Det finns ett universum. Och en annan. Och en annan ... © Mehau Kulyk/Science Photo Library/Corbis Vi pratar om multiverser, så du känner till övningen:Tänk dig att du är du, men istället för att äta ett äpple som mellanmål idag, du åt en bit pizza. Eller föreställ dig att du inte är dig eftersom protoner inte fungerar på samma sätt som "du" är, och atomer bildas inte och hela universum är livlöst och konstigt. Eller föreställ dig något alls, för när vi pratar om multiversum, vi befinner oss ofta över dessa oändliga möjligheter till existens. Vilket är bra och bra; multiversen handlar om dessa "alternativa" världar. Men det är också en kanal för fysik som kan svara på några allvarliga frågor, samtidigt som det föranledde hård kritik från skeptiker.
Först, Låt oss prata om att multiversen ökar i popularitet - och varför det är så mycket impopulärt hos vissa forskare som hävdar att det är mer filosofi än vetenskap. Vi börjar med standardmodellen för partikelfysik, som i grunden är den accepterade modellen för den grundläggande materia och krafter som finns i universum. Vid denna tidpunkt, vi har sett dem alla:ämnespartiklarna (inklusive saker som elektroner och protoner), och de fyra krafter som de interagerar med.
Den enda avvikelsen vi hade med standardmodellen är att - även om vi vet att partiklar har massa - kunde vi inte räkna ut hur den massan uppnåddes. När forskare observerade Higgs -bosonen 2012 under experiment på Large Hadron Collider, den sista biten i Standard Model -pusslet gled på plats:Higgs -fältet, bestående av en soppa av Higgs bosoner, tillåter partiklar att få massa. Vi firade alla för att vetenskapen kom på, och alla kunde gå hem för att fundera över viktigare frågor, som om Lady Mary bara kunde köra Downton Abbey på egen hand och lämna de irriterande friarna ur det.
Jag antar att du redan har bestämt att vetenskap inte är löst, och vanilj Lotharios bombarderar fortfarande Mary varje vecka. För medan standardmodellen fungerar utmärkt för det vi har observerat, den har fortfarande några enorma, gapande hål. Och det är hur forskare förklarar de hål som vi kommer på idén om multiversen. Så låt oss undersöka några av dessa luckor, för att se varför ett multiverse kan börja låta tilltalande.
Det finns några stora saker som standardmodellen inte svarar på. Liksom hur gravitationen fungerar inom standardmodellen, och hur de andra tre grundläggande krafterna kan förenas till en enda. En annan enastående fråga är att universum till stor del består av mörk materia och energi; vi har aldrig kunnat observera vad den mystiska "andra" saken är. Den tredje är att medan vi såg Higgs -bosonet i LHC -experiment, vi observerade det vid en massa som var lite meningsfull. Det borde ha varit extremt stort; det var faktiskt ganska lätt [källa:Fermilab]. Nu du eller jag-förutsatt att du inte är en världsberömd fysiker, och om du är vänlig identifiera dig - tänker nog, "Synd. Det låter som att standardmodellen inte är så standard, eller mycket av en modell. Tillbaka till ritbordet för att skapa den alternativa standardmodellen som faktiskt förklarar saker. "
Återkallelse, dock, att standardmodellen faktiskt är bekräftad; med andra ord, allt som standardmodellen har förutsagt har observerats. Standardmodellen, det verkar, behöver inte skrotas; vi "behöver" bara räkna ut fysiken som den inte förklarar.
Vi är inne i en fascinerande tid för att undersöka vad som ligger bortom standardmodellen, tack vare Large Hadron Collider. LHC fungerar genom att krossa protoner tillsammans i enorma hastigheter - nästan ljusets hastighet. (Det är därför de kallar dem partikelacceleratorer.) När protonerna kolliderar, uppstår en storskalig Big Bang som återger förhållandena direkt efter att vårt universum började. Vi kan studera skräpet som flyger från dessa protonkrossar för att se om vi kan hitta några partiklar som kan gå utöver standardmodellen, ger oss en bättre uppfattning om hur vi ska svara på de frågor modellen inte gör.
