Stel je een natuurkundige voor die in een kooi zit met een pistool recht op zijn hoofd gericht. De richting van de spin van een willekeurig deeltje in de kamer wordt elke paar seconden gemeten. Als de spin in één richting is, vuurt het pistool en sterft de fysicus. Als het naar de ander gaat, is er alleen een klikgeluid te horen en overleeft de fysicus. Dus de kans dat een natuurkundige overleeft is 50-50, toch?
Alles is misschien niet zo eenvoudig als we in een multiversum leven - dat wil zeggen, naast ons universum, dat we het onze noemen, zijn er nog vele andere.
Een beroemd gedachte-experiment genaamd "kwantumzelfmoord" begint met een scenario met een natuurkundige en een pistool, en dit is een manier om dit te proberen te begrijpen als we maar in een van de vele (en potentieel oneindige) universums leven.
Dit gedachte-experiment is gebaseerd op de kwantummechanica en het idee dat er niet één objectieve realiteit is. Alles wat we om ons heen zien, is slechts een van de mogelijke configuraties van alle waarschijnlijkheden dat deze of gene gebeurtenis zal plaatsvinden. Een interpretatie van de kwantummechanica is dat alle andere sets waarschijnlijkheden in hun eigen afzonderlijke universums kunnen bestaan. Dus als je het gedachte-experiment volgt, gegeven deze interpretatie, dan zal het universum, wanneer je het tweede deeltje meet, in twee delen splitsen, die elk hun eigen mogelijke versie hebben van het optreden van gebeurtenissen: waarin de natuurkundige leeft en waarin de natuurkundige stierf.
Zijn overleving is nu gekoppeld aan kwantumwaarschijnlijkheid, dus hij lijkt tegelijkertijd levend en dood te zijn - alleen in verschillende universums. Als een nieuw universum zich splitst elke keer dat een deeltje wordt gemeten, en het geweer vuurt of niet, dan zal de natuurkundige in een van die universums uiteindelijk bijvoorbeeld 50 deeltjesmetingen overleven. Dit is te vergelijken met een munt die 50 keer achter elkaar wordt gegooid. De kans dat 50 keer achter elkaar staarten zullen verschijnen is extreem klein, maar het is - de kans neigt naar nul.
En als dit gebeurt, zal de natuurkundige begrijpen dat het multiversum echt is, en in een bepaald geval - in het beschreven experiment - is de natuurkundige echt onsterfelijk, aangezien het pistool nooit zal vuren. Maar hij zal ook de enige persoon worden die weet dat deze parallelle universums bestaan. En hoeveel natuurkundigen zullen moeten "uitgeven" om er zeker van te zijn.
Er zijn echter andere, intelligentere versies van meerdere universums die wiskundig geback-upt zijn en mogelijk testbaar zijn.
"Voor sommige mensen zijn parallelle universums als door een portaal naar een andere wereld of zoiets springen", zegt Matthew Johnson, een natuurkundige bij het Perimeter Institute. "Maar dat is heel anders."
Promotie video:
Werkelijk waarneembaar bewijs van meerdere universums zal moeilijk te vinden zijn, maar mogelijk. En dit is hoe natuurkundigen het van plan zijn te doen.
Multiverse versies
In feite zijn er nogal wat theorieën over een meervoudig universum, en het multiversum van een gedachte-experiment met "kwantumzelfmoord", waar elke mogelijkheid werkelijkheid wordt, is een van de meest radicale.
Fysicus Max Tegmark van het Massachusetts Institute of Technology stelt voor om meerdere universum-theorieën op te splitsen in vier verschillende typen om het denken gemakkelijker te maken.
We zullen ons concentreren op het eerste niveau van het multiversum - deze versies zijn gemakkelijker te begrijpen dan andere. Op het eerste niveau hebben we ook een goede kans om bewijs te vinden dat bewijst dat het multiversum echt is.
Meerdere universums zijn afgeleid van de wiskundige voorspellingen van reeds bestaande theorieën, en een niveau 1 multiversum wordt voorspeld door een zeer gerespecteerd en krachtig idee in de natuurkunde: inflatie.
Wat bedoelen we met "het universum"?
Om het idee van meerdere universums te begrijpen, moet je eerst definiëren wat we bedoelen als we 'universum' zeggen. Onze definitie van het 'universum' is meer dan eens veranderd, bijvoorbeeld toen we de eerste telescoop uitvonden, in de ruimte keken en ontdekten dat de sterren niet met spijkers aan de hemel zijn bevestigd, en dat de aarde niet de enige is in de ruimte.
Maar het universum is veel groter dan we door een telescoop kunnen zien, zegt Johnson. Ons universum is slechts een bol van licht die genoeg tijd heeft gehad om ons te bereiken. Als we nog een miljard jaar wachten, zullen we nog meer zien en zal ons concept van het universum weer op zijn kop staan, zegt Tegmark.
