E universul nostru singurul univers?

La baza cosmologiei moderne există un mister. De ce universul nostru pare atât de sublim potrivit pentru crearea condițiilor necesare vieții? În acest tur de forță despre câteva dintre cele mai noi descoperiri ştiințifice, Brian Greene ne demonstrează cum năucitoarea idee a unui multivers ar putea deţine răspunsul la această enigmă.

Acum câteva luni,

premiul Nobel pentru Fizică

a fost decernat
la două echipe de astronomi

pentru o descoperire apreciată
ca fiind una dintre cele mai importante

observaţii astronomice făcute vreodată.

Azi, după ce voi descrie
pe scurt descoperirea lor,

vă voi povesti despre extrem
de controversata perspectivă

de explicare a descoperirii lor,
şi anume posibilitatea

ca mult dincolo de Pământ,

de Calea Lactee
şi de alte galaxii îndepărtate,

să putem descoperi că universul nostru
nu e singurul Univers,

ci e o parte dintr-o multitudine
de universuri

pe care-l numim multivers.

Ideea unui multivers e bizară.

Majoritate am fost învăţaţi să credem
că „universul” înseamnă „totul”.

Şi am spus „majoritate„ cu gândul că fiica
mea de patru ani m-a auzit vorbind

despre aceste idei
încă de când s-a născut.

Iar anul trecut o ţineam în braţe
şi i-am spus:

„Sophia, te iubesc mai mult
decât orice din univers.”

Iar ea s-a întors către mine şi a spus:

„Tati, univers sau multivers?”

(Râsete)

Exceptând o astfel de educație extremă,

e greu să îţi imaginezi
alte tărâmuri separate de al nostru,

majoritatea cu trăsături
fundamental diferite,

care ar putea fi pe bună dreptate numite
„universuri fără seamăn”.

Şi cu toate acestea,

doresc să vă conving

că există motive de a o lua în serios,

şi că ar putea fi corectă.

Am să vă spun povestea
multiversului în trei părţi.

În prima parte,

voi descrie rezultatele
care au câștigat premiul Nobel

și voi evidenţa un mister profund

pe care acele rezultate l-au dezvăluit.

În partea a doua,

voi oferi o soluţie pentru acel mister,

bazată pe o teorie numită teoria corzilor,

în care ideea de multiunivers
va intra în discuție.

În final, în partea a treia,

voi descrie o teorie
cosmologică numită inflaţie,

care va pune totul cap-la-cap.

Bine, prima parte începe în 1929

când marele astronom Edwin Hubble
a realizat că galaxiile îndepărtate

se depărtează accelerat de noi,

stabilind că spaţiul însuși se întinde,
se extinde.

Era o idee revoluţionară.

Pe atunci se credea universul era static.

Dar chiar şi aşa,

exista un lucru de care toţi erau siguri:

expansiunea probabil că încetinea.

La fel cum gravitaţia Pământului

încetineşte ascensiunea
unui măr aruncat în sus,

atracţia graviaţională a fiecărei
galaxii asupra celorlalte

trebuie să încetinescă
expansiunea spaţiului.

Derulăm înainte, în 1990,

când două echipe de astronomi

pe care i-am menţionat la început,

inspiraţi de acest raţionament

au măsurat indicele

de încetinire a expansiunii.

Au făcut asta

prin observații minuțioase

a numeroase galaxii îndepărtate,

care le-au permis să măsoare

cum s-a modificat rata expansiunii în timp.

Aici intervine surpriza:

Au descoperit că expansiunea nu încetineşte.

În schimb, accelerează

din ce în ce mai mult.

E ca şi cum ai arunca un măr în sus

şi ar urca din ce în ce mai repede.

Acum, dacă ai vedea un măr făcând asta,

ai vrea să ştii de ce.

Ce îl împinge?

Similar, rezultatele astronomilor,

desigur merită cu prisosinţă premiul Nobel,

dar au ridicat o întrebare similară.

Ce forţă face ca toate galaxiile

să se îndepărteze unele de altele

cu viteză mereu crescândă?

Cel mai promiţător răspuns

vine de la o veche idee de-a lui Einstein.

Vedeţi, toţi suntem obişnuiţi

că gravitaţia e o forţă care

atrage obiectele unele către altele.

Dar în teoria gravitației lui Einstein,

teoria generală a relativităţii,

gravitaţia poate de asemenea să respingă obiecte.

