Die Existenz des Multiversums ist unvermeidlich und wir leben darin

Ein Beispiel für die Vielzahl unabhängiger Universen, die nicht durch kausale Beziehungen in einem sich ständig erweiternden kosmischen Ozean verbunden sind, ist eine der Ideen über die Multiversum-Idee

Stellen Sie sich vor, das Universum, das wir von Rand zu Rand beobachten, ist nur ein Tropfen im kosmischen Ozean. Dass es außerhalb unseres Sichtfeldes noch Raum gibt, mehr Sterne, mehr Galaxien, sogar mehr als alle, vielleicht unzählige Milliarden Lichtjahre weiter, als wir jemals sehen können. Und obwohl das nicht beobachtbare Universum groß ist, gibt es unzählige andere Universen, die ihm ähnlich sind - einige von ihnen sind größer und älter, andere sind kleiner und jünger - und sich über die weiten Weiten der Raumzeit erstrecken. Und obwohl sich diese Universen unvermeidlich und schnell ausdehnen, dehnt sich die sie enthaltende Raumzeit noch schneller aus und breitet sie weiter auseinander aus, um sicherzustellen, dass sich kein Paar Universen jemals treffen wird. Es klingt wie Science Fiction: Dies ist die wissenschaftliche Idee des Multiversums. Aber wenn sich die Wissenschaft als richtig herausstellt, wird es nicht nur eine verlässliche Idee sein, sondern eine unvermeidliche Folge grundlegender Gesetze.



Das Konzept des Künstlers zur logarithmischen Darstellung des beobachtbaren Universums. Wir sind durch die Möglichkeit, in die Vergangenheit zu blicken, durch die Zeit begrenzt, die seit dem heißen Urknall vergangen ist: 13,8 Milliarden Jahre oder angesichts der Expansion des Universums 46 Milliarden Lichtjahre.

Die Idee eines Multiversums erwächst aus der Physik, die notwendig ist, um das Universum zu beschreiben, das wir heute sehen und bewohnen. Wo immer wir in den Himmel schauen, sehen wir Sterne und Galaxien, die sich in einem riesigen kosmischen Netz zusammenballen. Aber je weiter wir in den Raum schauen, desto weiter schauen wir in die Zeit. Die weiter entfernten Galaxien scheinen uns jünger und daher weniger entwickelt zu sein. Ihre Sterne haben weniger schwere Elemente, ihre scheinbare Größe ist kleiner, weil sie weniger Fusionen durchlaufen haben, es gibt mehr spiralförmige, weniger elliptische Galaxien (sie brauchen Zeit, um sich nach Fusionen zu bilden) und so weiter. Wenn wir an die Grenzen unserer Sehfähigkeiten gelangen, finden Sie die ersten Sterne des Universums und darüber hinaus das Königreich der Dunkelheit, in dem das einzige Licht das verbleibende Leuchten des Urknalls ist.



Wenn wir immer weiter entfernte Objekte des Universums betrachten, schauen wir in die Vergangenheit, bis zu der Zeit, als es keine Atome gab, bis zum Urknall

Aber der Urknall, der vor 13,8 Milliarden Jahren gleichzeitig im gesamten Universum stattfand, war nicht der Beginn von Raum und Zeit, sondern der Beginn unseres beobachtbaren Universums. Vor ihm gab es eine Ära der kosmischen Inflation, in der sich der Raum exponentiell ausdehnte und mit Energie gefüllt war, die dem Gefüge der Raumzeit innewohnt. Die kosmische Inflation ist ein Beispiel für eine Theorie, die den Kern begleitete und ihn dann überschattete, weil er:

1. In Übereinstimmung mit allen Erfolgen des Urknalls und umfasst alle modernen Kosmologie.
2. Sie erklärte einige Probleme, die der Urknall nicht bewältigen konnte, darunter: Warum die Temperatur im gesamten Universum gleich ist, warum sie räumlich flach ist, warum es keine hochenergetischen Relikte wie magnetische Monopole gibt.
3. Sie machte viele neue Vorhersagen, die durch Beobachtung überprüft werden können, und die meisten davon wurden bereits bestätigt.

Die Inflation sagt jedoch eine weitere Konsequenz voraus, für die wir nicht wissen, ob wir sie bestätigen können oder nicht: das Multiversum.



Durch die Inflation dehnt sich der Raum exponentiell aus, was sehr schnell dazu führen kann, dass gekrümmte Räume flach erscheinen

Die Inflation funktioniert so, dass sie den Kosmos dazu zwingt, sich exponentiell auszudehnen. Alles, was vor dem Urknall existierte, wird viel, viel, viel größer. Bisher ist alles klar: Dies erklärt, warum wir ein so homogenes und großes Universum haben. Am Ende der Inflation ist das Universum mit Materie und Strahlung gefüllt, und das sehen wir als heißen Urknall. Aber das ist seltsam. Damit die Inflation endet, muss das dafür verantwortliche Quantenfeld von einem instabilen Hochenergiezustand, der die Inflation antreibt, in einen Niedrigenergie-Gleichgewichtszustand übergehen. Dieser Übergang und das "Rollen" von einem Hügel in ein Tiefland führt dazu, dass die Inflation endet und ein heißer Urknall entsteht.



