Οι συγκρούσεις πολλαπλών συστάσεων μπορεί να σημαδεύουν τον ουρανό

Όπως πολλοί από τους συναδέλφους της, η Hiranya Peiris, κοσμολόγος στο University College του Λονδίνου, κάποτε απέρριψε σε μεγάλο βαθμό την ιδέα ότι το σύμπαν μας μπορεί να είναι μόνο ένα από τα πολλά σε ένα τεράστιο πολυσύμπαν. Ήταν επιστημονικά συναρπαστικό, σκέφτηκε, αλλά και θεμελιωδώς ανεξέλεγκτη. Προτίμησε να επικεντρώσει την έρευνά της σε πιο συγκεκριμένα ερωτήματα, όπως το πώς εξελίσσονται οι γαλαξίες.

Στη συνέχεια, ένα καλοκαίρι στο Aspen Center for Physics, η Peiris βρέθηκε να συνομιλεί με τον Matt Johnson του Ινστιτούτου Perimeter, ο οποίος ανέφερε το ενδιαφέρον του για την ανάπτυξη εργαλείων για τη μελέτη της ιδέας. Τους πρότεινε να συνεργαστούν.

Στην αρχή ο Πειρής ήταν δύσπιστος. «Πιστεύω ως παρατηρητής ότι οποιαδήποτε θεωρία, όσο ενδιαφέρουσα και κομψή, λείπει σοβαρά εάν δεν έχει ελεγχόμενες συνέπειες», είπε. Αλλά ο Τζόνσον την έπεισε ότι μπορεί να υπάρχει τρόπος να δοκιμαστεί η ιδέα. Εάν το σύμπαν που κατοικούμε είχε προ πολλού συγκρουσθεί με ένα άλλο σύμπαν, η συντριβή θα είχε αφήσει ένα αποτύπωμα στο κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο (CMB), την αχνή μεταλάμψη από τη Μεγάλη Έκρηξη. Και αν οι φυσικοί μπορούσαν να εντοπίσουν μια τέτοια υπογραφή, θα παρείχε ένα παράθυρο στο πολυσύμπαν.

Ο Erick Weinberg, ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο Columbia, εξηγεί αυτό το πολυσύμπαν συγκρίνοντάς το με ένα καζάνι που βράζει, με τις φυσαλίδες να αντιπροσωπεύουν μεμονωμένα σύμπαντα - απομονωμένους θύλακες του χωροχρόνου. Καθώς η κατσαρόλα βράζει, οι φυσαλίδες διαστέλλονται και μερικές φορές συγκρούονται. Μια παρόμοια διαδικασία μπορεί να συνέβη στις πρώτες στιγμές του σύμπαντος.

Στα χρόνια από την αρχική τους συνάντηση, ο Peiris και ο Johnson μελέτησαν πώς μια σύγκρουση με ένα άλλο σύμπαν στις πρώτες στιγμές του χρόνου θα είχε στείλει κάτι παρόμοιο με ένα ωστικό κύμα στο σύμπαν μας. Πιστεύουν ότι μπορεί να είναι σε θέση να βρουν στοιχεία μιας τέτοιας σύγκρουσης σε δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Planck, το οποίο χαρτογραφεί το CMB.

Το έργο μπορεί να μην λειτουργήσει, παραδέχεται ο Πειρής. Απαιτεί όχι μόνο να ζούμε σε ένα πολυσύμπαν αλλά και το σύμπαν μας να συγκρουστεί με ένα άλλο στην πρωταρχική κοσμική ιστορία μας. Αλλά αν οι φυσικοί τα καταφέρουν, θα έχουν τα πρώτα απίθανα στοιχεία για έναν κόσμο πέρα ​​από το δικό μας.

Όταν οι φυσαλίδες συγκρούονται

Οι θεωρίες του πολυσύμπαντος υποβιβάστηκαν κάποτε σε επικράτεια επιστημονικής φαντασίας ή crackpot. «Ακούγεται σαν να έχεις πάει σε τρελή χώρα», είπε ο Τζόνσον, ο οποίος έχει κοινά ραντεβού στο Perimeter Institute of Theoretical Physics και στο Πανεπιστήμιο York. Αλλά οι επιστήμονες έχουν καταλήξει σε πολλές εκδοχές του τι μπορεί να είναι ένα πολυσύμπαν, μερικές λιγότερο τρελές από άλλες.

