ŽIVIMO LI U MULTIVERZUMU? Ukazuje li postojanje našeg svemira da zapravo živimo u nečemu daleko većem?

Martin Rees, profesor emeritus kozmologije i astrofizike na Sveučilištu Cambridge, u novom je eseju razmotrio pitanje živimo li ili ne u svemiru svemira.

“Lako je zamisliti druge svemire, kojima upravljaju malo drugačiji zakoni fizike, u kojima se ne bi mogao pojaviti nikakav inteligentni život, niti bilo kakva vrsta organiziranih složenih sustava. Trebamo li stoga biti iznenađeni što postoji svemir u kojem smo se mi uopće mogli pojaviti?”, pita se Rees i dodaje:

“To je pitanje na koje su fizičari, uključujući i mene, pokušavali odgovoriti desetljećima. Ali pokazalo se da je teško. Iako s pouzdanjem možemo pratiti kozmičku povijest do jedne sekunde nakon Velikog praska, teže je procijeniti što se dogodilo prije. Naši akceleratori jednostavno ne mogu proizvesti dovoljno energije da repliciraju ekstremne uvjete koji su prevladavali u prvoj nanosekundi.

Ali očekujemo da su u tom prvom malom djeliću sekunde utisnute ključne značajke našeg svemira.

Stanja u svemiru mogu se opisati kroz njegove “temeljne konstante” – fiksne veličine u prirodi, kao što je gravitacijska konstanta (nazvana G) ili brzina svjetlosti (nazvana C). Ima ih oko 30 koje predstavljaju veličine i snage parametara kao što su mase čestica, sile ili širenje svemira. Ali naše teorije ne objašnjavaju koje bi vrijednosti te konstante trebale imati. Umjesto toga, moramo ih mjeriti i uključiti njihove vrijednosti u naše jednadžbe kako bismo točno opisali prirodu.

Vrijednosti konstanti su u rasponu koji omogućuje razvoj složenih sustava kao što su zvijezde, planeti, ugljik i naposljetku ljudi. Fizičari su otkrili da bi naš svemir bio beživotan, ako bismo podesili neke od ovih parametara za samo nekoliko postotaka. Činjenica da život postoji stoga zahtijeva neko objašnjenje.

Neki tvrde da je to samo sretna slučajnost. Međutim, alternativno objašnjenje je da živimo u multiverzumu koji sadrži domene s različitim fizičkim zakonima i vrijednostima temeljnih konstanti. Većina bi mogla biti potpuno neprikladna za život. No nekolicina bi trebala, statistički gledano, biti životna.

Nadolazeća revolucija?

Koji je opseg fizičke stvarnosti? Uvjereni smo da je opsežnija od domene koju astronomi mogu promatrati, čak i načelno. Ta je domena definitivno konačna. To je u biti zato što, kao na oceanu, postoji horizont iza kojeg ne možemo vidjeti. I kao što ne mislimo da se ocean zaustavlja odmah iza našeg horizonta, očekujemo galaktike iza granica našeg vidljivog svemira. U našem ubrzanom svemiru, naši udaljeni potomci također ih nikada neće moći promatrati.

Većina fizičara složila bi se da postoje galaktike koje nikada ne možemo vidjeti i da su one brojčano veće od onih koje možemo promatrati. Ako su se protegnuli dovoljno daleko, tada bi se sve što bismo ikada mogli zamisliti moglo ponavljati iznova i iznova. Daleko iza horizonta, svi bismo mogli imati avatare.

Ova golema (i uglavnom nevidljiva) domena bila bi posljedica “našeg” Velikog praska – i vjerojatno bi njome upravljali isti fizikalni zakoni koji prevladavaju u dijelovima svemira koje možemo promatrati. No je li naš Big Bang bio jedini?

Teorija inflacije, koja sugerira da je rani svemir prošao kroz razdoblje kada se udvostručio svaki trilijunti dio trilijuntog dijela sekunde, ima istinsku podršku promatranja. To objašnjava zašto je svemir tako velik i gladak, osim fluktuacija i valova koji su “sjeme” za formiranje galaktike.

Ali fizičari, uključujući Andreia Lindea, pokazali su da bi, pod nekim specifičnim, ali uvjerljivim pretpostavkama o nesigurnoj fizici u ovoj drevnoj eri, postojala “vječna” proizvodnja Velikih praskova – od kojih bi svaki doveo do nastanka novog svemira.

Teorija struna, koja je pokušaj objedinjavanja gravitacije sa zakonima mikrofizike, pretpostavlja da je sve u svemiru sastavljeno od sićušnih, vibrirajućih struna. Ali čini pretpostavku da postoji više dimenzija od onih koje doživljavamo. Te su dodatne dimenzije, sugerira, tako zbijene jedna uz drugu da ih sve ne primjećujemo. I svaka vrsta kompaktifikacije mogla bi stvoriti svemir s drugačijom mikrofizikom – tako da drugim Velikim praskovima, kada se ohlade, mogu upravljati drugačiji zakoni.

