I multiverse-ideen hedder det, at der er uendelige antal universer som vores egne, og uendelige med forskelle. Hvad der bestemmer værdien af ​​mørk energi i et univers, forstås stadig ikke overhovedet. (Lee Davy fra flickr)

Aliens In the Multiverse? Her er hvorfor Dark Energy ikke fortæller dig noget

Hvis mørk energi var stærkere eller svagere, ville alt være stort set det samme. Og det er et puslespil.

Efter Big Bang var universet fuldt af stof og stråling. Det ekspanderede og afkøles, og over millioner og endda milliarder af år tiltrækkede de overdense regioner mere og mere stof ind i dem, og dannede til sidst stjerner, galakser og klynger af galakser. For nogle få milliarder år siden blev en ny form for energi - mørk energi - vigtig i universet og skubbede de fjerne galakser og klynger væk, hvilket fik dem til at accelerere. Et af de største gåder i fysik er hvor denne mørke energi kom fra, og hvorfor den har den værdi, den gør.

Fjerntliggende galakser, som dem, der findes i Hercules-galakse-klyngen, accelererer væk fra os. Til sidst ophører vi med at modtage lys ud over et bestemt punkt fra dem. Men værdien af ​​mørk energi behøver ikke at være så perfekt finjusteret som mange hævder. (ESO / INAF-VST / OmegaCAM. Anerkendelse: OmegaCen / Astro-WISE / Kapteyn Institute)

Hvis mørk energi var meget stærkere, ville universet have været drevet fra hinanden, ikke kun før de første stjerner og galakser dannede sig, men også før de første stabile atomer kunne dannes. Hvis det var stærkere i den modsatte (negative) retning, ville universet have sammenfoldet sig inden noget interessant kunne have dannet sig. Det faktum, at mørk energi er så svag, som vi ser den er, er en af ​​de største kosmiske sammenfald af alle, og en, der tilsyneladende er nødvendig for vores eksistens.

I en række nye papirer viser det sig, at dette finjusteringsproblem er mindre alvorligt end tidligere antaget. Det viser sig, at mørk energi måske overhovedet ikke betyder noget for at tillade liv i universet.

En illustreret tidslinje for universets historie. Hvis værdien af ​​mørk energi er lille nok til at indrømme dannelsen af ​​de første stjerner, er et univers, der indeholder de rigtige ingredienser til livet, stort set uundgåeligt. Det Europæiske Sydlige Observatorium (ESO))

Det mørke energi-puslespil går tilbage til 1987, da nobelprisvinderen Steven Weinberg skrev et nu berømt papir, der viser, hvor lille og fint afstemt den kosmologiske konstant ville være nødvendigt for at tillade stjerner, galakser og andre gravitationsbundne tilstande. Argumentet går således:

  1. Værdien af ​​en kosmologisk konstant i vores univers kunne i princippet påtage sig enhver positiv-eller-negativ værdi.
  2. Hvis du prøver at beregne et estimat baseret på grundlæggende konstanter, får du en (masse) 4, hvor massen, der er lavet af en kombination af konstanterne G, c og ħ, er ~ 10¹⁹ GeV / c².
  3. Men hvis værdien af ​​mørk energi er større end ± (10 ^ -8 GeV / c²) ⁴ eller deromkring, får du et univers, som enten genolapserer (for -) eller drives fra hinanden (for +), før der kan dannes stjerner eller galakser .
  4. Derfor må vi leve et specielt sted, for at universet skal være så finstemt.

Selvom dette er det almindeligt accepterede perspektiv på mørk energi i de sidste 30 år, er der både teoretiske og observationsmæssige grunde til at udfordre den.

Universets forskellige mulige skæbner med vores faktiske, accelererende skæbne vist til højre. Hvis mørk energi var meget stærkere, hverken positivt eller negativt, ville universet enten ikke have dannet nogen struktur (for positiv) eller allerede er genudviklet (for negativ). (NASA & ESA)

Teoretisk ved vi, at det er påviseligt naivt og tåbeligt at antage, at det at kombinere de grundlæggende konstanter giver dig et godt estimat for universets fysiske, observerbare egenskaber. Den samme masseværdi, 10¹⁹ GeV / c², nævnes ofte som de forventede masser af Standard Model-partiklerne, der spænder fra 0.0005 GeV / c2 (elektronet) til ~ 175 GeV / c² (det øverste kvark): et utroligt lille sæt af værdier sammenlignet med hvad du kunne forvente. Det er klart, at der er mere spiller ved at bestemme værdierne for masser og energier - selv for mørk energi - i universet end blot at kombinere grundlæggende konstanter.

