Parallelle universums
Johan Smits
15 oktober 2007
Inhoudsopgave Inhoudsopgave
Blz. 2
Inleiding
Blz. 3
Niveau 1
Blz. 5
Niveau 2
Blz. 7
Niveau 3
Blz. 9
Niveau 4
Blz. 11
Discussie & Conclusie
Blz. 13
Bronnen
Blz. 14
2
Inleiding Op dit moment is er een exacte kopie van jou die ook dit artikel aan het lezen is. Hij besluit om nu te stoppen en jij gaat door met lezen. Hij leeft op een planeet die precies hetzelfde is als de aarde en hij heeft precies dezelfde herinneringen als jij. Het leven van deze persoon was in elk opzicht identiek aan dat van jou tot het moment dat jij besloot om door te lezen waar hij stopte. Het is misschien een bijzonder raar idee en moeilijk voor te stellen, maar het lijkt er op dat het wel waar is. Volgens de simpelste en meest populaire kosmologische theorieën van vandaag bestaat deze persoon echt in een sterrenstelsel ongeveer 10 tot de macht 1029 meters hier vandaan. Je alter ego in die andere wereld is een voorspelling die voort komt uit het huidige kosmologische model dat klopt met alle observaties die tot nu toe gedaan zijn. Het merendeel van alle berekeningen en simulaties die op dit moment gedaan worden, zijn aan de hand van dit model. Men gaat er vanuit dat de ruimte oneindig is en massa daarin uniform verdeeld. Andere theorieën zoals gesloten universums komen vaak niet overeen met de laatste waarnemingen. Het verste dat wij kunnen waarnemen is de afstand dat licht kan hebben afgelegd tijdens de 14 miljard jaar sinds de big bang. Vanwege de uitzetting van het universum is dat ongeveer 40 miljard lichtjaar, en niet zoals je misschien zou verwachten 14 miljard. Het verste zichtbare object is op dit moment ongeveer 4*1026 meter hier vandaan. Een bol met deze straal definieert dus ons waarneembaar universum. Dit wordt ook wel Hubble volume genoemd of beschouwd als ons hele universum. Je alter ego van het verhaaltje hierboven bevind zich in een ander universum van dezelfde grootte, maar op een andere plaats, bijvoorbeeld naast ons universum of veel verder weg. We kunnen op geen enkele manier iets van dit universum zien of op een andere manier contact er mee maken. We kunnen het enkel beredeneren. Dit is het simpelste voorbeeld van parallelle universums, waar dit essay over gaat. Maar er zijn meerderen niveaus van parallelle universums en de vraag is eigenlijk niet of parallelle universums bestaan, maar hoeveel niveaus er bestaan. De eerste theorie hierover werd in 1957 opgeworpen door Hugh Everett. Hij zag dit idee als de enige mogelijk oplossing voor bepaalde paradoxen die centraal staan in de quantumtheorie. In 1926 ontdekte Erwin Schrödinger een van de belangrijkste aspecten van de quantumtheorie, namelijk de golffunctie. Deze golffunctie en de theorie er omheen beschrijven de wereld zo nauwkeurig dat de geldigheid van deze theorie niet meer ter discussie staat, maar tegelijkertijd veroorzaakt deze theorie wel een aantal merkwaardige paradoxen. Zo blijkt dat de golffunctie niet alleen een manier is om de mogelijke toestanden van een deeltje te beschrijven, maar dat het deeltje tegelijkertijd in alle toestanden bestaan. Dit betekent dat het letterlijk op twee plaatsen tegelijk kan zijn. De theorie van de parallelle universums kan deze paradox oplossen. Wanneer er door een golffunctie een aantal verschillende mogelijkheden voor een systeem worden beschreven, zegt de theorie, bestaan ze allemaal, maar het universum deelt zich steeds weer op, zodat iedere mogelijkheid zijn bestaan vindt in een ander universum. Dit betekent dat het aantal universums in het verloop van de tijd gigantisch is geworden. De theorie voorspelt dan ook dat er een ontelbaar aantal universums is die samen plaats bieden aan alle mogelijke toestanden van alle mogelijke bestaande deeltjes. Er is een beperkt aantal wetenschappers die over dit onderwerp hebben geschreven en het was dan ook lastig om aan voldoende informatie voor dit essay te komen. Een van de namen die meerdere keren in de referenties voorkomt is Martin Rees en puur toevallig heb ik mijn eerst 3