Το πολυσύμπαν που ενδιαφέρει η Πέιρη και οι συνάδελφοί της δεν είναι η αμφιλεγόμενη υπόθεση των «πολλών κόσμων» που προτάθηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1950 και υποστηρίζει ότι κάθε κβαντικό γεγονός γεννά ένα ξεχωριστό σύμπαν. Ούτε αυτή η έννοια του πολυσύμπαντος σχετίζεται με το δημοφιλές τροπάριο επιστημονικής φαντασίας των παράλληλων κόσμων, νέων συμπάντων που αποσπώνται από τον χωροχρόνο μας και γίνονται ξεχωριστές σφαίρες. Αντίθετα, αυτή η εκδοχή προκύπτει ως συνέπεια του πληθωρισμού, μιας ευρέως αποδεκτής θεωρίας για τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος.

Ο πληθωρισμός υποστηρίζει ότι το σύμπαν μας γνώρισε μια ξαφνική έκρηξη ταχείας διαστολής μια στιγμή μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η οποία ανατινάχθηκε από ένα απειροελάχιστα μικρό στίγμα σε ένα που εκτείνεται σε ένα τέταρτο του δισεκατομμυρίου ετών φωτός σε απλά κλάσματα του δευτερολέπτου.

Ωστόσο, ο πληθωρισμός, μόλις ξεκινήσει, τείνει να μην σταματήσει ποτέ εντελώς. Σύμφωνα με τη θεωρία, μόλις το σύμπαν αρχίσει να διαστέλλεται, θα τελειώσει σε ορισμένα σημεία, δημιουργώντας περιοχές όπως το σύμπαν που βλέπουμε παντού γύρω μας σήμερα. Αλλά αλλού ο πληθωρισμός απλώς θα συνεχίσει αιώνια στο μέλλον.

Αυτό το χαρακτηριστικό έχει οδηγήσει τους κοσμολόγους να σκεφτούν ένα σενάριο που ονομάζεται αιώνιος πληθωρισμός. Σε αυτήν την εικόνα, μεμονωμένες περιοχές του διαστήματος σταματούν να φουσκώνουν και γίνονται «σύμπαν με φυσαλίδες» όπως αυτό στο οποίο ζούμε. Αλλά σε μεγαλύτερες κλίμακες, η εκθετική επέκταση συνεχίζεται για πάντα και δημιουργούνται συνεχώς νέα σύμπαντα με φυσαλίδες. Κάθε φυσαλίδα θεωρείται ένα σύμπαν από μόνη της, παρά το γεγονός ότι είναι μέρος του ίδιου χωροχρόνου, επειδή ένας παρατηρητής δεν μπορούσε να ταξιδέψει από τη μια φυσαλίδα στην άλλη χωρίς να κινηθεί ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός. Και κάθε φούσκα μπορεί να έχει τους δικούς της ξεχωριστούς νόμους της φυσικής. "Αν αγοράσετε αιώνιο πληθωρισμό, αυτό προβλέπει ένα πολυσύμπαν", είπε ο Πέιρης.

Το 2012, ο Peiris και ο Johnson συνεργάστηκαν με τον Anthony Aguirre και τον Max Wainwright -και οι δύο φυσικοί στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Santa Cruz- για να κατασκευάσουν ένα προσομοιωμένο πολύσύμπαν με μόνο δύο φυσαλίδες. Μελέτησαν τι συνέβη μετά τη σύγκρουση των φυσαλίδων για να καθορίσουν τι θα έβλεπε ένας παρατηρητής. Η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι μια σύγκρουση δύο συμπάντων με φυσαλίδες θα εμφανιζόταν σε εμάς ως ένας δίσκος στο CMB με ένα χαρακτηριστικό προφίλ θερμοκρασίας.

Για να προφυλαχθούν από το ανθρώπινο λάθος - τείνουμε να βλέπουμε τα μοτίβα που θέλουμε να δούμε - επινόησαν ένα σύνολο αλγορίθμων για αυτόματη αναζήτηση αυτών των δίσκων σε δεδομένα από το Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), ένα διαστημικό παρατηρητήριο. Το πρόγραμμα εντόπισε τέσσερις πιθανές περιοχές με διακυμάνσεις θερμοκρασίας που συνάδουν με αυτό που θα μπορούσε να αποτελεί ένδειξη σύγκρουσης φυσαλίδων. Όταν τα δεδομένα από τον δορυφόρο Planck γίνουν διαθέσιμα αργότερα αυτό το έτος, οι ερευνητές θα πρέπει να είναι σε θέση να βελτιώσουν αυτήν την προηγούμενη ανάλυση.

