บทความนี้เขียนโดย Eugene Lim จากกษัตริย์College London และได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกโดยบทสนทนา-
การมีอยู่ของจักรวาลคู่ขนานอาจดูเหมือนว่ามีบางสิ่งบางอย่างที่ปรุงโดยนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์โดยมีความเกี่ยวข้องเพียงเล็กน้อยกับฟิสิกส์เชิงทฤษฎีสมัยใหม่ แต่ความคิดที่ว่าเราอาศัยอยู่ใน 'ไส้'ประกอบไปด้วยจักรวาลคู่ขนานที่ไม่มีที่สิ้นสุดได้รับการพิจารณามานานแล้วว่าเป็นไปได้ทางวิทยาศาสตร์ - แม้ว่ามันยังคงเป็นเรื่องของการอภิปรายที่แข็งแกร่งในหมู่นักฟิสิกส์ ขณะนี้การแข่งขันกำลังหาวิธีทดสอบทฤษฎีรวมถึงการค้นหาท้องฟ้าเพื่อหาสัญญาณของการชนกับจักรวาลอื่น ๆ
เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้ว่ามุมมองลิขสิทธิ์ไม่ใช่ทฤษฎีจริง ๆ มันเป็นผลมาจากความเข้าใจในปัจจุบันของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ความแตกต่างนี้มีความสำคัญ เราไม่ได้โบกมือและพูดว่า: "ขอให้มีลิขสิทธิ์" แต่ความคิดที่ว่าจักรวาลอาจเป็นหนึ่งในหลาย ๆ คนที่ได้มาจากทฤษฎีปัจจุบันเช่นกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสตริง-
การตีความหลายโลก
คุณอาจเคยได้ยินการทดลองทางความคิดของแมวของSchrödingerสัตว์ที่น่ากลัวที่อาศัยอยู่ในกล่องปิด การเปิดกล่องช่วยให้เราสามารถติดตามหนึ่งในประวัติศาสตร์ในอนาคตที่เป็นไปได้ของแมวของเรารวมถึงสิ่งที่ทั้งตายและมีชีวิตอยู่ เหตุผลที่ดูเหมือนว่าเป็นไปไม่ได้ก็เป็นเพราะสัญชาตญาณของมนุษย์ของเราไม่คุ้นเคยกับมัน
แต่มันเป็นไปได้ทั้งหมดตามกฎแปลก ๆ ของกลศาสตร์ควอนตัม เหตุผลที่สามารถเกิดขึ้นได้คือพื้นที่แห่งความเป็นไปได้ในกลศาสตร์ควอนตัมมีขนาดใหญ่มาก ในทางคณิตศาสตร์สถานะเชิงกลควอนตัมคือผลรวม (หรือการซ้อนทับ) ของสถานะที่เป็นไปได้ทั้งหมด ในกรณีของแมวของSchrödingerแมวคือการซ้อนทับของรัฐ 'ตาย' และ 'มีชีวิต'
แต่เราจะตีความสิ่งนี้เพื่อให้เข้าใจได้อย่างไร? วิธีหนึ่งที่ได้รับความนิยมคือการคิดความเป็นไปได้ทั้งหมดเหล่านี้เป็นอุปกรณ์การเก็บหนังสือเพื่อให้สถานะแมว 'จริง' เพียงอย่างเดียว 'เป็นสิ่งที่เราสังเกตเห็น อย่างไรก็ตามเราสามารถเลือกที่จะยอมรับว่าความเป็นไปได้ทั้งหมดเหล่านี้เป็นจริงและพวกเขามีอยู่ในจักรวาลที่แตกต่างกันของลิขสิทธิ์
ภูมิทัศน์สตริง
