هل كوننا فقاعة؟

الصورة بإذن من معهد بيرميتر

الصورة بإذن من معهد بيرميتر

لا تهتم بالانفجار العظيم ؛ في البداية كان الفراغ. يغلي الفراغ بالطاقة (تسمى بشكل مختلف الطاقة المظلمة ، طاقة الفراغ ، مجال التضخم ، أو مجال هيغز). مثل الماء في وعاء ، بدأت هذه الطاقة العالية في التبخر - تشكلت الفقاعات.

كل فقاعة تحتوي على فراغ آخر ، طاقته كانت أقل ، لكنها لا تزال لا شيء. دفعت هذه الطاقة الفقاعات إلى التوسع. حتما ، اصطدمت بعض الفقاعات ببعضها البعض. من الممكن أن تنتج بعض الفقاعات الثانوية. ربما كانت الفقاعات نادرة ومتباعدة ؛ ربما كانت معبأة بالقرب من الرغوة.

ولكن هذا هو الشيء: كل من هذه الفقاعات كانت كونًا. في هذه الصورة ، كوننا هو فقاعة واحدة في بحر مزبد من الأكوان الفقاعية.

هذه هي فرضية الأكوان المتعددة باختصار.

إنها ليست قصة سيئة. إنه ، كما يقول العلماء ، ذو دوافع جسدية - ليس فقط مكونًا ، بل ينشأ أيضًا مما نعتقد أننا نعرفه عن التضخم الكوني.



التضخم الكوني غير مقبول عالميًا - معظم النماذج الدورية للكون ترفض الفكرة. ومع ذلك ، فإن التضخم هو نظرية رائدة للتطور المبكر للكون ، وهناك بعض الأدلة القائمة على الملاحظة لدعمها.

يؤكد التضخم أنه في اللحظة التي أعقبت الانفجار العظيم ، توسع الكون بسرعة - بسرعة كبيرة لدرجة أن مساحة من الفضاء كانت في يوم من الأيام نانومتر مربع انتهى بها أكثر من ربع مليار سنة ضوئية في جزء من تريليون من تريليون من تريليون من أ. ثانيا. إنها فكرة رائعة ، لكنها ستفسر بعض الملاحظات الفيزيائية الفلكية المحيرة.

يُعتقد أن التضخم كان مدفوعًا بمجال التضخم - وهو طاقة الفراغ باسم آخر. بمجرد افتراض وجود مجال التضخم ، من الصعب تجنب نوع القصة 'في البداية كان الفراغ'. هذا هو المكان الذي تصبح فيه نظرية التضخم مثيرة للجدل - عندما تبدأ في افتراض أكوان متعددة.

يجادل مؤيدو نظرية الأكوان المتعددة بأنها الخطوة المنطقية التالية في قصة التضخم. يجادل المنتقدون بأن الأمر ليس فيزياء ، بل ميتافيزيقيا - إنه ليس علمًا لأنه لا يمكن اختباره. بعد كل شيء ، تعيش الفيزياء أو تموت من خلال البيانات التي يمكن جمعها والتنبؤات التي يمكن التحقق منها.

هذا هو المكان الذي يأتي فيه عضو هيئة التدريس في Perimeter Associate Matthew Johnson. من خلال العمل مع فريق صغير يضم أيضًا عضو هيئة التدريس Perimeter Luis Lehner ، يعمل Johnson على إدخال فرضية الأكوان المتعددة بقوة في عالم العلوم القابلة للاختبار.

يقول: 'هذا ما يدور حوله برنامج البحث هذا'. 'نحن نحاول معرفة ما ستكون عليه التنبؤات القابلة للاختبار لهذه الصورة ، ثم نخرج ونبحث عنها.'

على وجه التحديد ، كان جونسون يفكر في الحالات النادرة التي قد يصطدم فيها كوننا الفقاعي بكون فقاعي آخر. لقد حدد الخطوات: 'نحن نحاكي الكون كله. نبدأ بكوان متعدد به فقاعتان بداخله ، نصطدم بالفقاعات الموجودة على جهاز كمبيوتر لنكتشف ما يحدث ، ثم نضع مراقبًا افتراضيًا في أماكن مختلفة ونسأل ماذا سيرى ذلك المراقب من هناك. '

محاكاة الكون كله - أو أكثر من واحد - تبدو مهمة صعبة ، ولكن يبدو أن الأمر ليس كذلك.

يقول جونسون: 'محاكاة الكون أمر سهل'. يوضح أن المحاكاة لا تمثل كل ذرة أو كل نجم أو كل مجرة ​​- في الواقع ، لا تمثل أيًا منها.

يقول: 'إننا نحاكي الأشياء فقط على المقاييس الأكبر'. 'كل ما أحتاجه هو الجاذبية والأشياء التي تصنع هذه الفقاعات. نحن الآن في المرحلة التي إذا كان لديك نموذج مفضل للكون المتعدد ، يمكنني تثبيته على جهاز كمبيوتر وإخبارك بما يجب أن تراه '.

هذه خطوة صغيرة لبرنامج محاكاة الكمبيوتر ، لكنها قفزة عملاقة في مجال علم الكون متعدد الأكوان. من خلال إنتاج تنبؤات قابلة للاختبار ، تجاوز نموذج الأكوان المتعددة الخط الفاصل بين القصة الجذابة والعلم الحقيقي.

في الواقع ، كما يقول جونسون ، وصل البرنامج إلى النقطة التي يمكنه فيها استبعاد نماذج معينة من الأكوان المتعددة: 'يمكننا الآن أن نقول إن بعض النماذج تتنبأ بشيء ينبغي أن نكون قادرين على رؤيته ، وبما أننا لا نستطيع في الواقع ، يمكننا استبعاد تلك النماذج '.

على سبيل المثال ، فإن اصطدام فقاعة مع كون آخر من شأنه أن يترك ما يسميه جونسون 'قرصًا في السماء' - كدمة دائرية في الخلفية الكونية الميكروية. إن البحث عن مثل هذا القرص قد أصبح فارغًا حتى الآن يجعل بعض النماذج المليئة بالاصطدام أقل احتمالًا.

في غضون ذلك ، يعمل الفريق على اكتشاف الأنواع الأخرى من الأدلة التي قد يتركها تصادم الفقاعة. هذه هي المرة الأولى ، كما يكتب الفريق في ورقتهم البحثية ، أن أي شخص ينتج مجموعة كمية مباشرة من التنبؤات للتوقيعات التي يمكن ملاحظتها لتصادم الفقاعات. وعلى الرغم من عدم العثور على أي من هذه التوقيعات حتى الآن ، فمن الممكن البحث عن بعضها.

تكمن الأهمية الحقيقية لهذا العمل كدليل على المبدأ: فهو يظهر أن الكون المتعدد يمكن أن يكون قابلاً للاختبار. بعبارة أخرى ، إذا كنا نعيش في كون فقاعي ، فقد نتمكن في الواقع من معرفة ذلك.

عبر معهد محيط للفيزياء النظرية