Penkioliktąjį mokslo populiarinimo konkurso darbą parašė Karolina Savickytė. Ji mokosi Vilniaus Simono Daukanto gimnazijoje, o konkursiniame tekste rašo apie multivisatą. Skaitykite jį žemiau, o perskaitę pagalvokite, gal norite sudalyvauti patys – darbų laukiame visą šią savaitę.

Multivisata

Karolina Savickytė

Ar kada nors jums atėjo mintis, kad esame ne vienintelė apgyvendinta planeta, o gal net kažkur yra tikslios mūsų kopijos? Ar kada nors kėlėte sau klausimą „kas būtų, jeigu…?“ ir norėjote pamatyti, kaip gi išsirutuliotų įvykiai, jeigu pasielgtumėte kitaip? O gal tarp jūsų yra tokių, kuriems kažkoks veiksmas ar reginys realybėje atrodo anksčiau matytas? Šaunu! Šis straipsnis kaip tik jums, nes čia aptarsiu ir paaiškinsiu pačią labiausiai kontraversišką multivisatos (kitaip – paralelinių visatų) teoriją.

Kodėl ji yra tokia kontraversiška ir kodėl kai kurie mokslininkai ją šmeižia ir laiko neverta netgi būti pavadinta teorija? Visų pirma, kiekviena teorija, kad ir kaip keistai tai beskambėtų, turėtų galėti būti paneigta. Ką tai reiškia – jeigu mes, pavyzdžiui, iškeliame hipotezę, kad visi gyvūnai yra keturkojai, tuojau pat remdamiesi tyrimais galime ją paneigti. Su paralelinėmis visatomis viskas sudėtingiau – mūsų visatai yra apie 13,8 mlrd. metų – per tiek laiko šviesa nukeliavo daugiau nei 42 milijardus šviesmečių – būtent tai mes ir vadiname regimąja visata. O kas yra ten, kur šviesa dar nenukeliavo? Niekas nežino, bet teorijų apstu – pradedant kosmologo Makso Tegmarko keturių lygių multivisatos klasifikavimais, stygų ir tamsiosios energijos teorijomis ir baigiant cikline visatos samprata ir didįjį sprogimą paaiškinančia chaotinės infliacijos teorija – visos jos kalba apie gana skirtingas kosmoso sritis, bet visose yra užuomazgų, kad paralelinės visatos – tai ne tik mokslinė fantastika. Bet pradėkime nuo pradžių, o tiksliau – nuo svarbiausio įvykio, leidusio mums egzistuoti – didžiojo sprogimo.

Didysis Sprogimas – kodėl jis įvyko ir ar vienintelis jis toks buvo?

Neginčijama, kad tai buvo protu nesuvokiamo mąsto sprogimas, po kurio kelių milijardų metų eigoje visata augo ( ji plečiasi iki šiol), materija kai kuriose vietose tirštėjo taip sudarydama galaktikas, žvaigždes ir planetas. Įdomu tai, kad pačioje Didžiojo sprogimo teorijoje nebuvo kalbama apie priežastis, dėl ko jis įvyko. Apie jas XX amžiaus 8-ame dešimtmetyje pradėjo svarstyti amerikiečių mokslininkas Alanas Gutas (Alan Guth). Jis iškėlė teoriją, kurią pavadino Infliacijos teorija, kad dėl labai jauno visatos amžiaus atvirkštinė gravitacija, kuri lygi plėtimuisi ir stūmimui, ir buvo didžiojo sprogimo priežastis. Šiai teorijai pagrįsti į kosmosą buvo paleisti du palydovai, kurie ypač tiksliai nustatė temperatūrų svyravimus kosmose. Rezultatai šokiravo, kadangi gautieji beveik identiškai sutapo su anksčiau matematiškai apskaičiuotaisiais. Po sprogimo ir jį sukūrusios infliacijos šilumos pasiskirstymas visatoje atrodė štai taip:

Guto teorija buvo įrodyta ir pripažinta, bet viskas tuo nesibaigė. Šis infliacijos modelis dviem rusų mokslininkam – Andrejui Lindei (Andrei Linde) ir Aleksui Vilenkinui (Alex Vilenkin) – pasigilinus leido iškelti hipotezę, kad mūsų visata gali būti ne vienintelė. Kertinis klausimas – kas įvyksta, kai visatos plėtimasis baigiasi ir kas šią baigtį sąlygoja – ir leido numanyti, kad tokių „didžiųjų sprogimų“ buvo ne vienas ir ne du – daug jų dar įvyks. Infliacija vyksta visada, tik vienoje vietoje ji baigiasi, kitoje prasideda, trečioje – vis dar tęsiasi – tai buvo pavadinta chaotiška infliacija– štai ir pirmas bandymas pagrįsti multivisatos teoriją.

