Παράλληλα Σύμπαντα
Μέρος 4ο 

Του Max Tegmark, από το περιοδικό Scientific American, Ιούνιος 2003

Δεν είναι επιστημονική φαντασία, Η ύπαρξη άλλων Συμπάντων είναι μια άμεση συνέπεια των κοσμολογικών παρατηρήσεων.

Αν και δεν μπορούμε να αλληλεπιδράσουμε με άλλα παράλληλα Σύμπαντα επιπέδου ΙΙ, οι κοσμολόγοι μπορούν να συμπεράνουν την ύπαρξή τους έμμεσα, γιατί η ύπαρξή τους μπορεί να δικαιολογήσει ανεξήγητες συμπτώσεις του δικού μας Σύμπαντος. Για να δώσουμε κάποιο ανάλογο, υποθέστε ότι πηγαίνετε σε ένα ξενοδοχείο όπου σας δίνουν το δωμάτιο 1967 και παρατηρείτε ότι αυτό είναι το έτος που γεννηθήκατε. Τι σύμπτωση! θα πείτε. Μετά από το αρχικό ξάφνιασμα όμως, συμπεραίνετε ότι δεν είναι και τόσο εκπληκτικό τελικά. Το ξενοδοχείο έχει εκατοντάδες δωμάτια, και δεν θα είχατε κάνει αυτές τις σκέψεις αν σας είχαν δώσει ένα άλλο δωμάτιο με έναν αριθμό που δεν θα σήμαινε τίποτα για σας. Το μάθημα που παίρνουμε είναι ότι ακόμα και αν δεν ξέρατε τίποτα από ξενοδοχεία, θα σκεφτόσαστε οπωσδήποτε την ύπαρξη και άλλων δωματίων για να εξηγήσετε την σύμπτωση.  

Σαν ένα πιο σχετικό παράδειγμα, θεωρείστε τη μάζα του Ήλιου. Η μάζα ενός άστρου καθορίζει τη λαμπρότητά του, και η χρήση βασικών αρχών της φυσικής μπορεί να μας πει ότι η ζωή επί της Γης όπως την γνωρίζουμε, είναι δυνατή μόνο αν η μάζα του Ήλιου βρίσκεται σε μια στενή περιοχή τιμών μεταξύ 1,6 X 10³⁰ και 2,4 X 10³⁰ kilograms. Αλλιώς το κλίμα της Γης θα ήταν ψυχρότερο απ' ότι είναι σήμερα του Άρη, ή πιο θερμό απ' ότι είναι σήμερα της Αφροδίτης. Η μετρούμενη ηλιακή μάζα είναι 2,0 X 10³⁰ kilograms. Με μια πρώτη ματιά, αυτή η φαινομενική σύμπτωση της μάζας που οδηγεί σε κατοικήσιμη Γη και της παρατηρούμενης μάζας, εμφανίζεται να είναι ένα παράξενο παιχνίδι της τύχης. Οι μάζες ασρεριών σαν τον Ήλιο κυμαίνονται από 10²⁹ έως 10³² kilograms, έτσι αν ο Ήλιος αποκτούσε τη μάζα του με τυχαίο τρόπο, θα υπήρχε μόνο μια μικρή πιθανότητα η τιμή αυτή να πέφτει μέσα στην περιοχή τιμών που θα οδηγούσαν σε κατοικήσιμη Γη. Αλλά ακριβώς όπως και στο παράδειγμα με το ξενοδοχείο, κανείς μπορεί να εξηγήσει την φαινομενικά παράδοξη σύμπτωση παραδεχόμενος αξιωματικά ένα σύνολο (στην περίπτωσή μας έναν αριθμό από πλανητικά συστήματα) και ένα νόμο επιλογής (το γεγονός ότι πρέπει να βρούμε τελικά τους εαυτούς μας να ζουν σε ένα κατοικήσιμο πλανήτη). Τέτοιες επιλογές σχετιζόμενες με τον παρατηρητή αναφέρονται ως "ανθρωπικές", και οι φυσικοί συμφωνούν ότι αυτές οι επιλογές δεν μπορούν να αμεληθούν όταν ελέγχουμε θεμελιώδεις θεωρίες. 

