Wenn Sie dachten, alles sei auf das beschränkt, was wir jenseits des kosmischen Horizonts gefunden haben, machen Sie sich bereit, Ihre Meinung zu ändern.
„Es ist schwierig, Inflationsmodelle zu entwickeln, die nicht zu einem Multiversum führen. Dies ist nicht unmöglich, daher bin ich sicher, dass weitere Forschung erforderlich ist. Die meisten Inflationsmodelle führen jedoch zu einem Multiversum, und die Beweise für die Inflation werden uns zu einer ernsthaften Akzeptanz [mehrerer Universen] führen “, sagte Alan Guth, der amerikanische Physiker und Kosmologe, der einmal Pionierarbeit für die Idee der Inflation oder der kosmischen Expansion geleistet hat.
Stellen Sie sich vor, das Universum, das wir von Ende zu Ende beobachten, ist nur ein Tropfen im kosmischen Ozean. Über das hinaus, was wir sehen, gibt es mehr Raum, mehr Galaxien, vor allem unzählige Milliarden Lichtjahre weiter, als wir jemals erreichen können. Und so groß das Universum sein kann, so zahllos kann die Anzahl ähnlicher Universen sein - einige größer und älter, einige kleiner und jünger -, die über die Raumzeit verstreut sind. Und genauso schnell wie sich diese Universen ausdehnen, dehnt sich die sie enthaltende Raumzeit noch schneller aus, zieht sie weiter auseinander und stellt sicher, dass sich niemals zwei Universen treffen. Klingt nach Science Fiction? Dies ist die wissenschaftliche Idee des Multiversums oder mehrerer Universen. Aber wenn die wissenschaftliche Ansicht, die wir heute vertreten, richtig ist,Diese Idee wird nicht nur angemessen sein, sondern auch eine unvermeidliche Folge unserer Grundgesetze, sagt der Physiker Ethan Siegel.
Die Idee mehrerer Universen wurzelt in der Physik, die zur Beschreibung des Universums benötigt wird, das wir heute sehen und bewohnen. Überall am Himmel sehen wir Sterne und Galaxien in einem großen kosmischen Netz. Aber je weiter wir in den Raum schauen, desto weiter zurück in die Zeit kommen wir. Je weiter die Galaxien entfernt sind, desto jünger sind sie und daher weniger entwickelt. Ihre Sterne haben weniger schwere Elemente, sie erscheinen kleiner, weil es weniger Fusionen, mehr Spiralen und weniger Ellipsen gibt (weil letztere Zeit brauchen) und so weiter. Wenn wir uns an die Grenzen des Sichtbaren bewegen, finden wir die allerersten Sterne im Universum und darüber hinaus - eine Region der Dunkelheit, in der es nur ein Licht gibt: das Nachleuchten des Urknalls.
Der Urknall selbst - der vor 13,8 Milliarden Jahren geschah - war nicht der Beginn von Raum und Zeit, sondern der Beginn unseres beobachtbaren Universums. Davor gab es eine Ära, die als kosmische Inflation bekannt war, als sich der Raum selbst exponentiell ausdehnte und mit der Energie gefüllt war, die dem Gefüge der Raumzeit innewohnt. Die kosmische Inflation selbst ist ein Beispiel für eine Theorie, die die vorhergehende ersetzte:
„Es stimmte mit allen Erfolgen der Urknalltheorie überein und deckte die gesamte moderne Kosmologie ab.
- Sie erklärte eine Reihe von Problemen, die der Urknall nicht erklären konnte, darunter, warum das Universum überall die gleiche Temperatur hatte, warum es räumlich flach ist und warum keine energiereichen Relikte wie magnetische Monopole mehr vorhanden waren.
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„Und sie machte viele neue Vorhersagen, die beobachtend getestet werden konnten, von denen die meisten bestätigt wurden.
Es gab jedoch eine Konsequenz, die die Inflationstheorie vorhersagte. Wir wissen nicht, ob wir es bestätigen können oder nicht: mehrere Universen.
Die Inflation führt zu einer exponentiellen Ausdehnung des Raums, was sehr schnell dazu führen kann, dass bereits vorhandene gekrümmte Räume flach erscheinen.
Durch die Inflation wächst der Raum exponentiell. Das heißt, Sie nehmen alles, was vor dem Urknall existierte und werden viel, viel, viel mehr als es war. Bisher passt das zu uns: Es erklärt, wie wir zu einem homogenen und riesigen Universum gekommen sind. Wenn die Inflation endet, ist das Universum mit Materie und Strahlung gefüllt, deren Erscheinung wir als glühenden Urknall betrachten. Und hier beginnen die Kuriositäten. Damit die Inflation endet, muss sie, unabhängig davon, welches Quantenfeld dafür verantwortlich ist, von einem hochenergetischen instabilen Zustand zu einem energiearmen und stabilen Zustand übergehen. Dieser Übergang und das "Rutschen" ins Tal bringen die Inflation zum Ende und verursachen den Urknall.