Cum? Ei bine, după calculele lui Einstein,

spaţiul e umplut uniform

cu o energie invizibilă,

ca un fel de ceaţă invizibilă,

iar gravitaţia generată de această ceaţă

ar respinge obiecte,

gravitaţie de respingere,

ceea ce e exact ce ne trebuie să explicăm aceste observaţii.

Din cauza gravitaţiei de respingere

a energiei invizibile din spaţiu --

pe care acum o numim energie neagră,

dar aici am făcut-o albă-fumurie, ca s-o puteţi vedea --

gravitaţia ei de respingere

cauzează galaxiile să se respingă reciproc,

determinând creșterea vitezei de expansiune,

nu încetinirea ei.

Această explicaţie

reprezintă un progres imens.

Dar v-am promis un mister

aici, în prima parte.

Iată-l.

Când astronomii au calculat

câtă energie neagră

ar trebui să existe în spaţiu

ca să genereze accelerarea cosmică,

iată ce au găsit.

Acest număr e mic.

Exprimat în unităţi relevante,

e un număr spectaculos de mic.

Iar misterul constă în explicarea acestui număr ciudat.

Vrem ca acest număr

să reiasă din legile fizicii,

dar până acum nimeni n-a reuşit să facă asta.

V-aţi putea întreba,

de ce v-ar păsa.

Poate că explicarea acestui număr

e doar o problemă tehnică,

un detaliu tehnic de interes pentru experţi,

fără nicio relevanţă pentru restul lumii.

Desigur, e un detaliu tehnic,

dar anumite detalii au importanţă.

Unele detalii crează breşe

spre aspecte necunoscute ale realităţii,

iar acest număr aparte ar putea face chiar asta:

întrucât singura abordare care satisface explicarea lui

invocă posibilitatea altor Universuri --

o idee care reiese natural din teoria corzilor,

care mă aduce la partea a 2a: teoria corzilor.

Reţineţi misterul energiei negre

pentru mai târziu.

Acum vă voi spune

trei lucruri cheie despre teoria corzilor.

În primul rând: Ce este teoria corzilor?

E o abordare care să împlinească visul lui Einstein

de a avea o teorie unificată în fizică,

o singură formulă atotcuprinzătoare

care să descrie

toate forţele existente în Univers.

Ideea de bază a teoriei corzilor

e destul de simplă.

Afirmă că dacă studiezi

orice parte de materie din ce în ce mai amănunţit,

prima dată observi moleculele,

apoi atomii şi particulele subatomice.

Dar teoria spune că dacă ai putea examina părţi mai mici,

mult mai mici decât putem observa cu tehnologia actuală,

ai găsi altceva în acele particule --

un mic filment vibratil de energie,

o micuţă coardă vibrantă.

Ca şi corzile unei viori,

ele pot vibra după anumite tipare

producând note muzicale diferite.

Aceste micuțe corzi fundamentale,

când vibrează în diferite moduri,

produc diferite tipuri de particule --

aşa încât electroni, quarci, neutrini, fotoni,

şi toate celelelte particule

ar fi unite într-o perspectivă unică,

ar proveni toate din aceste corzi vibratorii.

Este o imagine irezistibilă,

un fel de simfonie cosmică,

în care toată bogăţia

pe care o vedem în lumea din jur

provine din muzica

pe care o fac aceste mici corzi.

Dar există un cost

pentru această unificare elegantă,

deoarece ani de cercetare

au demonstrat că matematica teoriei corzilor nu prea merge.

Apar inconsistenţe interne

dacă nu acceptăm

o ideie absolut neobişnuită:

dimensiuni suplimentare ale spaţiului.

Toți cunoaștem cele trei dimensiuni ale spaţiului.

Le știți ca:

lungime, lăţime şi adâncime.

Dar teoria corzilor spune că la scară fantastic de mică,

există dimensiuni auxiliare

comprimate la dimensiuni atât de mici

încât nu le-am detectat încă.

Dar deşi dimensiunile sunt imperceptibile,

ele au impact asupra particulelor observabile

deoarece configurația dimensiunilor adiționale

limitează modul în care pot vibra corzile.

În teoria corzilor

vibraţia determină totul.

Masa particulelor, mărimea forţelor,

şi, cel mai important, cantitatea de energie neagră,

ar fi determinată

de configurația acestor dimensiuni adiționale.

