من الأمثلة على فكرة الأكوان المتعددة مثال على تعدد الأكوان المستقلة التي لا توحدها العلاقات السببية في المحيط الكوني الآخذ في الاتساع.تخيل أن الكون الذي نلاحظه من حافة إلى أخرى هو مجرد قطرة في المحيط الكوني. أنه لا يزال هناك مساحة خارج مجال رؤيتنا ، والمزيد من النجوم ، والمزيد من المجرات ، والأهم من ذلك كله ، ربما ، بلايين لا حصر لها من السنين الضوئية أبعد مما يمكننا رؤيته. وعلى الرغم من أن الكون الذي لا يمكن ملاحظته كبير ، إلا أن هناك عددًا لا يحصى من الأكوان الأخرى التي تشبهه - بعضها أكبر وأكبر ، وبعضها أصغر وأصغر - تمتد عبر مساحات واسعة من الزمكان. وعلى الرغم من أن هذه الأكوان تتوسع حتمًا وبسرعة ، إلا أن الزمكان الذي يحتوي عليها يتسع بشكل أسرع ، وينشرها بعيدًا عن بعضها البعض ، مما يضمن عدم التقاء أي زوج من الأكوان. يبدو وكأنه خيال علمي: هذه هي الفكرة العلمية للأكوان المتعددة. لكن إذا تبين أن العلم على حق ، فلن تكون مجرد فكرة موثوقة ، بل ستكون سلسلة لا مفر منها من القوانين الأساسية.
مفهوم الفنان للتمثيل اللوغاريتمي للكون المرئي. نحن مقيدون بفرصة النظر إلى الماضي بمقدار الوقت الذي مر منذ وقت الانفجار العظيم: 13.8 مليار سنة ، أو ، بالنظر إلى توسع الكون ، ثم 46 مليار سنة ضوئية.تنبثق فكرة الأكوان المتعددة من الفيزياء اللازمة لوصف الكون الذي نراه ونعيش فيه اليوم. أينما نظرنا في السماء ، نرى النجوم والمجرات تتجمع في شبكة كونية عملاقة. ولكن كلما نظرنا إلى الفضاء ، كلما نظرنا في الوقت المناسب. يبدو لنا أن المجرات البعيدة أصغر سنًا ، وبالتالي أقل تطورًا. تحتوي نجومهم على عناصر ثقيلة أقل ، وحجمها الظاهري أصغر ، لأنهم خضعوا لعمليات اندماج أقل ، وهناك المزيد من اللولب ، والمجرات الإهليلجية أقل (يحتاجون إلى وقت للتشكيل بعد عمليات الاندماج) ، وهكذا. إذا وصلنا إلى حدود قدراتنا على الرؤية ، فستجد أول نجوم الكون ، وما وراء ذلك - مملكة الظلام ، حيث سيكون الضوء الوحيد هو التوهج المتبقي من الانفجار الكبير.
بالنظر إلى المزيد والمزيد من الأشياء البعيدة للكون ، ننظر إلى الماضي ، حتى وقت عدم وجود ذرات ، حتى الانفجار الكبيرلكن الانفجار العظيم ، الذي حدث في وقت واحد في الكون بأكمله قبل 13.8 مليار سنة ، لم يكن بداية المكان والزمان ، لكنه أصبح بداية الكون الذي يمكن ملاحظته. قبله ، كان هناك عصر من التضخم الكوني ، حيث توسع الفضاء بشكل كبير ، وكان مليئًا بالطاقة المتأصلة في نسيج الزمكان. التضخم الكوني هو مثال على نظرية رافقت النواة ، ثم طغت عليها ، لأنها:
- تمشيا مع كل نجاحات الإنفجار الكبير واحتضنت كل علم الكون الحديث.
