Добавить новость
smi24.net
News in English
Март
2023

The multiverse: how we're tackling the challenges facing the theory

0
Mike Workman/Shutterstock

The idea of a multiverse consisting of “parallel universes” is a popular science fiction trope, recently explored in the Oscar-winning movie Everything Everywhere All At Once. However, it is within the realm of scientific possibility.

It is important to state from the start that the existence (or not) of the multiverse is a consequence of our present understanding of the fundamental laws of physics – it didn’t come from the minds of whimsical physicists reading too many sci-fi books.

There are different versions of the multiverse. The first and perhaps most popular version comes from quantum mechanics, which governs the world of atoms and particles. It suggests a particle can be in many possible states simultaneously – until we measure the system and it picks one. According to one interpretation, all quantum possibilities that we didn’t measure are realised in other universes.

Eternal inflation

The second version, the cosmological multiverse, arises as a consequence of cosmic inflation. In order to explain the fact that the universe today looks roughly similar everywhere, the physicist Alan Guth proposed in 1981 that the early universe underwent a period of accelerated expansion. During this period of inflation, space was stretched such that the distance between any two points were pushed apart faster than the speed of light.


This is article is accompanied by a podcast series called Great Mysteries of Physics which uncovers the greatest mysteries facing physicists today – and discusses the radical proposals for solving them.


The theory of inflation also predicted the existence of the primordial seeds which grew into cosmological structures such as stars and galaxies. This was triumphantly detected in 2003 by observations of tiny temperature fluctuations in the cosmic microwave background, which is the light left over from the Big Bang. It was subsequently measured with exquisite precision by the space experiments WMAP and Planck.

Due to this remarkable success, cosmic inflation is now considered the de facto theory of the early universe by most cosmologists.

But there was a (perhaps unintended) consequence of cosmic inflation. During inflation, space is stretched and smoothed over very large scales – usually much larger than the observable universe. Nevertheless, cosmic inflation must end at some point, else our universe wouldn’t have been able to evolve to what it is today.

But physicists soon realised that if inflation really is true, some regions of space-time would continue to inflate even as inflation ended in the others. The regions that continue to inflate can be considered a separate, inflating universe. This process continues indefinitely, with inflating universes producing even more inflating universes, creating a multiverse of universes.

This phenomenon is dubbed “eternal inflation”. First described by physicists Paul Steinhardt and Alex Vilenkin in 1983, eternal inflation remained a curious artefact of cosmic inflation until the early 21st century, when it was combined with an idea from string theory to produce a controversial yet compelling explanation of why our physical laws are what they are today.

String theory is not yet proven, but it is presently our best hope for a theory of everything – uniting quantum mechanics and gravity. However, physically realistic string theories must possess ten or more dimensions (rather than our normal three spatial dimensions plus time). Thus, to describe our present universe, six or more of these dimensions must be “compactified” – curled up in a such way that we can’t see them.

A hosepipe is 3D but from a distance it can look like a one-dimensional line – with dimensions seemingly compactified. RootsShoots/Shutterstock

The mathematical procedure for this is known. The problem (some might say the feature) of this process is that there are at least 10500 ways to do this compactification – and this mind-bogglingly huge set of possibilities is called the “string landscape”. Each compactification will yield a different set of physical laws, potentially corresponding to a different universe. This begs two crucial questions: where are we in the string landscape, and why?

Eternal inflation provides an elegant answer to the first question: each inflating universe of the multiverse realises a different point in the string landscape, so all possible physical laws can exist somewhere in the multiverse. But why is our universe so great at producing intelligent life like us? Well, some universes should, statistically speaking, be like ours – and we live in the universe in which our physical laws are the ones we observe.

However, this view is highly controversial – many argue it is not a scientific argument and it has spurred an intensive inquiry.

Testability

The obvious challenge with the multiverse is its observability. Suppose it does exist, is it then possible to observe the other universes, even in principle? For the quantum multiverse, the answer is no – different universes don’t communicate. But in the inflationary multiverse, the answer is “yes, if we are lucky”.

Since the different universes occupy the same physical space, neighbouring universes could in principle collide with each other, possibly leaving relics and imprints in our observable universe. A research collaboration led by Hiranya Peiris of University College London and Matthew Johnson of the Perimeter Institute showed that such collisions should indeed leave imprints on the cosmic microwave background (light left over from the Big Bang) that can be searched for – although so far, these signatures have not been found.

The next challenge is theoretical. Some theorists have suggested that most of the universes in the string landscape are actually mathematically inconsistent – unable to exist in the way our universe does. They instead exist in a swampland of solutions – and in particular, solutions of string theory which permit cosmic inflation seem to be difficult to find.

There is deep disagreement among string theorists and cosmologists on whether string theory can describe inflation, even in principle. This conundrum is both vexing and exciting – it suggests that one of the two ideas is wrong, either of which will lead to a revolution in theoretical physics.

Finally, the very premise of cosmic inflation is now being challenged. The raison d'etre of cosmic inflation is that, regardless of how the early universe looked, inflation would dynamically drive the cosmos to the smooth universe we see today. However, it has never been rigorously investigated whether cosmic inflation can actually begin in the first place.

This is because the equations describing the beginning of the process are too complicated to solve analytically. But this question is now being rigorously tested by several research groups around the world, including my own at King’s College London, where the power of modern high performance computing is brought to bear on solving these formerly intractable equations. So watch this space.

Eugene Lim receives funding from STFC, FQXI and Leverhulme Trust.








Пора пригласить певца A.SERGIO для участия в теле- и радиопрограммах, подкастах и шоу!

В районе Перово идёт набор в ансамбль народных танцев

Домашний риф Dhawa Ihuru признан одним из лучших на Мальдивах

Психолог Зберовский заявил, что расставание может помочь преодолеть зависимость


First confirmed death during Trump ICE raid is a farmworkers at a California cannabis facility

ICE is 'supercharging detention' with 'flagrantly unlawful' policy: lawyers

Dow futures sink as Trump keeps pushing tariffs while White House suggests Powell’s job could be at risk

Trump's cuts force Texas food banks to ration supplies for flood survivors


В Курской области мужчину осудили за угрозу убийством матери

Портативный сканер штрих-кодов Heroje C1271 промышленного класса

Косметолог Наталья Рябинова: в чем разница между эстетическим и медицинским трихологом

Пора пригласить певца A.SERGIO для участия в теле- и радиопрограммах, подкастах и шоу!


The Expanse RPG's developers are 'humbled' by comparisons to BioWare's heyday, but don't expect it to be a straight Mass Effect clone: 'We make our story a little bit differently'

MMORPG Lord Nine: Infinite Class выпустят в Юго-Восточной Азии 31 июля

I've swapped modern live service games for a browser game that's been running since 2009

Гайд на Fuqiu из Etheria Restart: навыки, PvE-билд, расклад в PvP и дубликаты



Вот билет на контент, на эксплойт билетов нет

Росгвардейцы из Чеченской Республики стали победителями и призерами чемпионата Северо-Кавказского округа Росгвардии по комплексному единоборству

Косметолог Наталья Рябинова: в чем разница между эстетическим и медицинским трихологом

Врач-офтальмолог Элина Санторо: как выбрать идеальные солнцезащитные очки


Косметолог Наталья Рябинова: в чем разница между эстетическим и медицинским трихологом

«Сила в команде»: судебные приставы Кузбасса приняли участие во всероссийских хоккейных соревнованиях среди силовиков

Татарстан вошел в число лидеров по количеству заявок на конкурс брендов «Знай наших»

Участники «Активного гражданина» выбрали лучшую заправку для окрошки


Андрей Воробьев рассказал об открытии новых школ в Подмосковье к 1 сентября

ЛДПР предложила установить минимальные закупочные цены на говядину и баранину

Раскрыто расписание Олимпийских игр 2028 года в Лос-Анджелесе.

(НЕ)СЕКРЕТНУЮ СЛУЖБУ США ПОДОЗРЕВАЮТ В ПОСТАНОВКЕ СЦЕНЫ ПОКУШЕНИЯ НА ТРАМПА. СЕНСАЦИЯ! Новости. В.В. Путин, Дональд Трамп. Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества!


Тарпищев объяснил причины неудачного выступления Анисимовой против Швентек.

Российская теннисистка Вероника Кудерметова выиграла Уимблдон в парном разряде, а итальянец Янник Синнер – в одиночном

Кудерметова завоевала свой первый титул Уимблдона в парном разряде.

Подмосковный теннисист стал бронзовым призером юниорского Уимблдона


«Сила в команде»: судебные приставы Кузбасса приняли участие во всероссийских хоккейных соревнованиях среди силовиков

Аллерголог предупредила о подушках, которые могут вызывать отек Квинке

Юрист Хаминский назвал возможных наследников режиссёра Юрия Мороза

Многим рискует: юрист сказал, как сидит «золотой» экс-полковник Захарченко


Музыкальные новости

Благотворительный забег «Мелодия добрых дел» пройдёт в Ульяновске

Светлана Сурганова о выступлении на фестивале «Улетай» в Удмуртии: «Приятно смотреть в любящие глаза публики»

Сестра Жанны Фриске Наталья рассказала о причине развода с мужем

Концерт на День города в Нижнем Новгороде обойдется в 31 млн рублей


Врач-офтальмолог Элина Санторо: как выбрать идеальные солнцезащитные очки

Пора пригласить певца A.SERGIO для участия в теле- и радиопрограммах, подкастах и шоу!