Ωστόσο, ο εντοπισμός πειστικών υπογραφών του πολυσύμπαντος είναι δύσκολος. Το να γνωρίζουμε απλώς πώς μπορεί να μοιάζει μια συνάντηση απαιτεί ενδελεχή κατανόηση της δυναμικής των συγκρούσεων φυσαλίδων — κάτι που είναι αρκετά δύσκολο να μοντελοποιηθεί σε έναν υπολογιστή, δεδομένης της πολυπλοκότητας τέτοιων αλληλεπιδράσεων.

Όταν αντιμετωπίζουν ένα νέο πρόβλημα, οι φυσικοί συνήθως βρίσκουν ένα καλό μοντέλο που ήδη κατανοούν και το προσαρμόζουν κάνοντας μικρές τροποποιήσεις που ονομάζουν «διαταραχές». Για παράδειγμα, για να μοντελοποιήσει την τροχιά ενός δορυφόρου στο διάστημα, ένας φυσικός θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει τους κλασικούς νόμους της κίνησης που περιέγραψε ο Ισαάκ Νεύτωνας τον 17ο αιώνα και στη συνέχεια να κάνει μικρές βελτιώσεις υπολογίζοντας τις επιπτώσεις άλλων παραγόντων που θα μπορούσαν να επηρεάσουν την κίνησή του, όπως π.χ. πίεση από τον ηλιακό άνεμο. Για απλά συστήματα, θα πρέπει να υπάρχουν μόνο μικρές αποκλίσεις από το μη διαταραγμένο μοντέλο. Προσπαθήστε να υπολογίσετε τα μοτίβα ροής αέρα ενός πολύπλοκου συστήματος όπως ένας ανεμοστρόβιλος, ωστόσο, και αυτές οι προσεγγίσεις καταρρέουν. Οι διαταραχές εισάγουν ξαφνικές, πολύ μεγάλες αλλαγές στο αρχικό σύστημα αντί για μικρότερες, προβλέψιμες βελτιώσεις.

Η μοντελοποίηση των συγκρούσεων φυσαλίδων κατά τη διάρκεια της πληθωριστικής περιόδου του πρώιμου σύμπαντος είναι παρόμοια με τη μοντελοποίηση ενός ανεμοστρόβιλου. Από τη φύση του, ο πληθωρισμός επεκτείνει τον χωροχρόνο με εκθετικό ρυθμό — ακριβώς το είδος των μεγάλων άλματος τιμών που καθιστούν τον υπολογισμό της δυναμικής τόσο δύσκολο.

«Φανταστείτε ότι ξεκινάτε με ένα πλέγμα, αλλά μέσα σε μια στιγμή, το πλέγμα έχει επεκταθεί σε τεράστιο μέγεθος», είπε ο Peiris. Με τους συνεργάτες της, έχει χρησιμοποιήσει τεχνικές όπως η προσαρμοστική βελτιστοποίηση πλέγματος - μια επαναληπτική διαδικασία για να ξεκαθαρίσει τις πιο σχετικές λεπτομέρειες σε ένα τέτοιο πλέγμα σε όλο και πιο λεπτές κλίμακες - στις προσομοιώσεις του πληθωρισμού για να αντιμετωπίσει την πολυπλοκότητα. Ο Eugene Lim, ένας φυσικός στο King's College του Λονδίνου, ανακάλυψε ότι ένας ασυνήθιστος τύπος ταξιδιωτικού κύματος μπορεί να βοηθήσει στην απλοποίηση των πραγμάτων ακόμη περισσότερο.

Κύματα μετάφρασης

Τον Αύγουστο του 1834, ένας Σκωτσέζος μηχανικός ονόματι John Scott Russell διεξήγαγε πειράματα κατά μήκος του Union Canal με στόχο τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των σκαφών του καναλιού. Μια βάρκα που σύρθηκε από μια ομάδα αλόγων σταμάτησε ξαφνικά και ο Ράσελ παρατήρησε ένα μοναχικό κύμα στο νερό που συνέχιζε να κυλούσε προς τα εμπρός με σταθερή ταχύτητα χωρίς να χάσει το σχήμα του. Η συμπεριφορά ήταν αντίθετη με τα τυπικά κύματα, τα οποία τείνουν να ισοπεδώνονται ή να ανεβαίνουν σε μια κορυφή και να ανατρέπονται γρήγορα. Ενδιαφερόμενος, ο Ράσελ παρακολούθησε το κύμα έφιππος για μερικά μίλια προτού τελικά διαλυθεί στα νερά του καναλιού. Αυτή ήταν η πρώτη καταγεγραμμένη παρατήρηση σολίτονα.