boekverslag ook over een boek van hem geschreven. Uit dit boek valt niet veel informatie te halen voor dit essay, maar het heeft mij er wel aan herinnerd dat ik ooit iets meer over parallelle universums had gelezen en er vervolgens toe aangezet om daarover mijn essay te gaan schrijven.6 Enkele andere namen die zich met dit onderwerp bezig houden en vaker opduiken in de referenties, zijn J.D. Barrow, D. Deutsch, J. Garriga, A. Villenkin en M. Tegmark. Van de laatstgenoemde was gelukkig ook op internet het een en ander te vinden1 en zodoende ben ik in dit essay grotendeels uitgegaan van de artikels van Max Tegmark. Het is dan ook zijn theorie en beschrijving van de verschillende niveaus naar zijn idee die de boventoon voert. Dat wil niet zeggen dat dit de enige theorie is, maar naar mijn idee wel een van de meest gangbare. Hoewel de meesten die dit lezen nu waarschijnlijk voor het eerst iets horen over parallelle universums en het verhaal redelijk futuristisch lijkt, is het wel degelijk gebaseerd op de huidige kosmologische kennis waarvan we bij de minor Origins het topje van de ijsberg hebben mogen ontdekken. Dat brengt ook met zich mee dat meer dan 50% van de wetenschappers uit dit vakgebied die weten waar het over gaat, het bestaan van zoiets als parallelle universums als reëel ziet.2 In de volgende hoofdstukken zullen verschillende niveaus van multiversums worden beschreven met hun argumenten.3,4 In niveau 1 wordt de voorspelling omschreven dat er meerdere Hubble volumes zijn met alle mogelijke verschillende beginomstandigheden zoals de big bang. Dit betekent dus ook dat er een identieke kopie van jou bestaat op een afstand van 10 tot de macht 1029 meter hier vandaan of dichterbij. In niveau 2 gaat het over andere verre gebieden met andere natuurconstanten en dimensies. In niveau 3 worden andere vertakkingen van de golffunctie in de quantum wereld beschreven. Dit is het niveau waar nog het meeste onzekerheid over is en waar nog het meeste over gespeculeerd wordt. In het 4e en laatste niveau gaan zelfs de fundamentele natuurwetten op de schop en is er ruimte voor andere onvoorstelbare wiskundige structuren welke andersoortige universums voorspellen.
4
Niveau 1 Als de ruimte oneindig groot is en de massa daarin op grote schaal uniform verdeeld is dan zal zelfs de meest onwaarschijnlijke gebeurtenis ergens plaatsvinden. We komen nu dus weer terug bij ons alter ego uit de inleiding. Volgens deze theorie zijn er oneindig veel bewoonde planeten met daarop mensen zoals jij. Er zijn oneindig veel kopieën van jou met dezelfde verschijning, dezelfde naam en dezelfde herinneringen als jij. Er zijn oneindig veel gebieden ter grote van ons waarneembaar universum waar elke mogelijke kosmologische geschiedenis wordt afgespeeld. Dat zijn dus oneindig veel Hubble volumes naast en boven elkaar gestapeld in de ruimte, elk met een eigen configuratie. Dat is wat men verstaat onder niveau 1 multiversums. Traditioneel wordt de beschrijving van een wereld gesplitst in twee onderdelen. Ten eerste de beginomstandigheden en ten tweede de natuurwetten die beschrijven hoe deze beginomstandigheden evolueren. Waarnemers die in verschillende parallelle universums van niveau 1 leven, ervaren wel exact dezelfde natuurwetten, maar andere beginomstandigheden dan in ons Hubble volume. De huidige theorie gaat er vanuit dat deze verschillen in beginomstandigheden, dus de dichtheden en bewegingen van verschillende soorten massa, ontstaan zijn door quantum fluctuaties. Deze quantum mechanismen genereren beginomstandigheden die praktisch gezien als willekeurig (random) beschouwd