Dacă am şti profilul extra-dimensiunilor,

am putea calcula aceste caracteristici,

am putea calcula cantitatea de energie neagră.

Problema este

că nu ştim

ce formă au extra-dimensiunile.

Tot ce avem este o listă

cu configurații posibile

permise prin calcul.

Atunci când aceste idei au fost enunțate prima oară

existau doar vreo 5 configurații candidate distincte,

aşa că vă închipuiţi

că au fost analizate fiecare în parte

pentru a determina dacă vreuna

explica realitatea fizică observabilă.

Dar cu timpul această listă s-a mărit

iar cercetătorii au găsit şi alte profile eligibile.

De la 5 s-a ajuns la sute, apoi la mii --

o colecţie mare dar totuși posibil de analizat,

la urma urmei

şi studenţii masteranzi trebuie să aibă ceva de făcut.

Dar lista a continuat să crească

la milioane şi miliarde, până astăzi.

Lista configurațiilor candidate

s-a umflat până la 10 la puterea 500.

Deci, ce era de făcut?

Unii cercetători au pierdut speranța, concluzionând că

existând atâtea profile posibile pentru extra dimensiuni,

fiecare dând naştere la caracteristici fizice diferite,

teoria corzilor nu va reuşi niciodată

să facă predicţii definitive, testabile.

Dar alţii au răsturnat problema,

indicând posibilitatea existenţei unui Multivers.

Iată ideea lor.

Poate că fiecare dintre aceste forme se află pe picior de eglitate.

Fiecare e la fel de real ca oricare altul,

în sensul că

există mai multe Universuri,

fiecare cu configurații diferite pentru extra-dimensiuni.

Este o propunere radicală

cu un impact profund asupra misterului cantităţii de energie neagră

dezvăluite prin rezultatele câştigătorilor premiului Nobel.

Pentru că, vedeţi voi,

dacă există şi alte Universuri,

şi dacă acele Universuri,

fiecare au o altă formă pentru extra dimensiuni,

atunci carcteristicile fizice ale fiecărui Univers ar fi diferite,

şi în special

cantitatea de energie neagră din fiecare Univers

ar fi diferită.

Înseamnă că misterul

explicării cantităţii de energie neagră măsurate

ar căpăta cu totul alt aspect.

În acest context,

legile fizicii nu pot explica un singur număr pentru energia neagră

întrucât nu există doar un număr,

sunt multe.

Asta înseamnă că

am pus întrebarea greşit
.

Oare întrebarea corectă ar fi:

de ce noi oamenii ne aflăm într-un Univers

cu o anumită cantitate de energie neagră măsurată,

în loc să ne aflăm în oricare din celelalte variante

care există?

Iar asta e o întrebare cu șanse de răspuns.

Pentru că acele Universuri

care au mai multă energie neagră decât al nostru,

de câte ori materia încearcă să se grupeze în galaxii,

forța de respingere a energiei negre e atât de puternică

încât disipează aglomerațiile,

iar galaxiile nu se formează.

Universurile cu mai puţină energie neagră

se reprăbuşesc în ele însele atât de repede

încât, din nou, galaxiile nu se formează.

Iar fără galaxii, nu există nici stele, nici planete

şi nici posibilitatea

ca forma noastră de viață

să existe în acele alte Universuri.

Aşa că ne găsim într-un Univers

cu cantitatea specifică de energie neagră măsurată

doar pentru că Universul nostru are condiţii

ospitaliere pentru forma noastră de viaţă.

Şi cu asta basta.

Enigma rezolvată.

Multiversul dezvăluit.

Unii găsesc această explicaţie nesatisfăcătoare.

Suntem obişnuiţi ca fizica

să ne dea explicaţii definitive penru caracteristicile observate.

Ideea e că

dacă viitorul pe care-l observi

poate lua şi ia

o varietate mare de valori

pe scara mai largă a realității,

atunci considerând o singură explicaţie

pentru o anumită valoare

ar fi eronat.

Un exemplu timpuriu

vine de la marele astronom Johannes Kepler

care era obsedat de înţelegerea

unui alt număr:

de ce se află Soarele la 150 milioane km de Pământ.

A lucrat zeci de ani încercând să explice acest număr,

dar n-a reuşit niciodată şi ştim de ce.

Kepler punea

eronat înrebarea.

Acuma ştim că există numeroase planete

la distanţe foarte diferite de stelele lor.

