Är multiversum verkligt? Vetenskapen bakom "Allt överallt på en gång"

Finns multiversum? Är vårt universum ett av många? Multiversum är en viktig handlingsenhet i succéfilmen Allt överallt på en gång— i bästa position för att vinna stort vid den 95:e Oscarsgalan, alias Oscars — där en kinesisk invandrare utforskar parallella universum där hon lever helt andra liv.

Men har multiversum någon grund i vetenskapen?

I filmen ansluter Michelle Yeohs karaktär Evelyn Wang med versioner av sig själv i parallella universum för att förhindra att multiversumet förstörs. Är det långsökt? Självklart! Men just nu försöker kosmologer ta reda på om det finns en grupp av flera universum som löper parallellt med varandra - och om de kan vara beboeliga.

Vad är multiversum?

Det är en korg med idéer från kosmologer och kvantteoretiker om att vårt universum kanske inte är det enda och att det kan dela en högre struktur med flera andra universum. "Vissa tyder på att inflationsexplosionen i de tidiga stadierna av vårt universum kan vara evig, med individuella universum som kristalliseras ur det, var och en skrivna med sina egna unika fysiklagar," sa Geraint Lewis Professor i astrofysik vid University of Sydney, Australien och författare till "Var kom universum ifrån? Och andra kosmiska frågor.” I denna kosmologiska förklaring av multiversum kan de andra universum som är parallella med vårt eget – om de existerar – vara kapabla att upprätthålla liv eller inte.

Den där inflationsspridningen i vårt universum är naturligtvis nyckelbevis för att vårt universum har uppstått från en het, tät punkt - Big Bang. Vad som hände före Big Bang – och om andra universum kanske skapades samtidigt vid sidan av vårt eget – är dock helt okänt.

Vanliga missuppfattningar om multiversum

Det finns inga bevis för andra universum. Så den största missuppfattningen om multiversum är att det är en bone fide-teori som har bevisats. "Det är inte - det har egentligen ingen matematisk grund - det är en samling idéer", sa Lewis. "I vetenskapens cykel förblir det på hypotesstadiet och måste bli ett robust förslag innan vi verkligen kan förstå konsekvenserna."

En av Stephen Hawkings sista teorier före hans död 2018 förutspår att universum är ändligt och mycket enklare än vad många nuvarande teorier om Big Bang säger. Det får konsekvenser för multiversumparadigmet. "Vi är inte nere på ett enda unikt universum, men våra fynd innebär en betydande minskning av multiversum, till ett mycket mindre antal möjliga universum," sade Hawking.

2020 Nobelpristagaren Sir Roger Penrose hävdade att ett tidigare universum fanns före Big Bang och fortfarande kan observeras idag som ett ärr på den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB). CMB är ett svagt sken av mikrovågsstrålning med mycket lång våglängd som fyller vårt universum, vilket är en viktig del av bevisen för själva Big Bang. A liknande hypotes till Penrose's lades fram förra året av kosmologen Laura Mersini-Houghton. Båda är spännande teorier, men båda är ogrundade. För närvarande är multiversum en underbar idé, men lite mer.

Kan multiversum någonsin bevisas?

Som vi förstår det hittills, nej, det är därför diskussionen om multiversum blir förlöjligad av vissa forskare. Men det betyder inte att det inte en dag kan bli en vetenskaplig teori. "Vi har ingen aning om det är testbart eller inte," sa Lewis. "När vi väl har matematiken i handen kommer vi att ha en chans att se om vi kan upptäcka närvaron av andra universum ... för närvarande har vi ingen aning om vilken väg vi är på." Vad vetenskapen behöver är en matematisk teori att testa. Den har ännu inte en.

Kan det vara möjligt att hoppa mellan parallella universum?

Om de existerar då, visst, kan det vara möjligt att resa mellan parallella universum. Varför inte? "Jag undrar om den potentiella komplexa geometrin för alla universum betyder att de kan kopplas ihop på något sätt - via maskhål och liknande," sa Lewis. "Det skulle innebära att slutsatser om deras existens är möjliga, och till och med resa mellan universum också."

Men tankar om att hoppa mellan parallella universum – än mindre att se eller möta andra versioner av oss själva i dem – blir lite för Hollywood. När allt kommer omkring, tänk om det faktiskt finns ett oändligt antal parallella universum och alla är livlösa? Detta är ett område där multiversumvetenskap börjar göras.

Är multiversum gästvänlig mot livet?

Hollywood kanske nöjer sig med att undra vad som skulle hända i ett parallellt universum om någon tog ett annat livsbeslut. Kosmologer är mer intresserade av att fundera över om andra universum existerar, de kan ha fysiklagar som skiljer sig från våra egna. Kunde de fortfarande vara värd för livet? Det är den centrala frågan i nytt arbete om multiversumsförutsägelser, varav den senaste var publicerade den här månaden. "Vi vet redan att vissa förändringar av fysikens lagar snabbt resulterar i universum som är döda och sterila", säger medförfattaren Lewis.

Så har vi bara tur som lever i ett universum som kan bilda galaxer som kan hysa liv? Det är inte så enkelt. "Det finns en idé - den Rare Earth hypotes– att även om vårt universum är klart beboeligt, så är villkoren för liv försvinnande sällsynta, säger Lewis. Tillsammans med kollegor plockade han isär miljarder år av bearbetning av grundämnen i vårt universum, från vilka grundämnen som genererades i stjärnor, hur de var fördelade runt vårt universum och de kemiska reaktioner som ägde rum. Resultaten tyder på att förhållandet mellan kol och syre – något som bestäms av kärnreaktioner inuti stjärnor – verkar vara särskilt viktigt. Så gör en balans mellan båda dessa element, även om andra element verkar vara mindre kritiska.

"Det finns de som studerar galaktisk beboelighet och tror att liv i galaxernas ytterkanter sannolikt kommer att vara extremt sällsynt eftersom det helt enkelt inte har funnits tillräckligt med generering av element för liv," sa Lewis. Så, om delar av vårt universum är obeboeliga, så kommer delar av – och kanske hela – andra universum att vara det. Men om liv upptäcktes i dessa så kallade obeboeliga områden i vårt universum skulle plötsligt allt, överallt (på en gång) förändras. "Om vi ​​upptäcker att livet är vanligt i många av dessa miljöer - vilket i sig skulle vara en betydelsefull historia - så skulle det tyda på att livet borde vara möjligt över en bit av multiversum", sa Lewis.

Har multiversteorin en framtid?

Användningen av multiversum i Allt överallt på en gång har varit en enorm framgång, men själva konceptet är långt ifrån att bli en accepterad vetenskaplig teori. "All god vetenskap börjar med en (ibland knäpp) idé", sa Lewis. "Men det gör också vägarna till återvändsgränder."

Önskar dig klar himmel och stora ögon.