mogen worden. Dit heeft als gevolg voor de parallelle universums dat alles wat in principe hier had kunnen gebeuren ook daadwerkelijk ergens gebeurt is in een ander Hubble volume en dat dus alle mogelijke beginomstandigheden wel ergens voorkomen. Het betekent dus dat alle mogelijke materie configuraties wel ergens voorkomen in een Hubble volume ver hier vandaan en zelfs dat we kunnen verwachten dat ons eigen Hubble volume een vrij gebruikelijke variant is. Een grove schatting suggereert dat de dichtstbijzijnde identieke kopie van jou of mij op een afstand ongeveer 10 tot de macht 1029 meter hier vandaan leeft. Ongeveer 10 tot de macht 1091 meter hier vandaan bevind zich een bol met een straal van 100 lichtjaar die identiek is aan de bol met zijn middelpunt hier op aarde dus alle waarnemingen die wij in de komende eeuw zullen doen zullen gelijk zijn aan de waarnemingen van jou alter ego in die andere wereld. En ongeveer 10 tot de macht 10115 meter hier vandaan bevind zich een heel Hubble volume dat identiek is aan dat van ons. Deze theorie brengt nog een ander filosofisch punt met zich mee. Namelijk als er inderdaad oneindig veel kopieën van jou zijn met een identiek leven en identieke herinneringen, dan zou dat betekenen dat het onmogelijk is om je eigen toekomst te berekenen. Zelfs niet als je ontzettend slim zou zijn en alles wist van onze geschiedenis en ons universum. De reden daarvoor is dat je niet in staat bent om te bepalen welke van deze identieke kopieën dat jij bent, want elk van deze kopieën heeft het gevoel dat hij jou is. Op een bepaald moment zullen deze kopieën van elkaar beginnen te verschillen dus het beste wat je zou kunnen doen om de toekomst te voorspellen is de kans berekenen dat jij een bepaalde toekomst zult ervaren. Dit komt niet overeen met de traditionele theorie van het determinisme. Het bewijs voor het bestaan van niveau 1 parallelle universums is nog niet sluitend, maar er zijn wel een aantal aanwijzingen. Een daarvan is de uniformiteit van massaverdeling in de ruimte. Vroeger dacht men aan eilanden van hoge massadichtheid, maar huidige theorieën pleiten voor een grote mate van uniformiteit. Stel je een bol voor met straal R op verschillende plaatsen in de ruimte. Je meet elke keer de hoeveelheid massa M in deze bol en vervolgens bereken je de 5
variatie dM tussen je metingen. Dit heeft men in het echt uitgevoerd en nu blijkt dus ook dat de ratio van dM/M steeds kleiner wordt naarmate de straal R groter wordt. Bij een straal van 1025 meter is deze ratio minder dan 1%. De meting van kosmische achtergrondstraling heeft al bevestigd dat deze uniformiteit ook doorloopt tot aan de rand van ons waarneembaar universum. Bedenk wel dat uniformiteit niet het enige is dat je nodig hebt om parallelle universums te bewijzen.
Intermezzo4 De beschrijving van een groep is vaak veel simpeler dan de beschrijving van één onderdeeltje uit die groep. Bijvoorbeeld: De informatie die nodig is om een algemeen geheel getal n te omschrijven is van de ordegrootte log2 n, namelijk het aantal bits dat nodig is om het getal binair te beschrijven. Niettemin kan de groep van alle gehele getallen 1, 2, 3, … samen gegenereerd worden door een triviaal computer programma. Dat betekent dus dat de complexiteit van de gehele groep veel kleiner is dan die van één getal in het bijzonder. Volgens dezelfde beredenering kan over multiversums worden gezegd dat elk hoger niveau minder complex is. Bijvoorbeeld als we van ons universum naar het niveau 1 multiversum gaan dan hoeven we de beginomstandigheden niet meer te specificeren en als we dan naar het niveau 2 multiversum gaan, hoeven we ook de natuurconstanten niet meer te specificeren. En omdat het niveau 4 universum alle wiskundige structuren bevat, blijft er uiteindelijk totaal geen complexiteit meer over.
