Alam semesta tempat kita tinggal sangat besar, penuh materi dan energi, dan berkembang semakin cepat. Memandang miliaran tahun cahaya jauhnya, kita dapat melihat miliaran tahun masa lampau kuno kita, melihat pembentukan planet, bintang, dan galaksi. Kami melihat sejauh ini, kami menemukan awan gas yang tidak melahirkan satu bintang pun, dan galaksi yang terbentuk saat alam semesta kita 97% lebih muda. Yang sangat menarik adalah kita dapat mengamati sisa-sisa ledakan dahsyat, yang tersisa dari waktu alam semesta berusia sekitar 380.000 tahun. Tetapi dengan semua kemegahan kosmik ini, kami tidak pernah menemukan bukti bahwa alam semesta kita bertabrakan dengan alam semesta lain di alam semesta majemuk yang luas. Mengapa?
Memang, jika teori banyak alam semesta benar, alam semesta kita yang mengembang pasti bertabrakan dengan alam semesta lain. Bukan begitu? Bagaimanapun, alam semesta kita sekarang begitu besar sehingga beberapa orang menggambarkannya sebagai ukurannya yang tak terbatas.
Dan bukan hanya logika yang menegaskan, tetapi juga otoritas terkenal Roger Penrose. Baik Penrose maupun kebijaksanaan konvensional salah di sini. Alam semesta kita harus terisolasi dan sendirian di multiverse.
Meskipun topik ini terlalu populer dan kontroversial, hipotesis fisik yang kuat mendukung keberadaan berbagai alam semesta. Jika kita menggabungkan dua aliran pemikiran utama kita tentang cara kerja alam semesta, inflasi kosmik dan fisika kuantum, kita pasti akan berakhir dengan alam semesta kita di alam semesta ganda. Ada kesimpulan lain: setiap alam semesta yang diciptakan - dan setiap Big Bang yang mendahuluinya - akan segera dan selamanya dipisahkan oleh sebab-akibat dari yang lain. Mengapa? Fisikawan Ethan Siegel akan membongkar.
Inflasi kosmik datang sebagai pelengkap teori Big Bang, menyediakan mekanisme untuk menjelaskan mengapa alam semesta dimulai dengan kondisi tertentu. Secara khusus, inflasi memberikan jawaban atas pertanyaan tentang …
- mengapa alam semesta memiliki suhu yang sama di mana-mana;
- mengapa itu datar secara spasial;
- mengapa tidak ada relik berenergi tinggi seperti monopole magnetik yang tersisa.
Video promosi:
… Sambil terus meninggalkan perkiraan baru untuk diverifikasi. Prediksi ini mencakup spektrum spesifik dari fluktuasi densitas yang dengannya alam semesta dilahirkan; suhu maksimum yang dicapai Alam Semesta pada tahap awal Big Bang; adanya fluktuasi pada skala yang melebihi cakrawala kosmik, dan spektrum fluktuasi gelombang gravitasi tertentu. Semua ini, kecuali yang terakhir, telah dikonfirmasi oleh pengamatan.
Inflasi kosmik, tepatnya, adalah periode sebelum Big Bang, ketika energi yang melekat di ruang angkasa itu sendiri menguasai Alam Semesta. Sekarang nilai energi gelap terlalu kecil, tetapi selama inflasi nilainya jauh lebih tinggi: kepadatan energi jauh lebih banyak ketika Semesta penuh dengan materi dan radiasi selama tahap pertama Big Bang yang panas.
Karena perluasan alam semesta didorong oleh energi yang melekat dalam ruang itu sendiri, selama periode inflasi, pemuaian itu eksponensial, ruang baru diciptakan. Jika ukuran alam semesta menjadi dua kali lipat dalam waktu n, maka setelah 10 periode waktu ini ukurannya sudah 210 atau bahkan 21000 kali lebih besar. Dalam waktu singkat, setiap wilayah ruang non-planar dan materi yang mengandung menjadi tidak dapat dibedakan dari datar, dan semua partikel materi membengkak begitu jauh sehingga kedua partikel tidak akan pernah bertemu lagi.
