https://frosthead.com

Fænomener, kommentar og bemærkninger

På dårlige dage plejede jeg at joke om, at universet var arbejde for en kandidatstuderende, der ærligt talt ikke klarer sig så godt. En model med langsigtet tænkte jeg. Nu er der imidlertid kommet uventet støtte fra Edward R. Harrison, en kosmolog ved University of Massachusetts, Amherst. Han skriver i Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, at ja, vores univers kan godt være blevet skabt af intelligente væsener i et andet univers. Denne påstand gør intet for at forklare, hvordan det hele begyndte. Det flytter bare spørgsmålet et trin tilbage: Hvor kom universet beboet af disse intelligente væsener fra? Men Harrisons idé ville forklare nogle meget mærkelige ting om vores univers, som hvor nøjagtigt det rigtige for livet er.

Universets historie er således opsummeret: "Hydrogen er en let, lugtfri gas, der, givet nok tid, bliver til mennesker." Da vores univers begyndte, bestod det for det meste af brint. Denne gas kondenseres til stjerner i galakser, i hvis kerner varme og tryk smeltede atomer ind i tungere elementer, inklusive dem, der er nødvendige for livet. Nogle af disse stjerner eksploderede og sprøjter de tungere elementer ud i rummet. Nye stjerner og planeter dannet, inklusive vores egne. På en af ​​disse planeter optrådte livet. Harrison hævder, at intet af det kunne have fundet sted, medmindre alle de fysiske konstanter (lysets hastighed, elektronens ladning og masse og lignende tal) var helt rigtige. Når han gennemgår en lang række kosmologers arbejde, opsummerer Harrison det, der er blevet kendt som det antropiske princip: Universet er som det er, fordi vi eksisterer. Han forklarer: "I et univers, der indeholder lysende stjerner og kemiske elementer, der er essentielle for eksistensen af ​​organisk liv, justeres de fysiske konstanter nødvendigvis nøjagtigt (eller finjusteres). Lette afvigelser fra de observerede værdier kan resultere i et stjerneløst og livløst univers."

Overvej for eksempel Newtons opdagelse af, at gravitationskraften mellem to partikler bestemmes af deres masser, afstanden mellem dem - og gravitationskonstanten, et tal, der altid forbliver det samme. Hvis gravitationskonstanten var mindre, ville den originale brintgas aldrig være komprimeret nok til at skabe de temperaturer og tryk, der var nødvendige til antændelse, og stjerner ville have været mørke kugler af gas. Hvis den var større, ville stjerner brænde varmere og brænde ud længe før livet havde haft en chance for at komme i gang på planeter, der måske kredsede om dem.

Harrison tilbyder intet mindre end naturligt valg af universer. I hans ord: "Intelligent liv i forældreunivers skaber afkomuniverser, og i afkomuniverser, der er egnede til beboelse, udvikler nyt liv sig til et højt intelligensniveau og skaber yderligere universer. Universer uegnet til beboelse mangler intelligent liv og kan ikke gengive sig."

Ligesom i biologisk udvikling kan små ændringer i de grundlæggende konstanter forekomme i løbet af reproduktionen. De kan være tilfældige som i darwinistisk evolution eller programmeret som i genteknologi. Den næste generation vil derfor være mere eller mindre egnet til at blive det intelligente livs hjem.

Harrison bemærker, at menneskelig intelligens er nået langt i de sidste millioner år og undrer sig over, hvor meget vi kommer videre til de næste millioner. På det tidspunkt vil vi måske være smarte nok til at skabe universer for os selv. Det tager måske ikke så lang tid. Tidligt i vores eget univers historie, nogle postulat, var der en periode med ekstraordinær ekspansion kaldet inflation. MIT's Edward Farhi og Alan Guth og University of Mexicos Jemal Guven har måske udarbejdet en måde at bruge inflation til at gøre et univers til i laboratoriet. Her er deres opskrift:

Dann et lille sort hul af stof med en masse på, siger, 10 kg (22 pund) på en sådan måde, at interiøret "straks blæser op, " opsummerer Harrison, "ikke i vores univers, men i en reentrant boble-lignende rumtid er forbundet til vores univers via navlestrengen i det sorte hul. " (Spørg ikke.) Det sorte hul vil derefter fordampe og afbryde forbindelsen mellem vores univers og det nye. Bare rolig, hvis du laver et rod i det, rådgiver Harrison: dårligt fremstillede dem vil sandsynligvis aldrig have liv i dem.

Selv hvis du kunne skabe et univers, hvorfor ville du så? Harrison tilbyder tre grunde i stigende rækkefølge af betydning for os selv. For det første er det kun at bevise, at du virkelig ved hvordan. For det andet kan du muligvis bygge en, der er endnu mere gæstfri for intelligens end denne. For det tredje kan du muligvis flytte ind i de nye universer, du opretter. Denne sidste kan være vigtig for vores overlevelse, som vi skal se.