6
Niveau 2 Waarschijnlijk had je voordat je dit stuk ging lezen nog nooit iets gehoord over alles wat verder weg is dan ons Hubble volume. En de theorieën over het niveau 1 multiversum zullen je misschien verbaasd hebben. Nu gaan we nog een stapje verder. Het niveau 2 muliversum bestaat uit oneindig veel niveau 1 multiversums, waarvan sommige met andere dimensies en andere natuurconstanten. Dit wordt voorspeld door de populaire chaos theorie over inflatie. Deze andere niveau 2 multiversums zijn oneindig ver weg en zelfs als je voor altijd met de lichtsnelheid zou reizen dan zou je ze nooit bereiken. Dat komt omdat de ruimte tussen ons niveau 1 multiversum en degene er naast steeds groter wordt waardoor er sneller volume ontstaat dan dat jij er doorheen kunt reizen. Het reizen naar een ander Hubble volume, een ander niveau 1 universum dus, zou daarentegen wel mogelijk moeten worden als je maar lang genoeg wacht. Op dit moment is ons universum nog aan het uitdijen, maar het is mogelijk dat dit uiteindelijk stopt en dat ons universum zelfs weer gaat krimpen. In dat geval zou je eigenlijk elk niveau 1 universum kunnen ooit bereiken. Het is algemeen aangenomen dat de Big Bang een goede verklaring is voor het ontstaan van ons universum en het grootste deel van de geschiedenis daarvan. Echter de vraag blijft open waar de Big Bang mee begonnen is. Is er soms massa ontstaan uit het niets? En er is nog meer onzekerheid: Waarom is de ruimte zo groot, oud en plat terwijl de algemene beginomstandigheden juist voorspellen dat de dichtheid ofwel oneindig groot ofwel oneindig klein zou moeten zijn. En wat heeft er voor gezorgd dat de kosmische achtergrondstraling uit verschillende gebieden in de ruimte, die nooit enige invloed op elkaar gehad kunnen hebben, toch zo exact dezelfde temperatuur heeft? Deze vragen zouden allemaal in een keer opgelost kunnen worden door de inflatie theorie. Deze wordt op dit moment dan ook als meest populaire theorie beschouwd over wat er gebeurde in het begin van de Big Bang. De inflatie theorie zegt dat het universum snel uitdijde waarbij de aanwezige massa snel werd verdund en waarbij een platte ruimte werd gevormd met uniform verdeelde massa. Tijdens het uitdijen werden quantum fluctuaties omgezet in macroscopische massadichtheidsfluctuaties waaruit sterrenstelsels gevormd konden worden. Sinds dat deze theorie werd voorgesteld is hij getoetst aan de beschikbare waarnemingen. Tot nog toe komen alle gemeten fluctuaties in de kosmische achtergrondstraling overeen met de theorie. Wat heeft deze theorie nou met multiversums te maken? De populairste vorm van deze theorie omschrijft chaotische inflatie waarbij in sommige gebieden leven kan ontstaan zoals wij het kennen terwijl er in andere gebieden nog quantum fluctuaties zijn waardoor deze juist sneller uitdijen. Dat betekent dus dat er nieuwe uitdijende gebieden ontstaan uit andere tot rust gekomen gebieden en dat deze kettingreactie door blijft gaan. De gebieden waar de snelle uitdijing gestopt is, worden de elementen van het niveau 2 universum. En elk van deze gebieden heeft dus een oneindige grootte, maar er zijn ook oneindig veel gebieden omdat er steeds nieuwe blijven ontstaan. Deze gebieden vormen uiteindelijk een fractal patroon.5 De huidige theorie over de Grand Unification Theorie zegt dat de natuurkunde zoals wij die nu waarnemen een lage energie variant is van een veel symmetrischer systeem bij extreem hoge temperaturen. Dit systeem zou dan 11-dimensioneel en supersymmetrisch moeten zijn en de basis moeten leggen voor de Grand Unification van de vier natuurkrachten. Uit dit systeem zouden verschillende lagere energie systemen kunnen ontstaan op plaatsen waar de symmetrie is 7
verbroken. Daardoor kunnen dan bijvoorbeeld 3 dimensionale werelden ontstaan zoals die van ons, maar ook bijvoorbeeld 7 dimensionale werelden als gevolg van de quantum fluctuaties. Dat betekent dus dat verschillende gebieden van het niveau 2 multiversum verschillende dimensionaliteiten en eigenschappen kunnen hebben. In tegenstelling tot de verschillen in het niveau 1 multiversum die zich beperken tot andere beginomstandigheden, zijn er in het niveau 2 multiversum dus ook verschillen in dimensionaliteit, andere elementaire deeltjes en andere natuurconstanten mogelijk. Dit brengt werkelijk onvoorstelbare werelden met zich mee zoals wel duidelijk wordt uit onderstaande afbeeldingen.
