kwantumwereld.
Dus ons brood is niet bepaald uniform. Sommige delen ervan kunnen stoppen met stijgen, zichzelf afknijpen en zichzelf isoleren, terwijl de rest van het brood blijft stijgen. En aangezien er altijd een deel van het brood sneller zal stijgen dan gemiddeld, kun je je nu een brood voorstellen dat voor de eeuwigheid blijft stijgen, met hier en daar kleine stukjes en zakjes die willekeurig een langzaam deel opvangen en zichzelf afknijpen.
Elk van die afgeknipte stukjes is zijn eigen unieke universum, slechts een van de vele bellen in het multiversum. Bovendien bepalen de details van het einde van de inflatie een aantal belangrijke fysische eigenschappen, zoals de kracht van de natuurkrachten en de massa's van de deeltjes (de details zijn afhankelijk van het specifieke model van inflatie). We hebben het over de massa van het elektron en het aantal deeltjessoorten. Echt belangrijke dingen.
En aangezien elk van deze afgeknepen bubbeluniversa de inflatie op zijn eigen unieke en speciale manier beëindigt, krijgt elk van de bubbeluniversa zijn eigen unieke set fysica.
Kruisende antwoorden
Omdat het hele brood blijft stijgen (omdat er altijd een deel van is met een sneller dan gemiddelde inflatie), krijg je heel snel heel veel universums die allemaal om elkaar heen borrelen. Een multiversum. Elk universum is in wezen voor altijd afgesloten van het andere. Er zijn echter gevallen waarin ze elkaar kunnen kruisen.
Als twee universums relatief snel na elkaar afknellen en relatief dicht bij elkaar, dan kunnen ze elkaar kort kruisen voordat ze voor de rest van de eeuwigheid van elkaar opblazen. En als ze dat doen, kan dat kruispunt een afdruk achterlaten in de kosmische microgolfachtergrond van die universums, de overgebleven fossiele schil van licht uit de tijd dat het universum 380.000 jaar oud was.
Stel je voor dat twee zeepbellen tegen elkaar wrijven; deze afdruk zal de vorm aannemen van een vreemd uitziende cirkel aan de hemel (waar de "eigenaardigheid" afhangt van wat voor soort universum we zouden kunnen snijden). Dergelijke sporen van een multiversum hebben we natuurlijk niet gevonden.
Zonder direct bewijs is het moeilijk om de levensvatbaarheid van het multiversum-vanaf-inflatie-idee te beoordelen. Het zou een generiek resultaat kunnen zijn van alle inflatietheorieën, dus als we in staat zijn om sterker bewijs voor inflatie te vinden, zouden we ook het bestaan van het multiversum kunnen aantonen. Maar op dit moment begrijpen we de mechanismen van inflatie niet volledig, dus dat is niet veel om door te gaan.
En hier is nog een vraag om over na te denken. Als je de fysica van ons universum een klein beetje zou veranderen, dan zou het leven zoals we dat kennen onmogelijk zijn. Waarom bevinden we ons in zo'n speciaal universum, waar ons type leven kan overleven? Is het misschien vanwege alle bubbels in het multiversum, dat we ons natuurlijk in een van de weinigen zouden bevinden die in staat zijn om intelligentie te veroorzaken? (Of anders zouden we ons er niet van bewust zijn.) Of is het iets veel diepers? Is dit zelfs een vraag voor de wetenschap?
Misschien heeft een ander universum alle antwoorden.
Lees meer door naar de aflevering te luisteren 'Leven we in het multiversum?' op de podcast "Ask a Spaceman", beschikbaar opiTunes en op internet ophttp://www.askaspaceman.com. Met dank aan @ProducerEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. en Slinkerdeer voor de vragen die tot dit stuk hebben geleid! Stel je eigen vraag op Twitter met #AskASpaceman of door Paul te volgen @PaulMattSutter en facebook.com/PaulMattSutter.
- Parallel Universes: Theories & Evidence
- Confronting the Multiverse: What 'Infinite Universes' zou betekenen
- Multiversum of heelal? Debatten over natuurkundigen