Kaip atrodo toji chaotiška infliacija?

Įsivaizduokime erdvę, kuri buvo iki galaktikų ir žvaigždžių susikūrimo. Dėl infliacijos ši erdvė prisipildo energijos, kuri, savo ruožtu, priverčia erdvę plėstis iki begalybės. Erdvėje įvyksta energijos pliūpsniai, kurių metu visa energija transformuojama į materiją (mažas daleles) – šis procesas ir yra naujos visatos gimimas, kurį mes vadiname didžiuoju sprogimu. Pačioje visatoje energija veikia lėčiau ir (ne)leidžia susidaryti planetoms ir galaktikoms. Už regimosios visatos ribų yra nesuskaičiuojamas kiekis neiškrautos energijos, tad ten ir kuriasi kitos visatos. Taip – begalybę kartų.

Ar taip yra iš tikrųjų – patikrinti, deja, neįmanoma.

Mokslininkų teigimu, pati infliacija turėtų lėtėti dėl visatos kūnų tarpusavio gravitacinės traukos, bet po tyrimų išsiaiškinta, kad esti visiškai atvirkščiai – ji greitėja! Tai mokslininkams pasirodė įtaru.

Tamsioji energija – kas tai?

Tikriausiai esate girdėję apie tamsiąją energiją? Būtent taip mokslininkai pavadino tą nematomąją jėgą, kuri yra stipresnė už gravitacinę ir stumia visatos kūnus vienus nuo kitų.

Logiškai mąstant, ši energija turėtų būti be galo didelė, bet ištyrus jos dydį logika atvedė į aklavietę – buvo gautas skaičius su 123 nuliais po kablelio – tai yra beveik nulis.

Įdomu ir tai, kad toks mažas energijos kiekis ir buvo sąlyga susiformuoti galaktikoms ir mūsų žemei tokiai, kokia ji yra dabar. Jeigu skaičius būtų vos dešimt ar šimtą kartų didesnis – dalelės nesijungtų ir mūsų čia nebūtų.

Kodėl buvo padaryta tokia milžiniška paklaida – štai didžiausias šiuolaikinio mokslo klausimas. Bet jeigu mes teigiame, kad esame multivisatos dalis – šis klausimas išsisprendžia šiek tiek lengviau.

Paradoksas aiškinamas taip – kiekviena iš trilijardo visatų, tarp kurių yra ir mūsiškė, turi tam tikrą (skirtingą) kiekį tamsiosios energijos. Jeigu jos yra per daug – mes ten nerastumėme mums suvokiamos materijos, tuo labiau – gyvybės ženklų. Bet bus ir tokių, kuriose energijos kiekis bus toks pats kaip mūsų visatos, ten taip pat susidarys galaktikos ir jų sudėtiniai kūnai, galbūt net identiški mūsų visatai arba su šiokiais tokiais nuokrypiais – tai antroji teorija, sąveikaujanti su paralelinių visatų teorija.

Muzikantams – stygų teorija

Teorija beveik nieko bendro neturi su muzika, išskyrus tai, kad abejuose yra stygų. Ši teorija kalba apie mūsų visatos sudėtį mikro lygyje – tai yra aiškinimas, kad yra dar kažkas mažesnio už kvarkus, iš kurių ir susideda atomai. Sunkumai čia iškilo dėl to, kad stygos juda ne trimis kryptimis, kurias mes žinome ( ilgis/plotis/aukštis), bet gera dešimčia – visų kitų mes tiesiog nematome dėl jų mažo masto. Buvo sugalvota, kad visatos elgesys priklauso nuo krypčių tarpusavio saveikos – tai lyg DNR molekulė, kuri ir lemia, kaip visata atrodys ir elgsis. Kuo labiau šios teorijos šalininkai lindo ir ieškojo visų galimų sąveikų variantų, tuo daugiau jų atsirasdavo. Ir štai tas skaičius: 10 pakelta 500-tuoju laipsniu. Visiška aklavietė ir didžiulis smūgis teoretikams. Bet šis rezultatas parodė, kokia skirtinga visata gali būti, o tai jau – 3-asis multivisatos teorijos pagrindimas.

Visi trys argumentai – chaotiška infliacija, tamsioji energija ir stygų teorija ( bei daugelis kitų čia neaptartų) – kaip trys taburetės kojelės, laikančios multivisatos teoriją.