8
Niveau 3 Het zou kunnen dat er zelfs een derde niveau bestaart van parallelle universums. Dit is een beetje anders dan de eerst twee niveaus. Het niveau 3 parallelle universum is niet oneindig ver weg zoals bij niveau 1 en 2 het geval is, maar eigenlijk is het hier en nu. Als het universum uniform is zoals tot nu toe wordt aangenomen dan betekent dat het volgende. Het universum blijft zich vertakken in parallelle universums zoals in het plaatje hieronder. Bij elke quantum gebeurtenis met een willekeurige uitkomst is het eigenlijk zo dat elke mogelijk uitkomst gebeurt in een andere vertakking. Dit is wat wordt verstaan onder niveau 3 multiversums. Hierover is nog veel meer discussie en controverse dan over niveau 1 en 2 multiversums hoewel er juist bij dit niveau eigenlijk geen nieuwe soorten multiversums worden toegevoegd aan de theorie. De quantum theorie zegt dat ons universum niet kan worden beschreven in klassieke termen zoals plaats en snelheid, maar door de golffunctie van Schrödinger. Het rare daaraan is dat het met deze golffunctie legaal is als jij bijvoorbeeld tegelijkertijd op twee verschillende plaatsen zou zijn. Iets wat klassiek gezien niet mogelijk is. Het is zelfs zo dat deze golffunctie een situatie die eerst nog klassiek geldig was, kan laten evolueren in een klassiek onmogelijke situatie. Vroeger (1920) werd dit rare effect verklaard doordat de golffunctie op een bepaald moment zou instorten tot één van de klassiek geldige situaties op het moment dat er een waarneming werd gedaan. Einstein was het hier echter niet mee eens en hij zei dan ook: “God doesn’t play dice”. Meer mensen waren het hier niet mee eens omdat er geen vergelijking is die verklaard op welk moment de quantum situatie zou instorten tot een klassieke situatie. In 1957 stelde Hugh Everett een nieuwe theorie voor. Deze zegt dat de quantum situatie niet instort tot één van de klassieke situaties, maar dat in werkelijkheid elke mogelijke situatie ontstaat in een andere vertakking. Echter voor de waarnemer die in één van deze situatie terecht komt en die dus niet de andere vertakkingen ziet, lijkt het net alsof er willekeurig een van de situaties ontstaat. De kansverdeling voor de verschillende mogelijke uitkomsten die door hem wordt waargenomen is natuurlijk wel dezelfde kansverdeling als die over de quantum vertakkingen en dus de kansverdeling die door de Schrödinger vergelijking voorspeld wordt. Bovengenoemde vertakkingen van de klassieke wereld zijn het niveau 3 multiversum. In de discussie over parallelle universums moeten we in de natuurkunde een onderscheid maken tussen twee perspectieven. Ten eerste het vogel perspectief van een wiskundige die het geheel bekijkt door de fundamentele wiskundige vergelijkingen te onderzoeken. En ten tweede het kikker perspectief van een waarnemer die leeft in de wereld die door deze vergelijkingen wordt beschreven. Vanuit het vogel perspectief gezien is het niveau 3 multiversum relatief eenvoudig: Er is maar één golffunctie die geleidelijk evolueert in de tijd en er is geen sprake van vertakkingen. De abstracte quantum wereld die door deze evoluerende golffunctie wordt beschreven bevat een constant aantal parallelle klassieke werelden die continu splitsen en in elkaar opgaan. Daarnaast bevat dit perspectief nog een aantal quantum verschijnselen die klassiek niet verklaard kunnen worden. Echter een waarnemer vanuit het kikker perspectief ziet maar een klein deeltje van de werkelijkheid. Hij ziet namelijk alleen zijn eigen Hubble volume en zal nooit enige contact kunnen hebben met zijn parallelle kopieën in andere niveau 3 universums. Op het moment dat hij een beslissing maakt, bijvoorbeeld om hier te stoppen met het lezen van deze tekst, zorgen quantum effecten er voor dat er op dat moment een aantal vertakkingen ontstaan. Vanuit het vogel perspectief ontstaan er uit haar verleden meerdere vertakkingen op dat moment, maar vanuit het kikker perspectief lijkt het alsof hij willekeurig in één van deze vertakkingen terecht is gekomen. 9
