Die Existenz des Multiversums wurde von Wissenschaftlern bestätigt. Wie lässt sich die Natur des Mutteruniversums erklären?

Viele Menschen müssen vom Konzept des Multiversums gehört haben, aber viele betrachten es nur als ein Konzept aus Science-Fiction-Filmen, das weit von unserer realen Welt entfernt ist. Tatsächlich ist das Multiversum nicht nur eine Fantasie, einige Wissenschaftler haben sogar Beweise dafür gefunden, dass unsere Welt ein Multiversum ist. Kürzlich hat eine Gruppe von Physikern experimentell die Existenz des Multiversums bestätigt, was bedeutet, dass unser Universum nur eine Blase innerhalb eines Mutteruniversums ist. Und diese Blasenuniversen tauchen immer wieder auf. In einer am 9. Mai 2023 von der Cornell University veröffentlichten Studie wurde behauptet, dass sie bei Experimenten mit Ferroflüssigkeit entdeckt hätten, dass das von der Theorie der ewigen Inflation vorhergesagte Multiversum real sein könnte. Überraschenderweise ist dieses Experiment nicht der einzige Beweis für die Existenz des Multiversums, da dies auch mehrere andere Studien gezeigt haben. Eine Studie der Universität Durham im Vereinigten Königreich aus dem Jahr 2017 wies darauf hin, dass wir in der durch den Urknall erzeugten kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (CMB) einige besonders kalte Bereiche beobachtet haben, insbesondere diese riesigen kreisförmigen „kalten Flecken“, die möglicherweise aus anderen Universen stammen in der Nähe unseres Universums entstanden. Diese Universen hatten während des Urknalls wahrscheinlich gravitative Wechselwirkungen mit unserem Universum und hinterließen diese Spuren.

Du fragst dich vielleicht, was genau das Multiversum ist? Das Multiversum stammt aus dem Modell der ewigen Inflation. Es steht im Einklang mit den Vorhersagen der Quantenfeldtheorie, ist logisch fundierter und steht in direktem Zusammenhang mit dem Urknallmodell des Universums. Der Urknalltheorie zufolge entstand unser Universum vor 13,8 Milliarden Jahren in einer extrem dichten und extrem kleinen Singularität. Es gibt immer noch keine offensichtlichen Fragen darüber, warum diese Singularität explodierte und wie die Energie im Universum erzeugt wurde. Es gibt also einige Unvollkommenheiten im Urknallmodell. Daher wurde 1981 die Theorie der kosmischen Inflation vorgeschlagen, um die oben genannten Probleme zu lösen. Der Inflationstheorie zufolge erlebte das Universum zwischen 10^-36 Sekunden und 10^-32 Sekunden nach seiner Geburt eine exponentielle Expansion. In dieser sehr kurzen Zeitspanne vergrößerte sich das Volumen des Universums schnell um fast das 10^78-fache vom ursprünglichen Nullpunkt. Das heißt, das Volumen des Universums dehnte sich vom anfänglichen Nullpunkt auf die Größe des Universums aus, das wir beobachten, oder sogar Warum ist das Universum größer? Wird es eine Inflation geben? Der Grund dafür ist, dass es im Anfangsstadium des Universums ein Inflationsfeld in Form eines Skalarfeldes im Weltraum gab. Es kann als dunkle Energie angesehen werden, da das Vakuum zu diesem Zeitpunkt mit enormer Energie gefüllt ist, daher wird dieses Vakuum als Pseudovakuum bezeichnet. Zwischen 10^-36 Sekunden und 10^-32 Sekunden verursacht Vakuumenergie die Aufblähung des Weltraums. Wenn die Inflation aufhört, zerfällt die Vakuumenergie und erzeugt andere Materie und Felder. Diese Phase ist die Erwärmungsphase des Universums, die den Beginn dessen darstellt, was wir den Urknall nennen.

Nach der Freisetzung der Vakuumenergie verlangsamte sich die Expansionsrate des Universums deutlich, aber das Universum expandierte weiter, da ein Teil der Energie im Inflationsfeld immer noch im Vakuum verblieb. Dies ist das, was wir heute dunkle Energie nennen. Dunkle Energie sorgt immer noch dafür, dass sich der Weltraum ausdehnt. Mit der Inflationstheorie können wir den Ursprung des thermischen Zustands des Urknalls verstehen, der aus dem Zerfall der Vakuumenergie resultiert. Obwohl wir derzeit nicht wissen, was zwischen null und 10-36 Sekunden passiert ist, hat das Aufkommen der Inflationstheorie das Urknallmodell vollständiger gemacht. Doch 1986 wurde die Inflationstheorie von Alan Guth von drei Physikern zur Theorie der ewigen Inflation weiterentwickelt. Basierend auf dieser Theorie haben wir die folgende Vorhersage: Die Inflation des Universums hat noch nicht aufgehört, sie geht immer noch weiter. Der neu geschaffene Raum verfügt über die gleiche Menge Vakuumenergie. Wenn die Inflation irgendwo im Weltraum stoppt, entsteht eine Blasenregion. Dieser Blasenbereich erlebte eine große Explosion und ein Blasenuniversum entstand. Das Universum, in dem wir leben, ist eines von vielen Blasenuniversen.

