CineScience #2-Párhuzamos univerzumok

Rovatunk előző részében megvizsgáltuk a 20. század tudományos forradalmának egyik ágából, az általános relativitáselméletből következő rejtélyes objektumokat, a fekete lyukakat. A modern fizika másik tartóoszlopa azonban, ellentétben Einstein elméletével, a legkisebb objektumokkal foglalkozó kvantummechanika, melynek furcsa világának számos, a józan észnek ellentmondó következményei vannak. Az egyik ilyen, épp ésszel felfoghatatlan jelenség a sci fik által rengetegszer feldolgozott párhuzamos vagy alternatív világegyetemek, melyek lényegében hasonlítanak a mi világunkra egyetlen egy apró részletet kivéve, mely teljesen megváltozathatja a benne élő emberek életét. Rovatunk jelen cikkében ezen párhuzamos univerzumok fizikai alapjait szeretnénk bemutatni nektek.

Ahhoz, hogy megértsük, mégis hogy pattant ki az elmúlt évszázadban a tudósok fejéből ezen más világok létezésének ötlete, meg kell értenünk azt a furcsa világot, melyben a legkisebb részecskék léteznek. Na jó, valójában senki sem érti ezt a kvantumfizikának nevezett tudományágat, de azért próbáljuk meg! A kvantumelmélet szerint az apró kis objektumoknak, mint az atomokat felépítő elektronoknak vagy protonoknak nem csak részecske, hanem hullámtulajdonságaik is vannak. Mit is jelent ez? A részecskéknek van lendülete, tudnak egymással ütközni, pontszerű objektumokként el tudjuk őket képzelni. Ezzel szemben a hullámoknak nincsenek ilyen tulajdonságai, a hullámok többek közt interferálni (egymást erősíteni illetve gyengíteni) vagy diffraktálni (rések falai mögé bebújni) tudnak. A huszadik század első felében végül kiderült, hogy a legapróbb objektumoknak mindkét fajta tulajdonsága megjelenik, ez csupán a kísérlettől függ, hogy miként vizsgáljuk. A fizikusok így a részecskéhez egy úgynevezett hullámfüggvényt rendeltek, melynek abszolútértékének négyzete adja meg a részecske egy adott helyen lévő elfordulási valószínűségét. Ezek szerint a kvantummechanika valójában egy valószínűségekre alapuló tudományág, amely a párhuzamos univerzumok elméletének is az alapja.

A kvantummechanika szerint egy részecske egészen magáig a mérésig, melyben megvizsgáljuk a tulajdonságait, különböző állapotok úgynevezett szuperpozíciójában, vagyis együttesében létezik. A múlt század elején létrejött koppenhágai interpretáció szerint, melyet Niels Bohr és Werner Heisenberg alakítottak ki, a mérés során ez a hullámfüggvény összeomlik és ekkor kapjuk az egyetlen mérési eredményt, melyet végül feljegyezhetünk eredményként. Ezt az értelmezést kérdőjelezte meg és parodizálta ki végül Schrödinger a mára popkultúrális ikonná váló gondolatkísérletével, Schrödinger macskájával, melyben a cica egy dobozba zárva egy méregkapszulával egészen addig egyszerre van életben és halt meg, míg ki nem nyitjuk a dobozt (ez a mérés) és meg nem nézzük, hogy mégis milyen állapotban van. Ezzel az interpretációval szemben nyújtott alternatívát Hugh Everett amerikai fizikus a sokvilág-elméletével. Teóriára szerint a hullámfüggvény a mérés során valójában nem omlik össze, hanem létezik egy úgynevezett multiverzum, mely sok, hozzánk hasonló univerzumból áll, és amely tartalmazza az összes lehetséges állapotot, melyek közül mi mindössze egyetlen egyet tudunk megmérni a mérés során, bizonyos valószínűség szerint. Ez az alapja annak, hogy minden lehetséges állapot, jelenség létezik egy univerzumban, melyből az,a sci fikből jól ismert jelenség következő, hogy könnyen előfordulhat, hogy az egyik univerzumban Hitler megnyerte a világháborút, vagy Elvis esetleg nem hunyt el fiatalon.