De vragen over parallelle universums die tot nu toe werden behandeld zijn erg fundamenteel, maar er is nog een vraag die eigenlijk een stapje dieper gaat. Deze vraag bestaat uit twee standpunten die lijnrecht tegenover elkaar staan en waar we niet van weten welke de juiste is. Er zijn twee paradigma’s over de natuurkundige werkelijkheid en de status van wiskunde in dit geheel: De eerste Aristotelische stelling zegt dat de subjectief vanuit het kikker perspectief waargenomen wereld de werkelijkheid is en dat het vogel perspectief en de daarbij horende wiskunde enkel een bruikbare benadering daarvan is. De andere Platonische stelling zegt dat het vogel perspectief en de wiskundige structuren die daarmee samen hangen, de werkelijkheid is, en dat het kikker perspectief en alle menselijke taal die gebruikt wordt om dit te beschrijven enkel een bruikbare benadering is om onze waarnemingen te kunnen beschrijven. Het antwoord op deze vraag is nog onbekend. Je kunt je zelf afvragen wat er meer basis is, de menselijke taal of de wiskunde. Je antwoord zal ook bepalend zijn voor hoe je over parallelle universums denkt. Als je de voorkeur geeft aan de Platonische stelling dan zijn de niveau 3 parallelle universums ook iets logisch. Maar helaas worden de meesten kinderen geïndoctrineerd met de Aristotelische stelling.
10
Niveau 4 Stel dat we even uitgaan van het Platonisch perspectief zoals uitgelegd in de vorige paragraaf. Er zou dan dus een ‘Theorie of Everything’ (TOE) moeten zijn die de quantum mechanica en de zwaartekracht theorie aan elkaar koppelt.10 We hebben deze vergelijkingen nog niet gevonden, maar stel dat we ze wel zouden vinden dan kun je jezelf afvragen waarom het specifiek die vergelijkingen zijn en niet andere. Als er andere universums zijn die gebaseerd zijn op andere fundamentele wiskundige vergelijkingen, dan is betekent dat het niveau 4 multiversum. Waarin dus elke gedeelte een andere wiskundige structuur kan hebben die wij ons totaal niet voor kunnen stellen. Om toch een idee te krijgen is het belangrijk om te zien dat de hele natuurkundige wereld eigenlijk één grote wiskundige structuur zou kunnen zijn. Veel kinderen zien wiskunde als een verzameling van trucjes om getallen te kunnen manipuleren. De meeste wiskundigen zien dit heel anders. Zij zien een abstracte wereld waarin alle wiskundige structuren eigenlijk een speciaal geval zijn hetzelfde, namelijk van een formeel systeem. Een formeel systeem bestaat uit abstracte symbolen en regels om deze te manipuleren, waarmee nieuwe theorieën over deze symbolen kunnen worden afgeleid uit oude theorieën die axioma’s worden genoemd. De afbeelding op de volgende bladzijde geeft een voorbeeld van basis wiskundige structuren en de relaties daartussen. Hoewel dit diagram waarschijnlijk oneindig ver uitgebreid kan worden met nieuwe blokken en relaties, is er niks raars aan wiskundige structuren. Ze zijn er altijd al geweest en een wiskundige zal dus ook niet zeggen dat hij een nieuwe theorie gecreëerd heeft, maar dat hij deze ontdekt heeft. Als er wiskundige aliens zijn dan zouden zij ook dezelfde structuren ontdekken. Als we er nu vanuit gaan dat onze natuurkundige wereld (in het bijzonder die van het niveau 3 multiversum) inderdaad één grote wiskundige structuur is dan betekend dat dus niet dat bepaalde aspecten kunnen worden omschreven als wiskundige vergelijkingen, maar dat de hele wereld met al zijn