Multivers: Ideen der engang var farlig at benægte

I 1277 gjorde bispen af Paris det klart, at enhver lærd, der underviste der og hævdede, at der kun kunne være et univers, risikerede ekskommunikation – fordi denne påstand nægtede Gud magten til at skabe så mange verdener, som han ønskede. Århundreder før teleskoper eller satellitter var multiverset allerede et emne, der var alvorligt nok til at true karrierer.

I dag er multivers et ægte, om end omtvistet, område inden for fysik: en familie af idéer om, hvorfor vores univers måske ikke er det eneste, bygget på inflationsteori, kvantemekanik og søgen efter svage mønstre i himmelens ældste lys. Ingen af dette er etableret videnskab, og nogle af de højlydt kritikere er fysikerne selv. Men historien om, hvordan ideen kom hertil, og hvad mennesker faktisk har forsøgt at teste, er mere mystisk end det meste af science fiction.

Forestillingen om, at virkeligheden kunne indeholde mere end et universum, er ikke en moderne opfindelse. Den går tilbage til de samme antikke græske tænkere, der først foreslog eksistensen af atomer – og mente, at hvis stof kunne bygges af udelelige stykker spredt gennem det uendelige rum, var der ingen åbenbar grund til, at rummet kun skulle indeholde ét kosmos.

Ikke alle var enige. Aristoteles protesterede kraftigt og insisterede på, at selve logikken krævede ét univers og intet mere. Hans argument sejrede godt og vel over tusind år, formede vestlig tankegang så dybden, at det i middelalderen var blevet næsten officiel doktrin – til kirken selv gjorde noget anderledes. Bispen af Paris 1277-erklæring kastede manuskriptet helt om: pludselig var Aristoteles' syn på et univers den risikofyldt position at forsvare, fordi det tilsyneladende satte en grænse for guddommelig magt.

Selve udtrykket "multivers" går tilbage før den moderne videnskabelige debat med årtier. Det var den amerikanske filosof og psykolog William James, der først brugte ordet i 1895 – selvom han mente noget helt anderledes end bobleverdener eller kvantegrene. Fysikken skulle ikke indhente ordforrådet i en stor del af et århundrede.

Moderne multiversum-teorier sporer sig hovedsageligt tilbage til inflation: ideen om, at det unge univers gennemgik et burst af ekstremt hurtig ekspansion, udarbejdet af fysikere Alan Guth og Andrei Linde, blandt andre, kort tid efter 1980. Denne ene idé omformede, hvordan fysikere forestiller sig de første øjeblikke efter Big Bang.

Her er den del, der fører direkte til et multivers: inflation behøver ikke at stoppe overalt på samme tid. I vores eget kosmiske kvarter stoppede det for 13,7 milliarder år siden, men beregninger tyder på, at det stadig sker i fjerne regioner og kontinuerligt udskillige nye "normale" rum-tid-bukser som vores egen. Hvis det billede holder stik, er hele det observerbare univers bare en boble i et uendeligt gærende hav, og vi kan kun se en lille del af boblen, vi tilfældigvis befinder os i.

Dette er en ganske almindelig implikation: det betyder, at Big Bang ikke var en enkelt, engangs begivenhed, men noget, der sker konstant, et sted, for altid – bare ikke nogen sted, hvor vi nu kan pege et teleskop.

Hvis andre bobleverdener eksisterer, og vores boble nogensinde gnede mod en, begrundede fysikere, skulle kollisionen efterlade et mærke på den kosmiske mikrobølgebaggrund – det svage efterglow fra Big Bang, der fylder hele himlen. Denne idé førte til et af de få virkelige forsøg på observationelt at teste multivers i stedet for bare at diskutere det filosofisk.

To artikler dukkede op i to ledende fysiktidsskrifter, Physical Review Letters og Physical Review D, og fremlagde for første gang en faktisk metode til at jage andre universer. Ved at behandle 7 års data fra NASAs WMAP-satellit kom holdet med det første loft for, hvor mange kollisionsmærker der kunne gemme sig et sted i denne baggrundsstråling.

