Do We Live in a Multiple Universe?

For as long as humans have gazed skyward, a question has loomed in the back of our collective mind: How do we know everything that we see is everything there is?

Decades of astrophysical research beginning in the late 19th century established the universe as we see it, culminating with the Big Bang theory. We now know the universe is about 13.8 billion years old and at least 150 billion trillion miles across. But in recent years, astronomers have begun to address a staggering possibility — the universe we can observe, and in which we live, may be one of many that makes up the cosmos.

The suggestive evidence for this comes from several directions, from the idea of cosmic inflation, from string ttheory and the existence of the famous cosmological constant. Some of the notions that come out of these lines of evidence are pretty counterintuitive. Yet that doesn’t worry astronomers. “I fully expect the true nature of reality to be weird and counterintuitive,” says cosmologist Max Tegmark of the Massachusetts Institute of Technology, “which is why I believe these crazy things.”

The idea of multiple universes, or multiverses, poses the notion of the universe existing like a giant sponge. Each bubble is a distinct universe, like ours, but others could exist separated by giant voids.

What’s the evidence for all this? First, measurements of distant supernovae suggest the expansion of the cosmos is accelerating. Second, more and more evidence supports the inflationary scenario of the early history of the universe. Third, ideas about inflation suggest many Big Bangs may have occurred. Fourth, recent notions about string theory suggest universes of very different types may have formed. Altogether, these notions suggest it was possible, if not probable, that multiple universes of different types formed in the past, and they coexist with the familiar cosmos we can see.

Even without other universes, astronomers know the universe is larger than what we see with our telescopes. The view horizon now spans about 14 billion light-years; and if you count the knowledge that distant objects have expanded far beyond what we now see, the “currently” existing horizon is at least 40 billion light-years across.

Accepting an inflation-based universe of the size we see, Jaume Garriga of the University of Barcelona and Alexander Vilenkin of Tufts University have proposed a cosmos peppered with numerous “O-regions,” observable universes like ours. Part of the idea goes that inflation, the hyperexpansion in the early universe, never completely stopped. It stopped where we are, producing our O-region, and many others. But in other areas of the universe at large, it continues. This creates a concept called eternal inflation — a universe unlike a simple sphere, instead rather like a sponge, pocked with holes that are bubble universes.How convincing is this to astrophysicists? Tegmark remains open. “As scientists,” he says, “We’re not testing the general idea of a multiverse. We’re testing inflation — a mathematical theory that predicts a multiverse and all kinds of other stuff.” Vilenkin looks ahead to an exciting future of learning more about multiverses. “By doing measurements in our own region,” he says, “We can test our predictions for what lies beyond.”

Decenii de cercetare astrofizică începută la sfârșitul secolului 19 au creat universul așa cum îl vedem, culminând cu teoria Big Bang. Știm acum că universul are aproximativ 13,8 miliarde de ani și cel puțin 150 de miliarde de miliarde de mile. Dar în ultimii ani, astronomii au început să abordeze o posibilitate uluitoare – universul pe care îl putem observa și în care trăim, poate fi unul dintre multele care alcătuiesc cosmosul.
Dovada sugestivă pentru acest lucru provine din mai multe direcții, de la ideea inflației cosmice, de la teoria șirului și existența celebrei constante cosmologice. Unele dintre noțiunile care ies din aceste linii de dovezi sunt destul de neintuitive. Totuși, acest lucru nu îi îngrijorează pe astronomi. „Mă aștept pe deplin ca adevărata natură a realității să fie ciudată și neintuitivă”, spune cosmologul Max Tegmark de la Massachusetts Institute of Technology, „motiv pentru care cred în aceste lucruri nebunești”.
Multiversul este gândit ca un burete uriaș. Fiecare bulă este un univers distinct, ca al nostru, dar altele ar putea exista separate prin goluri uriașe.
Care sunt dovezile pentru toate acestea? În primul rând, măsurătorile supernovelor îndepărtate sugerează că expansiunea cosmosului este accelerată. În al doilea rând, tot mai multe dovezi susțin scenariul inflaționist al istoriei timpurii a universului. În al treilea rând, ideile despre inflație sugerează că s-au produs mai multe Big Bang-uri. În al patrulea rând, noțiuni recente despre teoria șirurilor sugerează universuri de tipuri foarte diferite. În total, aceste idei sugerează că a fost posibil, dacă nu probabil, ca mai multe universuri de diferite tipuri să se formeze în trecut și să coexiste cu cosmosul familiar pe care îl putem vedea.
Chiar și fără alte universuri, astronomii știu că universul este mai mare decât ceea ce vedem cu telescoapele noastre. Orizontul de vedere se întinde acum în jur de 14 miliarde de ani-lumină; și dacă contați cunoștințele că obiectele îndepărtate s-au extins cu mult din ceea ce vedem acum, orizontul „actual” existent este de cel puțin 40 de miliarde de ani-lumină.
Acceptând un univers bazat pe inflație de dimensiunile pe care le vedem, Jaume Garriga de la Universitatea din Barcelona și Alexander Vilenkin, de la Universitatea Tufts, au propus un cosmos cu multe „regiuni O”, universuri observabile ca ale noastre. O parte din idee este că inflația, hiperexpansiunea din universul timpuriu, nu s-a oprit niciodată complet. S-a oprit unde ne aflăm, producând regiunea noastră O și multe altele. Dar în alte zone ale universului în general, continuă. Acest lucru creează un concept numit inflație eternă – un univers spre deosebire de o sferă simplă, mai degrabă ca un burete, plin de găuri care sunt universuri cu bule.
Cât de convingător este acest lucru pentru astrofizici? Tegmark rămâne deschis. „Ca oameni de știință”, spune el, „Nu testăm ideea generală a unui multivers. Testăm inflația – o teorie matematică care prezice un multivers și tot felul de alte lucruri. ”Vilenkin așteaptă cu nerăbdare un viitor interesant de a învăța mai multe despre multiverse. „Făcând măsurători în regiunea noastră”, spune el, „Ne putem testa predicțiile pentru ceea ce se află dincolo.”

***