ทฤษฎีสตริงเป็นหนึ่งในถนนที่ดีที่สุดของเราหากไม่ใช่ถนนที่มีแนวโน้มมากที่สุดรวมกลศาสตร์ควอนตัมและแรงโน้มถ่วง- นี่เป็นเรื่องยากที่ฉาวโฉ่เพราะแรงโน้มถ่วงนั้นยากที่จะอธิบายในระดับเล็ก ๆ เช่นอะตอมและอนุภาคย่อย - ซึ่งเป็นวิทยาศาสตร์ของกลศาสตร์ควอนตัม แต่ซึ่งระบุว่าอนุภาคพื้นฐานทั้งหมดประกอบด้วยสตริงหนึ่งมิติสามารถอธิบายได้ทั้งหมดที่รู้จักในครั้งเดียว: แรงโน้มถ่วงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์
อย่างไรก็ตามสำหรับทฤษฎีสตริงในการทำงานทางคณิตศาสตร์ต้องใช้มิติทางกายภาพอย่างน้อยสิบมิติ เนื่องจากเราสามารถสังเกตได้เพียงสี่มิติ: ความสูงความกว้างความลึก (เชิงพื้นที่ทั้งหมด) และเวลา (ชั่วคราว) ขนาดพิเศษของทฤษฎีสตริงจึงต้องซ่อนอยู่อย่างใดอย่างหนึ่งหากถูกต้อง เพื่อให้สามารถใช้ทฤษฎีเพื่ออธิบายปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เราเห็นมิติพิเศษเหล่านี้จะต้อง 'กะทัดรัด' โดยการขดตัวในลักษณะที่พวกเขามีขนาดเล็กเกินไปที่จะมองเห็น บางทีสำหรับแต่ละจุดในสี่มิติขนาดใหญ่ของเรามีหกทิศทางพิเศษที่แยกไม่ออก?
ปัญหาหรือบางคนอาจบอกว่าคุณลักษณะของทฤษฎีสตริงคือมีหลายวิธีในการทำสิ่งนี้10500ความเป็นไปได้คือตัวเลขหนึ่งมักจะโน้มน้าว- การกระแทกเหล่านี้แต่ละครั้งจะส่งผลให้จักรวาลมีกฎทางกายภาพที่แตกต่างกันเช่นมวลที่แตกต่างกันของอิเล็กตรอนและค่าคงที่ของแรงโน้มถ่วงที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามยังมีพลังการคัดค้านวิธีการของการกระชับดังนั้นปัญหาจึงไม่ได้ตัดสิน
แต่จากสิ่งนี้คำถามที่ชัดเจนคือ: ภูมิทัศน์ใดที่เราอาศัยอยู่ในภูมิทัศน์เหล่านี้ ทฤษฎีสตริงเองไม่ได้เป็นกลไกในการทำนายว่าซึ่งทำให้มันไร้ประโยชน์เพราะเราไม่สามารถทดสอบได้ แต่โชคดีที่ความคิดจากการศึกษาจักรวาลจักรวาลยุคแรกของเราได้เปลี่ยนข้อผิดพลาดนี้ให้กลายเป็นคุณสมบัติ
จักรวาลยุคแรก
ในช่วงจักรวาลยุคแรก ๆ หลังจากจักรวาลได้รับระยะเวลาการขยายตัวเรียกว่าเงินเฟ้อ อัตราเงินเฟ้อถูกเรียกใช้เดิมเพื่ออธิบายว่าทำไมจักรวาลเชิงสังเกตการณ์ในปัจจุบันจึงเป็นเกือบจะสม่ำเสมอในอุณหภูมิ- อย่างไรก็ตามทฤษฎียังทำนายสเปกตรัมของความผันผวนของอุณหภูมิรอบสมดุลนี้ซึ่งต่อมาได้รับการยืนยันโดยยานอวกาศหลายตัวเช่นนักสำรวจพื้นหลังของจักรวาล-โพรบแอนไอโซโทรปิไมโครเวฟวิลคินสันและยานอวกาศ Planck-
