Multiverzum

Max Tegmark a Brian Greene vytvorili schému pre kategorizáciu rôznych teoretických typov multivesmíru alebo typov vesmíru, ktoré teoreticky tvoria multivesmír.

Kozmológ Max Tegmark vytvoril taxonómiu vesmírov mimo známeho viditeľného vesmíru. Úrovne v Tegmarkovej klasifikácii sú usporiadané tak, že nasledujúca úroveň môže byť chápaná ako rozšírenie predchádzajúcej a sú stručné popísané nižšie.[2][3]

Všeobecný predpoklad pre chaotickú infláciu je nekonečný ergodický vesmír, ktorý musí obsahovať Hubblov objem, na realizáciu počiatočných podmienok.

Následkom toho nekonečný vesmír obsahuje nekonečný počet Hubblových objemov. Vo všetkých platia rovnaké fyzikálne zákony a konštanty. Čo sa týka konfigurácie, ako napríklad distribúcie hmoty, takmer všetky sa budú líšiť od nášho Hubblovho objemu. Napriek tomu budú existovať Hubblove objemy s podobnou, alebo dokonca identickou konfiguráciou, pretože existuje nekonečný počet Hubblových objemov veľmi ďaleko za našim kozmologickým horizontom. Tegmark odhadol vzdialenosť objemu, ktorý je identický s našim, na 2¹⁰¹¹⁸ metrov od nás.[4] Pri predpoklade nekonečného vesmíru by existoval nekonečný počet Hubblových objemov identických s našim.[5] A to zodpovedá priamo kozmologickému princípu, ktorý hovorí, že náš Hubblov objem nie je výnimočný ani unikátny.

"Bublinový vesmír": Každý disk je bublinový vesmír (Vesmír 1 až Vesmír 6 predstavujú rozdielne bubliny; ich fyzikálne konštanty sa líšia od našich); náš vesmír je len jednou z bublín.

V teórii chaotickej inflácie, variácii teórie kozmickej inflácie, sa multivesmír ako celok rozpína a bude rozpínať naveky, ale niektoré oblasti priestoru sa prestali rozpínať a vytvorili samostatné bubliny, ako bubliny plynu vo vriacej vode. Takéto bubliny sú embriami multivesmírov úrovne I. Linde a Vanchurin vypočítali množstvo týchto vesmírov rádovo v 10^1010000000.[6]

V rozličných bublinách by nastal rozdielny spontánny rozpad symetrie, čo by vyústilo do rozdielnych vlastnosti ako napr. rozdielnych fyzikálnych konštánt.[5]

Táto úroveň zahŕňa teóriu oscilačného vesmíru od Johna Archibalda Wheelera a teóriu plodných vesmírov od Lee Smolina.

Mnohosvetová interpretácia (MWI) od Hugha Everetta je jednou z hlavného prúdu interpretácii kvantovej mechaniky. V krátkosti, jedným z aspektov kvantovej mechaniky je, že niektoré pozorovania sa nedajú absolútne predvídať. Namiesto toho existuje rozsah možných pozorovaní, každé s inou pravdepodobnosťou. MWI hovorí, že každé z týchto pozorovaní zodpovedá inému vesmíru. Predpokladajme, že hodíme kockou so šiestimi stranami, a že číselný výsledok hodu zodpovedá kvantovo mechanickému pozorovaniu. Všetkých 6 možností dopadu kocky predstavuje 6 rozdielnych vesmírov. (Presnejšie, v MWI je len jeden vesmír, ale po rozdelení do viacerých svetov tieto vo všeobecnosti nemôžu spolu interagovať).[7][8]

Tegmark tvrdí, že multivesmír III. úrovne neobsahuje viac možností v Hubblovom objeme ako úrovne I a II. V skutočnosti všetky možné svety vytvorené rozdelením multivesmíru III. úrovne s rovnakými fyzikálnymi konštantami je možné nájsť v niektorom Hubblovom objeme úrovne I. Ďalej tvrdí, že jediný rozdiel medzi úrovňou I a III je miesto existencie vašich dvojníkov. V úrovni I existujú niekde inde v v starom dobrom 3-rozmernom priestore. V úrovni III existujú na inej kvantovej vetve v nekonečne-rozmernom Hilbertovom priestore. Podobne všetky bublinové vesmíry II. úrovne s rozdielnymi fyzikálnymi konštantami sa dajú nájsť ako svety vytvorené delením v momente spontánneho rozpadu symetrie v multivesmíre III. úrovne.[5]

S myšlienkou viacerých svetov súvisí myšlienka viacerých histórií od Richarda Feynmana a viacerých myslí od H. Dietera Zeha.

Konečný súbor ale Hypotéza matematického vesmíru je hypotéza samotného Tegmarka. Táto úroveň považuje všetky vesmíry, ktoré sa dajú popísať pomocou rozličných matematických štruktúr, za rovnako reálne. Tegmark tvrdí, že abstraktná matematika je tak všeobecná, že každá Teória všetkého (TOE), definovateľná čisto formálnym spôsobom, je zároveň matematickou štruktúrou. Napríklad TOE zahŕňajúca súbor rozličných typov entít a vzťahov medzi nimi nie je nič iné, ako to čo matematici nazývajú model teórie množín a vo všeobecnosti sa dá nájsť formálny systém tohoto modelu. Tvrdí, že to znamená, že akákoľvek možná teória paralelných vesmírov sa dá opísať pomocou IV. úrovne a zahŕňa všetky možnosti, a preto uzatvára hierarchiu multivesmírov a neexistuje niečo ako úroveň V.[9]