Aber egal welches Feld für die Inflation verantwortlich ist, wie in allen anderen Bereichen, die den Gesetzen der Physik folgen, muss es von Natur aus ein Quantenfeld sein. Wie alle Quantenfelder wird es durch eine Wellenfunktion mit der Wahrscheinlichkeit einer Wellenausbreitung über die Zeit beschrieben. Wenn die Größe des Feldes langsam ins Tal rollt, ist die Quantenausbreitung der Wellenfunktion schneller als das Abrollen, was bedeutet, dass es möglich - sogar wahrscheinlich - ist, dass die Inflation allmählich zum Urknall führt.
Wenn Inflation ein Quantenfeld wäre, würde die Größe des Feldes im Laufe der Zeit divergieren, wobei verschiedene Regionen des Raums unterschiedliche Realisierungen des Feldwertes annehmen würden. In vielen Regionen wird der Wert des Feldes auf den Grund des Tals fallen und die Inflation beenden. In vielen anderen Regionen wird die Inflation so lange anhalten, wie Sie möchten.
Da sich der Raum während der Inflation exponentiell ausdehnt, bedeutet dies, dass im Laufe der Zeit exponentiell mehr Regionen des Raums entstehen. In einigen Gebieten endet die Inflation: Dort rutscht das Feld in ein Tal. In anderen Ländern wird die Inflation jedoch anhalten und in jedem Bereich, in dem die Inflation endet, immer mehr Platz schaffen. Die Inflationsrate ist viel schneller als selbst die maximale Expansionsrate des mit Materie und Energie gefüllten Universums, daher decken die Inflationsbereiche in kürzester Zeit alles ab. Nach den Mechanismen, die uns eine ausreichende Inflation bieten, um das Universum zu erschaffen, das wir sehen, ist unsere Region des Weltraums, in der die Inflation geendet hat, von viel mehr anderen Regionen umgeben - in denen die Inflation anhält oder nicht sofort endet.
Die Inflation hält trotz der Bereiche, in denen sie endete, auf unbestimmte Zeit an
Hier tritt das als ewige Inflation bekannte Phänomen auf. Wo die Inflation endet, wird der Urknall geboren und das Universum - wie das, das wir sehen - ähnelt unserem eigenen. Aber wo die Inflation nicht endet, entsteht mehr Inflationsraum, was zu anderen Regionen führt, in denen es große Pony geben wird, getrennt von unseren, und zu anderen Regionen, in denen die Inflation beginnt.
Wie groß unser Universum ist, dies ist nur ein kleiner Bruchteil von allem, was wirklich ist
Dieses Bild von riesigen Universen, das viel größer ist als der magere Teil, den wir beobachten können und der ständig durch den schwellenden Raum entsteht, ist das Multiversum. Es ist wichtig zu verstehen, dass das Multiversum keine wissenschaftliche Theorie an und für sich ist. Es macht keine Vorhersagen und beobachtbaren Phänomene, die wir erreichen können. Nein, das Multiversum selbst ist eine theoretische Vorhersage, die sich aus den Gesetzen der Physik ergibt, die wir bisher abgeleitet haben. Vielleicht ist dies sogar eine unvermeidliche Folge dieser Gesetze: Wenn Sie ein inflationäres Universum nehmen, das von der Quantenphysik regiert wird, erhalten Sie dies.
Vielleicht ist unser Verständnis dieses Zustands vor dem Urknall falsch und unser Verständnis der Inflation völlig falsch. In einem solchen Fall ist die Existenz mehrerer Universen nicht die endgültige Konsequenz. Aber die Vorhersage der ewigen Inflation, die unzählige Taschenuniversen enthält, ist eine direkte Folge unserer besten Theorien, wenn sie richtig ist.
Was ist dann das Multiversum? Es kann über die Physik hinausgehen und die erste physikalisch motivierte "Metaphysik" werden, der wir jemals begegnet sind. Zum ersten Mal verstehen wir die Grenzen dessen, was unser Universum uns lehren kann. Bis dahin können wir vorhersagen, aber wir können nicht bestätigen oder leugnen, dass unser Universum nur ein kleiner Teil eines größeren Reiches ist: das Multiversum.
Ilya Khel
