Vårt universum kan vara en expanderande bubbla i en extra dimension

Pin
Send
Share
Send

Som en bit skum på toppen av en havsvågen, kan vårt observerbara universum inte vara mer än en sliver som sitter inom kanten av en bubbla som ständigt expanderar till en högre dimension.

Medan denna förvirrande idé kanske låter som något ur fysikerens feberdröm, är det i själva verket en ny strävan att förena strängteoriens matematik med verkligheten i mörk energi, en mystisk, allomfattande kosmisk kraft som agerar i opposition till gravitationen.

Stringteori är ett försök att förena de två pelarna i 1900-talets fysik - kvantmekanik och tyngdkraft - genom att säga att alla partiklar är endimensionella strängar vars vibrationer bestämmer egenskaper såsom massa och laddning. Teorin har beskrivits som matematisk vacker, och har länge varit en av de ledande utmanarna för vad forskare kallar en teori om allt, vilket innebär en ram för att förklara all fysik, populariserad i böcker som Brian Greene's The Elegant Universe (Norton, 1999).

Men strängteoretiker har nyligen gått förlorade i en varning av sina egna spekulationer. Många versioner av strängteori kräver att verkligheten består av 10 eller fler dimensioner - rymdens tre och en tid vi normalt upplever, plus många andra som rullas upp till en extremt snäv punkt. Exakt hur dessa extra dimensioner konfigureras bestämmer egenskaperna för universum som vi uppfattar.

I början av 2000-talet insåg forskare att strängteorin gjorde det möjligt för så många som 10 ^ 500 (det är nummer 1 följt av 500 nollor) unika universum att existera, vilket skapade ett mångkulturellt landskap där vårt speciella universum bara var ett litet underavsnitt, som Live Vetenskap rapporterade tidigare. Men strängteoriekvationer producerade också mestadels hypotetiska universum som saknar mörk energi, som astronomer upptäckte på 1990-talet och som för närvarande påskyndar expansionen av kosmos.

Tidigare i år tog forskare ett slag mot strängteori genom att föreslå att inte en enda av de nästan otaliga universum som den beskriver faktiskt innehåller mörk energi som vi känner till. "Det blir allt tydligare att de modeller som hittills föreslagits i strängteori för att beskriva mörk energi lider av matematiska problem," Ulf Danielsson, medförfattare till en ny artikel publicerad 27 december i tidskriften Physical Review Letters och en teoretisk fysiker vid Uppsala University in Sweden, berättade för Live Science.

Det grundläggande problemet, sade Danielsson, är att ekvationerna som styr strängteorin säger att alla universum med vår version av mörk energi i den snabbt ska försvinna och försvinna. "Vår idé är att förvandla detta problem till en dygd," sade han.

Tillsammans med sina kollegor konstruerade han en modell där processen som orsakar att dessa mörka energi-genomsyrade universum förfaller faktiskt driver inflationen av bubblor från många dimensioner. Vi lever inom gränsen för en av dessa expanderande bubblor och "mörk energi är ... inducerad på ett subtilt sätt genom samspelet mellan bubbelväggarna som vi lever på och de högre dimensionerna," skrev Danielsson i ett blogginlägg som beskrev den nya teorin .

Big Bang, när vårt kosmos föddes, blir då ögonblicket då denna bubbla började expanderas, enligt Danielsson. Partiklar i vårt universum är helt enkelt slutpunkterna för strängar som sträcker sig ut i extra dimensioner. Danielsson och hans kollegor är intresserade av att kontrollera om deras modell är kompatibel med andra kända aspekter av fysik. Och hypotesen kan hjälpa fysiker att göra observerbara förutsägelser om det tidiga universum och svarta hål, sa Danielsson.

Men andra forskare köper inte det.

"Detta är en matte-fiktion som har noll experimentella bevis som talar för det," sa Sabine Hossenfelder, en fysiker vid Frankfurt Institute for Advanced Studies i Tyskland, till Live Science.

Hossenfelder har varit kritisk till mycket av den senaste pontifikationen inom grundläggande fysik och publicerade en bok förra året som heter Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray (Basic Books, 2018). "Stringteoretiker föreslår en till synes oändlig mängd matematiska konstruktioner som inte har något känt samband med observation", sade hon.

Men Danielsson tror inte att strängteorin kommer att vara evigt otestbar, och att de aktuella debatterna kring den redan ger några kontroller av teorin. "Om det visar sig att strängteori inte kan ge mörk energi av det slag vi observerar, testas strängteorin inte bara, det har visat sig fel," sade han.

Pin
Send
Share
Send