Napriek tomu Jürgen Schmidhuber tvrdí, že súbor matematických štruktúr nie je dostatočne definovaný a pripúšťa len vesmíry opísateľné pomocou konštruktívnej matematiky, tzn. počítačového programu. Schmidhuber výslovne zahŕňa aj vesmíry opísateľné nerozhodnuteľnými programami, ktorých výstupné bity sa po určitom čase zhodujú, aj keď samotná doba zhody môže byť nepredvídateľná pomocou konečného programu kvôli obmedzeniam Kurta Gödela.[10][11][12] Tiež výslovne hovorí o väčších obmedzeniach vesmírov, ktoré sa dajú rýchlo vypočítať.[13]

Americký teoretický fyzik a priekopník teórie strún Brian Greene navrhol 9 druhov paralelných vesmírov:[14]

• Vtkaný – existuje len v nekonečnom vesmíre. V nekonečnom priestore sa každá možná udalosť vyskytne nekonečne mnohokrát. Rýchlosť svetla nám bráni v tom, aby sme zistili a zaznamenali tieto identické oblasti.
• Inflačný – skladá sa z rôznych miest, kde inflačné pole skolabovalo a vytvorilo nové vesmíry.
• Membránový – vychádza z M-teórie a hovorí, že každý vesmír je 3-rozmerná membrána, ktorá existuje s mnohými ďalšími. Všetko, okrem gravitácie, existuje iba v rámci svojej membrány.
• Cyklický – má viacero membrán, ktoré sa zrazili a spôsobili Veľký tresk. Vesmíry sa odrazia, čas plynie až pokým sa navzájom nepritiahnu a opäť nezrazia, táto zrážka zničí starý obsah a vytvorí nový.
• Tvarový – je založený na Calabi-Yau tvare z teórie strún. Tvar, vďaka kvantovým fluktuáciám, spadne na nižšiu energetickú hladinu, pri čom sa vytvorí oblasť so sadou zákonov odlišných od okolia.
• Kvantový – vytvára nový vesmír vždy, keď sa vyskytne viac možností pri udalosti. Ako v mnohosvetovej interpretácii kvantovej mechaniky.
• Holografický – je odvodený z teórie, ktorá hovorí, že povrch vesmíru môže simulovať objem oblasti.
• Simulovaný – existuje v komplexnom počítačovom systéme, ktorý simuluje celý vesmír.
• Definitívny – obsahuje všetky matematicky možné vesmíry s rozdielnymi fyzikálnymi zákonmi.

Niektoré teórie predpokladajú sériu nekonečných samostatných cyklov.

Mierne odlišný typ multivesmíru predpokladá teória strún a jej viac dimenzionálne rozšírenie, M-teória.[15] Tieto teórie vyžadujú 10 alebo 11 rozmerov. 6 alebo 7 pridaných rozmerov môže byť stlačených do veľmi malých rozmerov alebo náš vesmír môže byť lokalizovaný na dynamickom 3+1 rozmernom objekte, D-bráne. To otvára možnosť existencie ďalších membrán, ktoré môžu obsahovať ďalšie vesmíry.[16][17] Toto je opakom vesmírov v kvantovom multivesmíre, ale oba koncepty môžu existovať súčasne. Niektoré scenáre hovoria, že náš Veľký tresk spolu s našim vesmírom, vznikol kolíziou dvoch membrán.[16][17]

Kozmológia čiernej diery je kozmologický model, v ktorom pozorovateľný vesmír predstavuje vnútro čiernej diery, existujúcej ako jednej z mnohých v rámci väčšieho vesmíru.

Koncept iných vesmírov bol navrhnutý ako vysvetlenie toho, že náš vesmír ja zdá byť precízne nastavený pre uvedomelý život. Ak by existovalo mnoho vesmírov, pravdepodobne s rozdielnymi fyzikálnymi zákonmi, tak aj keď veľmi málo, tak niekoľko z nich by obsahovalo kombináciu zákonov a základných parametrov vhodných pre vznik hmoty, astronomických štruktúr, základnej rozličnosti, hviezd a planét, ktoré by mohli existovať dostatočne dlho na to, aby na nich vznikol život. Použitím slabého antropického princípu by sme mohli prísť k záveru, že my (uvedomelé bytosti) by sme existovali len v jednom z tých pár vesmírov, ktoré umožnili existenciu života s vyvinutým vedomím. A teda aj pri extrémne nízkej pravdepodobnosti bude niektorý z vesmírov mať vhodné podmienky pre život. Inteligentný dizajn ako teologický argument ako jediné vysvetlenie našej existencie preto nie je potrebný.

Možné svety sú spôsobom ako vysvetliť pravdepodobnosť, hypotézy. Niektorí filozofi, napr. David Lewis, veria, že všetky možné svety existujú a sú tak reálne ako náš svet.[18]

Metafyzikálny problém, vyskytujúci sa v schémach multivesmíru, ktorý predpokladá nekonečný počet identických kópií daného vesmíru. Vychádza z predstavy. že v rôznych vesmíroch môžu existovať identické objekty. Táto teória je náprotivkom teórie Davida Lewisa, tá hovorí, že objekty by sme mali považovať za podobné, no nie za identické.[19][20]

Hovorí, že ak existuje fikcia, tak fiktívny objekt existuje tiež. Existujú fiktívne entity, v rovnakom zmysle, ako existujú aj ľudia.[21][22]