Một vũ trụ đối nghịch với chúng ta được các nhà khoa học chứng minh tồn tại | Thiên Hà TV

Một trong những khám phá khoa học gây sửng suốt bậc nhất trong vài thập kỷ gần đây là việc dường như vật lý xuất hiện là để tinh trình cho thế giới thực. Điều đó có nghĩa là, để sự sống có thể tồn tại, cần phải có vô số vật lý nhất định trong một phạm vi hẹp nhất định. Một trong những ví dụ của việc tinh trình khiến các nhà vật lý tranh cãi nhất là năng lượng tối, thứ lực làm ra tớp sự rãn nở của vũ trụ. Nếu lực này chỉ cần lớn hơn một chút, vật chất không thể tập hợp lại cùng nhau, và nếu hai hạt không thể kết hợp lại với nhau, điều đó có nghĩa là không có sao, hành tinh hay bất kỳ dạng phức hợp cấu trúc nào, và do đó không có sự sống. Nếu lực đó yếu một cách đáng kể, có thể lực hấp dẫn sẽ mất tác dụng, hay nói cách khác bị trung hòa. Điều đó cũng có nghĩa là vũ trụ này có thể bị suy dụng từ lõi ngay trong tích cấp tồn tại đầu tiên. Một lần nữa có nghĩa là không có sao, không có hành tinh hay sự sống. Để cho phép sự sống có thể tồn tại, độ lớn của năng lượng tối phải giống như thứ cháo đặc cổ tích của Gondelus, vừa đủ vừa khéo. Đó chỉ là một ví dụ, và còn nhiều ví dụ khác nữa. Sự giải thích phổ biến nhất của thứ tinh chỉnh vật lý là chúng ta chung sống trong một vũ trụ giữa một đa vũ trụ. Nếu như đủ người mua vé số thì có thể là có ai đó sẽ có những con số đúng để chung số. Giống như vậy, nếu có đủ các loại vũ trụ với những thứ vật lý khác nhau của mình thì cũng có một số vũ trụ có được những con đúng, vừa đủ để giúp tồn tại sự sống. Vào năm 1935, nhà vật lý người Áo Erwin Schrodinger đã dừng thí nghiệm chú mèo của Schrodinger dùng dợn để đưa ra quan điểm. Mặc dù thuyết lượng từ mới được phát triển có thể dự đoán phản ứng của các hạt, nhưng không thể là cách mô tả thực tế vì nó dẫn tới những hệ quả kỳ lạ. Cụ thể, thuyết lượng từ cho phép các hạt sở hữu các đặc tính trái ngược nhau cho đến khi chúng được đo lường. Sau đó, nhà vật lý người Mỹ Hope Everett đã đề xuất nên thử nhận thuyết lượng từ theo giá trị bề ngoài và tin rằng toán học lượng từ mô tả thực tại. Do đó, khi các phương trình cho thấy các kết quả khác nhau có thể xảy ra, tất cả chúng phải được diễn ra ở đâu đó. Everett không biết những thực tại thay thế này có thể được đặt ở đâu, nhưng trong một vũ trụ, con mèo sẽ sống, trong một vũ trụ khác, nó sẽ chết. Vũ trụ của chúng ta uống khúc từ một quyết định lượng từ này sang quyết định tiếp theo, lần theo chỉ một trong vô số con đường xuyên qua thực tế. Ý tưởng của Everett dẫu đã trở nên nổi tiếng và được trọng vọng như là cách diễn giải về đa thế giới, nhưng phải rất lâu mới được thừa nhận rộng rãi, chủ yếu là do Paul từ chối chấp nhận nó. Đến những năm 1970, các nhà vật lý bắt đầu quan tâm đến giả thuyết này bởi vì họ bắt đầu sử dụng các chiều cao hơn trong tình toán và nhận ra rằng những chiều cao hơn có thể cung cấp không gian cho các vũ trụ song song, chung với vũ trụ của chúng ta nhưng diễn ra theo những chiều mà chúng ta không cảm nhận được. Có lẽ họ từng tự hỏi, chính trong những vũ trụ song song đó mà đa thế giới của Everett có thể tồn tại. Nó như việc gọi thần đèn ra khỏi đèn thần. Vật lý hiện đang sống với ý tưởng về những vũ trụ song song, thậm chí còn có bằng chứng chỉ ra nhiều loại. Cấu trúc tổng thể này được biết đến với tên gọi là đa vũ trụ. Năm 2003, nhà vật lý người Mỹ Mark Stedmark đã phân loại các vũ trụ thay thế có thể thành 4 loại khác nhau. Loại đầu tiên và đơn giản nhất xảy ra bởi vì kích thước vũ trụ của chúng ta có thể vô hạn. Đo kích thước vũ trụ luôn là mối quan tâm của các nhà thiên văn học từ thế kỷ 16. Mỗi lần nghĩ ra một phương pháp để đo các thiên thể ở xa hơn, họ lại kinh ngạc về khoảng cách của chúng. Nói cách khác, vũ trụ liên tục khiến chúng ta kinh ngạc về độ lớn của nó. Và điều này đã dẫn đến mối hoài nghi rằng vũ trụ thực ra lớn vô hạn. Chúng ta có thể không bao giờ thấy được toàn bộ vũ trụ, bởi vì trong 13,8 tỷ năm kể từ vụ nổi lớn, ánh sáng chỉ đến được từ những khu vực không xa quá 13,8 tỷ năm ánh sáng. Bất cứ thứ gì xa hơn khoảng cách này đều nằm ngoài khả năng quan sát của chúng ta hiện nay. Các nhà thiên văn học có thể kiểm tra liệu vũ trụ có nhỏ hơn 13,8 tỷ năm ánh sáng hay không bằng cách tìm kiếm các mô hình gợn sóng lập đi lập lại của bức dạng nền vi sóng vũ trụ. Để hiểu lý do tại sao, điều này lại tiết lộ về một vũ trụ nhỏ bé. Hãy nghĩ đến bề mặt trái đất. Trong khoảnh khắc, hãy quên rằng chúng ta cảm nhận xung quanh bằng 3 chiều. Chỉ cần chấp nhận rằng mặt đất bằng phẳng. Hãy bắt đầu đi về phía bắc. Mặt đất tiếp tục xuất hiện bằng phẳng xung quanh bạn và bạn tiếp tục bước đi. Bỏ qua những chứng ngại vật do các tảng băng, đại dương và núi ở vùng cực bắc. Bạn vẫn bước tiếp. Cuối cùng, bạn sẽ đi một vòng quanh trái đất và quay trở lại nơi xuất phát. Trong trường hợp này, hình dạng như vậy là hình cầu, được gọi là hình dạng không có đường biên, nhưng hữu hạn bởi vì bạn không đi qua bất kỳ danh giới nào. Nhưng bề mặt trái đất thì hữu hạn. Vũ trụ có thể cũng tương tự như vậy. Vấn đề là, không gian có thể bị uốn cong ở một chiều cao hơn chiều mà chúng ta có thể nhận biết. Trong ví dụ của chúng ta về bề mặt trái đất, nó được uốn cong ở chiều thứ ba mà chúng ta đang giả vờ rằng mình không thể cảm nhận được. Trong trường hợp của vũ trụ, nó được uốn cong ở chiều thứ tư. Nếu vũ trụ uốn cong hoàn toàn trở lại chính nó ở chiều thứ tư, thì về nguyên tắc, một kính viễn vọng cỡ lớn trên trái đất có thể nhìn thấy rõ ngân hà ở rất xa trong không gian. Nhưng tất nhiên, ánh sáng chuyển đi trong hàng tỷ năm, và vì vậy, ngân hà sẽ xuất hiện non trẻ hơn nhiều so với ngày nay. Giống như bạn nhìn thấy toàn bộ đường cong của trái đất và thấy được gáy của mình ở phía xa, nhưng là phiên bản sơ dinh. Tìm kiếm các mô hình lập đi lập lại trong bức sạn nền vi sóng vũ trụ là việc gì đó tương tự, nhưng thực tế