Παράλληλα Σύμπαντα
Μέρος 2ο 

Του Max Tegmark, από το περιοδικό Scientific American, Ιούνιος 2003

Δεν είναι επιστημονική φαντασία, Η ύπαρξη άλλων Συμπάντων είναι μια άμεση συνέπεια των κοσμολογικών παρατηρήσεων.

Μια άλλη δυνατότητα είναι ότι ο χώρος είναι άπειρος αλλά η ύλη περιορίζεται σε μια περιοχή γύρω μας. Αυτό είναι το ιστορικά δημοφιλές μοντέλο του "Σύμπαντος-νησίδας". Σε μια παραλλαγή αυτού του μοντέλου η ύλη αραιώνει με την απόσταση σε πολύ μεγάλη κλίμακα με τη μορφή fractal. Είτε με τη μια είτε με την άλλη εκδοχή, σχεδόν όλα τα Σύμπαντα στο Πολυσύμπαν επιπέδου Ι, θα είναι άδεια και νεκρά. Οι πρόσφατες όμως παρατηρήσεις της τρισδιάστατης κατανομής των γαλαξιών και της ακτινοβολίας μικροκυμάτων υποβάθρου, μας έχει δείξει ότι η διάταξη της ύλης μας παρέχει τρόπους να εξουδετερωθεί η ομοιομορφία του κενού σε πολύ μεγάλες αποστάσεις. χωρίς να χρειάζονται δομές μεγαλύτερες από 10²⁴ μέτρα.

Τα κοσμολογικά δεδομένα υποστηρίζουν την ιδέα ότι ο χώρος συνεχίζεται και πέρα από το ορατό Σύμπαν. Ο δορυφόρος WMAP μέτρησε πρόσφατα τις διακυμάνσεις στην ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου. Οι ισχυρότερες διακυμάνσεις είναι σε εύρος μισής μοίρας, πράγμα που δείχνει - μετά από εφαρμογή των νόμων της γεωμετρίας- ότι ευνοείται η επίπεδη γεωμετρία του Σύμπαντος και ότι ο χώρος είναι πολύ μεγάλος ή ακόμα και άπειρος. Δεδομένα από τον ίδιο δορυφόρο δείχνουν επίσης ότι ο χώρος στις πολύ μεγάλες κλίμακες είναι ομοιόμορφα γεμάτος με ύλη, πράγμα που δείχνει ότι τα άλλα Σύμπαντα θα μοιάζουν βασικά με το δικό μας. 

Παρατηρητές που ζουν στα παράλληλα Σύμπαντα επιπέδου Ι, θα έχουν τους ίδιους νόμους της φυσικής όπως εμείς, αλλά με διαφορετικές αρχικές συνθήκες. Σύμφωνα με τις σύγχρονες θεωρίες, διαδικασίες στο αρχικό Σύμπαν, διασκόρπισαν την ύλη με κάποιο βαθμό τυχαιότητας, και γεννήθηκαν όλες οι δυνατές διατάξεις που είχαν πιθανότητα διάφορη του μηδενός. Οι κοσμολόγοι υποθέτουν ότι το Σύμπαν μας, με μια σχεδόν ομοιόμορφη κατανομή μάζας και κάποιες αρχικές διακυμάνσεις στην πυκνότητα της τάξης του ενός μέρους στα 100.000, είναι τυπικές τιμές, τουλάχιστον για Σύμπαντα που περιέχουν παρατηρητές. Η υπόθεση αυτή είναι εκείνη που δικαιολογεί την εκτίμηση που αναφέραμε στο 1ο μέρος, ότι το πλησιέστερο αντίγραφο του εαυτού μας βρίσκεται 10 στην 10²⁸ μέτρα μακριά μας. Περίπου σε 10 στην 10⁹² μέτρα μακριά, θα βρίσκεται μια σφαίρα ακτίνας 100 έτη φωτός, απόλυτα όμοια με μια αντίστοιχη που έχει κέντρο εμάς. Έτσι όλες οι εντυπώσεις που θα προσλαμβάνουμε κατά τα επόμενα 100 χρόνια θα είναι ίδιες με εκείνες που θα προσλαμβάνουν τα αντίγραφά μας εκεί έξω. Ας μην ξεχνάμε δε, όπως είδαμε και στο 1ο μέρος, ότι σε απόσταση 10 στην 10¹¹⁸ μέτρα, βρίσκεται ένας ολόκληρος όγκος Hubble (¨ένα Σύμπαν ολόκληρο) απόλυτα όμοιο με το δικό μας. 

