Multivesmír: Idea, kterou bylo kdysi nebezpečné popírat

V roce 1277 biskupem Pařížským byla objeven, že kterýkoli učenec vyučující tam, který tvrdil, že mohl existovat pouze jeden vesmír, riskoval exkomunikaci – protože toto tvrzení popíralo Bohu moc k vytvoření tolik světů, kolik by chtěl. Století před teleskopy nebo satelity byl multivesmír již dostatečně vážné témátko ohrožovat kariéry.

Dnes je multivesmír skutečné, i když sporné pole fyziky: rodina myšlenek o tom, proč by náš vesmír nemusí být jediný, postaven na teorii inflace, kvantové mechaniky a hledání slabých vzorů v nejstarším světle na obloze. Nic z toho není etablovaná věda, a někteří z nejvokálnějších kritiků jsou sami fyzikové. Ale příběh o tom, jak se tato myšlenka dostala sem a co se lidé opravdu snažili testovat, je podivnější než největší část vědecké fikce.

Představa, že realita by mohla obsahovat více než jeden vesmír, není moderním vynálezem. Sáhá k těmž starověkým řeckým myslitelům, kteří nejprve navrhli existenci atomů – argumentujíce, že pokud by matérie mohla být postavena z nedělitelných kusů rozptýlených nekonečným prostorem, neexistoval žádný zjevný důvod, proč by tento prostor měl obsahovat pouze jeden kosmos.

Ne všichni souhlasili. Aristoteles energicky protestoval a trvalo na tom, že samotná logika vyžadovala jediný vesmír a nic jiného. Jeho argument převzal více než tisíc let, tvořil západní myšlení tak hluboko, že se v Středověku stalo téměř oficiální doktrínou – dokud si církev nerozhodla jinak. Prohlášení biskupa Pařížského z roku 1277 zcela obrátilo scénář: náhle byla Aristotelova vize jednoho vesmíru riziková poloha k obraně, protože se zdálo, že omezuje božskou sílu.

Samotný termín „multivesmír" předchází moderní vědecké debatě o desítky let. Byl to americký filozof a psycholog William James, který jako první použil toto slovo v roce 1895 – i když měl na mysli něco docela jiného než bublinové vesmíry nebo kvantové větve. Fyzika by neuspokojena slovník po větší část století.

Moderní teorie multivesmíru se stopují hlavně zpět k inflaci: myšlenka, že mladý vesmír prošel výbuchem extrémně rychlé expanze, vypracován fyzikálními teoretiky Alan Guth a Andrei Linde, mimo jiné, krátce po roce 1980. Tato jediná myšlenka přeformulovala, jak fyzikové představují první okamžiky po Velkém Třesku.

Zde je část, která vede přímo k multivesmíru: inflace nemusí skončit všude najednou. V našem vlastním kosmickém okolí skončila před 13,7 miliardami let, ale výpočty naznačují, že se stále vyskytuje ve vzdálených oblastech, neustále odloučením nových „normálních" kapes vesmír-času jako naše. Pokud se tento obrázek drží, je celý pozorovatelný vesmír pouze bublina v nekončícím vařícím se moři, a my můžeme vidět pouze malou část bubliny, ve které jsme.

Toto je skutečně podivná implikace: znamená to, že Velkého Třesku nebyla jednoduché, jednorázové událostí, ale něco, co se děje nepřetržitě, někde, navždy – jen ne v místě, kde bychom mohli nyní nasmakat teleskop.

Pokud existují jiné bublinové vesmíry a naše bublina se někdy dotknula, důvodili fyzikové, měla by kolize zanechat stopu na kosmickém mikrovlnném pozadí – slabý záblesk Velkého Třesku, který vyplňuje celou oblohu. Tato myšlenka vedla k jednomu z mála skutečných pokusů otestovat multivesmír observačně, místo aby se o něm jen diskutovalo filozoficky.

Dva články se objevily ve dvou vedoucích fyzikálních časopisech, Physical Review Letters a Physical Review D, představující poprvé skutečný způsob, jak lovit jiné vesmíry. Tím, že zpracovaly 7 let dat ze satelitu WMAP NASA, tým přišel s prvním stropem na to, kolik značek kolizí by se mohlo skrývat někde v tomto pozadí излучення.

