Az univerzum fejlődése egy nagy robbanással vette kezdetét
csaknem 14 milliárd évvel ezelőtt,
és az univerzum azóta is egyre tágul.
De hova tágul?
Bonyolult kérdés.
Mégpedig azért,
mert az általános relativitás Einstein-egyenletei
a tér és az idő egységével
írják le a Világegyetem vázát.
Tehát amit térnek és időnek ismerünk,
az csak a világegyetemen belül létezik, azon túl nem.
A mindennapi tárgyak a tágulás folyamán
több teret foglalnak el.
De ha nincs tér, amibe tágulni lehetne,
akkor végül is mit jelent a tágulás?
Edwin Hubble csillagászati megfigyelései 1929-ben
kétséget kizáróan megadták a választ.
Az éjszakai égboltot vizsgálva megállapította,
hogy minden galaxis távolodik a Földtől.
Továbbá minél messzebb van egy galaxis, annál gyorsabban távolodik.
Hogyan értelmezhetjük ezt?
Képzeljük el, hogyan dagad a mazsolás kenyér a sütőben.
A tészta minden egyes mazsola között
ugyanolyan mennyiséggel nő.
Ha a mazsolák jelentik a galaxisokat,
a tészta pedig a közöttük levő teret,
akkor könnyen elképzelhetjük, hogy az intergalaktikus tér
terjeszkedése vagy tágulása miatt a galaxisok távolabb kerülnek egymástól,
és minden galaxisra igaz, hogy a tőle messzebb levő szomszédok
távolodásának mértéke egységnyi idő alatt nagyobb,
mint a közeli galaxisoké.
Az biztos, hogy az általános relativitás egyenletei
a gravitáció és a tágulás kozmikus párharcát írják le.
A tágulás csak a galaxisok közötti sötét ürességben kerekedik felül,
és maga a tér terjeszkedik.
Itt van tehát a megoldás:
az univerzum tágulása önmagába fordul vissza.
Ebből kiindulva a kozmológusok tágítják a matematikai modellek határait,
és új elméleteket alkotnak, hogy mi van a téridőn túl, ha egyáltalán van valami.
Ezek nem merész találgatások, hanem feltevések,
amelyek magyarázatot adnak az ősrobbanás-elmélet hiányosságaira.
Az elmélet értelmében az anyag egyenletesen oszlik el az univerzumban
ritka gáz formájában – de akkor hogyan jöttek létre a galaxisok és csillagok?
A felfúvódó modell szerint volt egy rövid időszak,
amikor a tágulás viharos gyorsaságú volt,
és a korai univerzum energiájában fellépő kvantumfluktuációk hatására
alakultak ki a gázhalmazok, majd ezekből lettek végül a galaxisok.
Ha elfogadjuk ezt a paradigmát, akkor univerzumunk egy nagyobb,
végtelen és örök felfúvódásban levő kozmikus valóság egyik tartománya.
Nem tudunk semmit erről a feltételezett felfúvódásban levő valóságról,
kivéve a matematikai számítást, hogy végtelen tágulását
az instabil kvantumenergia-szint hajtja.
Sok régióban azonban az energia véletlenszerűen stabil állapotba juthat,
ami megállítja a felfúvódást, és buborékuniverzumokat hoz létre.
Mindegyik buborékuniverzumnak – a miénk is ilyen –
megvan a maga ősrobbanása, és mások a fizikai törvényei.
Univerzumunk talán egy nagyobb multiverzum része,
amelyben az örök felfúvódás annyira gyors,
hogy nem ütközhetünk össze szomszédos univerzummal.
Az ősrobbanás-elmélet szerint a korai forró univerzumban
az alapvető erők egyetlen szupererővé egyesülhettek.
A matematikai húrelméletek különböző változatokban írják le ezt az egyesítést
a szubatomi kvarkok és elektronok alapvető szerkezete mellett.
Ezekben a modellekben rezgő húrok alkotják az univerzum építőköveit.
A rivális húrmodelleket egységes leírásba rendezték.
A húrok kölcsönhatásba léphetnek magasabb dimenziós felületekkel, az ún. bránokkal.
Lehet, hogy univerzumunk is egy ilyen bránban található,
ami hipertérnek nevezett ismeretlen, magasabb dimenziójú térben lebeg.
Több brán – más típusú univerzumokkal – létezhet egymás mellett a hipertérben,
és a szomszédos bránok alapvető erői, mint pl. a gravitáció, azonosak lehetnek.
Mind az örök felfúvódás, mind a bránok multiverzumot feltételeznek,
de a felfúvódó univerzumok elszigeteltek, míg a bránok összeütközhetnek egymással.
Egy ilyen összeütközés visszhangja lehet a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásban,
ami az egész univerzumot kitöltő sugárzás, az ősrobbanás maradványának tekinthető,
bár eddig nem találtunk rá bizonyítékot.
Egyesek szerint a multiverzum-teóriák végül egy közös leírásban egyesülnek,
vagy felváltja őket valami más.
Egyelőre matematikai modellek spekulatív alkalmazásának tekinthetők.
Bár a modelleket számos tudományos vizsgálat ihleti és vezérli,
nagyon kevés az objektív vizsgálat, ami közvetlenül tesztelné őket.
A következő Edwin Hubble felbukkanásáig
a tudósok nem tehetnek mást, mint hogy modelljeik eleganciájáról vitatkoznak,
és tovább álmodoznak arról, hogy van-e valami az univerzumunkon túl.