A multiverzum elmélet azonban nem csak a kvantummechanikában, hanem a világegyetem dinamikájával foglalkozó kozmológiában is megjelenik. A kozmológia egyik alaptézise, hogy univerzumunk 14 milliárd évvel ezelőtt egyetlen pontból alakult ki, melyet Ősrobbanásnak nevezünk. Az Ősrobbanás után világunk elkezdett tágulni, kezdetben igen nagy mértékben, az idő exponenciális függvénye szerint, hiszen ekkor az univerzumot egy Higgs-mezőnek nevezett skalármező dominálta (a skalármező egy olyan függvény, mely egy helyhez egy skalár mennyiséget rendel). Ezt a korszakot nevezzük inflációnak, melynek végén a relativsztikus részecskék átvették a dominanciát, ezt sugárzás dominálta kornak nevezzük, mely után a nem relativisztikus részecskék kezdték el meghatározni világunkat, ezt pedig anyag dominálta kornak nevezzük. Napjainkban azonban úgy tűnik, ismét egy inflációs korszak elején járunk, hiszen univerzumunk megint gyorsulva kezd tágulni. A nyolcvanas évek végén Andrej Linde dolgozta ki a kaotikus infláció elméletét, mely szerint a korai univerzumban az infláció különböző helyeken külön időpontokban kezdődött. Ez alapján kis univerzum-szigetek alakulhattak ki a megálló és felfújódó részek között, melyekben egészen más értékkel bírhatnak a különböző fizikai állandók, és mivel igen messze vannak, ezért kommunikálni se tudnak egymással. Ezek a különböző kis univerzumok elég szeszélyesek lehetnek az ember számára, hiszen a fizikai állandók egy kis megváltozása is elegendő ahhoz, hogy az élet ne alakuljon ki. Voltaképpen azt is mondhatjuk, hogy az állandóknak pont azért ennyi az értéke kicsiny világunkban, hogy az élet létrejöjjön, melyet antropológiai elvnek nevezünk.

Napjaink elméleti fizikusai jelenleg az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika egyesítésén fáradoznak, melynek egyik lehetséges megoldása lehet az úgynevezett húrelmélet, melyben a részecskék húrokként vagy membránokként vannak értelmezve. Az elmélet egyik vad következménye, hogy nem csak az általunk ismert 3+1 dimenzió létezik, hanem valójában 11 esetleg 26 dimenziós téridőben élünk. Ezekben esetleg szintén létezhetnek más univerzumok, melyek akár közel is helyezkedhetnek el egymáshoz, sőt, össze is ütközhetnek, mely maga lenne az Ősrobbanás. A húrelméletet azonban mindezidáig nem sikerült bizonyítani, a kvantumgravitációs elmélet kidolgozása a jövő fizikusainak a feladata.

A párhuzamos univerzumok, a végtelen sok lehetséges emberiség és történelem természetesen számos sci fi író képzeletét megmozgatta, így stílszerűen végtelen sok ilyen történettel találkozhatunk a tudományos fantasztikumban. A Rick és Morty, Csillagkapu, Star Trek  és Sliders sorozatoktól kezdve egészen az olyan B filmekig, mint a Prisoners of the Lost Universe különböző módon képzelik el és mutatják be a modern kori fizika egyik legizgalmasabb kérdéskörét. Hogy valójában léteznek-e ezen univerzumok, talán sosem tudjuk meg, azonban a kutatásokat sosem szabad abbahagyni.

Kele-man

Be the first to comment on "CineScience #2-Párhuzamos univerzumok"

Leave a comment

Your email address will not be published.


*


Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..