|
Δεν είναι επιστημονική φαντασία,
Η ύπαρξη άλλων Συμπάντων είναι μια
άμεση συνέπεια των κοσμολογικών
παρατηρήσεων.
Επίπεδο ΙΙ: Άλλες φυσαλίδες
μετά τον πληθωρισμό
Αν το επίπεδο Ι μας είναι
δύσκολο να το χωνέψουμε, ας
προσπαθήσουμε να φανταστούμε ένα
άπειρο σύνολο από διαφορετικά
Πολυσύμπαντα επιπέδου Ι, μερικά
πιθανόν με διαφορετικές διαστάσεις
χωροχρόνου και διαφορετικές φυσικές
σταθερές. Αυτά τα άλλα Πολυσύμπαντα τα
οποία συνιστούν ένα Πολυσύμπαν
επιπέδου ΙΙ, προβλέπονται από την
δημοφιλή θεωρία του αιώνιου χαοτικού
πληθωρισμού.
Ο πληθωρισμός είναι μια επέκταση της
θεωρίας του Big Bang, και εξηγεί πολλά από
τα αδύνατα σημεία αυτής της θεωρίας,
όπως για παράδειγμα, γιατί το Σύμπαν
είναι τόσο μεγάλο, τόσο ομογενές και
τόσο επίπεδο. Μια πολύ γρήγορη διαστολή
του χώρου στην αρχή του Σύμπαντος,
μπορεί να εξηγήσει όλα αυτά τα σημεία
και άλλα ακόμα. Μια τέτοια διαστολή
προβλέπεται από μια πλατειά τάξη
θεωριών των στοιχειωδών σωματιδίων,
και όλες οι ενδείξεις που έχουμε
υποστηρίζουν μια τέτοια γρήγορη
διαστολή. Η φράση: "αιώνια χαοτικό"
αναφέρεται στο τι συμβαίνει σε πολύ
μεγάλες κλίμακες. Ο χώρος σαν σύνολο
διαστέλλεται και θα συνεχίσει να το
κάνει για πάντα, αλλά μερικές περιοχές
του χώρου σταματούν να διαστέλλονται
και σχηματίζουν μεμονωμένες φυσαλίδες,
σαν θύλακοι αέρα σε μια ζύμη που
φουσκώνει. Άπειρες τέτοιες φυσαλίδες
αναδύονται. Κάθε μια είναι ένα
Πολυσύμπαν επιπέδου Ι σε εμβρυακή
κατάσταση: άπειρη σε μέγεθος και γεμάτη
με ύλη που αποτέθηκε από το ενεργειακό
πεδίο που προκάλεσε τον πληθωρισμό.
Πολυσύμπαντα
- φυσαλίδες
Οι φυσαλίδες αυτές είναι σε
απόσταση μεγαλύτερη από άπειρη από τη
Γη μας, υπό την έννοια ότι δεν θα
μπορούσαμε να φτάσουμε ποτέ εκεί ακόμη
και αν ταξιδεύαμε με την ταχύτητα του
φωτός για πάντα. Ο λόγος είναι ότι ο
χώρος μεταξύ της φυσαλίδας μας και των
γειτονικών φυσαλίδων διαστέλλεται πιο
γρήγορα από ότι κινούμαστε εμείς εντός
αυτού του χώρου, ακόμη και αν
κινούμαστε με την ταχύτητα του φωτός.
Οι απόγονοί σας δεν θα δουν ποτέ τα
αντίγραφά τους οπουδήποτε μέσα στο
επίπεδο ΙΙ. Για τον ίδιο λόγο, αν η
κοσμική διαστολή επιταχύνεται, όπως
μας δείχνουν οι τωρινές μας
παρατηρήσεις, κανείς δεν θα μπορέσει
ποτέ να δει ούτε τα αντίγραφά του εντός
του επιπέδου Ι.
Το Πολυσύμπαν επιπέδου ΙΙ έχει μια
ποικιλομορφία πολύ μεγαλύτερη από το
Πολυσύμπαν επιπέδου Ι. Οι φυσσαλίδες
διαφέρουν όχι μόνο ως προς τις αρχικές
συνθήκες αλλά και ως προς φαινομενικά
σταθερές όψεις της φύσης. Η επικρατούσα
άποψη στη φυσική σήμερα είναι ότι ο
αριθμός των διαστάσεων του χωροχρόνου,
η ποιοτική μορφή των στοιχειωδών
σωματίων, και πολλές από τις
ονομαζόμενες φυσικές σταθερές, δεν
απορρέουν από τους φυσικούς νόμους
αλλά είναι το προϊόν διαδικασιών που
ονομάζονται διασπάσεις συμμετριών. Για
παράδειγμα οι θεωρητικοί πιστεύουν ότι
ο χώρος στο δικό μας Σύμπαν είχε κάποτε
9 διαστάσεις, όλες ισότιμες μεταξύ τους.