Andre universer er muligvis allerede derude. De modige sjæle, der studerer kvantemekanik, taler blidt om alternative universer. De antyder, at hver gang enhver person eller ting gør noget, springer et nyt univers op. Der er den velkendte begivenhed, og en ny, hvor den ikke gjorde det. Teoretiske fysikere taler om et uendeligt antal parallelle universer, der er stablet som papirark i en række, separate verdener, hvor selve fysikens love kunne være forskellige. (En anden analogi er en enorm konglomeration af sæbebobler, der flyder i luften, med hver boble et separat univers. Ved noget underligt tilfældighed er det sådan, galakser ser ud til at være fordelt i vores univers.) I lang tid har teoretikerne spekuleret på hvis det måske er muligt at bruge "ormehuller" til at rejse hurtigt fra en del af vores univers til en anden del, eller fra vores univers til et andet univers ( Smithsonian, november 1977). Ideen er blevet bekendt fra science fiction, især i tv-serien Star Trek: Deep Space Nine, hvor handlingen centreres omkring en rumstation placeret ved en indgang til et ormhul.

Kip S. Thorne, Feynman-professor i teoretisk fysik ved CalTech, har tænkt på ormehuller i lang tid. Underteksten til hans seneste bog, Black Holes & Time Warps: Einsteins skandaløse arv, fanger de fleste fysikers - og almindelige læsers - reaktion på sådanne ideer. I et kapitel spørger han, om en tilstrækkelig avanceret civilisation vil være i stand til at konstruere ormehuller fra en del af vores univers til en anden til at lette hurtig interstellar rejse. Han svarer, at det muligvis kunne gøres ved at drage fordel af gravitationsvakuumudsving. Disse er defineret som "tilfældige, sandsynlige udsving i rumets krumning forårsaget af en krigsføring, hvor tilstødende områder af rummet konstant stjæler energi fra hinanden og derefter giver det tilbage."

I 1955 havde John Archibald Wheeler, dengang i Princeton ( Smithsonian, august 1981), arbejdet på, at vakuumudsvingene i et rum, der er 20 faktorer på 10 mindre end en atomkerne, er så overvældende at, efter Thornes ord, "rum som vi ved, det 'koger' og bliver en skum af kvanteskum. ' Fordi kvanteskum findes overalt, fortsætter Thorne, kan vi forestille os en meget avanceret civilisation, der når ind i det, trækker et ormehul på størrelse med et Wheeler-rum og udvider det, så det kan bruges af makroopbygninger på størrelse med os selv.

Michio Kaku, professor i teoretisk fysik ved City College i City University of New York, går endnu længere i sin nylige bog Hyperspace . Kaku forsøger at gøre os i det mindste lidt komfortable med ideen om, at rummet har mere end tre dimensioner. Han minder om, at han som barn så på karper svømme i en lav pool og indså, at de ikke havde nogen opfattelse af verden over overfladen af ​​dammen. Senere fortsætter han til det klassiske Flatland: A Romance of Many Dimensions by a Square, en bog skrevet i 1884 af en præst ved navn Edwin Abbot. I bogen lever todimensionelle væsener på en plan overflade. De har intet højdebegreb. Bare det, skriver Kaku, har vi problemer med ideen om mere end tre rumlige dimensioner. Men det betyder ikke, at de ikke findes.

"Hyperspace" betyder ifølge Kaku blot plads med mere end tre rumlige dimensioner. Når dette først er tilladt, siger han, løber der straks mange problemer i fysik op. Uforeneligheden mellem relativistisk og kvantefysik forsvinder, fortsætter han. Hvis hyperspace viser sig at være reelt, kan rejse gennem hyperspace også vise sig at være realiserbart.

OK, lad os tale om praktiske fordele. Vi vil kun overveje en, den største potentielle udbetaling af alle. Både science fiction-forfattere og seriøse videnskabsmænd har i lang tid tænkt, at dagen vil komme, hvis vi overlever længe nok, når vi bliver nødt til at forlade Jorden og endda solsystemet. Nu har vi noget nyt at tænke på: forlade dette univers, når det bliver ubeboeligt. Hvis universet udvides for evigt, vil det til sidst ende koldt og dødt, den kosmiske klynk. Hvis det holder op med at udvide sig og kollapserer tilbage på sig selv i Big Crunch, ender det med eksplosiv raseri. Så vidt jeg ved, forventes ingen af ​​dem at ske i titusinder af milliarder af år, men hej! det er godt at være forberedt. På det tidspunkt, det ser ud til, at Harrison, Thorne og Kaku ser ud til at fortælle os, skulle vi have lært, hvordan vi går let fra dette univers til et andet. Eller lav en ny.

I Tom Wolfe's roman The Bonfire of the Vanities, en Wall Street-bondhandler, der syntes at have verden ved halen tænkte på sig selv som "universets mester". Bare et univers? Små kartofler, siger jeg. Det ser mere og mere ud som om der er masser af universer, måske utallige universer. Og min vittighed og professor Harrisons formodning kan vise sig at være sand: Du kan ikke få din ph.d., før du har oprettet et univers.

Fænomener, kommentar og bemærkninger