Ką reikia žinoti apie paralelias visatas, ką apie tai sako matematika ir fizika, ir kas tai yra „pirmojo lygio multivisata“

Didysis sprogimas kiekvienai tokiai visatai – ne infliacijos pradžia, o pabaiga, paaiškinama plačiame Discover Magazine komentare apie paskutinįjį Hawkingo straipsnį. Vykstant Infliacijai, erdvėje nebuvo nei atomų, nei plazmos – tik laukas, nepanašus į nieką, ką regime dabartiniame kosmose. Kad atsirastų mums įprastos formos materija ir energija, laukas turėjo užšalti. Fizikams tam tikra prasme nesvarbu, kad „užšalimo“ rezultatas – karšta plazma. Tokie procesai, kaip užšalimas, lydymasis ar virimas, kada medžiagos savybės keičiasi šuoliškai, vadinami faziniais virsmais, ir infliacijos pabaiga – taip pat fazinis virsmas.

O štai užšalti laukas gali įvairiai. Ir to rezultatas – visatos, kuriuose galioja skirtingi fizikos dėsniai. Vienos gali būti, tarkime, keturi, o ne trys erdvės matmenys, kitoje – laikas ne vienmatis, o dvimatis. Profesorius Tegmarkas vadina tai „antrojo lygio multivisata“. Sritis, sudaryta iš vienodus fizikos dėsnius turinčių visatų – domenas (ir, pavyzdžiui, priežastingumo ryšiais nesusiję Visatos lotai virš Šiaurės ir Pietų ašigalio – yra dalys to paties domeno, kaip ir mes), o štai tarp skirtingų domenų yra išties neįveikiama riba, vadinama „domenų sienele“.

Gyvename geriausiame iš pasaulių?

Visatos aprašymui reikia ne tik fizikos dėsnių, bet ir fundamentalių konstantų. Pavyzdžiui, protonas 1836,152 karto sunkesnis už elementarią dalelę elektroną, ir niekas negali paaiškinti, kodėl šis santykis būtent toks. Arba kodėl mūsų erdvė trimatė, o ne, tarkime 152–matė?

„Antrojo lygio multivisatų“ teorija atsako: tai atsitiktinumas. Mums iškrito toks konstantų rinkinys, o kaimyninio domeno visatoms – visiškai kitoks. Šie skaičiai – atsitiktiniai, nereikia ieškoti juose gilių prasmių.

Tačiau kosmologams svarstyti apie kitas visatas tai visai netrukdo. Galima išvysti įvairias visatas, kurios negali viena kitos paveikti, – ir kurių sandara vis viena vienoda. Tereikia pažvelgti į du priešingus dangaus sferos taškus – pavyzdžiui, virš Šiaurės ašigalio ir virš Pietų. Reliktinių mikrobangų dėstomas vaizdas daugmaž vienodas ir ten ir ten, nors tuo momentu, kai šviesa buvo išspinduliuota, šios dvi sritys jau niekaip negalėjo viena kitos paveikti – atstumas buvo pernelyg didelis ir priežastingumo principas – nutrauktas. Kodėl jie tokie panašūs? Infliacijos teorija siūlo, atrodytų, labiausiai tikėtiną atsakymą: kažkada šios dalys sudarė vieną esybę ir buvo arčiau viena kitos, nei gretimi atomai.

Kas yra kosminė infliacija?

Ir ekonomistams ir astronomams žodis infliacija reiškia ką patį: pūtimąsi – tokia tiesioginė šio žodžio reikšmė. Tačiau vienu atveju pučiasi pinigų masė, o kitu, – kosmosas prieš Didįjį sprogimą.

Ši infliacijos stadija įprastai aprašoma taip: per sekundės dalis erdvė iš taško, nepalyginamai mažesnio už atomo branduolį, išsiplėtė šimtą milijonų milijardų milijardų kartų (vienetas su 26 nuliais). Mūsų visatos atveju infliacija baigėsi, pasiekusi maždaug metro skersmenį. Skirtingi visatos taškai sklido vienas nuo kito didesniu nei šviesa greičiu (nors skamba keistai, jokie bendrosios reliatyvumo teorijos draudimai pažeidžiami nebuvo), ir visiems laikams dingo už kosmologinio horizonto ribos. Remiantis šiuo scenarijumi, jau viename kubiniame erdvės centimetre tilpo tūkstančiai viena nuo kitos horizontais atskirtų visatų.

Tuo tarpu žinoma, kad, jei konstantų reikšmės būtų vos šiek tiek kitokios, gyvenimas mums nebūtų rožėmis klotas. Jau keturmačiame pasaulyje nebūtų įmanomos stabilios planetų orbitos – tai yra, sakykime, keturmatė Žemė neskrietų stabilia orbita apie Saulę, o klajotų chaotiškai nepasikartojančiais maršrutais, mėtydamasi nuo karščio į šaltį. Jei elektrono masė keliomis procento dalimis būtų didesnė, tokie atomai kaip deguonis ir anglis taptų nestabilūs kaip uranas. Susidaro įspūdis, kad visas šių parametrų rinkinys – tiksliai parinktas žmogaus reikmėms.

Kaip toks sutapimas įmanomas? Gudrus atsakymo į šį klausimą variantas – antropinis principas: ne mums pasisekė su visata, o atvirkščiai. Gebanti tokius klausimus kelti sąmoninga gyvybė atsiranda tik tokiose visatose iš begalės galimų variantų, kur jai yra visos tinkamos sąlygos. Jei elektrono ir protono masė nebūtų idealiai pritaikyta viena kitai – tiesiog nebūtų kam grąžyti rankų, klausiant, už ką tokia bausmė.

Kas tai tiria?

Nobelio premijos už infliacijos teoriją – jei atsirastų jos įrodymų, – kas kart prognozuojami trims teoretikams, kurie išvystė ją praėjusio amžiaus aštuntojo dešimtmečio gale: tai du sovietų fizikai, Aleksejus Starobinskis ir Andrejus Linde (dabar Stanfordo profesorius JAV) ir amerikietis Allanas Guthas. Stephenas Hawkingas šia tema užsiėmė dar devintojo dešimtmečio pradžioje, bet nebuvo pirmeivis.

Duodamas interviu astrofizikui D. Šternui, Linde papasakojo, kaip 1981 metais, lankydamasis SSRS, Hawkingas nutarė pranešimą skaityti būtent šia tema. „Hawkingas įrodinėjo, kad Gutho modelio negalima išgelbėti. Jis sakė, kad Linde turi nuostabią idėją, kaip tai būtų galima atlikti, tačiau ji neveikia, ir likusią pranešimo dalį teikė argumentus, kodėl mano idėja negali veikti, – pasakojo Linde Šternui. – Po pranešimo pasakiau Hawkingui, kad nesutinku su jo argumentacija ir apie porą valandų aiškinau jam, kodėl mano idėja visgi turėtų veikti“.

Dabar šią teoriją pripažįsta didžioji dalis kosmologų.

Naktiniu sargu zoologijos sode dirbusiam Vilenkinui priklausanti „amžinos infliacijos“ idėja – šios teorijos apibendrinimas. Remiantis ja, infliacija – ne tolimos praeities istorija, o tebevykstantis procesas: naujų visatų gimimas niekada nesibaigia.