Αρκετά νωρίς στην ιστορία του
Σύμπαντος, τρεις από αυτές συμμετείχαν
στην διαστολή του Σύμπαντος και
κατέληξαν να είναι αυτές που
παρατηρούμε σήμερα. Οι άλλες 6 δεν
γίνονται σήμερα αντιληπτές, είτε διότι
έχουν παραμείνει μικροσκοπικές με μια
κλειστή μορφή σαν "λουκουμάς",
είτε διότι όλη η ύλη είναι περιορισμένη
σε μια τρισδιάστατη επιφάνεια (μια
μεμβράνη ή απλά βράνη όπως την λένε), η
οποία βρίσκεται μέσα στον 9-διάστατο
χώρο.
Έτσι έσπασε η αρχική συμμετρία μεταξύ
των διαστάσεων. Οι κβαντικές
διακυμάνσεις που προκαλούν τον χαοτικό
πληθωρισμό, θα μπορούσαν να
προκαλέσουν διαφορετικά σπασίματα της
συμμετρίας σε άλλες φυσαλίδες. Μερικές
μπορεί να κατέληξαν τετραδιάστατες,
άλλες μπορεί να περιέχουν μόνο δύο αντί
για τρεις γενιές των κουάρκ, και ακόμη
άλλες μπορεί να έχουν μια ισχυρότερη
κοσμολογική σταθερά απ' ότι το δικό μας
Σύμπαν.
Ένας άλλος τρόπος να παραχθεί ένα
Πολυσύμπαν επιπέδου ΙΙ θα μπορούσε να
είναι μέσω ενός κύκλου γέννησης και
καταστροφής Συμπάντων. Η ιδέα αυτή
εισήχθη σε επιστημονική βάση τη
δεκαετία του 1930 από τον Richard C. Tolman, ενώ
πρόσφατα την επεξεργάστηκαν οι Paul J.
Steinhardt του πανεπιστημίου Princeton και Neil Turok
του πανεπιστημίου Cambridge. Η πρόταση των
Steinhardt και Turok και τα σχετικά μοντέλα
περιλαμβάνουν μια δεύτερη
τρισδιάστατη βράνη, που υπάρχει
παράλληλα με τη δική μας, και
αντισταθμίζονται σε μια ανώτερη
διάσταση. Αυτό το παράλληλο Σύμπαν δεν
είναι στην πραγματικότητα ένα
ξεχωριστό Σύμπαν, γιατί αλληλεπιδρά με
το δικό μας. Αλλά το σύνολο των
Συμπάντων που δημιούργησαν,
δημιουργούν ή θα δημιουργήσουν με την
αλληλεπίδρασή τους αυτές οι βράνες, θα
σχηματίζουν ένα Πολυσύμπαν, που μάλλον
θα έχει μια ποικιλομορφία παρόμοια με
αυτή που παράγεται με τον χαοτικό
πληθωρισμό. Μια ιδέα που προτείνεται
από τον Lee Smolin του Ινστιτούτου Perimeter στο
Ontario, περιλαμβάνει κι άλλο ακόμη
Πολυσύμπαν συγκρίσιμο σε
ποικιλομορφία με αυτό του επιπέδου ΙΙ,
αλλά που συνεχώς διαιρείται και
δημιουργεί νέα Σύμπαντα μέσω μαύρων
οπών μάλλον παρά μέσω της φυσικής των
βρανών.
Το μυστήριο της πιθανότητας. Τι
πιθανότητες υπάρχουν;
Καθώς οι θεωρίες για τα
Πολυσύμπαντα απολαμβάνουν όλο και
μεγαλύτερο θαυμασμό, το ζήτημα του πως
να υπολογίζουμε πιθανότητες στη φυσική,
μας φέρνει σε όλο και μεγαλύτερη
αμηχανία. Αν πραγματικά υπάρχουν πολλά
ίδια αντίγραφα του εαυτού σας η
παραδοσιακή έννοια της αιτιοκρατίας
εξατμίζεται. Δεν μπορείτε να
υπολογίσετε το μέλλον σας ακόμη και αν
είχατε πλήρη γνώση της συνολικής
κατάστασης του Πολυσύμπαντός σας,
διότι δεν υπάρχει τρόπος για σας να
προσδιορίσετε ποιο από τα αντίγραφα
είσαστε (όλα αισθάνονται ότι είναι το
ίδιο). Το μόνο που μπορείτε να
προβλέψετε είναι οι πιθανότητες για το
τι θα παρατηρείτε. Αν ένα αποτέλεσμα
έχει πιθανότητες ας πούμε 50%, αυτό
σημαίνει ότι οι μισοί παρατηρητές
παρατηρούν αυτό το αποτέλεσμα.