aspecten deze structuur vormt. Dat betekent dat elk stukje van de wiskunde een equivalent heeft in de fysieke wereld en dat elk onderdeel van de fysieke wereld een equivalent heeft van wiskundige vergelijkingen. Echter er is nog geen wiskunde die de Big Bang en andere quantum fenomenen kan beschrijven en de wiskundige structuur die gelijk is aan ons universum, als die bestaat, is dus nog niet gevonden. Maar als ons universum een wiskundige structuur is dan moet dat dus gelijk zijn aan een blokje uit de oneindige figuur waarvan een gedeelte wordt weergegeven door de afbeelding op de volgende bladzijde. En als wiskunde en natuurkunde gelijk aan elkaar zijn dan betekent het dus dat alle wiskundige structuren moeten bestaan. Dit zijn de niveau 4 universums. Het bestaan van niveau 4 multiversums rust op twee veronderstellingen. Ten eerste het feit dat de natuurkundige wereld een wiskundige structuur is en ten tweede het feit dat alle wiskundige structuren ergens bestaan. Is het wel toeval dat het zo gemakkelijk is om wiskunde te gebruiken om de natuurkundige wereld te omschrijven. Het is eigenlijk een logisch gevolg als je er vanuit gaat dat alles een wiskundige structuur is en het betekent dus dat we eigenlijk deze structuren langzaam aan het ontrafelen zijn. Met andere woorden: Onze succesvolle theorieën tot nu toe zijn geen wiskundige benaderingen van een natuurkundige wereld, mar wiskundige benaderingen van een wiskundige structuur en het is dus niet raar dat ze zo goed kloppen. Bovendien is het zo dat er niet nog meer kan zijn dan niveau 4, omdat niveau 4 alles al omvat. Als je nog iets zou ontdekken dat misschien verder weg is dan is dat ook een wiskundige structuur dus dan hoort het er ook al bij. Een niveau 5 multiversum kan dus niet bestaan. 11
12
Discussie & Conclusie We hebben gekeken naar de theorieën over parallelle universums en gezien dat hierin 4 niveaus te onderscheiden zijn. In het overzicht op de eerste bladzijde van dit essay zie je die 4 niveaus en hun verhouding tot elkaar. We hebben ze behandeld op volgorde van grootte en het verschil met ons eigen universum wordt in elk niveau een stapje groter. Ook de aannames en speculatie worden bij elk niveau onzekerder. Het niveau 1 bestond uit andere Hubble volumes met andere beginomstandigheden. In het niveau 2 multiversum zijn er andere natuurconstanten, andere dimensies en andere soorten deeltjes, ontstaan uit quantum fluctuaties in het begin. In het niveau 3 multiversum worden geen extra eigenaardigheden toegevoegd, deze ontstaan alleen uit vertakkingen van de golffunctie. En het niveau 4 multiversum is het meest divers en bevat andere wiskundige structuren met andere fundamentele natuurwetten. Een eventueel volgend niveau 5 is niet mogelijk omdat de theorie over niveau 4 alle mogelijkheden al omvat. Er is nog veel discussie en niks is eigenlijk nog zeker over parallelle universums. Het zijn slechts theorieën die overeenkomen met onze laatste waarnemingen. Met de waarnemingen die met betere apparatuur in komende jaren gedaan kunnen worden, kan worden vastgeld of de theorieën nog houdbaar zijn en of ze waarschijnlijk zijn. Het is vrij zeker dat er wel iets moet. Er zijn maar weinig kosmologen die nog geloven dat de ruimte stopt aan het einde van ons universum. Er wordt gespeculeerd en theorieën worden aangepast en verbeterd. En af en toe verschijnt er weer een artikel met een nieuwe theorie. Over parallelle universums verschilt dat per niveau. Niveau 1 sluit nog vrij goed aan bij de algemene verwachtingen en over niveau 3 wordt het meeste getwijfeld. Wat eigenlijk wel raar is omdat niveau 3 het enige niveau is waar de universums geen nieuwe eigenschappen krijgen. Het is misschien nog leuk om