L'universo in cui viviamo è enorme, pieno di materia ed energia e si sta espandendo sempre più velocemente. Guardando a miliardi di anni luce di distanza, possiamo vedere miliardi di anni del nostro antico passato, vedere la formazione di pianeti, stelle e galassie. Abbiamo guardato lontano, abbiamo trovato nuvole di gas che non avevano dato vita a una singola stella e galassie che si sono formate quando il nostro universo era più giovane del 97%. Ciò che è particolarmente curioso è che possiamo osservare il bagliore residuo del Big Bang, che rimane dal tempo in cui l'universo aveva circa 380.000 anni. Ma con tutto questo splendore cosmico, non abbiamo mai trovato prove che il nostro universo sia entrato in collisione con un altro universo in un vasto universo multiplo. Perché?
In effetti, se la teoria degli universi multipli è corretta, il nostro universo in espansione deve essersi scontrato con un altro universo. Non è così? Dopotutto, il nostro universo è ora così grande che alcuni lo descrivono come di dimensioni infinite.
E così afferma non solo la logica, ma anche la nota autorità Roger Penrose. Sia Penrose che la saggezza convenzionale sono sbagliate qui. Il nostro universo è e dovrebbe essere isolato e solo nel multiverso.
Sebbene questo argomento sia troppo popolare e controverso, forti ipotesi fisiche supportano l'esistenza di più universi. Se uniamo le nostre due principali scuole di pensiero su come funziona l'universo, l'inflazione cosmica e la fisica quantistica, finiamo inevitabilmente con il nostro universo in un universo multiplo. C'è un'altra conclusione: ogni singolo universo che viene creato - e ogni Big Bang che lo precede - sarà immediatamente e per sempre separato dagli altri per causa. Perché? Il fisico Ethan Siegel analizzerà.
L'inflazione cosmica è arrivata come supplemento alla teoria del Big Bang, fornendo un meccanismo per spiegare perché l'universo è iniziato con determinate condizioni. In particolare, l'inflazione ha dato una risposta alle domande su …
- perché l'universo aveva ovunque la stessa temperatura;
- perché era spazialmente piatto;
- perché non ci sono reliquie ad alta energia come i monopoli magnetici rimasti.
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… Pur continuando a lasciare da verificare nuove previsioni. Queste previsioni includono lo spettro specifico delle fluttuazioni di densità con cui è nato l'universo; la temperatura massima raggiunta dall'Universo nelle prime fasi del Big Bang; l'esistenza di fluttuazioni su scale che eccedono l'orizzonte cosmico e un certo spettro di fluttuazioni delle onde gravitazionali. Tutto questo, tranne l'ultimo, è stato poi confermato da osservazioni.
L'inflazione cosmica, per essere precisi, è il periodo prima del Big Bang, quando l'energia insita nello spazio stesso ha prevalso nell'Universo. Ora il valore dell'energia oscura è troppo piccolo, ma durante l'inflazione era incomparabilmente più alto: densità di energia molto maggiore quando l'Universo era pieno di materia e radiazioni durante le prime calde fasi del Big Bang.
Poiché l'espansione dell'universo è guidata dall'energia insita nello spazio stesso, durante il periodo di inflazione, l'espansione è stata esponenziale, è stato creato nuovo spazio. Se l'Universo è raddoppiato di dimensioni nel tempo n, dopo 10 periodi di questo periodo era già 210 o addirittura 21000 volte più grande. In un breve periodo di tempo, qualsiasi regione dello spazio non planare e contenente materia divenne indistinguibile da quella piatta, e tutte le particelle di materia si gonfiarono così lontane che le due particelle non si sarebbero più incontrate.
Tuttavia, l'inflazione non può durare per sempre. L'energia insita nello spazio non può rimanere per sempre, altrimenti il Big Bang non sarebbe avvenuto e l'Universo non sarebbe nato. Di conseguenza, l'energia deve essere trasferita dal tessuto dello spazio alla materia e alla radiazione. Per vedere l'inflazione come un campo, immagina una palla in cima a una collina. Finché la palla rimane in alto, l'inflazione e l'espansione esponenziale continuano. Ma affinché l'inflazione finisca, qualunque sia il campo quantico responsabile, deve passare da uno stato instabile ad alta energia a uno stato di equilibrio a bassa energia. Questa transizione, "rotolare" la palla giù per la collina, pone fine all'inflazione e dà origine al Big Bang.
Tuttavia, ce n'è uno ma: ciò che è descritto sopra funziona come un campo classico, ma l'inflazione dovrebbe, come tutti i campi fisici, essere di natura quantistica. Come tutti i campi quantistici, questo è descritto da una funzione d'onda e la probabilità dell'onda si propaga nel tempo. Se il valore del campo rotola abbastanza lentamente verso il basso, la propagazione quantistica della funzione d'onda sarà più veloce del roll-off, rendendo possibile, anzi probabile, il Big Bang e la fine dell'inflazione.
Poiché lo spazio si espande a un tasso esponenziale durante l'inflazione, ciò significa che nel tempo emergeranno un numero esponenzialmente elevato di regioni dello spazio. Il punto è che l'inflazione non finirà dappertutto dall'oggi al domani; regioni diverse riceveranno valori diversi di campi quantistici e direzioni diverse. In alcune regioni l'inflazione finirà e il campo scivolerà a valle. In altri, l'inflazione continuerà, dando vita a nuovi spazi.
Da qui nasce il fenomeno dell'inflazione eterna e l'idea di universi multipli. Dove finisce l'inflazione, otteniamo il Big Bang e l'Universo, una parte di cui possiamo osservare. Ma intorno alle regioni in cui l'inflazione è terminata e si è verificato il Big Bang, ci saranno anche regioni in cui l'inflazione non è finita e l'espansione esponenziale continua. Uno spazio in espansione è nato in queste regioni, respingendo aree in cui l'inflazione è finita più velocemente di quanto possano espandersi. Ciascuna delle nuove regioni in cui sarà il Big Bang sarà separata in modo causale dalla nostra regione, completamente e per sempre.
Se pensi all'universo multiplo come a un enorme oceano, puoi disegnare i singoli universi in cui si è verificato il Big Bang come piccole bolle nell'oceano. Queste bolle, come vere bolle che nascono sul fondo dell'oceano, si espandono nel tempo man mano che il nostro universo si espande. Ma, a differenza dell'acqua liquida nell'oceano, l '"oceano" dello spaziotempo inflazionistico si sta espandendo più velocemente di quanto le bolle stesse possano mai espandersi. E poiché lo spazio tra di loro cresce e crescerà sempre, le due bolle non si toccheranno mai.
Sarebbe una grande sorpresa, contrariamente alle previsioni inflazionistiche e della teoria quantistica, se i due universi si scontrassero. Sebbene la collisione di tali bolle lascerebbe un livido sul nostro universo, che rileveremmo in modo affidabile nel bagliore residuo del Big Bang, non ci sono prove di tali lividi. Come previsto dalle nostre migliori teorie.
Ilya Khel