Ο Ράσελ ενθουσιάστηκε τόσο πολύ από το αδάμαστο κύμα που έχτισε μια δεξαμενή κυμάτων 30 ποδιών στον κήπο του για να μελετήσει περαιτέρω το φαινόμενο, σημειώνοντας βασικά χαρακτηριστικά αυτού που ονόμασε «το κύμα της μετάφρασης». Ένα τέτοιο κύμα θα μπορούσε να διατηρήσει το μέγεθος, το σχήμα και την ταχύτητα σε μεγαλύτερες αποστάσεις από το συνηθισμένο. Η ταχύτητα εξαρτιόταν από το μέγεθος του κύματος και το πλάτος εξαρτιόταν από το βάθος του νερού. Και αν ένα μεγάλο μοναχικό κύμα προσπερνούσε ένα μικρότερο, το μεγαλύτερο, ταχύτερο κύμα θα περνούσε ακριβώς από μέσα.

Οι παρατηρήσεις του Russell απορρίφθηκαν σε μεγάλο βαθμό από τους συνομηλίκους του, επειδή τα ευρήματά του φαινόταν να έρχονται σε αντίθεση με όσα ήταν γνωστά για τη φυσική των κυμάτων του νερού εκείνη την εποχή. Μόλις στα μέσα της δεκαετίας του 1960 τέτοια κύματα ονομάστηκαν σολιτόνια και οι φυσικοί συνειδητοποίησαν τη χρησιμότητά τους στη μοντελοποίηση προβλημάτων σε διάφορους τομείς όπως οι οπτικές ίνες, οι βιολογικές πρωτεΐνες και το DNA. Τα σολίτονα εμφανίζονται επίσης σε ορισμένες διαμορφώσεις της κβαντικής θεωρίας πεδίου. Περάστε ένα κβαντικό πεδίο και θα δημιουργήσετε μια ταλάντωση που συνήθως διαχέεται προς τα έξω, αλλά διαμορφώστε τα πράγματα με τον σωστό τρόπο και αυτή η ταλάντωση θα διατηρήσει το σχήμα της — ακριβώς όπως το κύμα μετάφρασης του Russell.

Επειδή τα σολιτόνια είναι τόσο σταθερά, ο Lim πιστεύει ότι θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως ένα απλοποιημένο μοντέλο παιχνιδιού για τη δυναμική των συγκρούσεων φυσαλίδων στο πολυσύμπαν, παρέχοντας στους φυσικούς καλύτερες προβλέψεις για το τι είδους υπογραφές θα μπορούσαν να εμφανιστούν στο CMB. Εάν η γνώμη του είναι σωστή, τα διαστελλόμενα τοιχώματα του σύμπαντος των φυσαλίδων μας μοιάζουν πολύ με σολίτονα.

Ωστόσο, ενώ είναι σχετικά απλό θέμα να μοντελοποιήσουμε ένα μοναχικό στάσιμο κύμα, η δυναμική γίνεται πολύ πιο περίπλοκη και δύσκολο να υπολογιστεί όταν τα σολιτόνια συγκρούονται και αλληλεπιδρούν, αναγκάζοντας τους φυσικούς να βασίζονται σε προσομοιώσεις υπολογιστή. Στο παρελθόν, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια συγκεκριμένη κατηγορία σολιτονίου με μια ακριβή μαθηματική λύση και τροποποίησαν αυτό το μοντέλο για να ταιριάζει στους σκοπούς τους. Αλλά αυτή η προσέγγιση λειτουργεί μόνο εάν το υπό μελέτη σύστημα στόχου είναι ήδη αρκετά παρόμοιο με το μοντέλο του παιχνιδιού. Διαφορετικά οι αλλαγές είναι πολύ μεγάλες για να υπολογιστούν.

