Multivesmír: Myšlienka, ktorú bolo kedysi nebezpečné popierať

V roku 1277 parížsky biskup oznámil, že akýkoľvek učenec, ktorý tam vyučoval a tvrdil, že by mohol existovať len jeden vesmír, riskoval excommunikáciu – pretože toto tvrdenie popieralo Bohu moc vytvoriť toľko svetov, koľko by chcel. Storočia pred teleskopmi alebo satelitmi bol multivesmír už dostatočne vážnym témou na ohrozenie kariér.

Dnes je multivesmír skutočné, hoci sporné pole fyziky: rodina myšlienok o tom, prečo náš vesmír nemôže byť jediný, postavená na teórii inflácie, kvantovej mechaniky a hľadania slabých vzorcov v najstarších svetlách na oblohe. Nič z toho nie je uznávaná veda, a niektorí z najhlasnejších kritikov sú samotní fyzici. Ale príbeh o tom, ako sa myšlienka dostala sem a čo sa ľudia skutočne snažili testovať, je čudnejší ako väčšina vedeckej fantastiky.

Predstava, že realita by mohla obsahovať viac ako jeden vesmír, nie je moderným vynálezom. Siaha späť na tých istých staroveké grécke myslitele, ktorí prvýkrát navrhli existenciu atómov – úsudiac, že ak by mohla byť hmota budovaná z nedeliteľných kúskov rozptýlených nekonečným priestorom, nebol by žiadny zrejmý dôvod, aby priestor obsahoval iba jeden kozmos.

Nie všetci boli súhlasní. Aristoteles sa energicky postavil proti a trvalo na tom, že samotná logika vyžaduje jeden vesmír a nič viac. Jeho argument prevládal viac ako tisíc rokov, formoval západné myslenie tak hlboko, že sa v stredoveku stal takmer oficiálnou doktrínou – až kým sa cirkev nerozhodla inak. Vyhlásenie biskupa Paríža z roku 1277 úplne obrátilo scenár: zrazu bol Aristotelkov pohľad na jeden vesmír riskantnou pozíciou na obranu, pretože sa zdalo, že obmedzuje božskú moc.

Samotný termín „multivesmír" predchádza modernej vedeckej debate o desiatky rokov. Bol to americký filozof a psychológ William James, ktorý ako prvý použil slovo v roku 1895 – hoci mal na mysli niečo úplne iné ako bubliny vesmíru alebo kvantové vetvy. Fyzika by nenapriklad slovník na väčšinu storočia.

Moderné teórie multivesmíru sa sledujú najmä späť na infláciu: myšlienku, že mladý vesmír prešiel výbuchom extrémne rýchleho rozširovania, vypracované fyzikmi Alan Guth a Andrei Linde, medzi ľuďmi, krátko po roku 1980. Táto jediná myšlienka preformulovala, ako fyzici predstavujú prvé momenty po Veľkom tresku.

Tu je časť, ktorá vedie priamo k multivesmíru: inflácia nemusí skončiť všade naraz. V našom vlastnom kozmickom susedstve skončila pred 13,7 miliardami rokov, ale výpočty naznačujú, že sa naďalej vyskytuje v vzdialených oblastiach, nepretržite oddelením nových „normálnych" kapiel priestoru-času ako našich. Ak sa tento obrázok drží, potom celý pozorovateľný vesmír je len bublina v nekonečnom vriacom mori, a my môžeme vidieť len malú časť bubliny, v ktorej náhodou sme.

Toto je skutočne podivná implikácia: znamená to, že Veľký tresk nebol jediný, jednorazový udalosťou, ale niečo, čo sa deje neustále, niekde, navždy – len nie nikde, kde by sme teraz mohli teleskop namieril.

Ak existujú iné vesmírne bubliny a naša bublina sa niekedy dotkla jednej, dôvodili fyzici, mala by zrážka zanechať stopu na kozmickej mikrovlnnej pozadí – slabý lesk Veľkého tresku, ktorý vypĺňa celú oblohu. Táto myšlienka viedla k jednej z mála skutočných pokusov testovať multivesmír pozorovateľne, skôr než ho len filozoficky diskutovať.

Dva články sa objavili v dvoch vedúcich fyzikálnych časopisoch, Physical Review Letters a Physical Review D, predstavujúc prvýkrát skutočný spôsob, ako loviť iné vesmíry. Spracovaním 7 rokov údajov zo satelitu WMAP NASA, tím prišiel s prvou stropom na to, koľko máry zrážky by sa mohlo skrývať niekde v tejto pozadí излучении.

