Một cái nhìn hồng ngoại của chòm sao Carina được chụp bằng kính viễn vọng WISE.
(Ảnh: © NASA / JPL-Caltech / UCLA)
Paul M. Sutter là một nhà vật lý thiên văn tại Đại học bang Ohio, máy chủ của "Hỏi một người không gian" và "Đài phát thanh không gian, "và tác giả của"Vị trí của bạn trong vũ trụ. "Sutter đóng góp bài viết này cho Tiếng nói chuyên gia của Space.com: Op-Ed & Insights.
Đó là một bộ phim khoa học viễn tưởng yêu thích lâu năm: các thế giới khác, vũ trụ khác, các khả năng khác, vượt ra ngoài giới hạn của vũ trụ đã biết hoặc chỉ là một cái búng tay của một thiết bị ma thuật. Có thể các thế giới khác tương tự như sở hữu ngoại trừ một số thay đổi nhỏ trong lịch sử. Có lẽ họ hoàn toàn khác biệt, với những kiểu sống mới và kỳ lạ và tuyệt vời. Có lẽ chúng khác nhau đến mức các quy tắc vật lý cơ bản thậm chí không áp dụng ở đó.
Tất nhiên, tôi đang nói về đa vũ trụ - khả năng có những vũ trụ khác biệt ở đâu đó ngoài kia.
Nhưng chúng có tồn tại không?
Bong bóng thổi
Ý tưởng đa vũ trụ mọc lên trong một vài lĩnh vực khác nhau về khoa học, triết học và thậm chí tôn giáo. Trong bản thân vật lý, khả năng các thế giới khác xuất hiện trong cơ học lượng tử (đặc biệt thông qua cách giải thích "nhiều thế giới", trong đó mọi kết quả ngẫu nhiên trong một tương tác tách ra khỏi vũ trụ mới nơi mỗi kết quả được nhận ra) và lý thuyết dây (trong đó sắp xếp khác nhau của các kích thước nhỏ, cuộn lên dẫn đến vật lý khác nhau trong vũ trụ của riêng họ).
Những ý tưởng này rất thú vị để nói về, nhưng có lẽ con đường hấp dẫn nhất đến đa vũ trụ là thông qua sự hiểu biết của chúng ta về những khoảnh khắc đầu tiên của chính vũ trụ: thời kỳ lạm phát.
Theo cách tốt nhất chúng ta có thể nói, vũ trụ cực kỳ sớm trải qua một giai đoạn mở rộng cực kỳ nhanh chóng: lạm phát. Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng kỷ nguyên này được điều khiển bởi một trường lượng tử kỳ lạ - một năng lượng sủi bọt, sủi bọt được đưa vào chân không của không gian thời gian - khiến vũ trụ gần như tự xé toạc với cường độ giãn nở của nó. Nhưng chẳng mấy chốc, cánh đồng đó đã mất đi sức sống và phân rã thành một đám các hạt hiện đang sinh sống trong vũ trụ ngày nay.
Và chính trong thời đại lạm phát này, đa vũ trụ có cơ hội xuất hiện. Hãy tưởng tượng vũ trụ sớm, bị lạm phát thống trị như một ổ bánh mì khổng lồ. Câu chuyện tôi vừa kể giả định rằng lạm phát bắt đầu và dừng lại đồng đều trong toàn vũ trụ; toàn bộ ổ bánh ngừng tăng lên cùng một lúc.
Nhưng bất cứ điều gì đã thúc đẩy lạm phát là một trường lượng tử, điều đó có nghĩa là chúng ta không thể cho rằng mọi thứ quá đơn giản. Một số phần của lĩnh vực chỉ là năng lượng ngẫu nhiên hơn so với những phần khác, trong khi các điểm khác là trầm tích hơn. Đó chỉ là bản chất ngẫu nhiên của sự sống trong một thế giới lượng tử.
Vì vậy, ổ bánh mì của chúng tôi không chính xác. Một số phần của nó có thể ngừng tăng, tự nhéo và tự cô lập, trong khi phần còn lại của ổ bánh tiếp tục tăng. Và vì sẽ luôn có một phần của ổ bánh mì tăng nhanh hơn mức trung bình, bây giờ bạn có thể tưởng tượng một ổ bánh mì tiếp tục tăng lên vĩnh cửu, với một ít bit và túi ở đây và ngẫu nhiên bắt một phần chậm và tự nhéo.
