De ce este universul așa cum îl vedem? Oamenii de știință au explorat de-a lungul anilor numeroase idei ca să explice cosmosul în care trăim, unele dintre ele fiind de-a dreptul bizare, de la o teorie potrivit căreia universul plutește într-o membrană, la o alta care speculează că el este o hologramă, sau că tot ce credem că știm despre gravitație este greșit.
Lumea-brană
Un aspect al universului pe care îl cunoaște toată lumea este că el are 3 dimensiuni spațiale (la care se adaugă timpul), adică cele 3 direcții perpendiculare în care ne putem deplasa. Unele teorii sugerează însă existența unei a patra dimensiuni spațiale – una pe care nu o putem percepe direct – într-o altă direcție perpendiculară.
Oamenii de știință numesc acest spațiu dimensional superior „the bulk” (marea masă), teoretizând că universul nostru trei dimensional este o membrană (sau „brană”) care plutește în interiorul său. Pe cât de complicat pare, lumea-brană („braneworld) ar putea oferi soluții pentru mai multe probleme care le dau bătăi de cap cercetătorilor.
De exemplu, fizicienii teoreticieni Lisa Randall de la Universitatea Harvard și Raman Sundrum de la Universitatea Maryland au propus o versiune a „braneworld” care explică asimetria forțelor subatomice prin existența unor brane paralele cu a noastră.
Unul dintre cele mai atractive aspecte ale acestei teorii este că poate explica de ce gravitația este mult mai slabă decât restul forțelor fundamentale, ea afirmând că, în timp ce celelalte trei forțe sunt localizate în brană, forța gravitațională nu este limitată la aceasta.
Însă teoria nu este suficientă pentru a explica lucruri pe care le știm deja. Ea trebuie să facă predicții care pot fi testate experimental.
Marele Poc
În viitorul extrem de îndepărtat galaxiile se vor îndepărta în cele din urmă atât de mult unele de altele încât lumina emisă de o galaxie nu va putea ajunge niciodată la o alta.
Deși pare contraintuitiv pentru noi, asta înseamnă că o civilizație extraterestră din viitor sau, cine știe, urmașii omenirii dacă vom reuși să colonizăm galaxiile îndepărtate, nu vor vedea nici măcar o stea când vor privi spre cerul nopții.
Universul va deveni un vid întunecat, rece și gol. Fizicienii numesc acest scenariu „The Big Freeze” (Moartea termică a universului) și în prezent el este cea mai populară paradigmă privind soarta sa finală. Însă o altă ipoteză speculează că momentul respectiv ar putea fi doar începutul următorului univers ca parte a unui ciclu infinit.
Revenind puțin la teoria „braneworld”, ea afirmă că acest lucru s-ar întâmpla când o brană goală se ciocnește de o alta, lucru care, dată fiind imensa vârstă estimată a universului, s-ar întâmpla în cele din urmă.
Cosmologii Neil Turok și Paul Steinhardt cred că o asemenea coliziune ar genera suficientă energie pentru a crea un nou univers. Ei au denumit această teorie „universul ekpyrotic” însă faimosul fizician Michio Kaku i-a dat un nume mai emblematic: „Marele Poc” (The Big Splat).
Universul holografic
Unii fizicieni cred că universul în care trăim ar putea fi de fapt o hologramă. Ideea nu este că universul ar fi un fel de simulare ca în filmul The Matrix ci că, deși pare că trăim într-un spațiu tridimensional, al ar avea de fapt doar două dimensiuni.
Raționamentul sună în felul următor: o suprafață bidimensională îndepărtată conține toate datele necesare pentru a descrie complet lumea noastră și că, asemănător cu o hologramă, aceste date sunt proiectate să pară tridimensionale. La fel ca personajele din filme și seriale, am trăi pe o suprafață plată care pare că are adâncime.
Ar putea suna absurd însă când fizicienii folosesc această ipoteză în calculele lor tot felul de probleme majore precum natura găurilor negre sau reconcilierea mecanicii newtoniene cu cea cuantică devin mult mai ușor de rezolvat. Pe scurt, fizica pare să fie mai simplă dacă am trăi în două dimensiuni în loc de trei.
Universul holografic „nu este considerat ca fiind o speculație nebunească de către majoritatea fizcienilor teoreticieni”, susține Leonard Susskind, fizicianul de la Universitatea Stanford care a formulat ideea în urmă cu mai multe decenii. Dacă numele îți sună cunoscut asta s-ar putea datora faptului că Susskind este faimos pentru rivalitatea intelectuală sa cu renumitul Stephen Hawking.
Însă trebuie subliniat că nu există nicio dovadă directă care să arate că universul de fapt ar fi o hologramă. Calculele menționate puțin mai sus nu sunt același lucru cu demonstrații matematice. Ele sunt mai degrabă sugestii interesante iar deocamdată nu toți fizicienii cred că avem o metodă bună de a testa ideea prin experimente.