“Zakoni prirode” stoga mogu, u ovoj još većoj perspektivi, biti lokalni podzakonski propisi koji upravljaju našim vlastitim kozmičkim komadom.

Ako je fizička stvarnost ovakva, onda postoji stvarna motivacija za istraživanje “kontračinjeničnih” svemira – mjesta s različitom gravitacijom, različitom fizikom i tako dalje – da se istraži koji bi raspon ili parametri omogućili pojavu složenosti, a koji bi doveli do sterilnog ili ” mrtvorođeni” kozmos. Uzbudljivo je da je ovo u tijeku, a nedavna istraživanja sugeriraju da možete zamisliti svemire koji su još više prijateljski nastrojeni prema životu od našeg. Većina “podešavanja” fizikalnih konstanti, međutim, učinila bi svemir mrtvorođenim.

Ipak, nekima se ne sviđa koncept multiverzuma. Boje se da bi to učinilo nadu za temeljnu teoriju koja bi objasnila konstante jednako uzaludnom kao Keplerova numerološka potraga za povezivanjem planetarnih orbita s ugniježđenim platonskim tijelima.

Ali naše su preferencije irelevantne za stvarnu fizičku stvarnost – stoga bismo sigurno trebali biti otvoreni prema mogućnosti neizbježne velike kozmološke revolucije. Prvo smo imali kopernikansku spoznaju da Zemlja nije središte Sunčevog sustava – ona se okreće oko Sunca. Tada smo shvatili da postoje milijuni planetarnih sustava u našoj galaktici i da postoje milijuni galaktika u našem vidljivom svemiru.

Dakle, može li biti da je naša vidljiva domena – zapravo naš Veliki prasak – maleni dio daleko većeg i moguće raznolikog ansambla?

Fizika ili metafizika?

Kako znamo koliko je naš svemir netipičan? Da bismo odgovorili na to pitanje, moramo izračunati vjerojatnosti svake kombinacije konstanti. A to je limenka koju još ne možemo otvoriti – morat će pričekati veliki teorijski napredak.

U konačnici ne znamo postoje li drugi veliki praskovi. Ali oni nisu samo metafizika. Možda ćemo jednog dana imati razloga vjerovati da postoje.

Konkretno, ako imamo teoriju koja opisuje fiziku u ekstremnim uvjetima ultra-ranog Velikog praska – i ako je ta teorija bila potkrijepljena na druge načine, na primjer izvođenjem nekih neobjašnjivih parametara u standardnom modelu fizike čestica – onda ako predvidio višestruke velike praske, trebali bismo to shvatiti ozbiljno.

Kritičari ponekad tvrde da je multiverzum neznanstven jer nikada ne možemo promatrati druge svemire. Ali ja se ne slažem. Ne možemo promatrati unutrašnjost crnih rupa, ali vjerujemo onome što fizičar Roger Penrose kaže o tome što se tamo događa – njegova je teorija stekla vjerodostojnost slažući se s mnogim stvarima koje možemo promatrati.

Prije otprilike 15 godina, bio sam na panelu na Stanfordu gdje su nas pitali koliko smo ozbiljno shvatili koncept multiverzuma – na ljestvici “biste li se kladili u svoju zlatnu ribicu, svog psa ili svoj život” na njega. Rekao sam da sam skoro na razini psa. Linde je rekao da bi se skoro kladio u život. Kasnije, nakon što mu je to rečeno, fizičar Steven Weinberg rekao je da bi se “sretno kladio u psa Martina Reesa i život Andreia Lindea”.

Nažalost, sumnjam da ćemo Linde, moj pas i ja biti mrtvi prije nego što dobijemo odgovor.

Doista, ne možemo biti sigurni ni da bismo razumjeli odgovor, baš kao što je kvantna teorija preteška za majmune. Zamislivo je da bi strojna inteligencija mogla istražiti geometrijske zamršenosti nekih teorija struna i izbaciti, na primjer, neke generičke značajke standardnog modela. Tada bismo imali povjerenja u teoriju i ozbiljno bismo shvatili njena druga predviđanja.

Ali nikada ne bismo imali onaj “aha” trenutak uvida koji je najveće zadovoljstvo za teoretičara. Fizička stvarnost na svojoj najdubljoj razini mogla bi biti toliko duboka da bi njezino razjašnjenje moralo čekati postljudsku vrstu – koliko god depresivno ili uzbudljivo bilo, kako kome. Ali to nije razlog da se multiverzum odbaci kao neznanstven.”