Výsledkom bola určitá nula: údaje vylúčili doplnenie štandardného kozmologického modelu bublina zrážkami a stanovili priemerný počet detekovateľný cez celú oblohu na menej ako 1,6, s 68% istotou. Nie je to dôkaz, že iné vesmíry neexistujú – len to, že ak sa naša bublina niekedy zrazila so susedom, údaje WMAP to jasne neukazujú. Výskumní pracovníci poznamenali, že vesmírne bubliny, ktoré prídu dostatočne blízko, môžu a krátko sa lepia spolu, ako to robia mydlové bubliny, čo je presne typ udalosti, na ktorú bol tento vyhľadávací postup navrhnutý.

Oddelená, bezprostredná žaloba krátko znovu vzplanula debatu. Po prehliadnutí spektra kozmickej mikrovlnnej pozadia astrofyzik Ranga-Ram Chary nahlásil signál približne 4500-krát príliš jasný, podľa známych počtov protónov a elektrónov, o ktorých sa predpokladá, že existovali v najstarších dňoch vesmíru.

To, čo robilo anomáliu zaujímavou, bola jej forma: lepšie sa hodila do vesmíru, kde je pomer medzi časticami hmoty a fotóny približne 65-krát vyšší ako hodnota meraná v našom vesmíre – nie len malá štatistická fluktuácia, ale nezhodnosť s úplne iným súborom fyzikálnych konštánt. Chary odhadol šance, že to bol len hluk, na 30%, pričom umožnil oveľa dramatickejšiu možnosť: že susedný vesmír vylial niektoré zo svojich vlastných частиц hmoty do nášho.

Chary bol opatrný, aby neprevážil objav, napísal, že tvrdenia tak nezvyčajné ako dôkaz alternatívnych vesmírov vyžadujú rovnako vysoké dôkazné bremeno. Takmer desať rokov neskôr žiadna následná analýza nepotvrdila signál ako skutočný dôkaz čehož-koľvek mimo našeho vesmíru – pripomienka toho, ako rýchlo sa môže fascinujúca anomália rozplynúť, keď prídu ďalšie údaje.

Nie všetky multivesmírne myšlienky pochádzajú z kozmológie. Kvantová mechanika má svoju vlastnú verziu, narodenú z hádanky o tom, čo sa stane, keď sa vykoná meranie. Fyzik Hugh Everett navrhol v roku 1957, že každý možný výsledok kvantovej udalosti sa skutočne vyskytuje, každý vo svojej vlastnej vetvenom verzii reality – rámec teraz zvyčajne nazývaný interpretácia mnohých svetov, hoci niektorí fyzici stále odkazujú na svoje staršie mená, relatívny-stav formulácia a Everettova interpretácia.

Namiesto jedného rozprávania, ktoré sa vyvíja, Everettov obrázok popisuje nepretržite rozvetveným strom realít, pričom každá verzia je rovnako skutočná pre pozorovateľov v nej. Zostáva jednou z najviac diskutovaných interpretácií kvantovej teórie práve preto, že ju nemožno priamo testovať – ostatné vetvy sú, podľa stavby, navždy mimo dosahu.

Ak multivesmír naozaj produkuje nespočet vesmírov s rôznymi fyzikálnymi konštantami, nastoľuje to zrejmú otázku: prečo má náš náhodou správne konštanty, aby hviezdy, planéty a chémia vôbec mohli existovať? Bežná odpoveď sa spolieha na tzv. antropický princíp – zdôvodnenie, že by sme nemali byť prekvapení, keď sa ocitneme vo vesmíre schopnom podporovať druh života, ktorý môže otázku vôbec položiť, bez ohľadu na to, aký vzácny by takýto vesmír mohol byť medzi všetkými možnými.

Samotná fráza je mladšia, ako by ste mohli očakávať: prvýkrát sa objavila v príspevku fyzika Brandona Cartera na sympózium v roku 1973 v Krakove, viac ako desať rokov potom, čo táto základná myšlienka už kolovala v kozmológii. Od tej doby sa stal jedným z najviac citovaných a najviac diskutovaných konceptov súvisiacich s multivesmírom – spôsob vysvetliť našu vlastnú existenciu bez toho, aby niekto úmyselne naladil vesmír pre nás.

Nič z toho nerozhoduje, či sú iné vesmíry skutočné. To, čo to ukazuje, je, že multivesmír, akkoľvek pomaly, sa presunul od stredovekého argumentu o medziach božskej moci k sade testovateľných predpovedí o slabých vzorcoch na oblohe – aj keď sa tieto testy doteraz vracajú bez akéhokoľvek 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