- وأوضحت العديد من المشاكل التي لم يستطع الانفجار الكبير مواجهتها ، بما في ذلك: لماذا درجة الحرارة في جميع أنحاء الكون هي نفسها ، ولماذا تكون مسطحة مكانيًا ، ولماذا لا توجد بقايا طاقة عالية متبقية مثل أحادي القطب المغناطيسي.
- قدمت العديد من التنبؤات الجديدة التي يمكن التحقق منها من خلال الملاحظة ، وقد تم تأكيد معظمها بالفعل.
لكن التضخم يتنبأ بنتيجة أخرى ، لا ندري ما إذا كان بإمكاننا تأكيدها أم لا: الأكوان المتعددة.
يتسبب التضخم في توسيع المساحة بشكل كبير ، مما قد يؤدي إلى ظهور أي مساحة منحنية بشكل مسطحيعمل التضخم بطريقة تجبر الكون على التوسع بمعدل أسي. كل ما كان موجودًا قبل الانفجار الكبير أصبح أكبر بكثير. كل شيء واضح حتى الآن: هذا يفسر لماذا لدينا مثل هذا الكون الكبير المتجانس. في نهاية التضخم ، يمتلئ الكون بالمادة والإشعاع ، وهذا ما نراه على أنه انفجار كبير ساخن. لكن هذا غريب. لكي ينتهي التضخم ، يجب أن ينتقل الحقل الكمومي المسؤول عنه من حالة غير مستقرة عالية الطاقة تغذي التضخم إلى حالة توازن منخفضة الطاقة. هذا الانتقال و "التدحرج" من التل إلى الأراضي المنخفضة يتسبب في إنهاء التضخم ويؤدي إلى انفجار كبير حار.
إذا كان التضخم مجالًا كلاسيكيًا ، فسيستمر التضخم طالما بقيت قيمة الحقل كبيرة ، ولكن عندما تنخفض القيمة إلى أسفل ، سيتوقف التضخم ويعيد تسخين الكونولكن بغض النظر عن المجال المسؤول عن التضخم ، فإنه ، مثل جميع المجالات الأخرى التي تخضع لقوانين الفيزياء ، يجب أن يكون كمًا بطبيعته. مثل جميع الحقول الكمومية ، يتم وصفها بواسطة دالة موجية ، يتم توزيع احتمالية حدوثها بمرور الوقت. إذا انحرفت قيمة المجال عن التل ببطء إلى حد ما ، فإن اللطاخة الكمومية لوظيفة الموجة ستذهب أسرع من التدحرج ، مما يعني أن التضخم من المحتمل بل ويمكن أن ينزلق بعد نقطة النهاية ويؤدي إلى الانفجار الكبير بمرور الوقت.
إذا كان التضخم مجالًا كميًا ، فسيتم توزيع قيمته بمرور الوقت ، وتظهر إدراكات مختلفة لقيمة الحقل في أجزاء مختلفة من الفضاء. في العديد من المناطق ، ستكون قيمة الحقل مساوية لقاع الوادي ، وسينتهي التضخم ، وفي مناطق أخرى عديدة ، سيستمر التضخم بشكل تعسفي لفترة طويلة.مع توسع المساحة بمعدل أسي أثناء التضخم ، سيظهر عدد كبير جدًا من أقسام الفضاء بمرور الوقت. في بعض المناطق ، سينتهي التضخم: حيث تنزلق قيمة الحقل إلى أسفل الوادي. في حالات أخرى ، سيستمر التضخم ، ويولد مساحة أكبر تحيط بجميع المناطق التي انتهى فيها التضخم. معدل التضخم أكبر بكثير من معدل التمدد الأقصى للكون المملوء بالمادة والطاقة ، وبالتالي ، ستبدأ المناطق المتوسعة في الانتشار بسرعة على كل شيء آخر. وفقًا للآليات المعقولة التي تعطينا الكثير من التضخم لتوليد الكون المرئي ، هناك العديد من مناطق الفضاء المحيطة بنا - حيث انتهى التضخم - والتي لا ينتهي فيها التضخم.