Kommer du ihåg hur vi sa att vi skulle tacka Large Hadron Collider för att ha gett en så fruktbar tid för partikelfysik? Vissa forskare är mer benägna att mumla ett "tack för ingenting" till den gamla LHC. För bortom Higgs, den hittade ingenting. Vilket är en ganska stor grej, eftersom en allmänt accepterad idé att fylla i standardmodellhålen var tanken om supersymmetri. Kortfattat, supersymmetri sa att för varje känd partikel av massa eller kraft, det var en ännu osynlig superpartner som var mycket tyngre.
Supersymmetri skulle presentera en elegant, naturlig lösning på en mängd standardmodellfrågor. Den presenterar en livskraftig kandidat för mörk materia (i form av en superpartner), det förklarar massavvikelser och det kan till och med förena de tre krafterna vid en enda hög energi [källa:Schwartz]. Tyvärr, LHC har inte hittat en enda superpartner än, även om vi verkligen borde hitta några på ungefär samma massa som Higgs. Faktiskt, vi har inte hittat några bevis för supersymmetri, period.
Det är där multiverset kommer in. Det är ännu en förlängning av standardmodellen som försöker förklara några av de kvarstående frågorna som standardmodellen inte riktigt är utformad för att svara på. Och pojke, är det kontroversiellt.
Väsentligen, multiverse -konceptet (och det finns mer än en) säger att detta inte är det enda universum i kosmos. Även om saker kan fungera på ett sätt i vårt lilla hörn, som inte garanterar att det finns en konstant, naturlig ordning som omfattar fysik med stort P.
Dessa multiversidéer antar en mängd olika former. Kanske lever vi i ett universum ovanpå ett universum ovanpå ett universum, och så vidare i det oändliga. Kanske lever vi i ett "pocket" -universum i ett oändligt universumfält. Kanske lever vi till och med i ett universum av universum där alla möjliga resultat av någonting kan inträffa, eftersom alla sannolikheter finns i deras eget universum. I alla sammanhang, multiversen innehåller en avgörande punkt:Vi är en olycka. Vårt universum har inte specialinställts för att ha de helt rätta konstanterna som gör vår existens-och existensen av allt-möjlig. Istället, det är bara en statistisk sannolikhet att i ett oändligt antal universum, en av dem skulle komma ut som vår, med partiklar som kan klumpa sig för att bilda atomer, molekyler, gräs, luft, stjärnor, Lucky Charms och människor.
Många fysiker tycker att den här utsikten är dyster. Varför studera universum om det inte finns något att upptäcka? Om det inte är annat än en statistisk slump att vår värld fungerar som den gör, vad är så spännande med att försöka ta reda på vilken energi krafterna förenar? Det är bara en siffra. Men bortom ho-hum-skälen att vara försiktig med multiversen, vissa fysiker hävdar att det är direkt oansvarig vetenskap, eftersom det inte har setts och ingen kan bevisa det.
Självklart, vetenskapen bygger ofta på stora frågor som inte alltid är lätta att testa; det är helt rättvist. Vi kan inte bara komma med idéer baserade på fakta, annars skulle det aldrig finnas en gnista av kreativitet för att flytta oss bortom vad vi redan vet. Men forskare förlitar sig på att gå mot att hitta testbara hypoteser, annars är vi i en annan sfär - vågar jag säga, universum - kallad filosofi.
Vilket är exakt vad vissa fysiker tycker är så upprörande om multiversen och andra till synes otestbara doozies som strängteori, med dess mångfaldiga dimensioner har vi inget hopp om att se. (Eller känsla. Eller hörsel. Du förstår idén.) Om vi inte kan testa dem, de är inget annat än teoretiska idéer, degraderat till middagssamtal "tänk om" -diskussioner.
Självklart, många viktiga vetenskapliga teorier verkar inte vara lätta att testa i början. Problemet med multivers är att det kräver att vi slutar titta på de saker vi kan se, och försök att utforska det vi inte kan se [källa:Frank]. Försök att låsa upp mysteriet om vad vi kan observera, vissa skulle argumentera, är mycket viktigare än att jaga de hypotetiska saker som vi inte har något hopp om att upptäcka.
Som du kanske kan berätta, begreppet multiverse polariserar vilt i fysikgemenskapen. I källorna, du ser exempel från människor som både älskar och avskyr det, och jag skulle uppmuntra dig att läsa båda sidorna av argumentet.
