Multiversum: Idee, mida oli ohtlik eitada

1. aastal kuulutus Pariisi piiskop, et iga teadlane, kes õpetas, et võiks olla ainult üks universum, riskis väljendamist – sest see väide eitab Jumalat jõudu luua nii palju maailmu, kui ta soovib. Sajandid enne teleskoope ja satelliite oli multiversum juba piisavalt tõsine teema, et karjäärid ohustada.

Täna on multiversum tõeline, kuigi vaidlualune füüsika valdkond: ideede pere selle kohta, miks meie universum ei pruugi olla ainus, ehitatud inflatsiooniteooriast, kvantmehaanikast ja nõrkade mustrite otsingust taeva vanimate valguses. Miski sellest pole tõestatud teadus, ja mõned kõige valjemad kriitikud on ise füüsikud. Aga lugu selle kohta, kuidas idee siia jõudis, ja mida inimesed tegelikult testida üritasid, on kummalisem kui enamik teadusfiktsiooni.

Arusaam, et reaalsus võiks sisaldada rohkem kui üht universumit, ei ole kaasaegne leiutis. See pärineb samadelt antiikidest kreeka mõtlejailt, kes esimesena pakkusid atomite olemasolu – arutledes, et kui aine võiks olla ehitatud jagamatuteks tükkideks, mis on hajutatud lõpmatu ruumi kaudu, siis polnud selget põhjust, miks see ruum peaks sisaldama ainult ühte kosmosit.

Kõik polnud nõus. Aristoteles oli tugevalt vastu ja nõudis, et loogika ise nõudis ühte universumit ja midagi muud. Tema argument võitis üle tuhat aasta, kujundas läänemaailma mõtlemist nii sügavalt, et keskajal oli see muutunud peaaegu ametlikuks doktriiniks – kuni kirik ise otsustas teisiti. 1277. aasta Pariisi piiskopi avaldus pööras käsikirja täiesti ümber: äkki oli Aristotelese ühe universumiga seisukohad riskantsed kaitsemiseks, sest see näis piiravat jumalikku jõudu.

Termin "multiversum" ise eelneb kaasaegse teadusliku debatiga kümnendeid aastaid. See oli ameerika filosoof ja psühholoog William James, kes kasutas sõna esimesena 1895. aastal – kuigi ta mõtles millegi täiesti muust kui mulliedu universumite või kvantaalsete harude. Füüsika ei jõudnud sajandi suurema osa vältel sõnavaraga.

Kaasaegse multiversumi teooriad tagasijäljestavad peamiselt inflatsiooni: idee, et noor universum käis läbi äärmiselt kiire paisumise purskeest, töötasid välja füüsikud Alan Guth ja Andrei Linde, teiste hulgas, pärast 1980. aastat. See üks idee kujundas ümber, kuidas füüsikud ette kujutavad Suure Paugu järel esimeseid hetki.

Siin on osa, mis viib otse multiversumini: inflatsioon ei pea paiksuma kõikjal samaaegselt. Meie enda kosmilises naabruses peatus see 13,7 miljardi aastat tagasi, kuid arvutused viitavad, et see jätkub kaugetes piirkondades, pidevalt eemaldades uusi "normaalseid" ruumi-aja taskuid nagu meie. Kui see pilt kehtib, on kogu meie jälgitav universum lihtsalt üks mulliüksikult lõpmatus keevasse merre, ja me näeme ainult väikest osa mullust, milles me juhuslikult asume.

See on tõepoolest kummaline implikatsioon: see tähendab, et Suur Pauk ei olnud üksikute, ühekordne sündmus, vaid midagi, mis juhtub pidevalt, kusagil, igaveseks – lihtsalt mitte kusagil, kuhu me nüüd teleskoopi osutada saaksime.

Kui muud mulliedu universumid eksisteerivad ja meie mullikat kunagi vastu puutus, arutlesid füüsikud, peaks kokkupõrge jätma märgi kosmilise mikrolainete taustale – Suure Paugu nõrga kiirgusele, mis täidab kogu taevast. See idee viis ühele vähesele tegelikule katsetamisele multiversumi vaatluslike, mitte ainult filosoofiliselt diskuteerimisele.

Kaks artiklit ilmusid kahes juhtivas füüsikaajakirjas, Physical Review Letters ja Physical Review D, esitades esimest korda tegelikku meetodit muude universumite jahiks. Töötades 7 aasta andmeid NASA WMAP satelliidist, jõudis tiim esimese ülepiiri sellele, kui palju kokkupõrkemärke võiks kuskil selles taustakiirgusel peituda.