Sperând că legile fizicii

ar explica un anumit număr: 150 milioane km,

e gândit greşit din start.

Întrebarea corectă ar fi:

de ce noi oamenii ne aflăm pe o planetă

la această distanţă specifică,

în loc de oricare altă posibilitate?

Din nou, asta-i o întrebare la care putem răspunde.

Planetele care sunt mult mai apropiate de o stea ca Soarele

ar fi atât de fierbinţi

încât forma noastră de viaţă nu ar exista.

Iar planetele mult mai îndepărtate de steaua-mamă,

sunt atât de reci

încât forma noastră de viaţă n-ar putea demara.

Ne aflăm pe o planetă

la această distanţă specifică

doar pentru că aceasta oferă condiţiile

vitale pentru forma noastră de viaţă.

Când e vorba de planete şi distanţele lor,

e clar că aşa trebuie judecat.

Esențial este că

atunci când vine vorba de Universuri şi energia neagră pe care o conţin,

acesta ar putea fi și în acest caz modul de judecată corect.

O diferenţă esențială, desigur, este că

noi ştim că există şi alte planete în Univers,

dar până acum doar am speculat posibilitatea

că ar putea exista şi alte Universuri.

Ca să punem totul cap-la-cap,

avem nevoie de un mecanism

care să poată efectiv genera alte Universuri.

Asta mă aduce la partea finală, partea a 3-a,

pentru că un astfel de mecanism a fost descoperit

de către cosmologii care încercau să înţeleagă Big Bang-ul.

Când vorbim despre Big Bang,

avem adesea o imagine

a unui fel de explozie cosmică

care ne-a creat Universul

şi a expulzat spațiul care se extinde.

Dar există un mic secret.

Big Bang-ul lasă deoparte ceva destul de important:

Bang-ul.

Ne spune cum a evoluat Universul după Bang,

dar nu ne spune nimic despre

ce anume a declanşat însăşi Bang-ul.

Această lacună a fost în final depăşită

printr-o versiune îmbunătăţită a teoriei Big Bang-ului.

Se numeşte cosmologie inflaţionară,

care a identificat un anumit tip de combustibil

care ar genera în mod natural

expansiunea accelerată a spaţiului.

Combustibilul se bazează pe ceva numit câmp cuantic,

dar singurul detaliu care contează pentru noi

e că acest combustibil se dovedeşte atât de eficient

încât e virtual imposibil

să se epuizeze,

ceea ce, în teoria inflaţionară, înseamnă

că Big Bang-ul care a dat naştere Universului nostru

e probabil să nu fie un eveniment unic.

În schimb combustibilul a generat nu doar Big Bang-ul nostru,

ci a generat nenumărate alte Big Bang-uri,

fiecare dând naştere Universurilor lor separate

cu Universul nostru devenind doar un balon de săpun

într-un imens ocean cosmic de Universuri.

Iar acum, combinând asta cu teoria corzilor,

priviţi la ce ne conduce.

Fiecare dintre aceste Universuri are extra dimensiuni.

Extra dimensiunile iau o varietate imensă de configutații diferite.

Configurațiile diferite generează carcteristici fizice diferite.

Şi ne găsim într-un anume Univers, nu în altul,

simplu pentru că este propriul nostru Univers

în care caracteristicile fizice, precum cantitatea de energie neagră,

sunt potrivite pentru ca forma noastră de viaţă să existe.

Asta e imaginea care se impune, dar foarte controversată,

a unui Cosmos mai larg

pe care observaţiile de ultimă oră şi teoria

ne-au determinat să-l luăm serios în considerare.

Rămâne, evident, o întrebare esențială:

am putea vreodată confirma

existenţa altor Universuri?

Permiteţi-mi să vă descriu

felul în care s-ar putea într-o zi să se întâmple.

Teoria inflaţionară

este deja confirmtă de observaţii solide.

Deoarece teoria prezice că

Big Bang-ul ar fi fost atât de intens

încât pe măsură ce spaţiul s-a extins rapid,

vibrațiile cuantice din lumea micro

au fost expandate până la dimensiunile macro,

generând o amprentă specifică,

un tipar de puncte uşor mai fierbinţi şi mai reci,

în spaţiu,

pe care telescoape puternice le observă în prezent.

Dezvoltând ideea, dacă există alte Universuri,

teoria prezice că, din când în când,

acele Universuri se pot ciocni.