Resultatet var et bestemt intet: dataene udelukker, at man beriger standardkosmologisk model med bobletilstød og fastsatte det gennemsnitlige antal påviseligt over hele himlen på mindre end 1,6 med 68 procent sikkerhed. Det er ikke bevis for, at andre universer ikke eksisterer – kun at hvis vores boble nogensinde stødte på en nabo, viser WMAP-data det ikke klart. Forskere bemærkede, at bobleverdener, der kommer tæt nok, kan og gør kort lim sammen, som såpebobler gør, som er præcis den slags begivenhed, som dette søgning var konstrueret for at fange.

Et særskilt, ikke-relateret krav tændte kort debat op. Efter at have gravet gennem spektret af den kosmiske mikrobølgebaggrund rapporterede astrofysiker Ranga-Ram Chary et signal omkring 4.500 gange for lyst, ifølge kendte tal på protoner og elektroner, der antages at have eksisteret i universets allerearlieste dage.

Det som gjorde anomalien interessant, var dens form: den passede bedre til et kosmos, hvor forholdet mellem stofpartikler og fotoner løber omkring 65 gange over værdien målt i vores univers – ikke bare en lille statistisk vobble, men en mismatch med et helt anderledes sæt fysiske konstanter. Chary estimerede oddsene for, at det bare var støj, til 30 procent, mens han tillod en meget mere dramatisk mulighed: at et nabounivers havde hældt noget af sine egne stofpartikler ind i vores.

Chary var forsigtig med ikke at oversælge discovery, skrev at krav som så usædvanlige som bevis for alternative universer kræver en lige så høj bevisbyrde. Næsten et årti senere har ingen opfølgningsanalyse bekræftet signalet som ægte bevis for noget uden for vores univers – en påmindelse om hvor hurtigt en fængslende anomali kan fade, når flere data kommer ind.

Ikke alle multivers-ideer kommer fra kosmologi. Kvantemekanik har sin egen version, født ud af et puslespil om hvad der sker, når en måling foretages. Fysiker Hugh Everett foreslog i 1957, at hvert muligt resultat af en kvantebegivenhed faktisk sker, hver i sin egen forgrenet version af virkelighed – en ramme nu normalt kaldet many-worlds-fortolkningen, selvom nogle fysikere stadig henviser til dens ældre navne, den relative-state-formulering og Everett-fortolkningen.

I stedet for en enkelt historie, der udvikler sig, beskriver Everetts billede et kontinuerligt forgrenat træ af virkeligheder, med hver version lige så virkeligt for observatørerne i det. Det forbliver en af de mest omdiskuterede fortolkninger af kvanteteori, netop fordi den ikke kan testes direkte – de andre grene er, ved konstruktion, evigt uden for rækkevidde.

Hvis et multivers virkelig producerer utallige universer med forskellige fysiske konstanter, rejser det et oplagt spørgsmål: hvorfor har vores tilfældigvis de rigtige konstanter, så stjerner, planeter og kemi kan eksistere overhovedet? Et almindeligt svar afhænger af det, der kaldes det antropiske princip – ræsonnementet om, at vi ikke bør være overraskede over at finde os selv i et univers, der kan understøtte den slags liv, der kan stille spørgsmålet for det første, hvor sjælden sådan et univers end kunne være blandt alle de mulige.

Selve sætningen er yngre, end du måske forventede: den dukket først op i fysiker Brandon Carters bidrag til et 1973-symposium i Krakow, mere end et årti efter at den underliggende idee allerede havde cirkuleret inden for kosmologi. Siden da er det blevet et af de mest citerede og mest omdiskuterede begreber knyttet til multivers – en måde at forklare vores egen eksistens på uden at kræve, at nogen bevidst havde stemt universet for os.

Intet af dette afgør, om andre universer er reale. Hvad det viser, er, at multivers, hvor langsomt end, er bevæget fra et middelalderligt argument om grænserne for guddommelig magt til et sæt af testbare forudsigelser om svage mønstre på himlen – selvom disse tests hidtil fortsætter med at vende tilbage uden noget klart signal overhovedet.

• 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