Multiversul
Pentru a putea explica uniformitatea radiației cosmice de fond, paradigma convențională privind Big Bang-ul are nevoie de teoria inflației cosmice care afirmă că, la câteva fracțiuni infime de secundă după acesta (10 la puterea -36, mai exact), a existat o expansiune incredibil de rapidă a universului.
Dar unii oameni de știință cred că atunci când această fază „inflaționistă” a luat sfârșit, universul era doar o mică bulă într-un spațiu ce continua să se extindă. Teoria „inflației eterne” stipulează că alte regiuni ale universului au continuat să se extindă în același ritm mult mai rapid, unele urmând să o facă pentru totdeauna.
Fără a intra în detaliile foarte complicate ale ideii, toate modelele de inflație eternă au drept rezultat un „multivers”, sau un număr infinit de universuri paralele. Teoria devine și mai bizară întrucât nu există niciun motiv pentru care celelalte universuri trebuie să aibă aceleași legi fundamentale ale fizicii precum cele care le guvernează pe al nostru.
Unele ar putea putea avea o forță gravitațională mai puternică sau o viteză a luminii diferită, posibilitățile fiind nelimitate. Deși nu putem observa în mod direct aceste potențiale universuri, unele dintre ele s-ar putea ciocni de al nostru. Unii oameni de știință au sugerat chiar că „pata rece” din radiația cosmică de fond ar putea fi amprenta unei astfel de coliziuni.
Nu înțelegem gravitația
Toate teoriile privind universul se bazează pe o înțelegere exactă a gravitației – singura forță fundamentală care afectează semnificativ materia la dimensiuni foarte mari. Însă gravitația nu poate explica de una singură anumite observații făcute de astronomi.
Dacă măsurăm viteza stelelor aflate la periferia unei galaxii, ele se deplasează prea rapid pentru a-și menține orbita dacă singurul lucru de care sunt influențate este atracția gravitațională a galaxiei vizibile. În mod similar, roiurile de galaxii par ținute laolaltă de o forță mai puternică decât cea care poate fi exercitată de gravitația materiei vizibile.
Oamenii de știință văd două posibile soluții. Cea standard – susținută de majoritatea cercetătorilor – este că universul conține materie întunecată care ar explica gravitația „lipsă”. Alternativa îndrăzneață la această paradigmă, propusă în 2002 în revista Annual Review of Astronomy and Astrophysics, se numește Dinamica newtoniană modificată (MOND).
Niciuna din cele două opțiuni nu a fost demonstrată până acum, fiind nevoie de mai multe observații. Însă criticii MOND afirmă că aceasta nu poate elimina complet necesitatea materiei întunecate pentru a explica existența anumitor galaxii și că aceasta prezintă probleme și la nivel teoretic care deocamdată nu au fost explicate mulțumitor.
Spațiu-timp superfluid
Chiar dacă spațiul are doar trei dimensiuni, avem o a patra dimensiune sub forma timpului despre care tot am zis, așa că revenim din nou la spațiul-timp formulat de Albert Einstein.
Însă potrivit unor teorii, precum cea propusă în 2014 în revista Physics Review Letters de fizicienii Stefano Liberati de la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati și Luca Maccione de la Universitatea Maximilian Ludwig, spațiul-timp nu este doar un cadru de referință abstract ce conține obiecte precum stele și galaxii.
Cei doi cercetători afirmă că spațiul-timp este o substanță fizică concretă ce poate fi imaginată ca apa din oceane. Teoria acestora susține că, la fel cum apa este alcătuită din nenumărate molecule, spațiul-timp este la rândul său alcătuit din particule infime aflate la un nivel al realității mai profund decât cel care pot fi detectat de instrumentele noastre.
În plus, Liberati și Maccione văd spațiul-timp ca un superfluid cu viscozitate zero, o proprietate care cauzează tot felul de comportamente stranii. De exemplu, superfluidele nu formează vortexuri atunci când sunt agitate ci în schimb se descompun în particule minuscule.
Unii cercetători cred că aceste particule sunt „semințele” din care se formează galaxiile.
Ipoteza simulării
Toate teoriile prezentate până acum au fost formulate de oameni de știință, însă uite una care vine de la filozofi (și cel mai probabil cea de care sigur ai auzit până acum): dacă toate informațiile despre univers ne parvin prin simțurile noastre și instrumentele științifice pe care le-am construit, de ce nu ar fi universul o iluzie atent construită?
Întregul univers ar putea fi nimic altceva decât o simulare pe calculator incredibil de sofisticată. Este o idee care a fost popularizată de filmele Matrix (și Elon Musk, mai recent) însă, oricât de extravagantă ar părea, unii filozofi o iau în serios.
Nu o să intru în foarte multe detalii că mai mult ca sigur că probabil îți este cunoscută, dar amintesc că teoria nu este una cu adevărat științifică fiindcă nu poate fi testată pentru a se stabili dacă este adevărată sau falsă.