Вот билет на контент, на эксплойт билетов нет

Косметолог Наталья Рябинова: в чем разница между эстетическим и медицинским трихологом


Победили лучшие – выиграли все! В Санкт-Петербурге состоялся Международный конкурс «Мастер — Золотые руки 2025»

Молния убила трех человек на пляже в России

ФК «Спартак» продлил контракт с полузащитником Мартинсом

АО «Транснефть – Дружба» помогает развивать детские инициативы


КАМАЗ-4280 начал тестовую эксплуатацию на маршруте в Подмосковье

Красные арки, синяя подсветка. В Москве строят новые пешеходные мосты

Вскрытие без последствий – сервис «Спас-замков»

Мобильный интернет перестанут массово отключать в России


В РФ раскрыли замысел Трампа после его попыток шантажировать Путина

Посол Акира Муто: Япония будет приветствовать возможную встречу Путина и Трампа

"Пока Путин не заметит это безобразие": Пономарев резко высказался о легионерах в РПЛ

Путин отметил успех школьников на Международной химической олимпиаде.




Врач-трихолог Мадина Осман: как часто можно делать пересадку волос

Косметолог Наталья Рябинова: в чем разница между эстетическим и медицинским трихологом

Врач-офтальмолог Элина Санторо: как выбрать идеальные солнцезащитные очки

Травмированного на репетиции в цирке Москвы акробата выписали из больницы


ВСУ атаковали дронами женщин под Сумами: Били за надпись "Мы русские"


Росгвардейцы из Чеченской Республики стали победителями и призерами чемпионата Северо-Кавказского округа Росгвардии по комплексному единоборству

«Турбозавры» поучаствовали в Дне московского транспорта

Раскрыто расписание Олимпийских игр 2028 года в Лос-Анджелесе.

Травмированного на репетиции в цирке Москвы акробата выписали из больницы


Петербургская делегация провела переговоры с президентом Беларуси в Минске

Лукашенко заявил о необходимости проверки чиновников за манипуляции с ценами.

«Нам в Минске надо учиться». Лукашенко похвалил Беглова за зимнюю уборку Петербурга

Лукашенко предложил Петербургу ремонтировать всю белорусскую технику


Сергей Собянин: В Москве появятся три новых пешеходных моста к 2027 году

Сергей Собянин: роботы и электромашины на страже московских улиц


РЭО проведет акселератор для экоцентров на базе Плехановского университета

Губернатор Андрей Бочаров принимает участие в образовательной программе Сбера

Позднякова: температура в Москве останется выше климатической нормы

РЭО запускает акселератор для экологических центров на базе Плехановского университета


Юрист Хаминский назвал возможных наследников режиссёра Юрия Мороза

В Москве мужчина ограбил магазин на АЗС, угрожая пистолетом

«Сила в команде»: судебные приставы Кузбасса приняли участие во всероссийских хоккейных соревнованиях среди силовиков

Многим рискует: юрист сказал, как сидит «золотой» экс-полковник Захарченко


Защищённый планшет Saotron RT-W11J на базе ОС Windows10

Алтайский край оказался в числе регионов-аутсайдеров по доступности вторичного жилья

Фестиваль духовых оркестров пройдет в трех городах Поморья по случаю Дня ВМФ

В городе Барнауле стартовал третий этап смотра-конкурса на звание "Лучшее звено газодымозащитной службы" среди Главных управлений МЧС России


Феодосия получила 150 миллионов на ремонты дворов - где начнут работы

Симферополь частично остался без света утром 14 июля

Под Симферополем горят десятки гектаров леса

Десятки улиц Симферополя остались без света 14 июля


Раскрыто расписание Олимпийских игр 2028 года в Лос-Анджелесе.

На Замоскворецкой линии метро Москвы восстановили движение

(НЕ)СЕКРЕТНУЮ СЛУЖБУ США ПОДОЗРЕВАЮТ В ПОСТАНОВКЕ СЦЕНЫ ПОКУШЕНИЯ НА ТРАМПА. СЕНСАЦИЯ! Новости. В.В. Путин, Дональд Трамп. Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества!

Москва. Красота Храма Василия Блаженного














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *