Is ons universum een ​​van de vele? Hier is hoe we erachter kunnen komen.

In dit artikel wordt besproken dat het mogelijk is dat we in een aparte dimensie leven. Een serieus onderdeel dat raakvlakken heeft op vele terreinen van onze huidige theoretische fysica, zoals de snaartheorie en quantummechanica.

Het is als de vis in de vissenkom die in zijn wereldje leeft, soms even boven de waterspiegel springt en heel even een raakvlak heeft met een anderwereld/dimensie.

Illustratie van Elma van t Hof (Kunstenares: Website van Elma)

Het idee dat we in een multiversum van oneindige parallelle universums zouden kunnen leven, is een echte wetenschappelijke theorie. Dit is wat we ervan weten.

Het bestaan van parallelle universums lijkt misschien iets dat is verzonnen door sciencefictionschrijvers, met weinig relevantie voor de moderne theoretische fysica. Maar het idee dat we in een ‘multiversum’ leven dat uit een oneindig aantal parallelle universums bestaat, wordt al lang als een wetenschappelijke mogelijkheid beschouwd – hoewel het nog steeds een kwestie van intensief debat onder natuurkundigen is.

Het bestaan van parallelle universums lijkt misschien iets dat is verzonnen door sciencefictionschrijvers, met weinig relevantie voor de moderne theoretische fysica. Maar het idee dat we in een ‘multiversum’ leven dat uit een oneindig aantal parallelle universums bestaat, wordt al lang als een wetenschappelijke mogelijkheid beschouwd – hoewel het nog steeds een kwestie van intensief debat onder natuurkundigen is

De race is nu begonnen om een manier te vinden om de theorie te testen, inclusief het zoeken in de lucht naar tekenen van botsing met andere universums. Het is belangrijk om in gedachten te houden dat de multiversumvisie niet echt een theorie is, maar eerder een gevolg van ons huidige begrip van de theoretische fysica. Dit onderscheid is cruciaal. We hebben niet met onze handen gezwaaid en gezegd: “Laat er een multiversum zijn.” In plaats daarvan is het idee dat het universum misschien wel een van de oneindig veel is, afgeleid van huidige theorieën zoals kwantummechanica en snaartheorie.

Quantum implicaties

Je hebt misschien het gedachte-experiment gehoord van de kat van Schrödinger, een griezelig dier dat in een gesloten doos leeft. Door de doos te openen, kunnen we een van de mogelijke toekomstige geschiedenissen van onze kat volgen, waaronder een waarin hij zowel dood als levend is. De reden waarom dit zo onmogelijk lijkt, is simpelweg omdat onze menselijke intuïtie er niet bekend mee is. Maar het is heel goed mogelijk volgens de vreemde regels van de kwantummechanica. De reden dat dit kan gebeuren is dat de ruimte aan mogelijkheden in de kwantummechanica enorm is.

Wiskundig gezien is een kwantummechanische toestand een som (of superpositie) van alle mogelijke toestanden. In het geval van de Schrödinger-kat is de kat de superpositie van “dode” en “levende” toestanden. Maar hoe interpreteren we dit om praktisch zinvol te zijn? Een populaire manier is om al deze mogelijkheden als boekhoudinstrumenten te beschouwen, zodat de enige “objectief waarachtige” kattenstaat degene is die we waarnemen. Je kunt er echter net zo goed voor kiezen om te accepteren dat al deze mogelijkheden waar zijn en dat ze bestaan in verschillende universa van een multiversum.

Het snaarlandschap

De snaartheorie is een van onze meest, zo niet de meest veelbelovende manier om de kwantummechanica en de zwaartekracht te verenigen. Dit is notoir moeilijk omdat de zwaartekracht zo moeilijk te beschrijven is op kleine schaal zoals die van atomen en subatomaire deeltjes – de wetenschap van de kwantummechanica. Maar de snaartheorie, die stelt dat alle fundamentele deeltjes uit eendimensionale snaren bestaan, kan alle bekende natuurkrachten tegelijk beschrijven: zwaartekracht, elektromagnetisme en de nucleaire krachten. Om de snaartheorie wiskundig te laten werken, zijn er echter minstens tien fysieke dimensies nodig

Aangezien we slechts vier dimensies kunnen waarnemen: hoogte, breedte, diepte (alle ruimtelijke) en tijd (temporele), moeten de extra dimensies van de snaartheorie daarom op de een of andere manier worden verborgen om correct te zijn. Om de theorie te kunnen gebruiken om de fysische verschijnselen die we zien te verklaren, moeten deze extra dimensies worden ‘gecomprimeerd’ door ze zo op te rollen dat ze te klein zijn om te worden gezien. Misschien zijn er voor elk punt in onze grote vier dimensies zes extra niet te onderscheiden richtingen?

Een probleem, of sommigen zouden zeggen, een kenmerk van de snaartheorie, is dat er vele manieren zijn om deze verdichting te doen – 10 ^ 500 mogelijkheden is een nummer dat gewoonlijk wordt aangehaald. Elk van deze compactificaties zal resulteren in een universum met verschillende fysische wetten – zoals verschillende massa’s elektronen en verschillende zwaartekrachtconstanten.

Er zijn echter ook sterke bezwaren tegen de methodologie van verdichting, dus het probleem is nog niet helemaal opgelost. Maar gezien dit, is de voor de hand liggende vraag: in welk van dit landschap van mogelijkheden leven we? De snaartheorie zelf biedt geen mechanisme om dat te voorspellen, wat het nutteloos maakt omdat we het niet kunnen testen. Maar gelukkig heeft een idee uit onze studie van de kosmologie van het vroege universum deze bug in een functie veranderd.

De kosmische microgolfachtergrond. Geschuurd voor zwaartekrachtsgolven en tekenen van botsing met andere universa. (Credit: NASA / WMAP Science Team)

Het vroege heelal

Tijdens het zeer vroege heelal onderging het heelal een periode van versnelde expansie, inflatie genaamd. Inflatie werd oorspronkelijk ingeroepen om uit te leggen waarom het huidige waarnemingsuniversum bijna uniform van temperatuur is. De theorie voorspelde echter ook een spectrum van temperatuurschommelingen rond dit evenwicht dat later werd bevestigd door verschillende ruimtevaartuigen zoals Cosmic Background Explorer, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe en het PLANCK-ruimtevaartuig.

Hoewel de exacte details van de theorie nog steeds fel worden besproken, wordt inflatie algemeen aanvaard door natuurkundigen. Een gevolg van deze theorie is echter dat er andere delen van het universum moeten zijn die nog steeds aan het versnellen zijn. Door de kwantumfluctuaties van ruimte-tijd bereiken sommige delen van het heelal echter nooit de eindtoestand van inflatie.

Dit betekent dat het universum, althans volgens ons huidige begrip, eeuwig opblaast. Sommige delen kunnen daarom andere universums worden, die andere universums zouden kunnen worden, enz. Dit mechanisme genereert een oneindig aantal universa. Door dit scenario te combineren met snaartheorie, bestaat de mogelijkheid dat elk van deze universa een andere compactificatie van de extra dimensies bezit en dus verschillende fysische wetten heeft.

De theorie testen

De universa voorspeld door snaartheorie en inflatie leven in dezelfde fysieke ruimte (in tegenstelling tot de vele universa van kwantummechanica die in een wiskundige ruimte leven), wat betekent dat ze kunnen overlappen of botsen. Ze moeten inderdaad onvermijdelijk botsen en mogelijke handtekeningen achterlaten in de kosmische hemel waar we naar kunnen zoeken. De exacte details van de handtekeningen hangen nauw samen met de modellen – variërend van koude of hete plekken in de kosmische microgolfachtergrond tot abnormale holtes in de verdeling van sterrenstelsels.

Niettemin, aangezien botsingen met andere universa in een bepaalde richting moeten plaatsvinden, is de algemene verwachting dat handtekeningen de uniformiteit van ons waarneembare universum zullen doorbreken. Deze handtekeningen worden actief nagestreefd door wetenschappers. Sommigen zoeken er rechtstreeks naar door afdrukken in de kosmische microgolfachtergrond, de nagloeiing van de oerknal. Dergelijke handtekeningen zijn echter nog niet te zien.

Anderen zijn op zoek naar indirecte ondersteuning, zoals zwaartekrachtsgolven, die golven in de ruimte-tijd zijn wanneer massieve objecten passeren. Dergelijke golven zouden direct het bestaan van inflatie kunnen bewijzen, wat uiteindelijk de steun voor de multiversumtheorie versterkt. Of we ooit hun bestaan zullen kunnen bewijzen, is moeilijk te voorspellen. Maar gezien de enorme implicaties van een dergelijke bevinding zou het zeker de zoektocht waard moeten zijn.

Geef een reactie

Scroll naar top
%d bloggers liken dit: