Het licht dat overbleef van de Big Bang, gezien door de Planck satelliet. ESA/ LFI & HFI Consortia, CC BY-SA
De belangstelling voor de multiversum-theorie, die suggereert dat ons universum slechts een van de vele is, nam een hoge vlucht na de release van de film Everything Everywhere All At Once. De film volgt Evelyn Wang op haar reis om zich te verbinden met versies van zichzelf in parallelle universa om uiteindelijk de vernietiging van het multiversum te stoppen.
Het multiversum idee is lang een inspiratie geweest voor science fiction schrijvers. Maar heeft het enige basis in de wetenschap? En zo ja, is het een concept dat we ooit experimenteel zouden kunnen testen?
Dat is het onderwerp van de derde aflevering van onze podcast Great Mysteries of Physics – gepresenteerd door mij, Miriam Frankel, wetenschapsredacteur bij The Conversation, en ondersteund door FQxI, het Foundational Questions Institute.
“Eén manier om aan een multiversum te denken is gewoon te zeggen: ‘Nou, het universum is misschien wel heel erg groot – veel groter dan ons waarneembare universum – en dus zouden er andere regio’s van het universum kunnen zijn die ver voorbij onze horizon liggen en waar andere dingen gebeuren’,” legt Katie Mack uit, Hawking-leerstoel kosmologie en wetenschapscommunicatie aan het Perimeter Institute for Theoretical Physics in Canada. “En ik denk dat dat idee volkomen geaccepteerd is in de kosmologie.”
Everything Everywhere All At Once’s rockscene.
Het idee dat er andere delen van de kosmos zouden kunnen zijn met andere fysische wetten, processen en geschiedenissen is moeilijk te negeren. En het concept strookt met de theorieën van de kwantummechanica, die de microwereld van atomen en deeltjes regelt, de snaartheorie (een poging tot een theorie van alles) – en ook met de kosmische inflatie, die zegt dat het jonge universum tijdens een korte groeispurt enorm in omvang toenam, en daarna in een minder razend tempo bleef groeien. Deze theorieën leiden elk tot hun eigen versie van de multiversumtheorie.
Voor Andrew Pontzen, hoogleraar kosmologie aan het University College London in het Verenigd Koninkrijk, is de kwantummechanica de beste reden om in het multiversum te geloven. Volgens de kwantummechanica kunnen deeltjes zich in een mix van verschillende mogelijke toestanden bevinden, zoals locaties, wat bekend staat als een “superpositie”. Maar wanneer we ze meten, breekt de superpositie en kiest elk deeltje willekeurig één toestand.
Wat gebeurt er dan met de andere mogelijke uitkomsten? “Er is een briljante manier om dit te begrijpen, namelijk door je voor te stellen dat de werkelijkheid die wij ervaren slechts één soort facet is van een veel ingewikkelder multiversum, waarin vrijwel alles wat kan gebeuren ook gebeurt en wij slechts één versie van de gebeurtenissen ervaren,” legt Pontzen uit. “Hoewel het gek klinkt, is het de minst gekke optie om te begrijpen hoe kwantummechanica juist kan zijn.”
Niet alle natuurkundigen zijn echter fan van het multiversum. Velen beweren dat als het onmogelijk is om ooit andere universa waar te nemen, het multiversum geen wetenschappelijke theorie kan zijn. “Ik denk dat het prima is voor entertainment,” zegt Sabine Hossenfelder, een research fellow aan het Frankfurt Institute of Advanced Studies, die het multiversum als “aswetenschappelijk” omschrijft. “Je hoort mensen soms praten over een soort wiskundig bewijs. [But] dat is gewoon niets – bewijs is iets dat je daadwerkelijk waarneemt.”
Er is momenteel geen observationele ondersteuning voor de multiversum theorie. Mack denkt echter niet dat dit noodzakelijkerwijs betekent dat het onwetenschappelijk is. “Ik denk niet dat het veronderstellen van het bestaan van iets dat niet waarneembaar is, inherent onwetenschappelijk is,” stelt ze. “De golffunctie [in quantum mechanics] is niet waarneembaar. We hebben manieren om het bestaan van de golffunctie af te leiden, omdat de wiskunde allemaal perfect werkt. Dat we hem nooit direct kunnen waarnemen, is een beetje naast de kwestie, want het is zo’n fundamenteel onderdeel van de wetenschap.”
Pontzen is echter optimistisch dat we misschien ooit tekenen van een botsing met een ander universum kunnen zien in de kosmische microgolfachtergrond, het licht dat is overgebleven van de oerknal. Hij werkt ook aan een laboratoriumexperiment dat licht probeert te werpen op hoe een baby-universum fysiek geboren zou kunnen worden uit een multiversum.
U kunt naar Grote Mysteries van de Natuurkunde luisteren via een van de bovenstaande apps, onze RSS-feed, of u kunt hier vinden hoe u anders kunt luisteren. Je kunt hier ook een transcriptie van de aflevering lezen.
Andrew Pontzen heeft financiering ontvangen van UK Research and Innovation Quantum Technologies for Fundamental Physics. Katie Mack en Sabine Hossenfelder hebben niets te onthullen.
