Het universum waarin we leven is enorm, vol materie en energie, en breidt zich steeds sneller uit. Als we miljarden lichtjaren verwijderd kijken, kunnen we miljarden jaren van ons oude verleden zien, de vorming van planeten, sterren en melkwegstelsels zien. We keken tot nu toe, we vonden gaswolken die nog geen enkele ster hadden voortgebracht, en sterrenstelsels die zich vormden toen ons universum 97% jonger was. Wat vooral merkwaardig is, is dat we de nagloeiing van de oerknal kunnen waarnemen, die overblijft uit de tijd dat het universum zo'n 380.000 jaar oud was. Maar met al deze kosmische pracht hebben we nooit bewijs gevonden dat ons universum in botsing kwam met een ander universum in een enorm veelvoudig universum. Waarom?
Inderdaad, als de theorie van meerdere universums correct is, moet ons uitbreidende universum in botsing zijn gekomen met een ander universum. Is het niet zo? Ons universum is nu immers zo groot dat sommigen het beschrijven als oneindig groot.
En zo stelt niet alleen de logica, maar ook de bekende autoriteit Roger Penrose. Zowel Penrose als conventionele wijsheid hebben hier ongelijk. Ons universum is en zou geïsoleerd moeten zijn en alleen in het multiversum.
Hoewel dit onderwerp te populair en controversieel is, ondersteunen sterke fysieke hypothesen het bestaan van meerdere universums. Als we onze twee leidende stromingen over hoe het universum werkt, kosmische inflatie en kwantumfysica, combineren, eindigen we onvermijdelijk met ons universum in een meervoudig universum. Er is nog een andere conclusie: elk afzonderlijk universum dat wordt gecreëerd - en elke oerknal die eraan voorafgaat - zal onmiddellijk en voor altijd worden gescheiden door causaliteit van de andere. Waarom? Fysicus Ethan Siegel zal uit elkaar halen.
Kosmische inflatie kwam als een aanvulling op de oerknaltheorie en bood een mechanisme om te verklaren waarom het universum onder bepaalde omstandigheden begon. Met name inflatie gaf antwoord op vragen over …
- waarom het universum overal dezelfde temperatuur had;
- waarom het ruimtelijk vlak was;
- waarom er geen hoogenergetische relikwieën zoals magnetische monopolen meer zijn.
Promotie video:
… Terwijl u doorgaat met het achterlaten van nieuwe prognoses die moeten worden geverifieerd. Deze voorspellingen omvatten het specifieke spectrum van dichtheidsschommelingen waarmee het universum werd geboren; de maximale temperatuur die het heelal bereikt in de vroege stadia van de oerknal; het bestaan van fluctuaties op schalen die de kosmische horizon overstijgen, en een bepaald spectrum van fluctuaties van zwaartekrachtgolven. Dit alles, behalve het laatste, is sindsdien bevestigd door waarnemingen.
Kosmische inflatie, om precies te zijn, is de periode vóór de oerknal, toen de energie die inherent was aan de ruimte zelf de overhand had in het universum. Nu is de hoeveelheid donkere energie te klein, maar tijdens het opblazen was het onvergelijkbaar hoger: veel meer energiedichtheid als het heelal vol materie en straling zat tijdens de hete eerste fasen van de oerknal.
Omdat de expansie van het universum wordt aangedreven door de energie die inherent is aan de ruimte zelf, was de exponentieel tijdens de periode van inflatie exponentieel, werd nieuwe ruimte gecreëerd. Als het heelal in tijd n in omvang verdubbelde, dan was het na 10 perioden van deze tijd al 210 of zelfs 21.000 keer zo groot. In een korte tijdspanne werd elk niet-vlak en materie-bevattend gebied in de ruimte niet meer te onderscheiden van vlak, en alle materiedeeltjes zwol zo ver uit elkaar dat de twee deeltjes elkaar nooit meer zouden ontmoeten.
De inflatie kan echter niet eeuwig duren. De energie die inherent is aan de ruimte kan niet eeuwig blijven bestaan, anders zou de oerknal niet hebben plaatsgevonden en zou het heelal niet zijn geboren. Bijgevolg moet energie worden overgedragen van het weefsel van de ruimte naar materie en straling. Stel je een bal op de top van een heuvel voor om inflatie als een veld te zien. Zolang de bal bovenaan blijft, gaan inflatie en exponentiële expansie door. Maar om de inflatie te beëindigen, welk kwantumveld er ook voor verantwoordelijk is, moet het van een hoogenergetische onstabiele toestand naar een laagenergetische evenwichtstoestand gaan. Deze overgang, waarbij de bal van de heuvel "rolt", maakt een einde aan de inflatie en geeft aanleiding tot de oerknal.
Er is echter één maar: wat hierboven is beschreven, werkt als een klassiek veld, maar inflatie zou, net als alle fysieke velden, kwantum van aard moeten zijn. Zoals alle kwantumvelden, wordt dit beschreven door een golffunctie en de kans dat de golf zich voortplant in de tijd. Als de veldwaarde langzaam genoeg de heuvel af rolt, zal de kwantumvoortplanting van de golffunctie sneller zijn dan de roll-off, waardoor het mogelijk wordt - zelfs waarschijnlijk - voor de oerknal en het einde van de inflatie.
Aangezien de ruimte tijdens het opblazen exponentieel toeneemt, betekent dit dat er in de loop van de tijd exponentieel grote aantallen ruimtegebieden zullen ontstaan. Het punt is dat de inflatie niet overal van de ene op de andere dag zal eindigen; verschillende regio's zullen verschillende waarden van kwantumvelden en verschillende richtingen ontvangen. In sommige regio's stopt de inflatie en glijdt het veld de vallei in. In andere zal de inflatie doorgaan en nieuwe ruimte tot leven brengen.
Van hieruit komt het fenomeen van eeuwige inflatie en het idee van meerdere universums. Waar de inflatie eindigt, krijgen we de oerknal en het heelal - waarvan we een deel kunnen waarnemen. Maar rond de regio's waar de inflatie eindigde en de oerknal plaatsvond, zullen er ook regio's zijn waar de inflatie niet is gestopt en de exponentiële expansie doorzet. In deze regio's wordt meer ruimte geboren, waardoor gebieden waar de inflatie sneller is geëindigd, worden teruggedrongen dan ze kunnen uitbreiden. Elk van de nieuwe regio's waarin de oerknal zal plaatsvinden, zal causaal gescheiden zijn van onze regio, volledig en voor altijd.
Als je het meervoudige universum als een enorme oceaan beschouwt, kun je de individuele universums waarin de oerknal plaatsvond, tekenen als kleine belletjes in de oceaan. Deze bellen, zoals echte bellen die op de oceaanbodem worden geboren, zullen in de loop van de tijd uitzetten naarmate ons universum groter wordt. Maar in tegenstelling tot vloeibaar water in de oceaan, breidt de "oceaan" van de inflatoire ruimtetijd zich sneller uit dan de bellen zelf ooit kunnen uitzetten. En aangezien de ruimte tussen hen groeit en altijd zal groeien, zullen de twee bellen elkaar nooit raken.
Het zou een enorme verrassing zijn, in tegenstelling tot voorspellingen van inflatie en kwantumtheorie, als de twee universums ooit zouden botsen. Hoewel de botsing van dergelijke bellen een blauwe plek op ons universum zou achterlaten, die we betrouwbaar zouden detecteren in het nagloeien van de oerknal, is er geen bewijs van dergelijke blauwe plekken. Zoals onze beste theorieën voorspelden.
Ilya Khel