Mỗi bit bị chèn ép là vũ trụ độc đáo của riêng nó, chỉ là một bong bóng của nhiều người trong đa vũ trụ. Hơn nữa, các chi tiết về sự kết thúc của lạm phát xác định một loạt các tính chất vật lý quan trọng, như sức mạnh của các lực tự nhiên và khối lượng của các hạt (các chi tiết phụ thuộc vào mô hình lạm phát cụ thể). Chúng ta đang nói những thứ như khối lượng của electron và số lượng các hạt. Thứ thực sự quan trọng.
Và vì mỗi trong số các vũ trụ bị chèn ép này, các vũ trụ bong bóng chấm dứt lạm phát theo cách riêng và đặc biệt của riêng nó, mỗi vũ trụ bong bóng đều có bộ vật lý độc đáo của riêng mình.
Câu trả lời xen kẽ
Vì toàn bộ ổ bánh mì tiếp tục tăng (vì luôn có một phần của nó với tốc độ lạm phát nhanh hơn mức trung bình), rất nhanh chóng, bạn có được rất nhiều vũ trụ sủi bọt xung quanh nhau. Một đa vũ trụ. Mỗi vũ trụ về cơ bản là mãi mãi đóng cửa với những người khác. Tuy nhiên, có một số trường hợp chúng có thể giao nhau.
Nếu hai vũ trụ chụm lại tương đối sớm sau nhau và tương đối gần nhau, thì chúng có thể giao nhau trong một thời gian ngắn trước khi thổi phồng lên nhau trong phần còn lại của cõi vĩnh hằng. Và nếu họ làm vậy, giao lộ đó có thể để lại dấu ấn trong nền vi sóng vũ trụ trong số những vũ trụ đó, lớp vỏ hóa thạch còn sót lại từ khi vũ trụ còn là một đứa trẻ 380.000 năm tuổi.
Hãy tưởng tượng hai bong bóng xà phòng cọ xát vào nhau; dấu ấn này sẽ có dạng một vòng tròn trông kỳ lạ trên bầu trời (nơi "sự kỳ lạ" phụ thuộc vào loại vũ trụ chúng ta có thể giao nhau). Đương nhiên, chúng tôi không tìm thấy bất kỳ dấu vết nào của đa vũ trụ.
Nếu không có bằng chứng trực tiếp, thật khó để đánh giá khả năng tồn tại của ý tưởng đa vũ trụ. Nó có thể là kết quả chung của tất cả các lý thuyết lạm phát, do đó, nếu chúng ta có thể tìm thấy bằng chứng mạnh mẽ hơn về lạm phát, chúng ta cũng có thể chứng minh sự tồn tại của đa vũ trụ. Nhưng ngay bây giờ, chúng ta không hiểu đầy đủ các cơ chế của lạm phát, vì vậy điều đó không còn nhiều nữa.
Và đây là một câu hỏi khác để suy ngẫm. Nếu bạn thay đổi vật lý của vũ trụ của chúng ta chỉ một chút, thì cuộc sống như chúng ta biết sẽ là không thể. Tại sao chúng ta thấy mình trong một vũ trụ đặc biệt như vậy, nơi mà kiểu sống của chúng ta có thể tồn tại? Có lẽ vì tất cả các bong bóng trong đa vũ trụ, tất nhiên chúng ta sẽ thấy mình ở một trong số ít có khả năng khơi dậy trí thông minh? (Hoặc nếu không chúng ta sẽ không nhận thức được về nó.) Hoặc nó là một cái gì đó sâu sắc hơn nhiều? Đây có phải là một câu hỏi cho khoa học?
Có lẽ một vũ trụ khác có tất cả các câu trả lời.
Tìm hiểu thêm bằng cách nghe tập phim "Chúng ta có sống trong đa vũ trụ không?" trên podcast "Hỏi một Spaceman", có sẵn trêniTunes và trên web tạihttp://www.askaspaceman.com. Cảm ơn @ ProducterEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. và Slinkerdeer cho các câu hỏi dẫn đến phần này! Đặt câu hỏi của riêng bạn trên Twitter bằng cách sử dụng #AskASpaceman hoặc theo Paul @PaulMattSutter và facebook.com/PaulMattSutter.
- Các trường đại học song song: Lý thuyết & bằng chứng
- Đối đầu với đa vũ trụ: 'Đại học vô hạn' nghĩa là gì
- Đa vũ trụ hay vũ trụ? Các nhà vật lý tranh luận