عندما يحدث التضخم (مكعبات زرقاء) ، فإنه يولد عددًا أكبر من مناطق الفضاء مع كل لحظة من الزمن. حتى إذا كان هناك العديد من المناطق التي انتهى فيها التضخم (ملحوظ بصلبان حمراء) ، فسيكون هناك العديد من المناطق التي سيستمر فيها التضخم في المستقبل. وحقيقة أنه لا ينتهي أبدًا تجعل التضخم "لا نهاية له" بعد أن يبدأ.هذا هو المكان الذي تأتي منه الظاهرة المعروفة باسم التضخم اللانهائي. حيث ينتهي ، نحصل على الانفجار الكبير الساخن والكون ، حيث يمكننا ملاحظة الجزء الذي نحن فيه (يتم تمييز هذه المناطق بصلبان حمراء في الصورة أعلاه). ولكن عندما لا ينتهي التضخم ، تظهر مساحة أكثر اتساعًا ، ونتيجة لذلك تظهر مناطق حيث لن يكون الانفجار الكبير الساخن ، عند حدوثه ، مرتبطًا بشكل سببي بموقعنا ، والمناطق التي سيستمر فيها التضخم. وهكذا دواليك.
بغض النظر عن مدى ضخامة الجزء الذي يمكن ملاحظته من الكون ، فإنه ليس سوى جزء صغير من ما يجب أن يوجد بجانبه.إنها هذه الصورة ، للأكوان الضخمة ، والتي هي أكبر بكثير من الجزء الذي يمكننا ملاحظته ، تظهر باستمرار في مساحة تتوسع بشكل كبير ، وتصف الأكوان المتعددة. من المهم أن نفهم أن الأكوان المتعددة نفسها ليست نظرية علمية. لا تتنبأ بأي ظواهر يمكن ملاحظتها يمكننا الوصول إليها من زاوية الفضاء. بدلاً من ذلك ، الأكوان المتعددة هي تنبؤ نظري نابع من قوانين الفيزياء التي نفهمها بشكل أفضل اليوم. ربما تكون نتيجة حتمية لهذه القوانين: إذا كان لديك كون تضخمي تتحكم فيه فيزياء الكم ، فأنت مُحدد مسبقًا للوصول إلى هذا الاستنتاج.
على الرغم من توقع وجود العديد من الأكوان المستقلة في التوسع في الزمكان ، فإن التضخم لا ينتهي أبدًا في كل مكان في نفس الوقت ، إلا أنه يحدث فقط في مناطق معينة ومستقلة مفصولة بمساحة التوسع المستمر. من هنا يأتي الدافع العلمي لفكرة الأكوان المتعددة.من الممكن أن يكون فهمنا للدولة قبل الانفجار الكبير غير صحيح ، وأن أفكارنا حول التضخم غير قابلة للتطبيق تمامًا. في هذه الحالة ، لا يعد وجود الأكوان المتعددة أمرًا حتميًا. لكن التنبؤ بحالة التوسع اللامتناهي ، حيث تولد عوالم جيب لا حصر لها باستمرار وتفصل عن بعضها البعض ، هي نتيجة مباشرة لأفضل نظرياتنا حتى الآن ، إذا كانت صحيحة.
إذن ما هو الأكوان المتعددة؟ يمكن أن يتجاوز حدود الفيزياء ويصبح أول ظاهرة ميتافيزيقية واجهناها ، ناتجة عن الفيزياء. هذه هي المرة الأولى التي نفهم فيها قيود ما يمكن أن يعلمنا إياه الكون. هناك معلومات نحتاجها ، لكن لا يمكننا الحصول عليها مطلقًا لرفع فكرة إلى حالة العلم الذي يتم اختباره. حتى ذلك الحين ، يمكننا أن نتنبأ ، لكن لا نؤكد ولا ننكر ، حقيقة أن كوننا ليس سوى جزء صغير من الأكوان المتعددة الكبرى.