Zvětšit obrázek

Žijeme v mnohovesmíru? Kredit: Simons Science News.

Když vrcholoví fyzici přemýšlejí o práci, jistě to nemají úplně lehké. Bez urážky vůči všem dalším profesím, které si vždy žádají své a mnohdy až nadlidské úsilí. Fyzikům ale přeci jenom v rovnicích kvílejí vybuchující hvězdy, v nezměrné prázdnotě rotují obrovitánské galaxie anebo sviští potměšilé nepolapitelné částice nepředstavitelně nepatrných rozměrů. Vlastně ani nepřekvapí, že se fyzikální esa uchylují k estetice, která je pro ně jako kotva ve víru běsnících sil přírody. Albert Einstein a další fyzici si po druhé světové válce vysnili absolutně krásné a soběstačné zákony přírody, které budou ctít přirozenost (naturalness). Zjednodušeně řečeno, podle těchto představ by měly ty nejzákladnější fyzikální parametry hodnoty v řádu jednotek a nemělo by tím pádem jít o ohromně veliká či naopak velice malá čísla.

Zvětšit obrázek

Rafael Bousso. Kredit: Sonic Acts.

V současnosti nás zlobí tři významné parametry související se Standardním modelem částicové fyziky, které, tak jak je známe, mají mnohem menší koeficienty, než jak by si žádala estetika přirozenosti. Prvním z nich je úhel theta, který hraje ústřední roli v takzvaném CP problému silné interakce. Jeho podstatou je záhada, proč kvantová chromodynamika nejeví známky narušení CP symetrie. Druhým takovým parametrem kosmologická konstanta, která trápila Einsteina. Je celá divná a zatím nevíme, jak ji odvodit ze světa částicové fyziky. Třetím problematickým parametrem je hmotnost Higgsova bosonu, která úzce souvisí s takzvaným problémem hierarchie. V tomto případě jde o ohromný nepoměr mezi slabou sílou, která je deset na třicátou druhou krát silnější než gravitace a nikdo neví proč.

Zvětšit obrázek

Nima Arkani-Hamed. Kredit: Natalie Wolchover/ Simons Science News.

V poslední době se mezi fyziky šušká, že by zajímavým řešením mohl být koncept mnohovesmíru. Raphael Bousso tehdy ze Stanfordu a Joseph Polchinski z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře v roce 2000 podotkli, že z M-teorie vyplývá 100 na pětistou možností, jak uspořádat dodatečné dimenze, které by podle této představy měly být pevně zauzlené kolem každého bodu naší čtyřrozměrné reality. Tyto možnosti by neměly být rovnocenné, ale lišily by se v množství vázané energie. Tím by se před námi otevírala možnost existence nepředstavitelného počtu rozličných vesmírů. Pokud by to tak bylo, tak ovšem požadavek přirozenosti ztratil smysl. Vesmír by nebyl unikátní a dokonalý, byl by jenom jedním z ohromného počtu existujících vesmírů.

Zvětšit obrázek

Jak to asi nakonec dopadne? Kredit: Giovanni Villadoro/ Simons Science News.

V Bousseho – Polchinskiho scénáři je Velký třesk jenom náhodnou fluktuací. V důsledku náhodného pohybu v dimenzích mnohovesmíru se najednou uvolnila energie, která vytvořila rychle rostoucí bublinu prostoročasu. V multivesmíru by k tomu občas mělo docházet a vlastnosti nově vzniklých vesmírů by byly náhodné. Určovalo by je množství energie uvolněné při fluktuaci. Mnoho takových vesmírů by vůbec nedovolovalo vznik hmoty, natož nějakého života. Řada z nich by se v dohledné době zase zhroutila do sebe. Jen vzácně by se mezi nimi objevil vesmír s nepatrnou kosmologickou konstantou, právě takový, jako je ten náš.

Bousso, který dnes kope za Kalifornskou univerzitu v Berkeley a jeho kolega Lawrence Hall z Lawrence Berkeley National Laboratory nedávno publikovali studii, podle níž v konceptu mnohovesmíru kupodivu dává smysl i hmotnost Higgsova bosonu. Vypočítali, že ve vesmírech mnohovesmíru, které obsahují relativně dost viditelné hmoty, by obvykle měly existovat supersymetrické částice s energiemi mimo dosah LHC a také Higgsův boson s hmotností, jakou u něj pozorujeme. V jiných vesmírech by zase měl odlišnou hmotnost. Mnohovesmír se stále více začíná ukazovat jako zajímavý vysvětlující rámec všehomíra.

Zdaleka ne každý fyzik má mnohovesmír v lásce. Pro mnoho z nich je to jenom berlička, konstrukce, kterou nelze testovat a která se intenzivně zpěčuje pochopení. Navíc mnozí milují princip přirozenosti, protože ho považují za motivaci ke hledání nové fyziky. Jak ale říká teoretický fyzik íránského původu Nima Arkani-Hamed z Princetonu, který se sám s mnohovesmírem sžíval celé desetiletí, koncept přirozenost tohle všechno přežije anebo se záhy ukáže, že je jenom falešnou nadějí ve zvláštní, ale nakonec docela útulné bublině mnohovesmíru, co je možná naším domovem.

Literatura

University of Delaware UDaily 14.6. 2013, arXiv:1304.6407, Simons Science News 24.5. 2013, Wikipedia (Naturalness, Multiverse).