te vermelden dat de eerste multiversum theorie al verzonnen werd door de Hindoe kosmologie, maar dat ik daar op internet geen datering bij kan vinden. In de toekomst zullen theorieën getoetst worden en aangepast of verworpen worden. In het komende decennia zal het al mogelijk zijn om met verbeterde apparatuur de kosmische achtergrondstraling te meten en met een grotere nauwkeurigheid en de massaverdeling in het universum te bepalen. Dit zal de grenzen van het niveau 1 multiversum verder vaststellen door de kromming van de ruimte te meten en ook voor het niveau 2 multiversum kunnen waarschijnlijk al sterke bewijzen dan wel verwerpingen worden gevonden. Als de mensheid er binnen de komende decennia in slaagt om een quantum computer te produceren dan zal deze het bewijs leveren voor het niveau 3 multiversum omdat een quantum computer zoals we deze nu verwachten te bouwen, gebruik maakt van het niveau 3 parallellisme. Uiteindelijk zal de mensheid er hopelijk ooit in slagen om een Grand Unification Theory over alles te bedenken die de relativiteit en de quantum mechanica samen brengt. Deze theorie zal dan uitsluitsel kunnen geven over het bestaan van niveau 4 multiversums. Maar voordat het zover is moet er nog veel gebeuren. Dus zou jij moeten geloven in parallelle universums? Er is geen Ja/Nee antwoord op deze vraag. Wat eerder interessant is, is de vraag hoeveel niveaus van multiversums er bestaan. De keuze is uit 0, 1, 2, 3 of 4 multiversum niveaus die in dit essay zijn beschreven. Een argument tegen is de vraag waarom de natuur zo verkwistend zou zijn. Wat een verspilling er is voor oneindig veel werelden die we toch nooit kunnen bereiken. Toevallig pleit ditzelfde argument ook voor multiversums. Ten slotte, wat heeft de natuur nog te verspillen? Ruimte of massa kan het niet zijn, want iets waar al oneindig veel van is kan ook niet verspild meer worden. Dat vond ik een mooi argument om mee af te sluiten. 13
Parallelle universums is een raar onderwerp, lastig om het idee te bevatten en voor veel mensen totaal onvoorstelbaar. Ook in de natuurkunde wereld is het maar de helft van alle wetenschappers die op de ene of de andere manier gelooft in het idee van multiversums. Gelukkig wordt de mens steeds intelligenter en door slimme trucjes kunnen we soms een beetje verder kijken dan het kikker perspectief. We kunnen daardoor bizarre fenomenen waarnemen die we met onze menselijke intuïtie niet kunnen begrijpen en die we met de huidige theorie niet kunnen verklaren. Bij hoge temperaturen(botsende deeltjes veranderen van identiteit), lage temperaturen(vloeibaar Helium dat omhoog stroomt), hoge snelheden(tijd wordt traag) en op kleine schalen(quantum deeltjes kunnen op meerdere plaatsen tegelijk zijn) en grote schalen(zwarte gaten) gebeuren dingen die we nog lang niet begrijpen. Als de wetenschap zich de komende decennia en verder voort zet, dan krijgt de mens misschien ooit het voorrecht om de theorie over alles te weten te komen.
Bronnen [1] http://space.mit.edu/home/tegmark/main.html [2] http://www.u-subjects.nl/content/view/35/33/ [3] Tegmark, M. Scientific American Mei 2003 blz. 40, Parallel Universes [4] Tegmark, M. 2003, Parallel Universes, Cambridge University Press [5] http://en.wikipedia.org/wiki/Fractal [6] Rees, M. J. 2002, Our Cosmic Habitat, Princeton University Press [7] http://www.acceleratingfuture.com/michael/blog/?p=322 [8] http://www.stanford.edu/~alinde/ [9]http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9404EFDD143FF93AA15753C1A9649C8B6 3&sec=&spon=&pagewanted=1 [10] Tegmark, M. 1998, Is ‘the theory of everything’ merely the ultimate ensemble theory [11] Garriga, J., & Vilenkin, A. Physical review D, volume 64, Many worlds in one
14
