Alam semesta adalah tempat yang selalu dan akan selalu ada. Setidaknya itulah yang diberitahukan kepada kami dan mengikuti dari kata "Semesta". Tetapi apa pun sifat alam semesta yang sebenarnya, kemampuan kita untuk mengumpulkan informasi tentangnya pada dasarnya terbatas. 13,8 miliar tahun telah berlalu sejak Big Bang, dan kecepatan perjalanan informasi - kecepatan tertinggi, kecepatan cahaya - terbatas. Oleh karena itu, sementara seluruh alam semesta benar-benar tidak terbatas, alam semesta yang dapat diamati tidaklah demikian.
Menurut ide-ide utama fisika teoretis, Alam Semesta kita bisa menjadi satu wilayah kecil dari banyak alam semesta yang sangat banyak, yang bisa jadi sangat banyak. Beberapa dari ide ini benar-benar ilmiah, dan beberapa hanya spekulatif, angan-angan. Mari pelajari cara memisahkannya. Tapi pertama-tama, sedikit latar belakang.
Apakah ada banyak alam semesta?
Alam semesta modern menawarkan kepada kita beberapa fakta menarik yang sangat mudah diamati dan diverifikasi, setidaknya dengan bantuan objek ilmiah kelas dunia. Kita tahu bahwa Alam Semesta sedang mengembang: kita dapat mengukur sifat-sifat galaksi, mengetahui jarak dan kecepatannya menjauh dari kita. Semakin jauh mereka, semakin cepat mereka disingkirkan. Dalam konteks relativitas umum, ini berarti alam semesta mengembang.
Dan jika alam semesta mengembang hari ini, itu berarti dulu lebih kecil dan lebih padat. Jika Anda mempelajari lebih dalam di masa lalu, Anda akan menemukan bahwa itu juga lebih homogen (karena gravitasi membutuhkan waktu untuk mengumpulkan semuanya dalam tumpukan) dan lebih panas (karena panjang gelombang cahaya yang lebih pendek berarti energi dan suhu yang lebih tinggi). Ini membawa kita kembali ke Big Bang.
Tapi Big Bang bukanlah awal dari alam semesta. Kita dapat melihat ke masa lalu hanya sampai titik waktu tertentu setelah prediksi Big Bang tidak lagi menjadi kenyataan. Ada beberapa pengamatan terhadap hal-hal di alam semesta yang tidak dijelaskan oleh Big Bang, tetapi teori inflasi kosmik menjelaskannya.
Video promosi:
Pada 1980-an, cukup banyak implikasi teoretis dari inflasi yang dikembangkan, termasuk:
- seperti apa pembibitan struktur skala besar seharusnya;
- bahwa fluktuasi suhu dan kepadatan harus ada pada skala yang melebihi cakrawala kosmik;
- bahwa semua wilayah ruang, bahkan dengan fluktuasi, harus memiliki entropi yang konstan;
- suhu maksimum yang dicapai oleh Big Bang.
Pada 1990-an, 2000-an, dan 2010-an, keempat prediksi ini secara observasi dikonfirmasi dengan akurasi tinggi. Inflasi kosmik menang.
Inflasi memberi tahu kita bahwa sebelum Big Bang, alam semesta tidak dipenuhi partikel, antipartikel, dan radiasi. Sebaliknya, ia diisi dengan energi yang melekat pada ruang itu sendiri, dan energi ini menyebabkan ruang berkembang dengan cepat, tak terelakkan, dan eksponensial. Pada titik tertentu, inflasi berakhir dan semua (atau hampir semua) energi ini ternyata diubah menjadi materi dan energi, memicu Big Bang yang panas. Berakhirnya inflasi menandai dimulainya Big Bang. Yaitu, Big Bang telah terjadi, tetapi tidak pada awalnya.
Jika ini adalah cerita lengkapnya, kita akan memiliki satu alam semesta yang sangat besar di tangan kita. Sifat-sifatnya akan sama di mana-mana, hukumnya sama, dan bagian-bagian yang berada di luar cakrawala yang terlihat akan serupa dengan tempat kita berada, tetapi tidak mungkin menyebut mereka banyak alam semesta.
Artinya, itu tidak akan mungkin sampai Anda ingat bahwa segala sesuatu yang ada secara fisik pasti kuantum di alam. Bahkan inflasi, dengan semua hal yang tidak diketahui di sekitarnya, pasti merupakan medan kuantum.
Jika Anda membutuhkan inflasi untuk memiliki properti bidang kuantum:
- dalam propertinya harus ada ketidakpastian yang melekat di dalamnya;
- medan harus dijelaskan oleh fungsi gelombang;
- nilai lapangan membentang dari waktu ke waktu;
maka Anda akan sampai pada kesimpulan yang tidak biasa.
Inflasi tidak berakhir di mana-mana pada saat yang sama, melainkan di lokasi yang terpisah, dipilih, dan independen, sementara jarak di antara mereka terus membengkak. Pasti ada beberapa wilayah ruang besar tempat inflasi berakhir dan Big Bang dimulai, tetapi keduanya tidak akan pernah bertemu karena dipisahkan oleh wilayah ruang yang membengkak. Begitu dimulai, inflasi pasti akan terus berlanjut dan tanpa batas, setidaknya di beberapa tempat.