hơn với việc tìm một ngân hà trẻ chung giữa những thiên hà xa xôi. Cho đến nay, người ta chưa tìm thấy sự lập lại như vậy, và điều này được coi là bằng chứng cho thấy vũ trụ rộng lớn hơn những gì chúng ta có thể thấy. Rộng hơn 13,8 tỷ năm ánh sáng. Nếu chứng minh được lý thuyết về lãng phát, rằng vũ trụ đã trải qua một giai đoạn mở rộng đột ngột theo cấp số nhân ngay sau vụ nổ lớn, thì có nghĩa là vũ trụ phải rộng lớn hơn thế này rất nhiều. Trong thực tế, hầu hết các nhà vũ trụ học tin rằng lãng phát dẫn đến một vũ trụ vô tận. Ngay cả khi chứng minh được thuyết lãng phát là sai, vũ trụ vẫn có khả năng rộng lớn vô tận. Nếu vũ trụ vô tận thì mọi kết quả sẽ diễn ra ở đâu đó, dù khả năng đó khó xảy ra thế nào đi nữa. Đâu đó trong vũ trụ, có một trái đất khác nơi một bạn khác đã viết cuốn sách này và một tôi khác đang đọc nó. Hãy nghĩ đến bất kỳ khả năng nào không cháy với các định luật vật lý và nó sẽ xảy ra. Thích mắc gọi đây là những vũ trụ song song cấp 1. Chúng sở hữu các định luật vật lý giống nhau nhưng bắt đầu từ các điều kiện ban đầu khác nhau, do đó chúng không hoàn toàn giống nhau. Khi thời gian trôi qua, ánh sáng ngày càng đến những vùng xa xôi, dần dần hẽ lộ cho chúng ta biết về những vũ trụ thay thế này. Một phiên bản khác biệt chút ít của lãng phát gọi là lãng phát hỗn loạn khiến các vũ trụ mới có thể sinh ra từ chính vũ trụ của chúng ta theo nguyên lý hoạt động của thuyết lượng từ. Nếu điều này xảy ra, nó sẽ tạo ra một phản ứng dây truyền tiếp diễn đâu đó trong đa vũ trụ ngày nay. Tóm lại, một chuỗi không bao giờ kết thúc của các vũ trụ khác được sinh ra. Chúng bao gồm các vũ trụ song song cấp 2 của Techmark. Không giống các vũ trụ song song cấp 1, chúng không chỉ nằm cách rất xa mà còn tồn tại ở các chiều không gian hoàn toàn khác nhau. Tại một trong những vũ trụ song song cấp 2 này, cách thức tiến hóa của các lực tự nhiên có thể khác với những gì diễn ra trong vũ trụ của chúng ta, và do đó độ lớn của các lực này có thể khác nhau. Điều này được phản ánh qua việc các hàng số tự nhiên sẽ có giá trị khác so với trong vũ trụ của chúng ta. Có lẽ lực hấp dẫn mạnh hơn một chút, và vì vậy các ngôi sao được kéo lại gần nhau nhanh hơn, cháy sáng rực rỡ hơn, và do đó có cuộc sống ngắn ngủi hơn. Hoặc lực hạt nhân mạnh có thể yếu hơn một chút, khiến nhiều nguyên tử phóng dạo hơn. Điều này sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn bên trong các hành tinh, kế hoạt nhiều hoạt động núi lửa hơn. Một số vũ trụ song song có thể phẳng, chỉ có 2 chiều mở rộng, trong khi một số vũ trụ có thể có 4 chiều không gian, hoặc 6 chiều, hoặc không có chiều nào. Không có sự khác biệt cơ bản giữa các vũ trụ song song khác và vũ trụ của chúng ta. Tất cả đều có cùng những định luật vật lý. Chúng ta tin vào một vũ trụ tự biến đổi, từ trạng thái năng lượng cao ngay sau vụ nổ lớn, sang trạng thái năng lượng thấp ngày nay, theo một quá trình ngẫu nhiên cơ bản. Độ lớn của các