Partiklerne og antipartiklerne i standardmodellen for partikelfysik er nøjagtigt i overensstemmelse med, hvad eksperimenter kræver, idet kun massive neutrinoer tilvejebringer en vanskelighed og kræver udover standardmodellen fysik. (E. Siegel / Beyond the Galaxy)

Observationsmæssigt ved vi, at værdien af ​​mørk energi i vores univers svarer til en værdi, der er cirka 120 størrelsesordener mindre (en faktor på 10 ^ -120) end denne "forventede" værdi. Dette svarer til en værdi på + (10 ^ -11 GeV / c²) ⁴, som tilfældigvis tilfældigvis svarer til de observerede masser af neutrinoer i vores univers. (Der er stærke spekulationer om, at disse to fænomener kan være relateret.) Men det, der er interessant, er, at hvis denne værdi var højere med ca. en faktor på 10 eller 100 - eller lavere med en vilkårlig mængde - ville det samlede univers selv ikke næppe ændre sig.

Masserne af kvarkerne og leptonerne i standardmodellen. Den tyngste standardmodelpartikel er den øverste kvark; den letteste ikke-neutrino er elektronet. Selve neutrinoerne er mindst 4 millioner gange lettere end elektronet: en større forskel end der findes mellem alle de andre partikler (Hitoshi Murayama fra http://hitoshi.berkeley.edu/)

Det er hele punktet bag den nye forskning, der siger, at Multiversen muligvis er gæstfri overfor fremmed liv. I de nye to artikler, der netop er offentliggjort, har forskere, der simulerer, hvordan stjerner, galakser og andre strukturer dannes i universet, demonstreret, at selv at øge mængden af ​​mørk energi med en faktor på tre, ti eller endda halvtreds kun ændrer antallet af stjerner du danner med ca. 15%. Når værdien af ​​mørk energi falder under en bestemt kritisk tærskel, bliver dit univers pludselig meget venligt til den samme kosmiske historie, der bragte mennesker til.

Så længe du stadig kan danne gravitationsbundne klumper af stof, får du stadig en lignende kosmisk historie som det, der er udfoldet i Mælkevejen. Du vil stadig danne stjerner, som stadig vil brænde gennem deres brændstof og dø, skabe tunge elementer, der derefter kan genanvendes til kommende generationer af stjerner. Disse senere stjerner kan danne stenede planeter omkring dem komplet med organiske molekyler og chancer for liv. Selv i et univers med meget stærkere mængder mørk energi er der stadig chancer for livet.

Kunstnerisk indtryk af et multivers - hvor vores univers kun er et af mange. I henhold til forskningen har forskellige mængder mørk energi ringe indflydelse på stjernedannelse. Dette hæver udsigterne til liv i andre universer - hvis Multiversen findes. (Jaime Salcido / simuleringer af EAGLE-samarbejdet)

Hele grunden til, at folk antager et livsvenligt univers i Multiverse, er sjældent, fordi de antager, at værdier af mørk energi baseret på en stor Planck-skala-masse (tæt på 10 GeV / c²) er sandsynligvis og en finindstillet version det er mange størrelsesordrer lavere (som 10 ^ –11 GeV / c²) er sjældne. Men den videnskabelige sandhed kan være langt mere ædru: vi ved ikke, hvad der får mørk energi til at have den værdi, den gør. Det kan være, at det varierer dramatisk fra univers til univers i multiversen, eller det kan være, at mørk energi har de samme værdier i alle iterationer af universer i multiversen. Det kan variere meget, eller hvis det overhovedet kan variere meget lidt. Dette afhænger meget stærkt af naturegenskaber, som vi endnu ikke forstår, hvordan vi måler.

En illustration af flere uafhængige universer, der er årsagsmæssigt frakoblet fra hinanden i et stadigt voksende kosmisk hav, er en skildring af Multiverse-ideen. Hvad der bestemmer værdien af ​​mørk energi er stadig ukendt. (Ozytive / Public domain)

Hvis mørk energi bogstaveligt talt kan få en vilkårlig værdi tilfældigt, er vores univers måske ekstremt finindstillet. Men hvis der er nogen dynamik, der styrer det, og inden for fysik, har vi altid mistanke om, at der skal være, kan vi ikke sige noget meningsfuldt om, hvad vi observerer kontra hvad vi forventer. Ifølge Jaime Salcido, hovedforfatter på et af de nye papirer:

Vores simuleringer viser, at selv hvis der var meget mere mørk energi eller endda meget lidt i universet, ville det kun have en minimal effekt på dannelse af stjerner og planter, hvilket øger udsigten til, at der kunne eksistere liv i hele multiverset.

Det er vigtigt at erkende, at der er en lang række mulige værdier, som mørk energi kan have, inklusive væsentligt større værdier, som stadig vil føre til et univers meget ligesom vores eget. Indtil vi forstår, hvor disse værdier kommer fra, og hvad der gør et sæt værdier mere sandsynligt end et andet, er det groft urimeligt at hævde, at vi vandt det kosmiske lotteri ved at have et univers med de værdier, vores besidder. Medmindre du kender reglerne for det spil, du spiller, har du ingen idé om, hvor sandsynligt eller usandsynligt det ene resultat, du ser, faktisk var.

Starts With A Bang er nu på Forbes og genudgivet på Medium takket være vores Patreon-tilhængere. Ethan har skrevet to bøger, Beyond The Galaxy, og Treknology: The Science of Star Trek fra Tricorders til Warp Drive.