Wenn die Inflation ein klassisches Feld wäre, würde die Inflation so lange anhalten, wie der Wert des Feldes groß bleibt, aber wenn der Wert sinken würde, würde die Inflation aufhören und das Universum wieder aufheizen

Aber egal welches Feld für die Inflation verantwortlich ist, es muss, wie alle anderen Felder, die den Gesetzen der Physik gehorchen, quantenhafter Natur sein. Wie alle Quantenfelder wird es durch eine Wellenfunktion beschrieben, deren Wahrscheinlichkeit über die Zeit verteilt ist. Wenn der Feldwert ziemlich langsam vom Hügel abrollt, geht der Quantenabstrich der Wellenfunktion schneller als der Abrollvorgang, was bedeutet, dass die Inflation wahrscheinlich und sogar möglich ist, über den Endpunkt hinauszurutschen und im Laufe der Zeit den Urknall auszulösen.



Wenn Inflation ein Quantenfeld ist, wird sein Wert über die Zeit verteilt, und in verschiedenen Teilen des Raums entstehen unterschiedliche Realisierungen des Feldwerts. In vielen Gebieten wird der Wert des Feldes gleich dem Talboden sein, und die Inflation wird enden, und in vielen anderen wird die Inflation für eine lange Zeit willkürlich anhalten.

Da sich der Raum während der Inflation exponentiell ausdehnt, entsteht im Laufe der Zeit eine exponentiell große Anzahl von Raumabschnitten. In einigen Regionen endet die Inflation: Der Wert des Feldes sinkt auf den Talboden. In anderen Ländern wird die Inflation anhalten und mehr Raum für alle Regionen schaffen, in denen die Inflation beendet ist. Die Inflationsrate ist viel höher als die maximale Expansionsrate des mit Materie und Energie gefüllten Universums, daher werden expandierende Regionen schnell Vorrang vor allem anderen haben. Nach plausiblen Mechanismen, die uns ziemlich viel Inflation geben, um das beobachtbare Universum zu erzeugen, gibt es viel mehr Regionen des Weltraums, in denen die Inflation geendet hat, in denen die Inflation nicht endet.



Wenn Inflation auftritt (blaue Würfel), erzeugt sie mit jedem Moment eine exponentiell größere Anzahl von Raumregionen. Selbst wenn es viele Regionen gibt, in denen die Inflation beendet ist (markiert mit roten Kreuzen), wird es viel mehr Regionen geben, in denen die Inflation auch in Zukunft anhalten wird. Und die Tatsache, dass es niemals endet, macht die Inflation nach ihrem Beginn „endlos“.

Hier kommt das als endlose Inflation bekannte Phänomen her. Wo es endet, bekommen wir einen heißen Urknall und das Universum, in dem wir den Teil beobachten können, in dem wir uns befinden (solche Bereiche sind im obigen Bild mit roten Kreuzen markiert). Aber wo die Inflation nicht endet, erscheint ein noch größerer Raum, wodurch Bereiche auftreten, in denen der heiße Urknall, wenn er auftritt, nicht kausal mit unserer Website verbunden ist, und Bereiche, in denen die Inflation anhält. Usw.



Egal wie groß der beobachtbare Teil des Universums ist, es ist nur ein winziger Teil dessen, was daneben existieren muss.

Es ist dieses Bild der riesigen Universen, das viel größer ist als der Teil, den wir beobachten können, der ständig in einem exponentiell wachsenden Raum erscheint und das Multiversum beschreibt. Es ist wichtig zu verstehen, dass das Multiversum selbst keine wissenschaftliche Theorie ist. Sie sagt keine beobachteten Phänomene voraus, auf die wir von unserer Ecke des Weltraums aus zugreifen könnten. Stattdessen ist das Multiversum eine theoretische Vorhersage, die sich aus den Gesetzen der Physik ergibt, die wir heute am besten verstehen. Vielleicht ist es eine unvermeidliche Folge dieser Gesetze: Wenn Sie ein inflationäres Universum haben, das von der Quantenphysik kontrolliert wird, dann sind Sie vorbestimmt, zu diesem Schluss zu kommen.



Obwohl die Existenz mehrerer unabhängiger Universen in der Ausdehnung der Raumzeit vorhergesagt wird, endet die Inflation nie überall zur gleichen Zeit, sondern nur in bestimmten und unabhängigen Gebieten, die durch eine weitere Ausdehnung des Raums getrennt sind. Von hier kommt die wissenschaftliche Motivation der Multiversum-Idee.

Es ist möglich, dass unser Verständnis des Staates vor dem Urknall falsch ist und dass unsere Vorstellungen von Inflation völlig unanwendbar sind. In diesem Fall ist die Existenz des Multiversums nicht unvermeidlich. Die Vorhersage eines sich unendlich ausdehnenden Zustands, in dem ständig unzählige Taschenuniversen geboren und voneinander getrennt werden, ist eine direkte Folge unserer bisher besten Theorien, wenn sie wahr sind.

Was ist dann ein Multiversum? Es kann über die Grenzen der Physik hinausgehen und das erste metaphysische Phänomen werden, dem wir aufgrund der Physik begegnet sind. Dies ist das erste Mal, dass wir die Grenzen dessen verstehen, was das Universum uns lehren kann. Es gibt Informationen, die wir brauchen, aber wir können sie niemals dazu bringen, eine Idee auf den Stand einer getesteten Wissenschaft zu bringen. Bis dahin können wir die Tatsache vorhersagen, aber weder bestätigen noch leugnen, dass unser Universum nur ein kleiner Teil des großen Multiversums ist.