Για να ξεπεράσει αυτό το εμπόδιο, ο Lim επινόησε ένα προσεγμένο τέχνασμα βασισμένο σε ένα ιδιόρρυθμο χαρακτηριστικό των συγκρούσεων σολιτονίου. Όταν φανταζόμαστε δύο αντικείμενα να συγκρούονται, υποθέτουμε φυσικά ότι όσο πιο γρήγορα κινούνται, τόσο μεγαλύτερη είναι η πρόσκρουση και τόσο πιο περίπλοκη είναι η δυναμική. Δύο αυτοκίνητα που συγκρούονται μεταξύ τους σε υψηλές ταχύτητες, για παράδειγμα, θα παράγουν διάσπαρτα συντρίμμια, θερμότητα, θόρυβο και άλλα αποτελέσματα. Το ίδιο ισχύει για τα συγκρουόμενα σολίτονα — τουλάχιστον αρχικά. Συγκρούστε δύο σολίτονα πολύ αργά και θα υπάρξει πολύ μικρή αλληλεπίδραση, σύμφωνα με τον Lim. Καθώς η ταχύτητα αυξάνεται, τα σολιτόνια αλληλεπιδρούν πιο έντονα.

Αλλά ο Lim διαπίστωσε ότι καθώς η ταχύτητα συνεχίζει να αυξάνεται, το μοτίβο τελικά αντιστρέφεται:Η αλληλεπίδραση σολιτονίου αρχίζει να μειώνεται. Μέχρι τη στιγμή που ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός, δεν υπάρχει καμία αλληλεπίδραση. «Απλώς πετούν ο ένας δίπλα στον άλλον», είπε ο Λιμ. «Όσο πιο γρήγορα συγκρούσεις δύο σολιτόνια, τόσο πιο απλά γίνονται». Η έλλειψη αλληλεπιδράσεων διευκολύνει τη μοντελοποίηση της δυναμικής των συγκρουόμενων σολιτονίων, καθώς και των συγκρουόμενων συμπάντων φυσαλίδων με σολίτονα ως «άκρα» τους, καθώς τα συστήματα είναι κατά προσέγγιση παρόμοια.

Σύμφωνα με τον Johnson, ο Lim αποκάλυψε έναν πολύ απλό κανόνα που μπορεί να εφαρμοστεί ευρέως:οι αλληλεπιδράσεις πολλαπλών συστάσεων είναι αδύναμες κατά τη διάρκεια συγκρούσεων υψηλής ταχύτητας, καθιστώντας ευκολότερη την προσομοίωση της δυναμικής αυτών των συναντήσεων. Κάποιος μπορεί απλά να δημιουργήσει ένα νέο μοντέλο του πολυσύμπαντος, να χρησιμοποιήσει σολίτονα ως εργαλείο για να χαρτογραφήσει τις αναμενόμενες υπογραφές του νέου μοντέλου σε κοσμικά δεδομένα μικροκυμάτων και να αποκλείσει τυχόν θεωρίες που δεν ταιριάζουν με αυτό που βλέπουν οι ερευνητές. Αυτή η διαδικασία θα βοηθούσε τους φυσικούς να εντοπίσουν τα πιο βιώσιμα μοντέλα για το πολυσύμπαν, τα οποία — αν και εξακολουθούν να είναι εικασιακά — θα ήταν συνεπή τόσο με τα πιο πρόσφατα δεδομένα παρατήρησης όσο και με τη θεωρία του πληθωρισμού.

The Multiverse’s Case for String Theory

Ένας λόγος που περισσότεροι φυσικοί παίρνουν στα σοβαρά την ιδέα του πολυσύμπαντος είναι ότι ορισμένα τέτοια μοντέλα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επίλυση μιας σημαντικής πρόκλησης στη θεωρία χορδών. Ένας από τους στόχους της θεωρίας χορδών ήταν να ενοποιήσει την κβαντική μηχανική και τη γενική σχετικότητα, δύο ξεχωριστά «βιβλία κανόνων» στη φυσική που διέπουν πολύ διαφορετικές κλίμακες μεγέθους, σε μια ενιαία, απλή λύση.

Αλλά πριν από περίπου 10 χρόνια, «το όνειρο της θεωρίας χορδών κάπως εξερράγη», είπε ο Τζόνσον — και όχι με καλό τρόπο. Οι ερευνητές άρχισαν να συνειδητοποιούν ότι η θεωρία χορδών δεν παρέχει μια μοναδική λύση. Αντίθετα, «σας δίνει τη θεωρία ενός τεράστιου αριθμού κόσμων», είπε ο Weinberg. Μια κοινή εκτίμηση —μια που ο Weinberg πιστεύει ότι είναι συντηρητική— είναι 10 πιθανότητες. Αυτή η πανοπλία κόσμων υποδηλώνει ότι η θεωρία χορδών μπορεί να προβλέψει κάθε πιθανό αποτέλεσμα.

