Je, kuna walimwengu sambamba?

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Uhalisia wa kimwili unaweza kuwa mpana zaidi kuliko sehemu tu ya nafasi kwa wakati ambao tunauita Ulimwengu. Mazingira yetu ya anga yanaweza kujengwa kwa kiwango cha ajabu, na ala zetu za unajimu ni chache sana. Sisi, kama mchwa, hatujui jinsi ulimwengu ulivyo mkubwa nje ya kichuguu.

Kwa hivyo wanafizikia wengine wa kinadharia wanazingatia kwa umakini nadharia ya anuwai, kulingana na ambayo ulimwengu wetu ni moja tu ya nyingi. Zaidi ya hayo, kwa kutumia nadharia ya quantum kwa Ulimwengu, tunalazimika kukubali kwamba iko wakati huo huo katika majimbo mengi.

Kwa maneno mengine, kwa kuruhusu matumizi ya mabadiliko ya quantum kwa Ulimwengu, tunalazimishwa kivitendo kukubali kuwepo kwa walimwengu sambamba. Inafurahisha pia kwamba mchanganyiko wa nadharia ya kamba na toleo la "milele" la cosmology ya mfumuko wa bei (kuzungumza juu ya mfano wa mfumuko wa bei wa Ulimwengu) hutoa msingi wa asili kwa kinachojulikana kama "mazingira anuwai".

Nadharia mbalimbali: Mfumuko wa bei

Kuanza, wazo la anuwai huibuka katika maeneo kadhaa ya fizikia (na falsafa) mara moja, lakini mfano wa kushangaza zaidi ni nadharia ya mfumuko wa bei, ambayo inaelezea tukio la kidhahania lililotokea wakati ulimwengu wetu ulikuwa mchanga sana - chini ya a. mzee wa pili. Kulingana na NASA, katika muda mfupi sana, Ulimwengu umepitia kipindi cha upanuzi wa haraka, "uvimbe", kuwa mkubwa na mkubwa.

Inaaminika kuwa mfumuko wa bei katika ulimwengu wetu ulimalizika miaka bilioni 14 iliyopita. Hata hivyo, mfumuko wa bei hauishi kila mahali kwa wakati mmoja. Watafiti wanaamini kwamba pengine mfumuko wa bei unapoisha katika eneo moja, unaendelea katika maeneo mengine.

Kwa hivyo, wakati mfumuko wa bei ulimalizika katika ulimwengu wetu, kunaweza kuwa na maeneo mengine, ya mbali zaidi ambapo mfumuko wa bei uliendelea - na unaendelea hivi sasa. Kwa kuongezea, ulimwengu wa mtu binafsi, kulingana na LiveScience, unaweza "kubana" kubwa, uvimbe, ulimwengu unaokua, na kuunda bahari isiyo na mwisho ya mfumuko wa bei wa milele, iliyojaa ulimwengu kadhaa wa kibinafsi.

Katika hali hii ya mfumuko wa bei wa milele, kila ulimwengu ungetokea na sheria zake za fizikia, mkusanyiko wake wa chembe, tabia yake ya nguvu na maadili yake ya vitu vya msingi, watafiti wanasema.

Hii inaweza kueleza ni kwa nini ulimwengu wetu una sifa ulizonazo, na hasa zile ambazo ni vigumu kueleza kwa kutumia dhana kama vile vitu vyenye giza au hali thabiti ya kikosmolojia. "Ikiwa kungekuwa na anuwai nyingi, basi tungekuwa na viambatisho visivyo vya kawaida vya ulimwengu katika ulimwengu tofauti, na ni bahati mbaya kwamba ile tuliyo nayo katika ulimwengu wetu, inachukua thamani ambayo tunaona," anasema Dan Heling, mtaalam wa ulimwengu katika Chuo Kikuu. Arizona na mtaalam wa nadharia anuwai.

Nadharia Mbalimbali: Uchunguzi na Ushahidi

Inashangaza, ushahidi mwingine wa kuwepo kwa katuni ni uchunguzi - katika Ulimwengu wetu mambo mengi sana yalipaswa kutokea kwamba kuwepo kwa maisha kunaonekana kuwa ya ajabu. Na ikiwa kungekuwa na Ulimwengu mmoja tu, uwezekano mkubwa haupaswi kuwa na uhai ndani yake. Lakini katika anuwai nyingi, uwezekano wa maisha ni wa juu zaidi. Lakini nadharia hii haiwezi kuitwa kushawishi, ndiyo sababu wanasayansi wengi wanabaki na shaka juu ya wazo la anuwai.

Na bado, wengi wamejaribu kupata ushahidi zaidi wa kimwili, wenye kusadikisha wa kuwepo kwake. Kwa mfano, ikiwa ulimwengu wa jirani ulikuwa karibu na ulimwengu wetu muda mrefu uliopita, huenda uligongana nao, na kuacha alama inayoonekana.