Iar dacă Universul nostru ar fi lovit de un altul,

acea coliziune

ar genera un subtil tipar adiţional

de variaţii termice prin spaţiu

pe care într-o zi

l-am putea detecta.

Şi oricât de exotică pare această imagine,

s-ar putea ca într-o zi să fie

dovedită prin observaţii,

stabilindu-se astfel existenţa altor Universuri.

Voi concluziona

cu o implicaţie izbitoare

a tuturor acestor idei

pentru viitorul foarte îndepărtat.

Vedeţi voi, am aflat

că Universul nostru nu e static,

că spaţiul este în expansiune,

că epansiunea e accelerată

şi că ar putea exista alte Universuri

toate doar examinând atent

puncte palide de lumină stelară

ce ajung la noi din galaxii îndepărtate.

Dar pentru că expansiunea e accelerată,

într-un viitor foarte îndepărtat,

galaxiile se vor îndepărta atât de mult şi de rapid

încât nu vom fi capabili să le mai vedem --

nu din cauza limitărilor tehnologice,

ci din cauza legilor fizicii.

Lumina emisă de acele galaxii

chiar deplasându-se cu viteza cea mai mare, viteza luminii,

nu va fi capabilă să parcurgă

distanţa mereu crescândă dintre noi.

Aşa că astronomii din viitorul îndepărtat

privind spre spaţiul nemărginit

nu vor mai vedea nimic decât o întindere vastă

de linişte statică, violacee-albastră.

Şi vor concluziona

că Universul e static şi neschimbător

şi populat de o singură oază centrală de materie

pe care locuiesc ei --

o imagine a Cosmosului

pe care noi categoric o ştim a fi eronată.

Poate că acei astronomi din viitor vor avea înregistrări

primite dintr-o eră anterioară,

ca a noastră,

care să ateste un Cosmos în expansiune

împânzit de galaxii.

Dar oare acei astronomi din viitor

vor crede aceste cunoştiinţe antice?

Sau vor crede

în Universul întunecat, static și gol

pe care-l vor observa cu mijloacele lor avansate?

Bănuiesc mai posibilă a doua variantă.

Ceea ce înseamnă că trăim

o eră extrem de privilegiată

în care anumite adevăruri fundamentale despre Cosmos

sunt încă la-ndemâna

spiritului uman explorator.

Se pare că nu va fi mereu aşa.

Pentru că astronomii de astăzi,

întorcându-şi telescoapele puternice către cer,

au captat o grămadă de fotoni stelari aducând-ne informţii --

un fel de telegramă cosmică

călătorind de miliarde de ani --

iar mesajul transmis peste timp e foarte clar.

Câteodată natura îşi păstrează secretele

cu forţa de nepătruns

a legilor fizicii.

Câteodată adevărata faţă a realităţii sclipeşte

cu puțin dincolo de orizont.

Vă mulţumesc foarte mult.

(Aplauze)

Chris Anderson: Brian, îţi mulţumesc.

Gama ideilor pe care tocmai le-ai expus

este ameţitoare, antrenantă, incredibilă.

Ce părere ai despre

stadiul istoric în care se află

cosmologia acum?

Ne aflăm în mijlocul unor evenimente istorice neobişnuite?

BG: E greu de spus.

Când aflăm că astronomii din viitorul îndepărat

s-ar putea să nu aibă destule informaţii să-şi dea seama cum stau lucrurile,

întrebarea care se iveşte este: poate noi deja suntem în această postură

în care anumite caracteristici profunde, cruciale ale Universului

s-au eschivat capacității noastră de înţelegere

din cauza felului în care evoluează cosmologia.

Deci din această perspectivă,

poate că mereu ne vom pune întrebări

la care nu vom putea răsunde niciodată.

Pe de altă parte, putem acum înţelege

cât de vechi este Universul.

Putem înţelege cum să

interpretăm datele din radiaţia microundelor de fundal

care a fost emisă acum 13,72 miliarde de ani --

şi putem face calcule în prezent care să prevadă cum ar arăta

şi se potrivesc.

E absolut uimitor!

Pe de o parte e incredibil unde am ajuns,

dar cine ştie peste ce fel de piedici vom da în viitor.

CA: Vei fi pe-aici în următorele câteva zile.

Poate unele din aceste conversaţii vor continua.

Mulţumesc. Mulţumesc Brian.
BG: Mi-a făcut plăcere.

(Aplauze)