Το πολυσύμπαν θα παρείχε ένα πιθανό μέσο για την ενσωμάτωση όλων των διαφορετικών κόσμων που προβλέπονται από τη θεωρία χορδών. Κάθε έκδοση θα μπορούσε να υλοποιηθεί στο δικό της σύμπαν φούσκας. "Τα πάντα εξαρτώνται από το μέρος του σύμπαντος στο οποίο ζείτε", είπε ο Lim.

Ο Πείρης αναγνωρίζει ότι αυτό το επιχείρημα έχει τους επικριτές του. «Μπορεί να προβλέψει οτιδήποτε, και επομένως δεν είναι έγκυρο», είπε ο Πέιρις σχετικά με το σκεπτικό που χρησιμοποιείται συνήθως για να απορρίψει την έννοια του πολυσύμπαντος ως ταυτολογία, παρά ως αληθινή επιστημονική θεωρία. «Αλλά νομίζω ότι αυτός είναι ο λάθος τρόπος να το σκεφτείς». Η θεωρία της εξέλιξης, υποστηρίζει ο Peiris, μοιάζει επίσης με ταυτολογία από ορισμένες απόψεις - «ένας οργανισμός υπάρχει επειδή επέζησε» - ωστόσο έχει τεράστια επεξηγηματική δύναμη. Είναι ένα απλό μοντέλο που απαιτεί λίγη αρχική συμβολή για την παραγωγή της τεράστιας ποικιλίας ειδών που βλέπουμε σήμερα.

Ένα πολυσύμπαν μοντέλο που συνδέεται με τον αιώνιο πληθωρισμό θα μπορούσε να έχει την ίδια ερμηνευτική δύναμη. Σε αυτή την περίπτωση, τα σύμπαντα των φυσαλίδων λειτουργούν σαν την ειδογένεση. Αυτά τα σύμπαντα που τυχαίνει να έχουν τους σωστούς νόμους της φυσικής τελικά θα «επιτυχούν» - δηλαδή, θα γίνουν το σπίτι για συνειδητούς παρατηρητές όπως εμείς. Εάν το σύμπαν μας είναι ένα από τα πολλά σε ένα πολύ μεγαλύτερο πολυσύμπαν, η ύπαρξή μας φαίνεται λιγότερο απίθανη.

Αβέβαια σήματα

Τελικά, ωστόσο, η αρχική αντίρρηση του Peiris εξακολουθεί να ισχύει:Χωρίς κάποια μέσα συλλογής πειραματικών αποδεικτικών στοιχείων, η υπόθεση του πολυσύμπαντος θα είναι εξ ορισμού ανεξέλεγκτη. Ως εκ τούτου, θα παραμονεύει στο περιθώριο της αξιοσέβαστης φυσικής — εξ ου και το έντονο ενδιαφέρον για την ανίχνευση υπογραφών σύγκρουσης φυσαλίδων στο CMB.

Φυσικά, «ακριβώς επειδή αυτές οι συγκρούσεις φυσαλίδων μπορούν να αφήσουν υπογραφή δεν σημαίνει ότι αφήνουν και υπογραφή», τόνισε ο Πείρης. «Χρειαζόμαστε τη φύση για να είναι ευγενική μαζί μας». Ένα παρατηρήσιμο σήμα θα μπορούσε να είναι ένα σπάνιο εύρημα, δεδομένου του πόσο γρήγορα επεκτάθηκε ο χώρος κατά τη διάρκεια του πληθωρισμού. Οι συγκρούσεις μπορεί να μην ήταν σπάνιες, αλλά ο επακόλουθος πληθωρισμός «τείνει να μειώνει τα αποτελέσματα της σύγκρουσης όπως ακριβώς αραιώνει όλες τις άλλες προηγούμενες «δομές» στο πρώιμο σύμπαν, αφήνοντάς σας μια μικρή πιθανότητα να δείτε ένα σήμα στο CMB ουρανό», είπε ο Πείρης.