Ketika inflasi berakhir, kita mendapatkan Big Bang. Bagian Alam Semesta yang kita amati hanyalah sebagian dari wilayah di mana inflasi telah berakhir, di luar itu terdapat banyak Alam Semesta yang tidak dapat diamati. Dan ada sejumlah besar wilayah, terbagi di antara mereka sendiri, dengan sejarah yang persis sama.
Ini adalah gagasan tentang banyak alam semesta. Seperti yang Anda lihat, ini didasarkan pada dua aspek fisika teoretis yang independen, mapan, dan diterima secara luas: sifat kuantum segala sesuatu dan sifat inflasi kosmik. Tidak ada cara untuk mengukurnya, dan tidak ada cara untuk mengukur bagian alam semesta yang tidak dapat diamati. Tetapi dua teori yang mendasari itu, inflasi dan fisika kuantum, telah menunjukkan nilainya. Jika benar, banyak alam semesta akan menjadi konsekuensi tak terelakkan dari ini, dan kita akan hidup di dalamnya.
Terus? Ada banyak implikasi teoritis yang tidak dapat dihindari, tetapi kita tidak dapat mengetahui secara pasti karena kita tidak dapat memverifikasinya. Banyak alam semesta adalah salah satu akibatnya. Bukan berarti membantu, itu hanya prediksi menarik yang bersumber dari teori.
Mengapa begitu banyak fisikawan teoretis yang menulis makalah tentang banyak alam semesta? Tentang topik alam semesta paralel dan hubungannya dengan kita? Mengapa mereka mengklaim bahwa banyak alam semesta terikat pada string, konstanta kosmologis, dan fakta bahwa alam semesta kita secara ideal disetel untuk kehidupan?
Karena mereka tidak punya ide yang lebih baik.
Dalam konteks teori string, ada banyak sekali daftar parameter yang pada prinsipnya dapat mengambil hampir semua nilai. Teori ini tidak membuat prediksi apa pun untuk mereka, jadi kami dipaksa untuk mencari tahu artinya dalam konteks string vacua. Jika Anda pernah mendengar tentang angka-angka yang sangat besar seperti pangkat 10 sampai 500 yang terkenal yang muncul dalam teori string, mereka merujuk pada kemungkinan arti dari string vacua. Kami belum tahu apa itu atau mengapa mereka memiliki arti seperti itu. Tidak ada yang tahu bagaimana cara menghitungnya.
Jadi, alih-alih berkata, "Ini adalah beberapa alam semesta!", Orang-orang berpikir seperti ini:
- Kami tidak tahu mengapa konstanta fundamental memiliki nilai yang mereka miliki.
- Kami tidak tahu mengapa hukum fisika seperti apa adanya.
- Teori string adalah kerangka kerja yang dapat memberikan hukum fisika kita dengan konstanta fundamental kita, serta memberi kita hukum atau konstanta lain.
- Akibatnya, jika kita memiliki banyak alam semesta yang sangat besar, di mana wilayah yang berbeda akan memiliki hukum dan konstanta yang berbeda, salah satunya mungkin milik kita.
Masalahnya adalah bahwa semua ini tidak hanya murni spekulatif, tetapi tidak ada alasan, mengingat inflasi dan fisika kuantum, untuk percaya bahwa pembengkakan ruang-waktu memiliki hukum atau konstanta yang berbeda di berbagai wilayah.
Tidak suka pendekatan penalaran ini? Dan tidak ada yang menyukainya.
Seperti yang telah kita temukan, banyak alam semesta bukanlah teori ilmiah itu sendiri. Sebaliknya, ini adalah konsekuensi teoretis dari hukum fisika dalam pemahaman mereka sepenuhnya. Bahkan jika Anda memiliki alam semesta inflasi yang diatur oleh fisika kuantum, Anda akan terikat padanya. Tetapi - seperti teori string - ia memiliki masalah: ia tidak memprediksi apa pun yang kita amati dan tidak dapat dijelaskan tanpanya, dan ia tidak memprediksi apa pun yang konkret yang dapat kita lihat dan lihat.
Di alam semesta fisik ini, penting untuk mengamati segala sesuatu yang kita bisa, dan mengumpulkan sedikit demi sedikit pengetahuan yang dapat kita akses. Hanya dari sekumpulan data lengkap yang kami harap benar, baru dapat dibuat penilaian ilmiah tentang sifat alam semesta. Beberapa dari temuan ini akan memiliki konsekuensi yang tidak dapat kita ukur dan buktikan: keberadaan berbagai alam semesta, misalnya. Tetapi ketika orang berbicara tentang konstanta fundamental, tentang hukum fisika, tentang arti vakum string, mereka tidak sedang mengerjakan sains, mereka hanya berbicara. Anda dapat bergosip tentang banyak alam semesta sebanyak yang Anda suka dan mengutip karya-karya terkemuka dari para ahli teori sebagai contoh, tetapi Anda tidak dapat membuat pandangan ilmiah tentang ini.
Ilya Khel
