Jos omamme lisäksi on olemassa lukuisia rinnakkaisia universumeja, voimmeko mitenkään tietää niistä?


Sisältö jatkuu mainoksen alla

TEKSTI:Leena Tähtinen

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Jos omamme lisäksi on olemassa lukuisia rinnakkaisia universumeja,
voimmeko mitenkään tietää niistä?


Julkaistu Tiede-lehdessä

6/2001

Onko oma universumimme ainoa? Vai onko se pelkkä kosminen osakehuoneisto äärettömän suuressa kerrostalossa, yksi jäsen lukemattomien universumeiden muodostamassa rykelmässä?

Vielä kymmenen vuotta sitten muista maailmoista puhuvaa ei olisi otettu kovin vakavasti. Nyt keskustellaan jo siitä, miten ideaa rinnakkaismaailmoista voitaisiin testata.

Useimmiten haaveillaan epäsuorista vinkeistä, mutta kvanttilaskennan uranuurtaja David Deutsch on juuri muotoillut monista universumeista koostuvalle multiversumille ensimmäisen matemaattisen mallin. Sen perusteella hän uskoo myös jo paljastaneensa rinnakkaismaailman.

Kaikki mahdollisuudet toteutuvat

David Deutsch selittää muilla maailmoilla sen, miksi atomit käyttäytyvät niin eri tavoin kuin niistä muodostuneet kokonaisuudet. Hiukkaset voivat kvanttifysiikan mukaan tavallaan olla monessa paikassa samanaikaisesti. Kuitenkin sinä ja tiedelehtesi näytätte tiivisti pysyvän yhdessä osoitteessa kerrallaan.

Deutsch väittää, että hiukkasten lailla sinäkin olet itse asiassa monessa paikassa yhtä aikaa.

Periaatteessa tämä tarkoittaa sitä, että jokainen tapahtuma, joka voi johtaa useampaan lopputulokseen, myös tekee niin. Jokainen vaihtoehto tapahtuu - mutta eri universumeissa.

Eräässä maailmassa opiskelet insinööriksi, toisessa olet lukion opettaja, kolmannessa taiteilija. Sinulla on ääretön määrä tulevaisuuksia!

Maailmoja joka lähtöön

Yksi maailman johtavista kosmologeista, Englannin kuninkaallinen tähtitieteilijä Martin Rees tähyää muihin universumeihin omamme takia.

Häntä kiusaa nimittäin se, ettei nykyisistä teorioista pystytä laskemaan luonnonvakioita, jotka määräävät alkuräjähdyksessä syntyvän universumin ominaisuudet. Mitatut vakiot on vain hyväksyttävä ilman perusteluja. Kaiken kukkuraksi näiden vakioiden pienikin muutos estäisi meidän kaltaistemme olentojen kehittymisen.

Rees kertoo ajatelleensa aikaisemmin, että meille räätälöity universumi on sattumaa: olemme olemassa vain, koska paikka sattuu olemaan meille sopiva. Nyt hän uskoo muiden universumien selittävän tämän sattuman.

  kaikkeudessa on lukuisia universumeita, joissa kussakin on erilaiset olot, yksi niistä - tämä - on sopiva juuri tällaiselle elämälle.

Mallina kvanttitetokone

Voiko näin huikeita ideoita testata mitenkään? Kyllä, vastaa Deutsch, joka tutkii multiversumia käyttämättä mallissaan ainoatakaan tähteä tai galaksia. Sen sijaan hän kohtelee universumien rypästä niin kuin se olisi kvanttitietokone.

Kvanttitietokoneet perustuvat atomeihin, jotka voivat olla monessa kvanttitilassa samanaikaisesti. Näin kone voi teoriassa suorittaa yhtä aikaa uskomattoman määrän laskutoimituksia, jotka Deutschin mallissa esittävät yksittäisiä universumeita.

Käytännössä kvanttitietokoneet eivät vielä toimi, mutta tällaisen koneen toimintaperiaate tunnetaan hyvin.

Deutsch itse osoitti 1985, että kvanttitietokone sopii mallintamaan mitä tahansa kvanttisysteemiä, myös itse universumia. Tietoja multiversumista saa tutkimalla, miten informaatio kulkee kvanttitietokoneessa, selittää New Scientist.

Mallissa informaation kulku näyttää rajoittuvan kunkin laskun sisään; rinnakkaislaskujen välillä ei juuri terveisiä vaihdeta. Piste Deutschin mallille, sillä jos tieto välittyisi eri universumien kesken, seuraisi kaaos. Eläisimme omituisessa paikassa, jossa kaikki kuviteltavissa oleva tapahtuisi yhtä aikaa.

