En infraröd vy av konstellationen Carina taget av WISE-teleskopet.
(Bild: © NASA / JPL-Caltech / UCLA)
Paul M. Sutter är en astrofysiker på Ohio State University, värd av "Fråga en Spaceman" och "Space Radio, "och författare till"Din plats i universum. "Sutter bidrog med den här artikeln till Space.coms expertröster: Op-Ed & Insights.
Det är en ständig sci-fi-favorit: andra världar, andra universum, andra möjligheter, strax utanför det kända kosmos eller bara en flick av en magisk enhet bort. Kanske de andra världarna är kusligt lik de egna med undantag för någon knäppa liten förändring i historien. Kanske är de radikalt olika, med nya och konstiga och underbara slags liv. Kanske är de så olika att fysiska grundregler inte ens gäller där.
Jag talar naturligtvis om multiversen - möjligheten att det finns andra distinkta universum någonstans där ute.
Men existerar de?
Blåser bubblor
Mångfaldsidén växer upp inom några olika områden inom vetenskap, filosofi och till och med religion. Inom själva fysiken framträder möjligheten för andra världar i kvantmekanik (särskilt genom tolkningen av "många världar", där varje slumpmässigt resultat i en interaktion grenar ut nya universum där varje resultat realiseras) och strängteori (där olika arrangemang av små, upprullade extra dimensioner leder till olika fysiker i sina egna universum).
Dessa idéer är roliga att prata om, men kanske den mest lockande vägen till multiversen är genom vår förståelse av de tidigaste ögonblicken i själva universumet: inflationsperioden.
Så gott vi kan säga, genomgick det oerhört tidiga universum en period av otroligt snabb expansion: inflation. Forskare teoretiserar att denna epok drivs av ett exotiskt kvantfält - en bubblande, skummande energi bakad i vakuumet i rymdtidens själva - som fick universum att nästan riva sig isär med intensiteten i dess expansion. Men snart förlorade det fältet sitt förfall och förföll till svärmen av partiklar som nu bebor dagens universum.
Och det var i denna inflationsperiod som ett multiversum hade en livskraftig chans att dyka upp. Föreställ dig det tidiga, inflationsdominerade universum som ett gigantiskt bröd med stigande bröd. Den berättelse jag just berättat antar att inflationen börjar och stoppar enhetligt i hela kosmos; hela brödet slutar stiga i exakt samma ögonblick.
Men vad som än drev inflationen var ett kvantfält, vilket betyder att vi inte kan anta att saker är så enkla. Vissa delar av fältet var bara slumpmässigt mer energiska än andra, medan andra fläckar var mer lugnande. Det är bara livets slumpmässiga natur i en kvantvärld.
Så vårt bröd är inte exakt enhetligt. Vissa delar av det kan sluta stiga, klämma sig och isolera sig, medan resten av limpa fortsätter att stiga. Och eftersom det alltid kommer att finnas en del av limpa som ökar snabbare än i genomsnitt, kan du nu föreställa dig ett bröd som fortsätter att stiga för evigt, med små bitar och fickor här och där slumpmässigt fånga en långsam portion och klämma sig av.
Var och en av dessa nypade bitar är sitt eget unika universum, bara en bubbla av många i multiversen. Dessutom bestämmer detaljerna om slutet på inflationen ett gäng viktiga fysiska egenskaper, som styrkan hos naturkrafterna och partiklernas massor (detaljerna beror på den specifika modellen för uppblåsning). Vi talar saker som elektronens massa och antalet partikelarter. Riktigt viktiga grejer.
Och eftersom var och en av dessa klämda, bubblaunivers upphör inflationen på sitt eget unika och speciella sätt, får varje bubblaunivers sin egen unika uppsättning fysik.
Korsande svar
Eftersom hela brödet fortsätter att stiga (eftersom det alltid finns en del av det med en snabbare inflation än inflationen), mycket snabbt, får du en hel del universum som alla bubblar runt varandra. Ett mångfald. Varje universum är väsentligen för alltid stängt från de andra. Det finns dock vissa fall där de kan korsa varandra.
Om två universum klämmer av sig relativt snart efter varandra, och relativt nära varandra, kan de korsas kort innan de blåser bort från varandra under resten av evigheten. Och om de gör det, kan korsningen lämna ett intryck i kosmisk mikrovågsugn bakgrund av dessa universum, det kvarvarande fossila ljuset från universum var ett infantil 380 000 år gammalt.
Föreställ dig att två såpbubblor gnuggar mot varandra; detta avtryck kommer att ha formen av en udda snygg cirkel på himlen (där "udda" beror på vilken typ av universum vi korsar varandra). Naturligtvis har vi inte hittat några sådana spår av en mångfald.
Utan direkt bevis är det svårt att bedöma lönsamheten i idéen från flera månader till inflation. Det kan vara ett generiskt resultat av alla inflationsteorier, så att om vi kan hitta starkare bevis för inflation, kan vi också visa att det finns multivers. Men just nu förstår vi inte helt mekanikerna för inflationen, så det är inte mycket att hända.
Och här är en annan fråga att fundera över. Om du ändrade fysiken i vårt universum bara lite, så skulle livet som vi känner det vara omöjligt. Varför befinner vi oss i ett sådant speciellt universum, där vår typ av liv kan överleva? Är det kanske på grund av alla bubblorna i multiversen, naturligtvis skulle vi befinna oss i en av de få som kan ge upphov till intelligens? (Eller annars skulle vi inte vara medvetna om det.) Eller är det något mycket djupare? Är det till och med en fråga för vetenskapen?
Kanske har ett annat universum alla svar.
Läs mer genom att lyssna på avsnittet "Bor vi i multiversen?" på podcasten "Ask a Spaceman", tillgänglig påiTunes och på webben klhttp://www.askaspaceman.com. Tack till @ProducerEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. och Slinkerdeer för de frågor som ledde till detta stycke! Ställ din egen fråga på Twitter med #AskASpaceman eller genom att följa Paul @PaulMattSutter och facebook.com/PaulMattSutter.
- Parallella universum: teorier och bevis
- Konfrontera multiversen: Vad "Oändliga universum" skulle betyda
- Multiverse eller universum? Fysiker debatt