Ότι ισχύει για τα δωμάτια του ξενοδοχείου και τα πλανητικά συστήματα ισχύει και για τα παράλληλα Σύμπαντα. Οι περισσότερες, αν όχι όλες, από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα που τέθηκαν από το σπάσιμο της συμμετρίας εμφανίζονται να έχουν ένα υψηλό βαθμό συντονισμού. Αλλάζοντας τις τιμές τους κατά μέτριο ποσοστό μας οδηγούν σε ένα ποιοτικά διαφορετικό Σύμπαν - σε ένα Σύμπαν όπου εμείς πιθανότατα δεν θα υπήρχαμε. Αν το πρωτόνιο ήταν 0,2% βαρύτερο, θα διασπόταν σε νετρόνια, αποσταθεροποιώντας έτσι τα άτομα. Αν η ηλεκτρομαγνητική δύναμη ήτα 4% ασθενέστερη, δεν θα υπήρχε το υδρογόνο και τα συνηθισμένα αστέρια. Αν η ασθενής αλληλεπίδραση ήταν πολύ ασθενέστερη, το υδρογόνο δεν θα υπήρχε, αν ήταν πολύ ισχυρότερη οι supernovae θα αποτύγχαναν να στείλουν στο διάστημα τα βαριά στοιχεία που θα αποτελούσαν στη συνέχεια το σπόρο για την εξέλιξη πλανητικών συστημάτων σαν το δικό μας. Αν η κοσμολογική σταθερά ήταν πολύ μεγαλύτερη, το Σύμπαν θα είχε διασταλεί τόσο πολύ ώστε θα είχε "σχιστεί" πριν προλάβουν να σχηματιστούν οι γαλαξίες. 

Αν και ο βαθμός αυτού του ευαίσθητου συντονισμού ακόμη αμφισβητείται, τα παραδείγματα αυτά υποδηλώνουν την ύπαρξη παράλληλων Συμπάντων με διαφορετικές τιμές των φυσικών σταθερών. (Βλέπε και το άρθρο του Martin Rees "Εξερευνώντας το δικό μας και άλλα Σύμπαντα" στο περιοδικό Scientific American, Δεκέμβριος 1999). Η θεωρία για πολυσύμπαντα επιπέδου ΙΙ, προβλέπει ότι οι φυσικοί ποτέ δεν θα μπορέσουν να καθορίσουν τις τιμές των φυσικών σταθερών από πρώτες αρχές. Απλώς θα υπολογίζουν κατανομές πιθανοτήτων γι αυτά που θα περιμένουν να βρουν, λαμβάνοντας υπ' όψιν βέβαια τους νόμους επιλογής. Το αποτέλεσμα θα είναι τόσο γενικό όσο επιτρέπει η συμβιβαστότητα με την ύπαρξή μας. 

Επίπεδο III: Κβαντικοί Πολλαπλοί Κόσμοι

Τα πολυσύμπαντα επιπέδου Ι και ΙΙ περιλαμβάνουν παράλληλους κόσμους που βρίσκονται πολύ μακριά, πέραν ακόμη και από την περιοχή που μελετούν οι αστρονόμοι. Αλλά το επόμενο επίπεδο Πολυσύμπαντος βρίσκεται άμεσα γύρω μας. Πηγάζει από την περίφημη και διάσημη, αμφιλεγόμενη ερμηνεία της κβαντομηχανικής των πολλών κόσμων. Η ιδέα αυτή πρεσβεύει ότι οι τυχαιότητα στις κβαντικές διαδικασίες, κάνουν το Σύμπαν να διακλαδίζεται σε πολλαπλά αντίγραφα. Ένα για κάθε πιθανό αποτέλεσμα της μέτρησης που εκτελείται στο κβαντικό σύστημα. 

Στις αρχές του 20ου αιώνα, η θεωρία της κβαντομηχανικής έφερε επανάσταση στη φυσική καθώς μπόρεσε να εξηγήσει τον κόσμο των ατόμων, πράγμα που δεν μπορούσαν να κάνει η Νευτώνεια μηχανική. Παρά την προφανή επιτυχία της θεωρίας, ξέσπασε μια θερμή διαμάχη για το τι σήμαινε πραγματικά αυτή. Η θεωρία καθορίζει την κατάσταση του Σύμπαντος, όχι με κλασσικούς όρους όπως οι θέσεις και οι ταχύτητες όλων των σωματιδίων, αλλά με όρους κάποιου μαθηματικού αντικειμένου που λέγεται κυματοσυνάρτηση. Σύμφωνα με την εξίσωση του Schrödinger, η κατάσταση αυτή εξελίσσεται με τον χρόνο κατά "μοναδιαίο" τρόπο όπως λένε οι μαθηματικοί, και εννούν μ' αυτό ότι η κυματοσυνάρτηση περιστρέφεται σ' έναν αφηρημένο χώρο απείρων διαστάσεων, τον χώρο Hilbert. Αν και συχνά λέγεται ότι η κβαντομηχανική έχει μια εσωτερική τυχαιότητα και αβεβαιότητα, εντούτοις η κυματοσυνάρτηση εξελίσσεται κατά ντετερμινιστικό τρόπο. Δεν υπάρχει τίποτα τυχαίο και αβέβαιο στην εξέλιξή της.