Výsledkem bylo určité nic: data vyloučila rozšíření standardního kosmologického modelu o bublinové srážky a nastavila průměrný počet detekovatelný přes celou oblohu na méně než 1,6, s 68% jistotou. Není to důkaz, že jiné vesmíry neexistují – jen to, že pokud se naše bublina někdy srazila se sousedem, data WMAP to jasně neukazují. Výzkumníci poznamenali, že bublinové vesmíry, které se dostanou dostatečně blízko, mohou a chvíli se lepí dohromady, jak to dělají mýdlové bubliny, což je přesně ten typ akce, který tento vyhledávání byl postaven pro zachycení.

Odlišné, nesouvisející tvrzení stručně znovu rozpoutalo debatu. Poté, co si prohlédli spektrum kosmického mikrovlnného pozadí, astrofyzik Ranga-Ram Chary oznámil signál přibližně 4500krát příliš jasný, podle známých čísel protonů a elektronů, které se předpokládá, že existovaly v nejranějších dnech vesmíru.

To, co anomálii zajímavý, byla její tvar: lépe se hodila do kosmosu, kde je poměr mezi částicemi hmoty a fotony přibližně 65krát vyšší než hodnota naměřená v našem vesmíru – ne jen malá statistická kolísání, ale neshoda s zcela jinou sadou fyzikálních konstant. Chary odhadoval šance, že to byl jen hluk, na 30%, zatímco dovoloval mnohem dramatičtější možnost: že sousední vesmír vylil některé ze svých vlastních částic hmoty do našeho.

Chary byl opatrný, aby nepřeceňoval zjištění, a napsal, že tvrzení tak neobvyklá jako důkaz alternativních vesmírů vyžadují stejně vysoký důkazní břemeno. Téměř dekádu později žádná následná analýza nepotvrdila signál jako skutečný důkaz čehokoliv mimo náš vesmír – připomínka toho, jak rychle může fascinující anomálie zaniknout, jakmile přijdou další data.

Ne všechny myšlenky multivesmíru vycházejí z kosmologie. Kvantová mechanika má svou vlastní verzi, narozenou z hádanky o tom, co se stane, když se provede měření. Fyzik Hugh Everett navrhl v roce 1957, že každý možný výsledek kvantové události se skutečně děje, každý ve své vlastní větvená verze reality – rámec nyní obvykle nazývaný interpretace mnoha světů, i když se někteří fyzici stále odvolávají na jeho starší jména, relativní-stav formulace a Everettova interpretace.

Místo jednoho vyprávění, které se vyvíjí, Everettův obrázek popisuje neustále větvené strom realit, přičemž každá verze je stejně skutečná pro pozorovatele uvnitř ní. Zůstává jednou z nejvíce diskutovaných interpretací kvantové teorie, přesně proto, že ji nelze přímo testovat – ostatní větve jsou, podle stavby, navždy mimo dosah.

Pokud multivesmír opravdu vytváří nespočet vesmírů s různými fyzikálními konstantami, vyvstává evidentní otázka: proč má náš náhodou správné konstanty, aby hvězdy, planety a chemie vůbec mohly existovat? Běžná odpověď se opírá o tzv. antropický princip – úvahu, že bychom neměli být překvapeni, když se ocitneme ve vesmíru schopném podporovat druh života, který může otázku vůbec položit, ať je takový vesmír jakýkoli vzácný mezi všemi možnými.

Samotné toto slovo je mladší, než byste mohli očekávat: poprvé se objevilo v příspěvku fyzika Brandona Cartera na sympozium roku 1973 v Krakově, více než deset let poté, co se základní myšlenka již pohybovala v kosmologii. Od té doby se stal jedním z nejcitovanějších a nejvíce diskutovaných konceptů spojených s multivesmírem – způsobem vysvětlit naši vlastní existenci bez potřeby, aby ji pro nás někdo úmyslně naladil.

Nic z toho nerozhoduje o tom, zda jsou jiné vesmíry skutečné. Co to ukazuje, je, že multivesmír, ať už pomalu, se přesunul od středověkého argumentu o limitech božské síly k sadě testovatelných předpovědí o slabých vzorcích na obloze – i když tyto testy zatím pokračují v návratu bez jakéhokoliv jasného signálu.

• Long Live the Multiverse! | Scientific American
• The Case for Parallel Universes | Scientific American
• Is our universe inside a bubble? First observational test of the 'multiverse' | ScienceDaily
• First Observational Tests of Eternal Inflation (arXiv)
• Cosmologist thinks a strange signal may be evidence of a parallel universe | phys.org
• Wikipedia: Multiverse
• Wikipedia: Many-worlds interpretation
• Wikipedia: Anthropic principle