Tulemus oli kindel null: andmed välistasid standardkosmoloogilise mudeli täiendamise mulliedu kokkupõrgetega ja paigutasid keskmise tuvastatava arvu üle kogu taeva vähem kui 1,6-le, 68% kindlusega. See ei ole tõend, et muud universumid ei eksisteeri – lihtsalt, et kui meie mullikat kunagi naabriga tabas, ei näita WMAP andmed seda selgelt. Teadlased märkisid, et mulliedu universumid, mis piisavalt lähedale tulevad, võivad ja kleepuvad lühikeseks, nagu seebimullid, mis on täpselt seda tüüpi sündmus, mille jaoks see otsing ehitati.

Eraldi, seotud väide süütis brevely debati uuesti. Pärast kosmilise mikrolainete tausta spektri läbi käimist teatatud astrofüüsik Ranga-Ram Chary signaal umbes 4500 korda liiga heledalt, teadaolevate protonite ja elektronide arvude järgi, mis peeti olema olemas universumi varasel ajal.

Mis anomaaliat huvitavaks muutis, oli selle kuju: see sobis paremini kosmosega, kus aineosakedste ja footonite suhe jookseb umbes 65 korda meie universumis mõõdetud väärtuse kohal – mitte lihtsalt väike statistiline võnkumine, vaid mittevastavus täiesti teistsuguste füüsikaliste konstantide komplektiga. Chary hindas tõenäosust, et see oli lihtsalt müra 30% juures, samas kui ta lõi palju dramaatilisema võimaluse: et naaberuniversum oli valanud osa oma aineosakedest meie omasse.

Chary olid ettevaatlik, et mitte ületada avastust, kirjutas, et väited, mis on nii ebaharilikud nagu alternatiivse universumide tõendid, nõuavad sama kõrget tõendite koormust. Peaaegu kümnend hiljem ei ole ükski jätkuanalüüs kinnitanud signaali autentseks tõendiks miski väljaspool meie universumit – meeldetuletus sellest, kuidas kiiresti saab köitev anomaalia kaotada, kui rohkem andmeid tulevad.

Mitte kõik multiversumi ideead ei tule kosmoloogiast. Kvantmehaanikial on oma versioon, sündinud mõistatusest, mis juhtub mõõtmise tegemise ajal. Füüsik Hugh Everett tegi 1957. aastal ettepaneku, et iga kvantsündmuse võimalik tulemus tegelikult juhtub, igaüks oma harunenud tegelikkuse versioonis – raamistik, mida nüüd tavaliselt nimetatakse paljude maailmade tõlgenduseks, kuigi mõned füüsikud viitavad endiselt tema vanematest nimedest, suhtelise olekute formulatsioonile ja Everetti tõlgenditele.

Ühe areneva lugu asemel kirjeldab Everetti kujutis pidevalt oksendavat tegelikkuse puud, kus iga versioon on selle sees olejaile võrdse reaalsusega. See jääb kvantteooria ühed diskuteeritumaks tõlgenduseks Just sellepärast, et seda ei saa otseselt testida – muud oksad on konstruktsiooni järgi igaveselt saavutamatud.

Kui multiversum tõesti toob lugematu arvu universumeid erinevate füüsikaliste konstantidega, tekib ilmne küsimus: miks on meie juhuslik oigusega need konstanded, et tähed, planeedid ja keemia üldse eksisteerivad? Tavaline vastus tugineb nii kutsutud antropiaalse põhimõttele – arutamist, et me ei peaks üllatuma, leides end universumis, mis suudab toetada sellist elu, mis võib küsimust üldse esitada, olenemata sellest, kuivõrd haruldane võib selline universum olla kõigi võimalike hulgas.

Fraas ise on nooremalt, kui võiksite oodata: ilmnes esimest korda füüsiku Brandon Carteri panuses 1973. aasta Krakovi sümpoosiumi – enam kui kümnendi pärast, kui alusidee juba oli kosmoloogias ringi käinud. Sellest saadik on see muutunud üheks enimtsitatuks ja enimkäsitletavaks multiversumiga seotud kontseptsiooniks – viisiks meie enda olemasolu selgitamiseks ilma nõudmata, et keegi oleks teadlikult meile universumi kohandanud.

Miski sellest ei lahenda, kas muud universumid on tegelikud. Mille ta näitab, on, et multiversum, kui aeglaseltki, on liikunud keskaegsest jumalikkuse jõu piiride argumentist testeeritavate ennustuste komplektile taevaste nõrkade mustrite kohta – isegi kui need testid siiani naasevad ilma selge signaalita.

• 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