Alama hii inaweza kuwa katika mfumo wa upotoshaji katika mionzi ya asili ya microwave au mionzi ya masalio (mwanga ulioachwa kutoka wakati ulimwengu ulikuwa mdogo mara milioni kuliko ulivyo leo) au katika sifa za kushangaza za galaksi kuelekea mgongano, kulingana na karatasi iliyochapishwa na watafiti katika Chuo Kikuu cha London London. …

Baadhi ya wanajimu wameenda mbali zaidi, wakitafuta aina maalum za mashimo meusi ambayo yanaweza kuwa kisanii kutoka sehemu za ulimwengu wetu ambazo zimegawanyika katika ulimwengu wao kupitia mchakato unaoitwa quantum tunneling.

Ikiwa baadhi ya maeneo ya ulimwengu wetu yangegawanywa kwa njia hii, wangeacha nyuma "Bubbles" katika ulimwengu wetu, ambayo ingegeuka kuwa mashimo haya ya kipekee nyeusi, ambayo, kulingana na watafiti, "yanaweza kuwepo leo."

"Ugunduzi unaowezekana wa shimo hizi nyeusi unaweza kuonyesha uwepo wa anuwai," wanadharia wanasema. Walakini, aina hizi zote za utaftaji hadi sasa hazijaongoza popote, kwa hivyo leo anuwai nyingi bado ni za dhahania.

Nadharia anuwai: Mionzi ya Usuli

Mnamo 1964, wanafizikia Arno Penzias na Robert Wilson walifanya kazi katika Maabara ya Bell huko Holmdel, New Jersey, kuunda vipokezi vya microwave ambavyo ni nyeti sana kwa uchunguzi wa unajimu wa redio. Lakini chochote walichofanya, hawakufanikiwa kuwaondoa wapokeaji wa kelele za redio, ambayo, isiyo ya kawaida, ilionekana kutoka pande zote kwa wakati mmoja.

Penzias aliwasiliana na mwanafizikia wa Chuo Kikuu cha Princeton Robert Dicke, ambaye alitoa nadharia kwamba kelele za redio zinaweza kuwa mionzi ya mandharinyuma ya microwave (CMB), ambayo ni mionzi ya msingi ya microwave inayojaza ulimwengu.

Hii ni hadithi ya ugunduzi wa CMB, rahisi na kifahari. Kwa ugunduzi wao, Penzias na Wilson walipokea Tuzo ya Nobel ya Fizikia mwaka wa 1978, na kwa sababu nzuri. Kazi yao ilileta enzi mpya ya kosmolojia, ikiruhusu wanasayansi kusoma na kuelewa ulimwengu kuliko hapo awali.

Kwa kupendeza, kazi ya wanafizikia pia ilisababisha uvumbuzi wa kushangaza zaidi katika historia ya hivi karibuni: sifa za kipekee za mionzi ya masalio inaweza kuwa ushahidi wa kwanza wa moja kwa moja kwamba idadi isiyo na kikomo ya walimwengu nje ya ulimwengu unaojulikana kweli iko. Hata hivyo, ili kuelewa kwa usahihi taarifa hii isiyo ya kawaida, ni muhimu kufanya safari hadi mwanzo wa wakati.

Nadharia Mbalimbali: The Big Bang

Kulingana na nadharia inayokubalika kwa ujumla ya asili ya ulimwengu, katika miaka laki kadhaa ya kwanza baada ya Big Bang, ulimwengu wetu ulijazwa na plasma ya moto sana, iliyojumuisha nuclei, elektroni na fotoni ambazo zilitawanya mwanga.

Kufikia miaka 380,000 hivi, upanuzi unaoendelea wa ulimwengu wetu ulipunguza joto hadi chini ya 3,000 Kelvin, ambayo iliruhusu elektroni kuungana na nuclei kuunda atomi zisizo na upande, na ufyonzwaji wa elektroni huru uliruhusu nuru kuangaza giza.

Uthibitisho wa hili - kwa namna ya CMB iliyotajwa hapo awali - ni nini Penzias na Wilson walipata. Ugunduzi wao hatimaye ulisaidia kuanzisha nadharia ya Big Bang.

Kwa eons nyingi, upanuzi unaoendelea umepunguza ulimwengu wetu hadi joto la takriban 2.7K pekee, lakini halijoto hii si sawa. Tofauti za halijoto hutokea kutokana na ukweli kwamba maada haijasambazwa kwa usawa katika ulimwengu wote. Hii inaaminika kusababishwa na mabadiliko madogo ya msongamano wa quantum yaliyotokea baada ya Big Bang.

Mnamo mwaka wa 2017, watafiti katika Chuo Kikuu cha Durham nchini Uingereza walichapisha karatasi inayopendekeza kwamba chapa za CMB (zinazoitwa maeneo baridi) zinaweza kuwa ushahidi wa ulimwengu mwingine. Waandishi walidhania kuwa matangazo kwenye mionzi ya nyuma ya microwave yalionekana kama matokeo ya mgongano kati ya ulimwengu wetu na mwingine.