Skirtingi multivisatos tipai pagal Tegmarką:

Pirmasis lygis – Plėtimasis

Kaip jau ir minėjau, išsiaiškinti, ar multivisatos teorija yra teisinga, mums neleidžia ribotos galimybės – matome tik tiek, kiek jau yra nukeliavusi šviesa, tad sužinoti, kas yra ten, neregimoje visatos dalyje, galima būtų sukūrus būdą, kaip keliauti greičiau už šviesą. Bet kokiu atveju, jeigu mes teigiame, kad visata yra begalinė, joje anksčiau ar vėliau viskas pradės kartotis – įskaitant ir žemės dvynės gimimą bei mūsų klonų toje žemėje atsiradimą – dalelių tarpusavio padėčių variacijos juk ribotos, o pasikartojimų skaičius – begalinis.

Antrasis lygis – Burbulinė visata

Jau aptartos kosminės infliacijos pagrindu suformuluota teorija, kad begalinėje erdvėje egzistuoja daugybė burbulų – atskirų visatų, kurios dėl sukauptos jose energijos plečiasi ne vienodai, tad leidžia formuotis vis naujiems burbulams. Tokių burbulų kiekis yra begalinis, o kiekviename jų skirtingi fizikos dėsniai ir konstantos.

Trečiasis lygis – Begalybė pasaulių

Ši teorija remiasi kvantine mechanika ir kalba apie alternatyviąją realybę kitose visatose. Ši teorija ir susisieja su klausimu „kas būtų, jeigu būtų“ – kiekvienas galimas įvykis sukuria naują visatą, tad jų kiekis yra tiesiog nesuskaičiuojamas.

Ketvirtasis lygis – Matematinė visata

Kaip jau suprantate iš pavadinimo, ši teorija yra pagrįsta giliais matematiniais skaičiavimais. Pastaroji teigia, kad mūsų ir visos kitos visatos yra tiesiog matematiniai konstruktai, paprasčiausios matematinės struktūros dalys, save išreiškiančios kaip sąmonę, galinčią suvokti tariamai „tikrą“ pasaulį. Aišku, ši teorija yra labai kontraversiška, todėl buvo labiausiai išjuokta multivisatos teorijos priešininkų.

Dabar perskaitę visą tai pagalvosite – juk mokslas – ne religija, jai reikia irodymų, kaip gi galima tuo aklai tikėti? Kol tai nėra aksioma, o tik teorija, be to labai kontraversiška, jūs renkatės, tikėti tuo, ar ne. Svariausi argumentai prieš ją – mes negalime jos paneigti ir negalime jos įrodyti. Bent kol kas. Aš tikiu, kad šiai teorijai reikia šiek tiek paaugt ir po gero šimtmečio žmonija jau bus technologiškai pažengusi tiek, kad galėtų išsiaiškinti jos patikimumą. Visa tai yra tik matematiniai skaičiavimai bei patvirtinta kosminė infliacija. Matematika kosmologijos srityje jau ne vieną kartą darė prielaidas tam tikroms teorijoms dar prieš tai, kai jos buvo patikrintos praktiškai. Čia situacija gali būti visiškai analogiška.

Manau, kad multivisatos idėja yra tikrai verta teorijos vardo, nors atrodo neįtikėtina. Bet prisiminkime Galilėjų ir Koperniką, geocentrinę sistemą pakeitusius heliocentrine – juk anksčiau tuo irgi netikėta, o dabar tai – nenuginčijamas faktas.

Šaltiniai:

Paveiksliukai:

• http://www.forbes.com/sites/startswithabang/2016/01/22/is-the-multiverse-a-scientific-theory/#30c6bbb514af
• http://www.astronomycast.com/category/astronomy/galaxies/
• http://twistedsifter.com/2012/10/putting-the-size-of-the-observable-universe-in-perspective/
• http://faqfaq.ru/%D0%BD%D0%B0%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%BA%D0%BE-%D0%B3%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%BA%D0%B8%D0%BC-%D0%B1%D1%8B%D0%BB-%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%88%D0%BE%D0%B9-%D0%B2%D0%B7%D1%80%D1%8B%D0%B2/
• http://www.technologijos.lt/n/mokslas/fizika/S-52102/straipsnis/Stygu-teorija-argumentai-kodel-tai-nera-moksline-teorija

Vaizdo įrašai/ Informacija:

• https://www.youtube.com/watch?v=4h2wDGxab14
• https://www.youtube.com/watch?v=Ywn2Lz5zmYg
• https://www.youtube.com/watch?v=aJrzPZnN2WU
• https://en.wikipedia.org/wiki/Alan_Guth
• http://www.reasons.org/articles/multiverse-musings—requirements-for-a-naturalist-worldview
• Žurnalo „Ar žinai, kad?“ straipsnis