Ατυχώς δεν είναι εύκολο έργο να
υπολογίσετε ποιο κλάσμα των άπειρων
παρατηρητών παρατηρεί κάποιο γεγονός.
Η απάντηση εξαρτάται από την σειρά με
την οποία τους μετράτε. Ως ανάλογο θα
μπορούσαμε να πούμε ότι, το κλάσμα των
ακεραίων που είναι άρτιοι είναι 50% αν
τους διατάξετε αριθμητικά (1, 2, 3, 4, ...)
αλλά πλησιάζει το 100% αν τους διατάξετε
ψηφίο προς ψηφίο, με τον τρόπο που θα
έκανε ένας επεξεργαστής (1, 10, 100, 1,000, ...).
Όταν οι παρατηρητές βρίσκονται σε
αποκομμένα μεταξύ τους Σύμπαντα, δεν
υπάρχει τρόπος φυσικά προφανής, πως να
τους διατάξουμε. Αντί γι αυτό κανένας
πρέπει να πάρει δείγματα από
διαφορετικά Σύμπαντα, με κάποια
στατιστικά βάρη που αναφέρονται από
τους μαθηματικούς ως "μέτρο".
Το πρόβλημα αυτό εμφανίζεται ήπιο και
αντιμετωπίσιμο στο επίπεδο Ι, αλλά
γίνεται σοβαρό στο επίπεδο ΙΙ, έχει
προκαλέσει αρκετή αντιπαράθεση στο
επίπεδο ΙΙΙ και είναι τρομακτικό στο
επίπεδο ΙV. Στο επίπεδο ΙΙ για
παράδειγμα, ο Alexander Vilenkin του
πανεπιστημίου Tufts, αλλά και άλλοι
ερευνητές έχουν δημοσιεύσει
προβλέψεις για τις κατανομές
πιθανότητας διαφόρων κοσμολογικών
παραμέτρων. Σχολιάζουν λοιπόν ότι
διαφορετικά παράλληλα Σύμπαντα που
έχουν διασταλεί σε διαφορετικό βαθμό
θα έχουν και διαφορετικά στατιστικά
βάρη, ανάλογα με τον όγκο τους. Από την
άλλη πλευρά, οι μαθηματικοί θα μας πουν
ότι 2Χ άπειρο = άπειρο, και συνεπώς δεν
υπάρχει αντικειμενική άποψη πως ένα
άπειρο Σύμπαν που έχει διασταλεί κατά
ένα παράγοντα 2 είναι και μεγαλύτερο.
Επιπλέον ένα πεπερασμένο Σύμπαν με
τοπολογία λουκουμά είναι ισοδύναμο με
ένα τέλεια περιοδικό Σύμπαν με άπειρο
όγκο, όπως εμφανίζονται και τα δυο τους
στους παρατηρητές που βρίσκονται μέσα
σ' αυτά. Έτσι λοιπόν ο άπειρα μικρότερος
όγκος του ενός γιατί να δώσει μηδενικό
στατιστικό βάρος στους υπολογισμούς;
Τελικά ακόμη και στο Πολυσύμπαν
επιπέδου Ι, οι όγκοι Hubble
επαναλαμβάνονται (με τυχαίο βέβαια
τρόπο και όχι περιοδικά) μετά από
περίπου 10 στην 10118 μέτρα.
Αν νομίζετε ότι κάτι τέτοιο είναι
άσχημο, σκεφθείτε το πρόβλημα να
αποδώσουμε στατιστικά βάρη σε
διαφορετικές μαθηματικές δομές στο
επίπεδο ΙV. Το γεγονός ότι το Σύμπαν μας
μοιάζει σχετικά απλό, έχει κάνει
αρκετούς να προτείνουν ότι ο σωστός
τρόπος απόδοσης στατιστικού βάρους
σχετίζεται κάπως με την πολυπλοκότητα. |