«Η δική μου αίσθηση είναι ότι πρέπει να προσαρμόσετε τους αριθμούς αρκετά καλά για να λειτουργήσει», είπε ο Weinberg. Ο ρυθμός σχηματισμού των συμπάντων της φυσαλίδας είναι βασικός. Εάν είχαν σχηματιστεί αργά, οι συγκρούσεις δεν θα ήταν δυνατές, επειδή το διάστημα θα είχε επεκταθεί και θα είχε απομακρύνει τις φυσαλίδες πολύ πριν συμβεί οποιαδήποτε σύγκρουση. Εναλλακτικά, εάν οι φυσαλίδες είχαν σχηματιστεί πολύ γρήγορα, θα είχαν συγχωνευθεί πριν επεκταθεί επαρκώς ο χώρος ώστε να σχηματιστούν αποσυνδεδεμένες τσέπες. Κάπου στο ενδιάμεσο είναι ο ρυθμός Goldilocks, ο «ακριβώς σωστός» ρυθμός με τον οποίο θα έπρεπε να σχηματιστούν οι φυσαλίδες για να είναι δυνατή μια σύγκρουση.

Οι ερευνητές ανησυχούν επίσης για την εύρεση ψευδούς θετικού. Ακόμα κι αν συνέβαινε μια τέτοια σύγκρουση και αποτυπώνονταν στοιχεία στο CMB, ο εντοπισμός του ενδεικτικού μοτίβου δεν θα αποτελούσε απαραίτητα απόδειξη ενός πολυσύμπαντος. «Μπορείτε να έχετε ένα αποτέλεσμα και να πείτε ότι θα είναι σύμφωνο με τις υπολογισμένες προβλέψεις για αυτές τις συγκρούσεις [φυσαλίδων]», είπε ο Weinberg. «Αλλά μπορεί κάλλιστα να συνάδει με πολλά άλλα πράγματα». Για παράδειγμα, ένα παραμορφωμένο CMB μπορεί να είναι απόδειξη θεωρητικών οντοτήτων που ονομάζονται κοσμικές χορδές. Αυτά είναι σαν τις ρωγμές που σχηματίζονται στον πάγο όταν παγώνει μια λίμνη, εκτός από το ότι εδώ ο πάγος είναι το ύφασμα του χωροχρόνου. Τα μαγνητικά μονόπολα είναι ένα άλλο υποθετικό ελάττωμα που θα μπορούσε να επηρεάσει το CMB, όπως και οι κόμβοι ή οι συστροφές στο χωροχρόνο που ονομάζονται υφές.

Ο Weinberg δεν είναι σίγουρος ότι θα ήταν καν δυνατό να πει κανείς τη διαφορά μεταξύ αυτών των διαφορετικών πιθανοτήτων, ειδικά επειδή υπάρχουν πολλά μοντέλα αιώνιου πληθωρισμού. Χωρίς να γνωρίζουμε τις ακριβείς λεπτομέρειες της θεωρίας, η προσπάθεια να κάνουμε μια θετική ταύτιση του πολυσύμπαντος θα ήταν σαν να προσπαθούμε να κάνουμε διάκριση μεταξύ της σύνθεσης δύο μετεωριτών που χτύπησαν την οροφή ενός σπιτιού αποκλειστικά από τον ήχο των κρούσεων, χωρίς να γνωρίζουμε πώς το σπίτι κατασκευάζεται και με τι υλικά.

Εάν επιβεβαιωθεί μια υπογραφή για μια σύγκρουση φυσαλίδων, ο Peiris δεν βλέπει τρόπο να μελετήσει περαιτέρω ένα άλλο σύμπαν φυσαλίδων γιατί μέχρι τώρα θα ήταν εντελώς εκτός αιτιώδους επαφής με το δικό μας. Αλλά θα ήταν μια εκπληκτική επικύρωση ότι η έννοια του πολυσύμπαντος αξίζει μια θέση στο δοκιμαστικό τραπέζι της φυσικής.

Και αν αυτό το σήμα αποδειχτεί ότι είναι απόδειξη για κοσμικές χορδές ή μαγνητικά μονόπολα, θα εξακολουθούσε να αποτελεί συναρπαστική νέα φυσική στα σύνορα της κοσμολογίας. Από αυτή την άποψη, «η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων είναι το υπόβαθρο της σύγχρονης κοσμολογίας», είπε ο Peiris. "Είναι το δώρο που συνεχίζει να δίνει."