ในขณะที่รายละเอียดที่แน่นอนของทฤษฎียังคงถูกถกเถียงกันอย่างถึงพริกถึงขิงอัตราเงินเฟ้อได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางจากนักฟิสิกส์ อย่างไรก็ตามผลที่ตามมาของทฤษฎีนี้คือต้องมีส่วนอื่น ๆ ของจักรวาลที่ยังคงเร่งอยู่ อย่างไรก็ตามเนื่องจากความผันผวนของควอนตัมของเวลาอวกาศบางส่วนของจักรวาลไม่เคยไปถึงสถานะสิ้นสุดของอัตราเงินเฟ้อ ซึ่งหมายความว่าจักรวาลอย่างน้อยก็เป็นไปตามความเข้าใจในปัจจุบันของเรา บางส่วนสามารถกลายเป็นจักรวาลอื่น ๆ ซึ่งอาจกลายเป็นจักรวาลอื่น ๆ ฯลฯ กลไกนี้สร้างจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุด
ด้วยการรวมสถานการณ์นี้เข้ากับทฤษฎีสตริงมีความเป็นไปได้ที่แต่ละจักรวาลเหล่านี้จะมีขนาดที่แตกต่างกันของมิติพิเศษและด้วยเหตุนี้จึงมีกฎทางกายภาพที่แตกต่างกัน
การทดสอบทฤษฎี
จักรวาลที่ทำนายโดยทฤษฎีสตริงและเงินเฟ้ออาศัยอยู่ในพื้นที่ทางกายภาพเดียวกัน (ต่างจากจักรวาลของกลศาสตร์ควอนตัมหลายแห่งซึ่งอาศัยอยู่ในพื้นที่คณิตศาสตร์) พวกเขาสามารถทับซ้อนหรือชนกันได้ อันที่จริงพวกเขาย่อมต้องชนกันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ออกจากลายเซ็นที่เป็นไปได้ในท้องฟ้าจักรวาลซึ่งเราสามารถพยายามค้นหา
รายละเอียดที่แน่นอนของลายเซ็นนั้นขึ้นอยู่กับโมเดลอย่างใกล้ชิด - ตั้งแต่เย็นหรือร้อนในไปยังช่องว่างที่ผิดปกติในการกระจายของกาแลคซี อย่างไรก็ตามเนื่องจากการชนกับจักรวาลอื่น ๆ จะต้องเกิดขึ้นในทิศทางเฉพาะความคาดหวังทั่วไปคือลายเซ็นใด ๆ จะทำลายความสม่ำเสมอของจักรวาลที่สังเกตได้ของเรา
ลายเซ็นเหล่านี้ถูกนักวิทยาศาสตร์ติดตามอย่างแข็งขัน บางคนกำลังมองหามันโดยตรงผ่านพิมพ์ในพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล, afterglow ของบิ๊กแบง อย่างไรก็ตามยังไม่มีลายเซ็นดังกล่าว คนอื่น ๆ กำลังมองหาการสนับสนุนทางอ้อมเช่นซึ่งเป็นระลอกคลื่นในอวกาศเวลาเป็นวัตถุขนาดใหญ่ผ่าน คลื่นดังกล่าวสามารถพิสูจน์ได้โดยตรงว่าการมีอยู่ของอัตราเงินเฟ้อซึ่งท้ายที่สุดก็เสริมสร้างการสนับสนุนทฤษฎีลิขสิทธิ์
ไม่ว่าเราจะสามารถพิสูจน์ได้ว่าการดำรงอยู่ของพวกเขานั้นยากที่จะทำนาย แต่ด้วยความหมายที่ยิ่งใหญ่ของการค้นพบเช่นนี้มันควรจะคุ้มค่ากับการค้นหาอย่างแน่นอน
ยูจีนลิมอาจารย์ในวิชาฟิสิกส์และจักรวาลวิทยาเชิงทฤษฎีKing's College London
บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกโดยบทสนทนา- อ่านบทความต้นฉบับและอ่านบทความอื่น ๆ จากซีรี่ส์จักรวาลของพวกเขาที่นี่-
