WIE EIN AUFBLASBARES UNIVERSUM EIN MULTIVERSUM SCHAFFEN KöNNTE

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Eine Infrarotansicht des Sternbilds Carina vom WISE-Teleskop.

(Bild: © NASA / JPL-Caltech / UCLA)

Paul M. Sutter ist Astrophysiker bei Die Ohio State University, Gastgeber von "Fragen Sie einen Raumfahrer" und "Weltraumradio, "und Autor von"Dein Platz im Universum"Sutter hat diesen Artikel dazu beigetragen Expertenstimmen von Space.com: Op-Ed & Insights.

Es ist ein beständiger Science-Fiction-Favorit: andere Welten, andere Universen, andere Möglichkeiten, direkt jenseits der Grenzen des bekannten Kosmos oder nur ein Hauch eines magischen Geräts entfernt. Vielleicht sind die anderen Welten unheimlich ähnlich wie die eigenen, abgesehen von einigen skurrilen kleinen Veränderungen in der Geschichte. Vielleicht sind sie radikal anders, mit neuen und seltsamen und wunderbaren Arten des Lebens. Vielleicht sind sie so unterschiedlich, dass die Grundregeln der Physik dort nicht einmal gelten.

Ich spreche natürlich über das Multiversum - die Möglichkeit, dass es irgendwo da draußen andere unterschiedliche Universen gibt.

Aber existieren sie?

Blasen

Die Multiversum-Idee taucht in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft, Philosophie und sogar der Religion auf. Innerhalb der Physik selbst erscheint die Möglichkeit anderer Welten in der Quantenmechanik (insbesondere durch die Interpretation "vieler Welten", bei der jedes zufällige Ergebnis einer Interaktion von neuen Universen abzweigt, in denen jedes Ergebnis realisiert wird) und in der Stringtheorie (in der unterschiedliche Anordnungen vorliegen) von winzigen, aufgerollten zusätzlichen Dimensionen führen zu unterschiedlicher Physik in ihren eigenen Universen).

Es macht Spaß, über diese Ideen zu sprechen, aber der vielleicht verlockendste Weg zum Multiversum führt über unser Verständnis der frühesten Momente des Universums selbst: der Periode der Inflation.

Wie wir am besten beurteilen können, erlebte das außerordentlich frühe Universum eine Periode von unglaublich schnelle Expansion: Inflation. Wissenschaftler vermuten, dass diese Epoche von einem exotischen Quantenfeld angetrieben wurde - einer sprudelnden, schäumenden Energie, die in das Vakuum der Raumzeit selbst eingebrannt ist -, die dazu führte, dass sich das Universum mit der Intensität seiner Expansion fast auseinander riss. Aber bald verlor dieses Feld seinen Schwung und zerfiel in den Schwarm von Teilchen, die jetzt das heutige Universum bewohnen.

Und in dieser Epoche der Inflation entstand ein Multiversum hatte eine gute Chance zu erscheinen. Stellen Sie sich das frühe, von der Inflation dominierte Universum als einen riesigen Laib aufsteigendes Brot vor. Die Geschichte, die ich gerade erzählt habe, geht davon aus, dass die Inflation im gesamten Kosmos gleichmäßig beginnt und endet. Das ganze Brot hört genau im selben Moment auf zu steigen.

Aber was auch immer die Inflation trieb, war ein Quantenfeld, was bedeutet, dass wir nicht davon ausgehen können, dass die Dinge so einfach sind. Einige Teile des Feldes waren nur zufällig energischer als andere, während andere Stellen ruhiger waren. Das ist nur die zufällige Natur des Lebens in einer Quantenwelt.

Unser Brot ist also nicht gerade einheitlich. Einige Teile davon hören möglicherweise auf zu steigen, kneifen sich ab und isolieren sich, während der Rest des Laibs weiter steigt. Und da immer ein Teil des Laibs schneller als der Durchschnitt steigt, können Sie sich jetzt einen Laib Brot vorstellen, der für die Ewigkeit weiter steigt, mit kleinen Stücken und Taschen, die hier und da zufällig eine langsame Portion fangen und sich abklemmen.

Jedes dieser abgequetschten Teile ist ein eigenes Universum, nur eine von vielen Blasen im Multiversum. Darüber hinaus bestimmen die Details des Inflationsendes eine Reihe wichtiger physikalischer Eigenschaften, wie die Stärke der Naturkräfte und die Masse der Partikel (die Details hängen vom jeweiligen Inflationsmodell ab). Wir sprechen von Dingen wie der Masse des Elektrons und der Anzahl der Teilchenarten. Wirklich wichtiges Zeug.

Und da jedes dieser abgequetschten Blasenuniversen die Inflation auf seine eigene und besondere Weise beendet, erhält jedes der Blasenuniversen seine eigene einzigartige Physik.

Sich überschneidende Antworten

Da der gesamte Brotlaib weiter steigt (da es immer einen Teil davon mit einer überdurchschnittlich hohen Inflationsrate gibt), sprudeln sehr schnell viele Universen umeinander. Ein Multiversum. Jedes Universum ist im Wesentlichen für immer von den anderen abgeschlossen. Es gibt jedoch einige Fälle, in denen sie sich überschneiden können.

Wenn zwei Universen relativ bald nacheinander und relativ nahe beieinander abklemmen, können sie sich kurz kreuzen, bevor sie sich für den Rest der Ewigkeit voneinander aufblasen. Und wenn doch, könnte diese Kreuzung einen Eindruck in der hinterlassen kosmischer Mikrowellenhintergrund von diesen Universen die übrig gebliebene fossile Lichthülle aus der Zeit, als das Universum 385.000 Jahre alt war.

Stellen Sie sich zwei Seifenblasen vor, die aneinander reiben. Dieser Abdruck hat die Form eines seltsam aussehenden Kreises am Himmel (wobei die "Seltsamkeit" davon abhängt, welche Art von Universum wir möglicherweise schneiden). Natürlich haben wir keine solchen Spuren eines Multiversums gefunden.

Ohne direkte Beweise ist es schwierig, die Realisierbarkeit der Idee des Multiversums aus Inflation zu beurteilen. Es könnte ein generisches Ergebnis aller Inflationstheorien sein, sodass wir, wenn wir stärkere Beweise für die Inflation finden können, auch die Existenz des Multiversums nachweisen könnten. Aber im Moment verstehen wir die Mechanismen der Inflation nicht ganz, also ist das nicht viel zu tun.

Und hier ist noch eine Frage zum Nachdenken. Wenn Sie die Physik unseres Universums nur ein wenig verändern würden, wäre das Leben, wie wir es kennen, unmöglich. Warum befinden wir uns in einem so besonderen Universum, in dem unsere Lebensweise überleben kann? Liegt es vielleicht an all den Blasen im Multiversum, würden wir uns natürlich in einer der wenigen befinden, die in der Lage sind, Intelligenz auszulösen? (Sonst würden wir uns dessen nicht bewusst sein.) Oder ist es etwas viel Tieferes? Ist das überhaupt eine Frage für die Wissenschaft?

Vielleicht hat ein anderes Universum alle Antworten.

Erfahren Sie mehr, indem Sie sich die Folge anhören "Leben wir im Multiversum?" im Podcast "Ask a Spaceman", verfügbar aufiTunes und im Internet unterhttp://www.askaspaceman.com. Dank an @ProducerEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. und Slinkerdeer für die Fragen, die zu diesem Stück geführt haben! Stellen Sie Ihre eigene Frage auf Twitter mit #AskASpaceman oder indem Sie Paul folgen @ PaulMattSutter und facebook.com/PaulMattSutter.