Изучение «Мультивселенной» может стать ключом к поиску лучших условий для жизни

Это наша Вселенная или может быть что-то еще? Является ли наша Вселенная лишь одной из бесчисленного множества, объединенных во всеобъемлющей мультивселенной?

И если существуют другие вселенные, то какими они будут? Могут ли они быть пригодными для жизни?

Это может показаться предположением, нагроможденным на предположение, но это не так безумно, как вы могли бы подумать.

Мы с коллегами изучали, какие другие части может быть похожа на мультивселенная — и что эти гипотетические соседние вселенные могут рассказать нам об условиях, которые делают жизнь возможной, и о том, как они возникают.

Вселенные «что, если»

Некоторые физики утверждают, что всплеск быстрого расширения на космической заре, известный как инфляция, делает неизбежной ту или иную форму мультивселенной. Наша Вселенная на самом деле была бы лишь одной из многих.

В этой теории каждая новая вселенная кристаллизуется из бурлящего фона инфляции, запечатленная в своем собственном уникальном сочетании физических законов.

Если физические законы, подобные нашим, управляют этими другими вселенными, тогда мы можем с ними справиться. Ну, по крайней мере теоретически.

В нашей Вселенной физика управляется правилами, которые говорят нам, как вещи должны взаимодействовать друг с другом, и константами природы, такими как скорость света, которые определяют силу этих взаимодействий.

Итак, мы можем представить себе гипотетические вселенные «что, если», где мы изменим эти свойства и исследуем последствия в рамках математических уравнений.

Это может показаться просто, но правила, с которыми мы работаем, составляют основу Вселенной. Если представить Вселенную, где, скажем, электрон в сто раз тяжелее, чем в нашей Вселенной, то каковы будут его последствия для звезд, планет и даже жизни?

Что нужно жизни?

Недавно мы рассмотрели этот вопрос в серии статей, в которых рассматривали обитаемость в мультивселенной. Конечно, обитаемость — сложная концепция, но мы думаем, что жизнь требует нескольких отборных ингредиентов, чтобы начать работу.

Сложность — один из таких ингредиентов. Для жизни на Земле эта сложность возникает из-за элементов таблицы Менделеева, которые можно смешивать и образовывать множество различных молекул. Мы живые молекулярные машины.

Но стабильная среда и постоянный поток энергии также необходимы. Неудивительно, что земная жизнь зародилась на поверхности каменистой планеты с обилием химических элементов, залитой светом долгоживущей стабильной звезды.

Настройка фундаментальных сил

Существуют ли похожие среды во всей мультивселенной? Мы начали наше теоретическое исследование с рассмотрения изобилия химических элементов.

В нашей Вселенной, за исключением первичных водорода и гелия, которые образовались в результате Большого взрыва, все элементы возникают в результате жизни звезд. Они возникают либо в результате ядерных реакций в звездных ядрах, либо в результате сверхновых взрывов, когда массивная звезда разрывается на части в конце своей жизни.

Все эти процессы управляются четырьмя фундаментальными сил во Вселенной. Гравитация сжимает звездное ядро, увеличивая его температуру и плотность. Электромагнетизм пытается развести атомные ядра, но если они смогут подобраться достаточно близко, сильное ядерное взаимодействие может связать их в новый элемент. Даже слабое ядерное взаимодействие, которое может превратить протон в нейтрон, играет важную роль в воспламенении звездной печи.

Массы фундаментальных частиц, таких как электроны и кварки, также могут играть роль. ключевую роль.

Итак, чтобы исследовать эти гипотетические вселенные, у нас есть много циферблатов, которые мы можем настроить. Изменения в фундаментальной Вселенной сказываются на остальной физике.

Углеродно-кислородный баланс

Чтобы справиться с огромной сложностью этой проблемы, мы разделили различные части физики на управляемые фрагменты: звезды и атмосферы, планеты и тектоника плит, происхождение жизни и многое другое. А затем мы скрепили кусочки вместе, чтобы рассказать общую историю о обитаемости в мультивселенной.

Появляется сложная картина. Некоторые факторы могут сильно влиять на обитаемость Вселенной.

Например, отношение углерода к кислороду, определяемое определенной цепочкой ядерных реакций в сердце звезды, кажется особенно важным.

Слишком большое отклонение от этого значения в нашей Вселенной, где количество двух элементов примерно одинаковое, приводит к возникновению условий, в которых жизни будет чрезвычайно трудно зародиться и процветать.

Но обилие других элементов оказывается менее важным. Пока они стабильны, что зависит от баланса фундаментальных сил, они могут играть ключевую роль в строительных кирпичиках жизни.

Больше сложностей для изучения

Мы нам удалось применить лишь общий подход к исследованию обитаемости в мультивселенной, пробуя пространство возможностей очень дискретными шагами.

Кроме того, чтобы сделать проблему управляемой, нам пришлось пойти на несколько теоретических упрощений. и приближения. Таким образом, мы находимся только на первом этапе понимания условий жизни в мультивселенной.

На следующих этапах необходимо рассмотреть всю сложность альтернативной физики других вселенных. Нам нужно будет понять влияние фундаментальных сил в малом масштабе и экстраполировать его на большой масштаб, на формирование звезд и, в конечном счете, планет.

Небольшое предостережение

Представление о мультивселенной все еще остается лишь гипотезой, идеей, которую еще предстоит проверить. По правде говоря, мы еще не знаем, можно ли проверить эту идею.

И мы не знаем, могут ли физические законы различаться в мультивселенной, и если да, то насколько. они могут быть разными.

Мы можем быть в начале пути, который откроет наше конечное место в бесконечности, или мы можем двигаться в научный тупик.

Герайнт Льюис, профессор астрофизики Сиднейского университета

Эта статья переиздается из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите исходную статью.