Hiukkasia vieraasta maailmasta

Silloin tällöin mallin universumit ajautuvat erilleen ja yhdistyvät myöhemmin uudelleen. Tästä aiheutuu kvantti-interferenssinä tunnettu ilmiö, joka Deutschin mukaan paljastaa meille toisen universumin.

  hiukkaset muodostavat takana olevaan kalvoon tietynlaisen interferenssikuvion. Kvanttifysiikan ihmeellisyyksiin kuitenkin kuuluu, että samanlainen kuvio muodostuu silloinkin, kun rakoja kohti paiskataan vain yksi hiukkanen.

Deutsch väittää tämän merkitsevän, että kyseinen hiukkanen vuorovaikuttaa rinnakkaisesta universumista tulleen hiukkasen kanssa. Näin tapahtuisi juuri silloin, kun universumit erkaantuvat ja yhdistyvät nopeasti.

Läheskään kaikki eivät niele tätä. Niinpä Deutsch ehdottaa, että multiversumin demonstroimiseksi rakennettaisiin supertehokas kvanttitietokone, joka laskee kertaheitolla useamman laskun kuin koko universumissa on hiukkasia.

- Koska meidän havaitsemallamme universumilla ei ole resursseja tällaisiin laskuihin, missä laskut tapahtuvat?, kysyy Deutsch New Scientistissä. Hän vastaa itse: rinnakkaismaailmoissa.

Ei aivan mahdotonta

Vaikka David Deutschin hurjat ideat osoittautuisivat pätemättömiksi, tie muihin universumeihin ei nouse pystyyn. Maltillisempia tutkijoita edustava Martin Rees uskoo, että multiversumi-idea on testattavissa 20 seuraavan vuoden kuluessa, vaikka muut maailmat toistaiseksi ovatkin pelkkiä oletuksia.

Esimerkisi universumin alun ymmärtäminen saattaa johtaa joko rinnakkaismaailmojen hylkäämiseen tai sitten teoriaan, joka sisältää toistuvia alkuräjähdyksiä ja vie näin luonnostaan multiversumiin.Tässä alulla tarkoitetaan aikaa, jolloin kosmos oli 10-35 sekunnin ikäinen. Alun yksityiskohtiin paneutumista taas auttavat esimerkiksi MAP- ja PLANCK-satelliitit, jotka tällä vuosikymmenellä mittaavat kosmista säteilyä.

Rees muistuttaa niille, joista ajatus multiversumin epäsuorasta tai suorasta havaitsemisesta tuntuu mahdottomalta, että esimerkiksi vielä sata vuotta sitten ei tiedetty, mikä saa tähdet loistamaan. Vaikka Linnunrata on läpimitaltaan vain noin satatuhatta valovuotta, tähtitieteilijöillä ei ollut vielä aavistustakaan, mitä sen ulkopuolella on.

Nyt näemme kymmenen miljardin valovuoden päähän ja pystymme selvittämään universumin historian sekunnin murto-osan päähän kaiken alusta.

Syntyykö universumeita nytkin?

1917 itävaltalainen Ludvig Flamm totesi, että suhteellisuusteoria mahdollistaa madonreiän, joka voisi yhdistää kaksi avaruuden kolkkaa tai kaksi universumia toisiinsa.

1957 Princetonin yliopiston opiskelija Hugh Everett III ehdotti, että kvanttifysiikan sanelema hiukkasten paikan epämääräisyys on kirjaimellinen: hiukkanen todella on kaikissa teorian sallimissa paikoissa yhtä aikaa, mutta sen eri versiot kuuluvat eri universumeihin.

1960-luvulla tunnettu mustien aukkojen asiantuntija John Wheeler järkeili, että jos kerran alkuräjähdyksessä singulariteestä eli äärettömän tiheästä pisteestä lähti laajenemaan oma universumimme, miksei myös mustien aukkojen pohjukoissa olevista singulariteeteistä aukenisi uusia maailmoja.

1970-luvulla Andrei Linde huomasi, että alkutyhjiön kaikki energia ei välttämättä kulu yhteen singulariteettiin, joten siitä olisi voinut syntyä kokonainen rypäs universumeita.

Jatkokysymys edelliseen: jos kerran alkutyhjiöstä muodostui singulariteettejä, miksei avaruuden nykyisestäkin tyhjiöstä? Silloin kaikkialla muodostuisi jatkuvasti uusia vauvauniversumeita.

Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja. Tällä palstalla hän taustoittaa tähtitieteen uutistapahtumia.

Lisää rinnakkaisuniversumeista Martin Reesin kirjoista "Ennen alkua - oma maailmankaikkeutemme ja muut" (suom. Hannu Karttunen, Ursa 2000, 320 s.) ja "Avaruuden avainluvut" (suom. Risto Varteva , WSOY 2001, 269 s.).

Sisältö jatkuu mainoksen alla