Fluktuasi vakum dapat menyebabkan pembentukan proto-alam semesta maya, yang, dalam kondisi tertentu, mampu berpindah dari keadaan maya ke keadaan nyata.
Fisikawan telah mencoba selama bertahun-tahun untuk membangun teori gravitasi quantum - sayangnya, sejauh ini, tidak berhasil. Hampir semua dari mereka setuju bahwa teori semacam itu harus menggabungkan teori gravitasi relativistik Einstein dengan mekanika kuantum, dan ini adalah tugas yang sangat, sangat sulit.
Mekanika kuantum, dengan semua paradoksnya, bagaimanapun juga menggambarkan sifat-sifat objek yang ada di ruang Newtonian tidak melengkung. Teori gravitasi masa depan harus memperluas hukum mekanika kuantum probabilistik ke sifat-sifat ruang itu sendiri (lebih tepatnya, ruang-waktu), yang dideformasi sesuai dengan persamaan relativitas umum. Bagaimana melakukan ini menggunakan perhitungan matematis yang ketat, belum ada yang benar-benar tahu.
Kelahiran dingin
Bagaimanapun, cara untuk persatuan seperti itu dapat dipikirkan pada tingkat kualitatif, dan di sini muncul prospek yang sangat menarik. Salah satunya dipertimbangkan oleh ahli kosmologi terkenal, profesor di Universitas Arizona Lawrence Krauss dalam bukunya yang baru diterbitkan "A Universe From Nothing" ("Universe from nothing"). Hipotesisnya tampak fantastis, tetapi sama sekali tidak bertentangan dengan hukum fisika yang sudah mapan.
Dipercaya bahwa alam semesta kita muncul dari keadaan awal yang sangat panas dengan suhu sekitar 1032 kelvin. Namun, adalah mungkin untuk membayangkan kelahiran dingin alam semesta dari ruang hampa murni - lebih tepatnya, dari fluktuasi kuantumnya. Diketahui dengan baik bahwa fluktuasi semacam itu menghasilkan banyak sekali partikel virtual yang benar-benar muncul dari ketiadaan dan kemudian menghilang tanpa jejak. Menurut Krauss, fluktuasi vakum, pada prinsipnya, mampu memunculkan proto-alam semesta yang fana, yang, dalam kondisi tertentu, berpindah dari keadaan maya ke keadaan nyata.
Video promosi:
Alam semesta tanpa energi
Apa yang dibutuhkan untuk ini? Syarat pertama dan utama adalah embrio alam semesta masa depan harus memiliki energi total nol. Dalam kasus ini, tidak hanya tidak akan hilang hampir seketika, tetapi, sebaliknya, bisa ada untuk waktu yang lama. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa, menurut mekanika kuantum, hasil kali ketidakpastian dalam energi suatu benda oleh ketidakpastian dalam masa hidupnya tidak boleh kurang dari nilai akhir - konstanta Planck.
Pemisahan interaksi fundamental di alam semesta awal kita berada dalam sifat transisi fase. Pada suhu yang sangat tinggi, interaksi mendasar digabungkan, tetapi setelah pendinginan di bawah suhu kritis, pemisahan tidak terjadi (ini dapat dibandingkan dengan air supercooling). Pada saat itu, energi medan skalar yang terkait dengan penyatuan melebihi suhu alam semesta, yang memberikan tekanan negatif kepada medan dan menyebabkan inflasi kosmologis. Alam semesta mulai mengembang dengan sangat cepat, dan pada saat kesimetrian pecah (pada suhu sekitar 1028 K) dimensinya bertambah 1050 kali lipat. Pada saat ini, bidang skalar yang terkait dengan penyatuan interaksi juga menghilang, dan energinya diubah menjadi perluasan lebih lanjut dari Alam Semesta.
Segera setelah energi suatu benda benar-benar sama dengan nol, ia diketahui tanpa ketidakpastian, dan oleh karena itu waktu hidupnya bisa sangat lama. Akibat efek ini, dua benda bermuatan yang terletak pada jarak yang sangat jauh tertarik atau ditolak satu sama lain. Mereka berinteraksi melalui pertukaran foton virtual, yang, karena massa nolnya, tersebar di jarak berapa pun. Sebaliknya, boson vektor pengukur yang membawa interaksi lemah, karena massanya yang besar, hanya ada sekitar 10-25 detik, akibatnya interaksi ini memiliki radius yang sangat kecil.
Semesta macam apa, meskipun masih embrio, dengan energi nol? Seperti yang dijelaskan Profesor Krauss kepada Popular Mechanics, tidak ada yang mistik tentang hal ini: “Energi alam semesta semacam itu terdiri dari energi positif partikel dan radiasi (dan mungkin juga medan vakum skalar) dan energi potensial gravitasi negatif. Jumlahnya bisa sama dengan nol - matematika memungkinkan. Namun, sangat penting bahwa keseimbangan energi hanya mungkin terjadi di dunia tertutup, yang ruangnya memiliki kelengkungan positif. Alam semesta yang datar dan bahkan lebih terbuka tidak memiliki properti seperti itu”.
Transisi fase terjadi dalam evolusi alam semesta tiga kali: pada suhu 10 hingga 28 derajat K (Penyatuan Besar interaksi hancur), 10 hingga 15 derajat K (peluruhan interaksi elektroweak) dan 10 hingga 12 derajat K (quark mulai bersatu menjadi hadron).
Keajaiban inflasi
Apa yang terjadi jika fluktuasi kuantum dari ruang hampa memunculkan alam semesta maya dengan energi nol, yang, karena peluang kuantum, telah menerima beberapa waktu untuk kehidupan dan evolusi? Itu tergantung komposisinya. Jika ruang alam semesta dipenuhi dengan materi dan radiasi, pertama-tama ia akan mengembang, mencapai ukuran maksimumnya, dan runtuh dalam keruntuhan gravitasi, yang hanya ada dalam sepersekian detik. Lain halnya jika ada bidang skalar di ruang angkasa yang dapat memicu proses ekspansi inflasi. Ada skenario di mana ekspansi ini tidak hanya mencegah keruntuhan gravitasi alam semesta "gelembung", tetapi juga mengubahnya menjadi dunia yang hampir datar dan tak terbatas. Dengan demikian, waktu hidupnya juga tumbuh tak terkira - hampir tak terbatas. Jadi,alam semesta virtual yang kecil menjadi sangat nyata - besar dan berumur panjang. Sekalipun usianya terbatas, ia mungkin melebihi usia alam semesta kita saat ini. Oleh karena itu, bintang dan gugus bintang, planet dan bahkan, yang tidak bercanda, kehidupan cerdas dapat muncul di sana. Alam semesta penuh yang muncul secara harfiah dari ketiadaan - inilah keajaiban yang mampu dilakukan inflasi!
Alexey Levin