lực, số chiều không gian, thậm chí là mức độ đa dạng của các hạt, tất cả đều được ấn định bởi quá trình không thể dự đoán này. Hãy xem như nó giống như một quả bóng bay trên đỉnh mặt bánh xe Rolled. Mỗi quả bóng mà nhân viên sòng bạc tung ra bắt đầu ở trạng thái năng lượng cao, không phân biệt được với vòng quay của bánh xe. Khi nó mất dần năng lượng và rơi vào bánh xe, cuối cùng nó sẽ rơi vào một trong các ô được đánh số. Mỗi ô đều có sắc xuất tương đương với nhau. Trong trường hợp bánh xe Rolled có 37 hoặc 38 ô số khác nhau, nhưng đối với một vũ trụ sụp đổ, số khả năng là vô hạn. Vì vậy, một số vũ trụ cấp 2 sẽ tương tự, thậm chí giống hệt vũ trụ của chúng ta, trong khi những vũ trụ còn lại sẽ vô cùng khác biệt. Trong phần nhóm tiếp theo là vũ trụ song song cấp 3, Techmark chuyển hướng quan tâm sang chú mèo của Schrodinger và đề xuất ban đầu của Everett về thực tại thay thế. Trong đó, mọi khả năng đều xảy ra. Techmark tìm thấy một sự khác biệt tinh tế nhưng quan trọng giữa các vũ trụ song song loại này và hai loại trước. Sự khác biệt nằm ở chỗ, chúng được tạo ra như thế nào? Theo diễn giải đa thế giới của Everett về thuyết lượng tử, vũ trụ phân tách khi tiết lộ một quyết định lượng tử. Chẳng hạn khi mở chiếc hộp trong thí nghiệm của chú mèo Schrodinger, sự chuyển hóa các khả năng thành điều chắc chắn được gọi là sự mất kết hợp lượng tử. Và đến giữa những năm 1990, các nhà vật lý vẫn không biết điều đó xảy ra như thế nào. Khi bác bỏ các ý tưởng của Everett, Bohr hình thành một cách khó hiểu rằng hành động quan sát là cần thiết để buộc hệ thống lượng tử đưa ra quyết định. Nhưng ông không lý giải được điều gì xác định một quan sát viên. Có phải chú mèo ở thí nghiệm trong đầu của Schrodinger là quan sát viên tình trạng của chính nó? Hay cần có sự tự nhận thức của con người? Bản thân các hạt có thể trở thành quan sát viên bởi các tương tác vật lý của chúng không? Một thí nghiệm do Sergei Haroche và các đồng nghiệp thực hiện vào năm 1996, sử dụng các nguyên tử ruby và vi sóng, đã cung cấp câu trả lời bằng việc cho thấy sự mất kết hợp xảy ra khi các nguyên tử tương tác với môi trường xung quanh. Không cần quan sát viên có trí tuệ, chỉ cần tương tác ngẫu nhiên của các hạt khác. Do đó, các hạt thực sự là những quan sát viên của bồ, và hành động quan sát cũng giống như tương tác vật lý giữa các hạt. Điều này giải đáp khía cạnh tồi tệ nhất trong thí nghiệm chú mèo của Schrodinger, cụ thể là giai đoạn con mèo nửa sống và nửa chết. Kịch bản này không bao giờ xảy ra vì sự tương tác của các hạt bên trong hộp, các nguyên tử trong con mèo, hạt phóng xạ, các phân tử trong không khí và chất độc. Có nghĩa là nếu cái chai vỡ ra và giải phóng chất độc, con mèo sẽ bị giết chết ngay lập tức theo lẽ thường. Các diễn giải đa thế giới có thể được coi là mang lại cuộc sống sau cái chết cho những dòng thời gian bị chối bỏ trong vũ trụ của chúng ta. Khi một khả năng kết thúc với chúng ta thì xuất