Iemand die op een planeet staat die triljoenen lichtjaren verwijderd is, zal een totaal ander beeld hebben van het "universum" op basis van hoeveel licht zijn planeet heeft geraakt.
We kunnen deze andere bellen van universums op geen enkele manier per definitie bereiken, omdat er geen manier is om sneller te reizen dan het licht. Hoewel we ze niet kunnen zien, geloven natuurkundigen dat er nog steeds sporen van hun geboorte te vinden zijn.
Waar is het bewijs?
Het idee achter inflatie is dat ons universum tijdens het begin een periode van snelle expansie doormaakte (onmiddellijk na de oerknal), toen een nanometer ruimte plotseling 250 miljoen lichtjaar explodeerde in minder dan een biljoenste van een seconde.
Toen de inflatie eenmaal begon, stopte deze nooit helemaal. In sommige gebieden van de ruimte-tijd stopt het, waarin gebieden van de ruimte in bellen veranderen, zoals het universum dat we om ons heen zien, maar op andere plaatsen blijft de ruimte zich uitbreiden. Als de uitbreiding oneindig is, en velen geloven van wel, dan vormen zich voortdurend nieuwe bellen van universums. Dit laat een bubbelspoor achter. We drijven door ruimte-tijd in de schuimende jacuzzi van universums.
Nogmaals, er is geen manier om met deze andere bellen-universums te communiceren, omdat we niet sneller kunnen reizen dan het licht. Maar theoretisch kunnen we bewijzen dat ze bestaan. En hier is hoe.
Toen ons bellenuniversum voor het eerst werd gevormd, is het mogelijk dat het in botsing kwam met andere bellenuniversums die zich rondom ons vormen. Het is onwaarschijnlijk dat we er nog steeds in de buurt zijn, aangezien de voortdurende uitbreiding van ruimte-tijd ons steeds verder voert.
De effecten van vroege botsingen kunnen echter de kosmische microgolfachtergrond hebben gerimpeld (hitte van de oerknal). In theorie zouden we deze rimpelingen met telescopen kunnen zien. Het zou een verkleurde schijf zijn - als een blauwe plek op het lichaam van een magnetronachtergrond.
Jones is op zoek naar dergelijke "blauwe plekken", maar veel hangt af van hoe snel andere bubbel-universums verschenen en hoeveel er mogelijk zijn. Als er weinig bubbels zijn, zijn we ze misschien helemaal niet tegengekomen.
De Planck-ruimtetelescoop luistert momenteel naar de lucht voor bewijs van dergelijke botsingen met andere universums.
Het multiversum binnen de LHC
Verschillende natuurkundigen hebben verschillende theorieën over het multiversum. Deze versie komt voort uit de snaartheorie, evenals het idee van het bestaan van vele andere dimensies waartoe we eenvoudigweg geen toegang hebben (zoals in de situatie waarin de held van McConaughey in de film "Interstellar" terechtkwam). Sommige natuurkundigen denken dat parallelle universums zich in deze extra dimensies verbergen.
Dit idee van een multiversum is ook testbaar
Natuurkundigen gaan op zoek naar microscopisch kleine zwarte gaten bij de Large Hadron Collider, die onlangs in gebruik is genomen. De LHC kan geen zwart gat produceren dat gevaarlijk zal zijn, maar volgens deze theorie is het mogelijk om microscopisch kleine zwarte gaten te creëren die onmiddellijk zullen verdampen. De aanwezigheid van zwarte gaten zou betekenen dat de zwaartekracht van ons universum naar extra dimensies sijpelt.
"Aangezien de zwaartekracht uit ons heelal naar extra dimensies kan stromen, kan een dergelijk model worden getest door miniatuurzwarte gaten bij de LHC te ontdekken", zei natuurkundige Mir Faisal. “We hebben de energie berekend waarmee we deze zwarte gaten in de zwaartekrachtregenboog kunnen detecteren. Als we bij die energie zwarte gaten vinden, weten we dat zowel de theorie van de zwaartekrachtregenboog als de theorie van de extra dimensies beide correct zijn.
Dit zou overtuigend bewijs zijn voor snaartheorie en parallelle universums, en ook helpen verklaren waarom de zwaartekracht zoveel zwakker is dan andere fundamentele krachten.
Er is echter nog geen serieuze bevestiging. Alleen twijfels
"Ik geloof alleen in wat wordt ondersteund door concreet, testbaar experimenteel bewijs, en het concept van parallelle universums kan daar niet echt op opscheppen", zegt Brian Green, een theoretisch fysicus aan Columbia University.
Het probleem is, zegt Johnson, dat natuurkundigen afstand nemen van filosofische discussies over meerdere universums. Sommigen willen het idee gewoon testen. Anderen hebben radicale en niet te toetsen theorieën. Tegmark zegt dat hij zal proberen te experimenteren met kwantumzelfmoord als hij oud en kwetsbaar is. Maar laten we hopen dat hij maar een grapje maakt.