Um das Modell der ewigen Inflation zu verstehen, stellen Sie sich einen kleinen Ball vor, der auf einem sanften Hügel rollt. Der Fuß des Hügels ist ein Tal, und der Ball hat am Hang eine gewisse potentielle Energie. Dieser Zustand kann mit dem mit Vakuumenergie gefüllten Universum verglichen werden, bei dem es sich um ein Pseudovakuum handelt. Offensichtlich befindet sich der Ball nicht in einem stabilen Zustand, sondern rollt schließlich das Tal hinunter, setzt Energie frei und gelangt in einen stabilen Zustand. Dies bedeutet das Ende der Inflation. Wenn das Vakuum Energie freisetzt, entstehen andere Teilchen und Felder, wodurch ein heißer Urknall entsteht. Wenn das Inflationsfeld im Vakuum klassisch wäre, wäre das Problem relativ einfach, da wir bestimmen könnten, wann der Ball den Hügel hinunterrollen würde. Sobald sie das gesamte Universum erfasst, wird die Inflation enden und das Universum kann nur noch ein Universum bilden. Das Inflationsfeld ist jedoch ein Quantenfeld und der Ball ist kein makroskopisches Objekt. Es wird durch die Quantenmechanik gesteuert. Der Zeitpunkt, zu dem der Ball den Hügel hinunterrollt, ist also ungewiss und schwankt den Hügel hinauf hin und her. Es könnte weniger als eine Sekunde dauern, es könnten zwei Sekunden sein, es könnte jederzeit sein. Daher ist in verschiedenen Regionen der kosmischen Inflation der Zeitpunkt, zu dem die Inflation endet, unterschiedlich. In manchen Räumen kann die Geburt eines Universums schnell erfolgen, während es in anderen Räumen lange dauern kann. Mit der Zeit wird das Universum viele solcher Blasenuniversen hervorbringen, das Multiversum.

Können wir also mit anderen Universen kommunizieren? Offensichtlich ist das unmöglich. Da sich der Raum in jedem Universum weitaus schneller als die Lichtgeschwindigkeit ausdehnt, werden in keiner Weise Informationen zwischen den beiden Universen ausgetauscht. Um die Existenz des Multiversums zu beweisen, können wir daher nur nach indirekten Beweisen suchen. Nach Ansicht einiger Wissenschaftler. Als das Multiversum entstand, waren die Universen so nah beieinander, dass sie keine Zeit hatten, sich zu entfernen. Dadurch entstehen Gravitationswechselwirkungen, die kalte Stellen in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung hinterlassen. Wir wissen, dass kalte Stellen das Ergebnis starker Schwerkraft sind. Laut Forschungsarbeiten, die in „Physical Review Letters“ und „Physical Review D“ veröffentlicht wurden, wurden im kosmischen Mikrowellenhintergrund kalte Flecken entdeckt, die möglicherweise durch andere nahegelegene Universen verursacht wurden. Es besteht jedoch kein Konsens zu diesem Thema. Die meisten Wissenschaftler glauben, dass diese kalten Stellen eher Spuren der Schwerkraft uralter Superhaufen als Hinweise auf ein Multiversum sind. Wie beweisen wir also die mögliche Existenz eines Multiversums? Eine Möglichkeit besteht darin, ein Quantenmultiversum auf der Erde zu schaffen, indem Quantenphänomene genutzt werden, um das zuvor beschriebene Verhalten des Inflatonfelds zu reproduzieren. Solange die Quantenphänomene, die wir im Labor beobachten, mit unseren Vorhersagen für diesen Quantenball übereinstimmen, bedeutet dies, dass sich das frühe Inflationsfeld wahrscheinlich gemäß unseren Vorhersagen entwickeln wird.

Die Cornell University hat eine Studie veröffentlicht, die das erste experimentelle Ergebnis ist, das die Existenz eines Multiversums beweist. Das Experiment wurde am 9. Mai 2023 durchgeführt und verwendete Ferrofluid als Forschungsobjekt. Wenn diese Flüssigkeiten von einem metastabilen Zustand in einen Grundzustand übergehen, ähnlich wie ein Ball einen Hügel hinunterrollt, verhalten sie sich sehr ähnlich wie der Zerfallsprozess des Inflatonfeldes. Dies steht im Allgemeinen im Einklang mit den Vorhersagen der Theorie der ewigen Inflation, das Experiment ist jedoch linear und eindimensional. Wenn wir die Existenz des Multiversums beweisen wollen, müssen wir noch zwei- und dreidimensionale Experimente durchführen. Daher führen Wissenschaftler in der Quantenphysik andere Experimente durch. Wenn Atome extrem niedrige Drücke und Temperaturen erreichen, entwickeln die Wellenfunktionen der Atome Kohärenz und alle Atome befinden sich im niedrigsten und gleichen Quantenzustand. Dieses Phänomen wird als Bose-Einstein-Kondensation bezeichnet. Die Forscher beobachteten auch die Bildung winziger Vakuumblasen in diesen verdichteten Wolken. Aus Datensicht ähneln diese Mikrovakuumblasen der Entstehung kosmischer Blasen. Die Wissenschaftler führen derzeit ähnliche Experimente mit Kaliumatomen durch und planen, die Ergebnisse im nächsten Jahr zu veröffentlichen. Das Multiversum ist also sehr gut möglich, weil es logisch sinnvoll ist. Wenn das Multiversum wirklich existiert, wie sieht dann genau das „Mutteruniversum“, in dem wir leben, aus?

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