hiện một vũ trụ mới để thực hiện nó. Nhưng có một sự trùng hợp đáng chú ý ở đây. Những khả năng xảy ra trong vũ trụ song song cấp 3 sẽ giống hệt với những khả năng diễn ra trong các ví dụ ở vũ trụ cấp 1. Chỉ là các vũ trụ cấp 1 bị ngăn cách với chúng ta bởi những không gian rộng lớn. Các vũ trụ cấp 3 được cho là đã xuất hiện, giả dụ ở một chiều nào đó khác, khi thực tại của chúng ta mở ra. Cho đến nay, không ai có thể dung hỏa hai khái niệm tương tự nhưng lại khác nhau này. Khi đảo tới đây, bạn có thể cho rằng mỗi chúng ta đưa ra một quyết định có ý thức, các vũ trụ khác lập tức được dựng nên. Nhưng ngoại suy như vậy là sai. Hành vi này bị giới hạn trong các quá trình lượng từ. Cách duy nhất để các quyết định có ý thức của chúng ta có thể tạo ra những thực tại thay thế là nếu sâu thẳm trong não bộ, một quyết định dựa trên một hạt lượng từ duy nhất tự thay đổi trạng thái của nó. Biến đổi cực nhỏ này sau đó sẽ cần được khuết đại trong ý thức của chúng ta để trở thành một quyết định. Theo chứng xác, điều này dường như sai vì các quyết định có vẻ giống một quá trình xử lý thông tin ở cấp độ cao hơn nhiều. Mỗi chúng ta đưa ra quyết định bằng cách xem xét chứng cứu và kinh nghiệm trong quá khứ, rồi tính toán hành động mà chúng ta hy vọng là tốt nhất, chứ không phải bởi sự thay đổi trạng thái lượng từ ngộ nhiên của một hạt. Việc tung một đồng xu để cho ra kết quả cũng không phải là một quá trình lượng từ. Hành động này bị chi phối bởi các yếu tố khó dự đoán, chứ không phải vì tính bất định lượng từ. Nó xảy ra trên một quy mô lớn hơn nhiều so với quy mô mà tại đó các tác động lượng từ được áp dụng. Tin buồn là, dù bạn có quyết định đóng hết chân này hay không, cũng không khiến một vũ trụ thay thế xuất hiện trong thực tế. Và vì vậy, hãy cứ nên đọc tiếp. Giả sử rằng các nhà vật lý thành công trong việc tìm ra một thuyết vạn vật mô tả loại siêu lực điều khiển vũ trụ và khởi nguồn cho vật lý ngày nay, họ sẽ tha thứ cho chúng ta khi cho rằng nhiệm vụ của họ đã hoàn thành. Trái lại, nhiệm vụ gian nan mới chỉ bắt đầu bởi vì sau đó họ sẽ phải tìm ra câu trả lời cho câu hỏi vô cùng quan trọng. Tại sao các định luật vật lý phải như vậy? Cấp độ cuối cùng của những vũ trụ song song phụ thuộc vào câu trả lời cho câu hỏi này và có lẽ sẽ chịu ảnh hưởng nhiều nhất của triết học. Ban đầu, người ta hy vọng rằng lý thuyết dây sẽ trả lời được câu hỏi trên và cho chúng ta biết lý do tại sao vũ trụ phản ứng theo cách của nó. Rằng lý thuyết dây sẽ cung cấp một số nguyên nhân sâu xa, tại sao các hàng số có giá trị như đang có và các định luật lại như hiện tại. Hy vọng dần phai nhạt vì dường như có nhiều phiên bản khác nhau của lý thuyết dây, tất cả đều có vẻ hợp lý như nhau. Đến năm 1995, các nhà vật lý đã phát triển thành 5 lý thuyết dây riêng biệt, mỗi lý thuyết sử dụng 10 chiều trong tình toán. Trong khi cố gắng xác định lý thuyết nào trong số chúng là đúng, họ đã phát hiện ra một điều đáng