Multiwszechświat jako falsyfikowalna teoria naukowa

Teoria wielości Wszechświatów mogłaby pomóc w wyjaśnieniu wielu nierozwiązanych od bardzo dawna zagadek związanych z fizyką. Trzeba jednak najpierw zadać sobie jedno ważne pytanie: czy ta hipoteza ma w ogóle szansę być prawdziwą i weryfikowalną teorią naukową?

Idea zakładająca istnienie ogromnej liczby niezależnych od siebie Wszechświatów – w tym w szczególności jedna z jej „odmian”, czyli obecność nieskończonej liczby tzw. światów równoległych – jest czymś z pogranicza naukowej hipotezy i pomysłu rodem z SF. Naukowcy – jak się powszechnie uważa - nie są w posiadaniu żadnych potwierdzających ją dowodów, ale pewne modele teoretyczne sugerują, że taki multiwszechświat mógłby wyjaśniać wiele zasadniczych zagadek współczesnej fizyki, w tym odpowiedzieć na pytanie o to, czemu parametry znanego nam Wszechświata, takie jak siła oddziaływań elektromagnetycznych pomiędzy cząsteczkami czy wartość stałej kosmologicznej, mają wartości, które dość dokładnie i w niewielkim tylko zakresie możliwych odchyleń są niezbędne do zaistnienia życia we Wszechświecie. Niektórzy naukowcy sugerują nawet, że może istnieć „bardzo wiele” innych Wszechświatów poza naszym, a każdy z nich ma nieco inne wartości tych parametrów. Ten, w którym żyjemy i który mamy szansę dzięki temu obserwować, ma po prostu wartości idealne dla rozwoju istot żywych – świadomych obserwatorów...

Ale na ile wiarygodna może być teoria naukowa, która z natury nie jest możliwa do sprawdzenia – nie da się jej potwierdzić ani obalić za pomocą obserwacji? Naukowcy nieustannie przesuwają granice naszej wiedzy w nowe obszary, gdzie o jakiekolwiek obserwacje i dowody jest coraz trudniej. Mimo to teorie takie jak teoria mnogości Wszechświatów są przedmiotem szczególnie surowej krytyki ze strony innych badaczy, którzy ostrzegają przed niebezpieczeństwem rozważań całkowicie wykraczających poza to, co są w stanie rozstrzygnąć rzeczywiste dane obserwacyjne. Czy to jeszcze w ogóle nauka?

W artykule opublikowanym w roku 2014 w Nature George Ellis i Joe Silk ostrzegają przed tym, co uważają za nowy, problematyczny trend we współczesnej fizyce teoretycznej: uznanie, że pewne teorie, które są w wystarczającym stopniu „eleganckie” (np. w sensie prostoty matematycznej) i są jednocześnie w stanie dość dużo tłumaczyć, nie wymagają potwierdzenia obserwacyjnego lub doświadczalnego. Autorzy pracy argumentują natomiast, że „dobra” teoria powinna być zawsze falsyfikowalna, czyli możliwa do sprawdzenia na drodze doświadczenia - idea ta opiera się zresztą na wielowiekowej tradycji w naukach przyrodniczych.
 
Niektóre teorie dotyczące Kosmosu nie spełniają oczywiście takich wymagań. Dla przykładu – multiwszechświat jako idea oparta jest na słynnej Teorii Strun, która sama w sobie nie jest jeszcze dobrze potwierdzona naukowo.  Silk i Ellis wydają się jednak mieć problem nie z samą mnogością Wszechświatów, ale ogólnie ze wszystkimi teoriami, które poniekąd z założenia nie mogą być zweryfikowane za pomocą danych. Ellis twierdzi zresztą, że same spekulacje na temat multiwszechświata nie są niczym niewłaściwym czy niepotrzebnym - warto jednak wyraźnie rozgraniczyć je od klasycznej, testowalnej teorii naukowej.

Co jednak, gdyby koncepcja mnogości Wszechświatów ostatecznie okazała się być teorią falsyfikowalną? Według Ranga-Ram Chary, naukowca z projektu U.S. Planck Data Center z Caltech, jest to możliwe. W artykule z 2015 (Astrophysical Journal) Chary szczegółowo opisuje dziwne anomalie wykrywane w mikrofalowym promieniowaniu tła – bardzo „chłodnym” promieniowaniu stanowiącym pozostałość po Wielkim Wybuchu. Nieprawidłowości te, znalezione podczas analizy danych z satelity Planck, mogą być może okazać się dowodem na istnienie swego rodzaju "odgnieceń", które pojawiają się, gdy jeden z wielu Wszechświatów zderza się z innym. Zdaniem Chary'ego wiele zależy od tego, jak „gęste” są łącznie Wszechświaty. Jeśli będzie ich bardzo mało, nigdy nie będą mogły na siebie wpadać i nigdy się o nich nie dowiemy. Jeśli jednak jest ich dużo, kolizji między nimi także może być wiele, a wówczas badanie multiwszechświata nie będzie tylko fikcją: ślady takich zderzeń mogą być zapisane w dostępnym do obserwacji promieniowaniu tła.

Jest jeszcze inny problem – te hipotetyczne ślady zderzeń, opisane w artykule z 2015 roku, mogą okazać się jakąś dużo bardziej zwyczajna anomalią. Mogą brać się na przykład z zaburzeń rozkładu materii w ośrodku międzygwiazdowym. Sam Chary nalega więc na prowadzenie dalszych badania w tym kierunku. Tak czy inaczej – ciekawy i dość rewolucyjne jest już sam pomysł, że idea zderzających się ze sobą wszechświatów może uczynić teorię multiwszechświata sprawdzalną i pełnoprawną teorią naukową.  

Chary przyznaje też, że jeśli teoria multiwszechświata w jakiś sposób okazałaby się hipotezą czysto filozoficzną, nie powinna być dłużej badana naukowo. Jeśli na przykład z niej samej wynika, że poszczególne Wszechświaty są od siebie zbyt odległe, a przez to nie może dojść do kolizji i naukowcy nie będą w stanie badać związanych z tym efektów obserwacyjnych, na tym etapie fizycy powinni zakończyć swe spekulacje. “Natura nauki jest taka: bierzemy konkretne dane obserwacyjne,  przy ich użyciu testujemy jakąś hipotezę, a następnie staramy się zinterpretować wynik tej procedury” - mówi Chary. “W ten sposób staramy się odkryć absolutną prawdę. Chcielibyśmy wiedzieć, dlaczego nasz Wszechświat jest taki a nie inny. Jeśli jednak nie mogę mieć danych, które pomogą mi znaleźć odpowiedź na tak postawione pytanie, oznacza to, że powinienem sformułować nowe pytanie i zająć się czymś innym.”

Czytaj więcej:


Źródło: astronomy.com

Zdjęcie: mikrofalowe promieniowanie tła – rozkład zaobserwowany przez satelitę ESA Planck. Źródło:
ESA and the Planck Collaboration