Existují paralelní vesmíry? Jaké jsou argumenty pro a proti jejich existenci?

Náš kosmos je tak obrovský, že se to vzpírá představivosti. Zahrnuje miliardy, nebo spíš biliony galaxií, které zas obsahují miliardy a biliony hvězd. Zároveň se neustále rozpíná. Podle odborných odhadů měří pozorovatelný vesmír, odkud mohlo k Zemi teoreticky doputovat nějaké elektromagnetické záření, v průměru asi 93 miliard světelných roků. Za jeho hranicí se určitě nachází zbývající část našeho kosmu, kterou zřejmě nikdy nespatříme. Je to ale všechno?

Jak by měl vypadat?

Myšlenka současné existence velkého, nekonečného počtu světů se objevila již ve starověku, ve filozofii atomismu, jehož myšlenky byly v řadě ohledů velmi pokrokové. Záhy však upadly v zapomnění a vrátily se až s příchodem moderní doby, nejprve ve fantastických příbězích. Vědecké představy a hypotézy o mnohovesmíru či paralelních vesmírech odstartoval ve 20. století fyzik Erwin Schrödinger: V roce 1952 na přednášce v Dublinu prohlásil, že jeho rovnice popisují různé historie, které nepředstavují alternativy, ale odehrávají se současně. Časem z toho vzešel princip kvantové superpozice (viz Slovníček).

V dnešní době milují koncept mnohovesmíru především popkultura a science-fiction, zatímco věda ho považuje za kontroverzní. Zároveň se však objevuje jako součást hypotéz ve spojení s Velkým třeskem, strunovými teoriemi a kvantovou mechanikou. Někteří odborníci se skutečně domnívají, že náš kosmos tvoří jen dílčí součást většího celku. Existuje přitom celá řada teorií, jak by měl mnohovesmír vypadat…

Nic než matematika

Svéráznou klasifikaci mnohovesmírů sestavil švédsko-americký fyzik a kosmolog Max Tegmark: První úroveň podle něj představují rozšíření našeho kosmu o oblasti, jež se nacházejí mimo možnosti našeho pozorování. Za hranicí pozorovatelnosti by tak kosmos pokračoval do nekonečna. A to by znamenalo, že by se ve výsledku vše nahodile opakovalo – včetně Země. 

Druhou úroveň reprezentují „bublinové“ vesmíry, existující nezávisle na sobě. Klíč tvoří inflace, období rychlé expanze, kterou náš kosmos prodělal v počátcích své existence. Podle dané teorie se však různé jeho oblasti rozpínaly odlišnou rychlostí a v důsledku se spolu s ním utvořily i jiné bublinové vesmíry. Mohl by jich existovat nekonečný počet, přičemž jejich fyzikální zákony a konstanty se mohou navzájem lišit. 

Třetí úroveň Tegmarkovy klasifikace, teorie mnoha světů, vychází z kvantové mechaniky. Kvantový svět je zvláštní – například v tom, že se foton může zdánlivě vyskytovat na dvou místech či ve dvou stavech najednou. Teprve když ho pozorujeme, můžeme o jeho stavu rozhodnout. A pokaž­dé, když dojde k „rozdělení“, vznikne nový kosmos, čímž se jich vlastně formuje nekonečný počet. Uvedená teorie má asi nejblíž k myšlence „paralelních vesmírů“. 

Poslední, čtvrtou úroveň představuje Tegmarkova vlastní hypotéza matematického kosmu, která je považována za provokativní a zůstává jen okrajovým pohledem na kosmologii. Ve zkratce jde o to, že náš vesmír a s ním i všechny ostatní nepředstavují nic jiného než matematický konstrukt. Tvoříme zkrátka pouhé části matematiky v podobě vědomí, jež vnímá zdánlivě „reálný“ svět. A protože se vše skládá jen z matematických principů a pravidel, nemůže existovat žádná teorie širšího mnohovesmíru. 

Věčná inflace

Vraťme se ještě ke vzniku našeho vesmíru – tedy toho, který známe. Podle teorie Velkého třesku se zrodil asi před 13,8 miliar­dy let z obtížně pochopitelné singularity neboli ze situace, v níž hrály podstatnou roli nekonečné hodnoty základních parametrů. Velmi brzy po Velkém třesku, ve zcela mizivém zlomku první sekundy, zřejmě došlo k další obtížně pochopitelné události: Během kosmologické inflace se vesmír extrémně rychle a intenzivně nafoukl. Až po inflaci se objevila záplava hmoty i záření a zformovala to, co si obvykle představujeme pod pojmem „Velký třesk“: žhnoucí kouli, jež se dravě rozpíná do nicoty a přitom pomalu pohasíná. Z ní pak postupně vznikly atomy, molekuly, hvězdy i galaxie, které dnes vyplňují vesmír.

Velký třesk i kosmologickou inflaci stále obestírá mnoho otazníků, přesto právě inflace inspirovala některé odborníky k uvažování o existenci mnohovesmíru. Kromě již zmiňované Tegmarkovy teorie bublinového kosmu jde například o velmi podobný koncept Alexandera Vilenkina z americké Tufts University. Podle něj nemusela kosmologická inflace, pokud nastala, proběhnout všude stejně a v tutéž chvíli: V našem vesmíru se mohla odehrát tak, jak obvykle předpokládáme, zatímco v jiných oblastech se možná uskutečnila pomaleji, rychleji, nebo tam k ní třeba dochází právě teď… 

Kosmos v bublinách

Když v takové oblasti inflace skončí, vznikne bublina představující celý nový kosmos. Pokud jsou popsané představy správné, pak vlastně žijeme v „inflačním“ mnohovesmíru, v němž „bublá“ množství jednotlivých vesmírů. Za normálních okolností by neměly mít žádný vzájemný kontakt. Neustále se rozpínají maximální fyzikální rychlostí a jejich hranice by měly zůstat běžným způsobem nepřekročitelné. Bublinové vesmíry nemusejí být stejné, a dokonce ani podobné našemu kosmu. Jejich fyzikální zákony a konstanty se mohou od těch našich velmi lišit. 

Jak uvádí Vilenkin, koncept mnohovesmíru by mohl vysvětlit letitou záhadu: Přírodní konstanty v našem kosmu se totiž zdají být nastaveny velmi přesně tak, aby umožňovaly existenci života. Důvod by přitom mohl spočívat právě jen ve skutečnosti, že jsou v rozličných bublinových vesmírech fyzikální zákony a konstanty nastaveny různě. V tom našem můžeme existovat, a proto můžeme dané konstanty pozorovat a podivovat se nad nimi. V jiných kosmech mohou být jiné, pak ale vznik života neumožňují. Proto jsou takové vesmíry pusté a neexistuje tam nikdo, kdo by jejich konstanty zkoumal.

Z teorie inflačního mnohovesmíru také vyplývá, že v jiných bublinových kosmech mohou existovat jiní inteligentní pozorovatelé, navzájem však o sobě nevíme. Neustále se od sebe víc a víc vzdalujeme a zřejmě se o sobě nikdy s jistotou nedozvíme.

Z mláděte černá díra

Inflační mnohovesmír by mohl zčásti vyřešit i záhadu temné hmoty. Alexander Kusenko z japonského Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe s kolegy přišel před časem s myšlenkou, že se v rámci inflačního mnohovesmíru rodí primordiální, tedy prvotní černé díry. Díky inflačním procesům by v něm v takovém případě vznikala „vesmírná mláďata“, která se buď vyvinou v plnohodnotný bublinový kosmos, nebo se zhroutí do sebe. Při kolapsu vesmírného mláděte by vznikla primordiální černá díra, kde by se mohla ukrývat přinejmenším část temné hmoty. Zatím se však jedná o pouhé spekulace.

Někteří vědci pak spojují myšlenku paralelních vesmírů či mnohovesmíru s kvantovou mechanikou. Jak už zaznělo, v mikrosvětě nepatrných částic existují všechny možné stavy částice současně, což popisuje její vlnová funkce. Když se však na takovou částici „podíváme“ a pokusíme se ji třeba změřit, zjistíme, že se nachází v jediném konkrétním stavu. Podle tzv. kodaňské interpretace kvantové mechaniky, tvořící jeden z možných přístupů k tomuto podivuhodnému odvětví fyziky, v takovém případě vlastně vlnová funkce zkolabuje do jediné reality.

Jiný názor představuje interpretace mnoha světů, podle níž je vlnová funkce objektivně reálná a k žádnému jejímu kolapsu nedochází. Při každé kvantové události, třeba právě při měření, se realita „rozmnoží“ a vzniknou nové, v nichž se projeví vždy jiný výsledek kvantové události. Jako příklad slouží slavný experiment se Schrödingerovou kočkou, kdy až do otevření krabice – symbolizující měření – není jasné, zda je zvíře uvnitř živé, či mrtvé. Podle interpretace teorie mnoha světů vzniknou v okamžiku otevření krabice dvě reality, přičemž v jedné z nich kočka žije a v druhé nikoliv.

Opovážlivý závěr

Je-li popsaná představa správná, pak se kolem nás prakticky neustále utváří ohromné, nekonečné množství nových světů. Od toho našeho by se lišily jen mírně, nebo naopak nesmírně. Zůstávaly by však pro nás nejspíš zcela nedostupné a o jejich existenci bychom se zřejmě nikdy spolehlivě nedozvěděli.

TIP: Tajemství Velkého třesku: Co se stalo během první sekundy?

O interpretaci teorie mnoha světů se ve své populární knize Something Deeply Hidden z roku 2019 zmiňuje Sean Carroll z kalifornského Caltechu. Podle něj jde o jeden z nejvíc opovážlivých a zároveň nejvíc přímočarých závěrů kvantové mechaniky – což ovšem neznamená, že by byl dokonalý. Zásadní vada na kráse dané představy tkví v tom, že nevíme, jak ji ověřit. Vyvratitelnost přitom tvoří klíčovou součást moderní vědy: Plnohodnotná teorie či hypotéza musí nabízet recept pro své možné vyvrácení. Například předpoklad, že pták nemůže být růžový, vyvrátí návštěva nejbližší zoo s plameňáky. Pokud ovšem nevíme, jak určitou hypotézu ověřit, zůstává na úrovni pouhé bajky.