Kwa ujumla, matangazo katika mionzi ya mabaki yanaweza kuchukuliwa kuwa ushahidi wa kwanza wa kuwepo kwa aina mbalimbali - mabilioni ya ulimwengu mwingine, sawa na yetu wenyewe, - watafiti wanaandika.

Nadharia anuwai: Jambo la Giza

Ushahidi mwingine katika hazina ya nadharia ya Ulimwengu Mbalimbali ni kuongeza somo jipya la kuvutia sana. Matokeo yake, Makamu anaandika, yanapendekeza kwamba mashimo meusi yanayoundwa kutoka kwa ulimwengu ulioanguka hutoa vitu vyenye giza, na ulimwengu wetu wenyewe unaweza kuonekana kama shimo jeusi kwa watu wa nje.

Kumbuka kwamba mada ya giza ni dutu isiyoonekana ambayo inachukua sehemu kubwa ya Ulimwengu - ingawa haitoi nuru inayoweza kugunduliwa, bado iko, kwani ina athari ya uvutano kwenye makundi ya galaksi na vitu vingine vinavyotoa moshi angani.

Safu ya dhahania ya kizunguzungu imependekezwa kuelezea jambo la giza, lakini sasa wanasayansi wamependekeza kwamba mashimo meusi ya awali, vitu vya dhahania vilivyoanzia siku za mwanzo za ulimwengu, "ni mgombea anayefaa kwa jambo la giza." Hitimisho hili lilifikiwa na timu ya kimataifa ya watafiti kutoka Marekani, Japan na Taiwan, katika karatasi iliyochapishwa katika jarida la kisayansi Physical Review Letters mwezi Januari mwaka huu.

Na bado, kwa sasa, dhana hizi zote ni za kubahatisha, ingawa wanafizikia wanatarajia njia mpya za kutazama kwa darubini za hali ya juu katika miaka ijayo kusaidia kujibu maswali mengi.

Nadharia Mbalimbali: Mfumuko wa Bei Tena

Mwanafizikia maarufu wa Uingereza Stephen Hawking alikufa mnamo Machi 14, 2018 baada ya kukaa kwa miongo kadhaa kwenye kiti cha magurudumu na kutegemea synthesizer ya hotuba kutokana na mateso yaliyosababishwa na amyotrophic lateral sclerosis. Kazi ya mwisho ya utafiti ya mwanasayansi huyo, iliyochapishwa siku 10 tu kabla ya kifo chake, iliandikwa pamoja na profesa wa fizikia ya kinadharia Thomas Hertog na ilihusu anuwai.

Katika makala yenye kichwa "Njia Smooth Out of Perpetual Inflation?" Hawking na Hertog walitoa nadharia kwamba upanuzi wa haraka wa muda baada ya Big Bang unaweza kutokea mara kwa mara, na kuunda ulimwengu nyingi.

Kazi yao kimsingi ni upanuzi wa Nadharia ya Mfumuko wa Bei, inayodokeza kwamba kabla ya Mlipuko Kubwa, ulimwengu ulijaa nishati ambayo ilikuwa sehemu ya nafasi yenyewe, na nishati hiyo ilikuwa ikisababisha nafasi kupanuka kwa kasi kubwa. Nishati hii ndiyo iliyosababisha Mlipuko Mkubwa, na hii ndiyo tuliyozungumzia hapo awali.

Walakini, kwa kuwa mfumuko wa bei, kama kila kitu kingine, ni wa asili, hii ina maana kwamba lazima kuwe na maeneo ya nafasi katika ulimwengu ambapo mfumuko wa bei unaisha na Big Bang huanza. Hata hivyo, maeneo haya hayawezi kamwe kugongana, kwa kuwa yanatenganishwa na maeneo ya nafasi ya inflating.

Nadharia Mbalimbali: Ukosoaji na Hitimisho

Kwa kumalizia, inapaswa kusemwa kwamba wakati mtu anazungumza juu ya nadharia ya anuwai, inaweza kusikika kama jogoo na mnyenyekevu kwa wakati mmoja. Lakini wanafizikia wengi wana mmenyuko tofauti kabisa: kwa maoni yao, wazo la anuwai sio la kisayansi na labda hata "hatari" kwa kuwa linaweza kusababisha juhudi zisizo za kisayansi.

Kwa mfano, Paul Steinhardt, profesa wa sayansi ya asili katika Chuo Kikuu cha Princeton, aliita nadharia ya Ulimwengu Mbalimbali "Nadharia ya Kitu Chochote", kwa kuwa inapatana na uchunguzi wa kiholela na, kwa hiyo, haina upendeleo wowote wa kimajaribio.

Kwa njia moja au nyingine, licha ya ukosoaji wa nadharia ya wingi wa walimwengu, data ya utafiti wa kisayansi (ambayo baadhi yake imeelezewa katika nakala hii) inafanya uwezekano wa kuweka mbele hata nadharia kama hizo zinazoonekana kuwa za kichaa. Baada ya yote, tukirudi kwenye mlinganisho wa kichuguu, tunajua nini kuhusu ulimwengu tunaoishi?