Namun, inflasi tidak bisa bertahan selamanya. Energi yang melekat di ruang angkasa tidak dapat bertahan selamanya, jika tidak, Big Bang tidak akan terjadi, dan Semesta tidak akan lahir. Akibatnya, energi harus ditransfer dari jaringan ruang ke materi dan radiasi. Untuk melihat inflasi sebagai sebuah lapangan, bayangkan sebuah bola di atas bukit. Selama bola tetap di atas, inflasi dan ekspansi eksponensial terus berlanjut. Tetapi agar inflasi berakhir, medan kuantum apa pun yang bertanggung jawab padanya, ia perlu berguling dari keadaan tidak stabil berenergi tinggi ke keadaan ekuilibrium energi rendah. Transisi ini, "menggulung" bola ke bawah bukit, mengakhiri inflasi dan memunculkan Big Bang.
Namun, ada satu tetapi: apa yang dijelaskan di atas berfungsi seperti bidang klasik, tetapi inflasi harus, seperti semua bidang fisik, bersifat kuantum. Seperti semua bidang kuantum, ini dijelaskan oleh fungsi gelombang, dan probabilitas gelombang merambat dari waktu ke waktu. Jika nilai medan berguling cukup lambat ke bawah bukit, propagasi kuantum fungsi gelombang akan lebih cepat daripada roll-off, sehingga memungkinkan - bahkan kemungkinan - Big Bang dan akhir inflasi.
Karena ruang mengembang pada tingkat eksponensial selama inflasi, ini berarti bahwa sejumlah besar wilayah ruang secara eksponensial akan muncul seiring waktu. Intinya adalah bahwa inflasi tidak akan berakhir di mana-mana dalam semalam; daerah yang berbeda akan menerima nilai yang berbeda dari bidang kuantum dan arah yang berbeda. Di beberapa daerah, inflasi akan berakhir, dan ladang akan meluncur ke lembah. Di negara lain, inflasi akan terus berlanjut, memberi kehidupan pada ruang baru.
Dari sinilah muncul fenomena inflasi abadi dan gagasan tentang berbagai alam semesta. Saat inflasi berakhir, kita mendapatkan Big Bang dan Semesta - bagian yang dapat kita amati. Tetapi di sekitar wilayah di mana inflasi berakhir dan Big Bang terjadi, akan ada juga wilayah di mana inflasi belum berakhir, dan ekspansi eksponensial berlanjut. Lebih banyak ruang yang berkembang lahir di daerah-daerah ini, mendorong kembali daerah-daerah di mana inflasi telah berakhir lebih cepat daripada yang dapat mereka kembangkan. Setiap wilayah baru tempat Big Bang akan terpisah secara kausal dari wilayah kita, sepenuhnya dan selamanya.
Jika Anda menganggap banyak alam semesta sebagai samudra luas, Anda dapat menggambar alam semesta individu tempat Big Bang terjadi sebagai gelembung kecil di lautan. Gelembung-gelembung ini, seperti gelembung nyata yang lahir di dasar laut, akan mengembang seiring waktu seiring dengan perkembangan alam semesta kita. Tapi, tidak seperti air cair di samudra, "samudra" ruang-waktu inflasi mengembang lebih cepat daripada gelembung-gelembung itu sendiri bisa mengembang. Dan karena jarak di antara mereka tumbuh dan akan selalu bertambah, kedua gelembung itu tidak akan pernah bersentuhan.
Ini akan menjadi kejutan besar, bertentangan dengan prediksi teori inflasi dan kuantum, jika kedua alam semesta bertabrakan. Meskipun tabrakan gelembung semacam itu akan meninggalkan memar di alam semesta kita, yang dapat kita deteksi dengan andal setelah pijar Big Bang, tidak ada bukti memar semacam itu. Seperti prediksi teori terbaik kami.
Ilya Khel