chú ý. Họ có thể chỉ ra các lý thuyết dây 10 chiều này là những biểu hiện khác nhau của cùng một lý thuyết dụng hơn nhiều. Nếu họ chỉ đơn giản thêm một chiều khác vào phép toán của chúng, họ gọi mô hình 11 chiều này là lý thuyết mờ hay lý thuyết mẹ. Mặc dù có vẻ như không ai nhớ lý do tại sao, một số người thậm chí đề xuất tên gọi lý thuyết ma thuật. Các nhà vật lý hiện đang dự tính nhiều lý thuyết dây xuất phát từ lý thuyết mờ, giống một bức tranh toàn cảnh, nơi các thùng lũng chứa đầy những vũ trụ tự đồng nhất và các ngọn núi biểu thị rào cản năng lượng giữa chúng. Vũ trụ của chúng ta nằm giữa một trong những thùng lũng, nhưng chúng ta chưa biết lý thuyết dây nào mô tả nó, hoặc lý thuyết dây có thực sự đúng hay không. Các thùng lũng khác trong bức tranh lý thuyết mờ đều có các định luật vật lý, hàng số tự nhiên khác nhau và là các vũ trụ cấp 4. Một số tương tự như vũ trụ của chúng ta, số khác sẽ vô cùng khác biệt và nhiều nhà vật lý hiện cho rằng mọi sự kết hợp của các định luật đều được kiểm định ở một trong các vũ trụ song song. Một số nhà khoa học còn lập luận rằng nếu phản đối cách diễn giải đao vũ trụ này, thì bạn chỉ có thể trông cậy và niềm tin rằng Chúa đã tạo ra vũ trụ. Chiến lược tìm kiếm vũ trụ cấp 3 và cấp 4 hiện đang lẩn trốn các nhà vật lý, nhưng có một cách để xác minh rằng vũ trụ cấp 1 và cấp 2 có tồn tại. Các nhà thiên văn hiện đang tìm kiếm bằng chứng cho thấy lãm phát đã xảy ra. Nếu tìm thấy, họ cũng sẽ có bằng chứng cho thấy các vũ trụ song song tồn tại. Bởi vì bất kỳ hình thức lãm phát nào cũng được cho là tạo ra các vũ trụ song song cấp 1 vốn ở rất xa trong không gian và có các hàng số vật lý cùng giá trị. Nếu xác nhận được biến thể có tên gọi là lãm phát hỗn loạn, thì cũng sẽ có các vũ trụ cấp 2 đâm trồi từ vũ trụ của chúng ta và có các hàng số vật lý khác nhau về giá trị. Lãm phát để lại dấu ấn trên bức sạn nền vi sóng vũ trụ, dưới rạng giao động mật độ vật chất của vũ trụ và theo hướng các tiên nền vi sóng vũ trụ. Nhiều quan sát về nền vi sóng đã được thống nhất rộng rãi với lãm phát, mặc dù người ta phát hiện ra một số sai khác. Tàu vũ trụ châu Âu Black mới được phóng gần đây sẽ nghiên cứu sâu hơn về cách chụp những bức ảnh có độ chính xác cao về nền vi sóng. Chiều hướng của vi sóng gọi là sự phân cực và đáng lẽ phải được in dấu trên vi sóng trong quá trình lãm phát bởi sóng hấp dẫn lan ra vũ trụ chỉ trong tích tắc sau vụ nổ lớn. Sóng hấp dẫn di chuyển qua kết cấu không thời gian như những gợn sóng trong ao nước. Khi chúng đi qua, chúng sẽ thay phiên nhau nén chặt rồi kéo rãn vật chất. Các phiên bản khác nhau của lý thuyết lãm phát in dấu các mô hình khác nhau lên trên nền vi sóng. Nếu lãm phát ở bất kỳ dạng nào được chứng minh là đúng, thì các nhà vật lý sẽ phải chấp nhận thực tế là các vũ trụ song song có tồn tại. Và tất cả chúng ta sẽ phải đồng ý với ý tưởng rằng có nhiều phiên bản khác nhau của mỗi chúng ta đang ở đâu đó ngoài kia.