Αυτές είναι εξαιρετικά συντηρητικές εκτιμήσεις, που συνάγονται αν μετρήσουμε όλες τις δυνατές κβαντικές καταστάσεις που μπορεί να έχει ένας όγκος Hubble, αν δεν είναι θερμότερος από 10⁸ Kelvin. Ένας τρόπος για να κάνουμε τους υπολογισμούς είναι να αναρωτηθούμε πόσα πρωτόνια θα μπορούσαν να χωρέσουν σε έναν όγκο Hubble σ' αυτή τη θερμοκρασία. Η απάντηση είναι 10¹¹⁸ πρωτόνια. Καθένα από αυτά τα σωματίδια μπορεί να υπάρχει ή να μην υπάρχει σ' αυτόν τον όγκο, κι έτσι καταλήγουμε στον αριθμό 2 στην 10¹¹⁸ δυνατές διατάξεις των πρωτονίων. Ένα "κουτί" που περιέχει τόσους όγκους Hubble εξαντλεί όλες τις δυνατότητες. Αν στρογγυλέψουμε τα νούμερα, ένα τέτοιο κουτί έχει διάμετρο της τάξης των 10 στην 10¹¹⁸ μέτρα. Πέρα από αυτό το κουτί, σύμπαντα - περιλαμβανομένου του δικού μας- πρέπει να επαναλαμβάνονται. Περίπου στην ίδια εκτίμηση καταλήγουμε χρησιμοποιώντας θερμοδυναμική ή υπολογισμούς στηριγμένους στην κβαντική βαρύτητα, για το συνολικό περιεχόμενο πληροφοριών στο Σύμπαν. 

Το πιο κοντινό αντίγραφό σας έχει μεγάλη πιθανότητα να βρίσκεται σε πολύ κοντινότερη απόσταση από αυτή που εκτιμήσαμε παραπάνω, αν ληφθούν υπ' όψιν οι διαδικασίες για σχηματισμό των πλανητών και η βιολογική εξέλιξη, τα οποία ευνοούν το σχηματισμό ενός αντιγράφου σας. Οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι ο δικός μας όγκος Hubble, έχει τουλάχιστον 10²⁰ κατοικήσιμους πλανήτες, μερικοί εκ των οποίων μπορεί να μοιάζουν με τη Γη. 

Το πλαίσιο σκέψης που αναπτύξαμε για το Πολυσύμπαν επιπέδου Ι, χρησιμοποιείται πια σε θεωρητικούς υπολογισμούς ρουτίνας στη σύγχρονη Κοσμολογία, αν και σπάνια η διαδικασία αυτή αναφέρεται αναλυτικά. Για παράδειγμα, ας εξετάσουμε το πως οι Κοσμολόγοι χρησιμοποίησαν τα δεδομένα της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου για να αποκλείσουν μια πεπερασμένη σφαιρική γεωμετρία του Σύμπαντος. Τα θερμά και τα ψυχρά σημάδια στους χάρτες της ακτινοβολίας αυτής υποβάθρου, έχουν ένα χαρακτηριστικό μέγεθος που εξαρτάται από την καμπυλότητα του χώρου. Τα παρατηρούμενα σημάδια λοιπόν εμφανίζονται πολύ μικρά για να είναι συνεπή με ένα σφαιρικό σχήμα. Αλλά είναι σημαντικό να είναι τα συμπεράσματά μας στατιστικά ισχυρά. Το μέσο μέγεθος κάθε σημαδιού μεταβάλλεται τυχαία από έναν όγκο Hubble σε έναν άλλο. Έτσι είναι πιθανόν ότι το δικό μας Σύμπαν μας εξαπατά, δηλαδή μπορεί να είναι μεν σφαιρικό αλλά τυχαίνει να έχει σημάδια μικρού μεγέθους. Όταν οι Κοσμολόγοι λένε ότι έχουν αποκλείσει το σφαιρικό μοντέλο με σιγουριά 99,9%, εννοούν πραγματικά ότι αν αυτό το μοντέλο ήταν πραγματικό λιγότεροι από 1 στους 1.000 όγκους Hubble θα εμφάνιζε σημάδια τόσο μικρά όσο αυτά που παρατηρούμε.

Το συμπέρασμα είναι ότι η θεωρία του Πολυσύμπαντος μπορεί να ελεγχθεί και να απορριφθεί, ακόμη και αν εμείς δεν μπορούμε να δούμε τα άλλα Σύμπαντα. Το κλειδί είναι να προβλέψουμε πως θα είναι η συλλογή των παράλληλων Συμπάντων, και να καθορίσουμε μια κατανομή πιθανοτήτων, ή ισοδύναμα αυτό που οι μαθηματικοί αποκαλούν "μέτρο" επί της συλλογής αυτής. Το δικό μας Σύμπαν θα πρέπει να προκύπτει σαν ένα από τα πιο πιθανά. Αν όχι - αν δηλαδή σύμφωνα με τη θεωρία του Πολυσύμπαντος ζούμε σε ένα Σύμπαν μικρής πιθανότητας - τότε η θεωρία μας έχει πρόβλημα. Όπως θα δούμε παρακάτω, αυτό το πρόβλημα του "μέτρου" μπορεί να κρύβει μια μεγάλη πρόκληση.