Alam semesta dimulai sebagai Big Bang dan hampir segera mulai berkembang lebih cepat daripada kecepatan cahaya dalam percepatan pertumbuhan yang disebut "inflasi." Peregangan tiba-tiba ini melicinkan kosmos, mengolesi materi dan radiasi secara merata melintanginya seperti saus tomat dan mustard pada hamburger sanggul.
Ekspansi itu berhenti hanya dalam sepersekian detik. Tetapi menurut sebuah ide yang disebut "inflasi multiverse, " itu berlanjut — tidak hanya di alam semesta kita di mana kita bisa melihatnya. Dan seperti itu, ia menumbuhkan alam semesta lain. Dan bahkan ketika itu berhenti di ruang-ruang itu, itu berlanjut di yang lain lagi. "Inflasi abadi" ini akan menciptakan jumlah alam semesta lain yang tak terbatas.
Bersama-sama, pulau-pulau kosmik ini membentuk apa yang oleh para ilmuwan disebut “multiverse.” Di masing-masing pulau ini, dasar-dasar fisik alam semesta itu — seperti muatan dan massa elektron dan proton serta cara ruang mengembang — bisa berbeda.
Sebagian besar ahli kosmologi mempelajari versi inflasi multiverse ini, tetapi skenario anehnya dapat mengambil bentuk lain juga. Bayangkan, misalnya, bahwa kosmos tidak terbatas. Maka bagian dari itu yang dapat kita lihat — alam semesta yang terlihat — hanyalah salah satu dari jumlah tak terhitung dari alam semesta lain yang berukuran sama yang ditambahkan bersama untuk membuat multiverse. Versi lain, yang disebut "Many Worlds Interpretation, " berasal dari mekanika kuantum. Di sini, setiap kali sebuah partikel fisik, seperti elektron, memiliki banyak pilihan, ia mengambil semuanya — masing-masing di alam semesta yang berbeda dan baru saja terbentuk.
Representasi evolusi alam semesta selama 13, 77 miliar tahun. Paling kiri menggambarkan momen paling awal yang sekarang bisa kita selidiki, ketika suatu periode "inflasi" menghasilkan ledakan pertumbuhan eksponensial di alam semesta. (NASA / Tim Sains WMAP) 
Pemenang Hadiah Kavli untuk penemuan inflasi (Hadiah Kavli) 
Gambar tentang bagaimana tabrakan dengan alam semesta lain mungkin muncul di latar belakang gelombang mikro (University College London) Tetapi semua alam semesta lain itu mungkin berada di luar jangkauan ilmiah kita. Menurut definisi, alam semesta mengandung semua hal yang dapat dilihat, dideteksi, atau diselidiki oleh semua orang di dalamnya. Dan karena multiverse tidak dapat dijangkau, secara fisik dan filosofis, para astronom mungkin tidak dapat menemukan - pasti - jika itu ada.
Namun, menentukan apakah kita hidup di salah satu dari banyak pulau, bukan sekadar pencarian pengetahuan murni tentang sifat alam semesta. Jika multiverse itu ada, kemampuan menghidupi alam semesta khusus kita bukanlah suatu misteri: Sejumlah besar alam semesta yang kurang ramah juga ada. Komposisi kami, kemudian, hanya akan menjadi kebetulan yang bahagia. Tetapi kita tidak akan tahu itu sampai para ilmuwan dapat memvalidasi multiverse. Dan bagaimana mereka akan melakukan itu, dan jika itu mungkin dilakukan, tetap menjadi pertanyaan terbuka.
Hasil kosong
Ketidakpastian ini menghadirkan masalah. Dalam sains, para peneliti mencoba menjelaskan bagaimana alam bekerja menggunakan prediksi yang mereka sebut hipotesis. Bahasa sehari-hari, baik mereka dan publik kadang-kadang menyebut ide-ide ini "teori." Para ilmuwan terutama tertarik pada penggunaan ini ketika ide mereka berurusan dengan serangkaian keadaan yang luas atau menjelaskan sesuatu yang mendasar tentang bagaimana fisika beroperasi. Dan apa yang bisa lebih luas dan mendasar daripada multiverse?
Agar suatu gagasan dapat secara teknis beralih dari hipotesis ke teori, para ilmuwan harus menguji prediksi mereka dan kemudian menganalisis hasilnya untuk melihat apakah tebakan awal mereka didukung atau dibantah oleh data. Jika ide mendapatkan dukungan yang cukup konsisten dan menggambarkan alam secara akurat dan andal, maka dipromosikan menjadi teori resmi.
Ketika fisikawan meluncur semakin dalam ke jantung realitas, hipotesis mereka — seperti multiverse — menjadi semakin sulit, dan mungkin bahkan mustahil, untuk diuji. Tanpa kemampuan untuk membuktikan atau menyangkal ide-ide mereka, tidak ada cara bagi para ilmuwan untuk mengetahui seberapa baik suatu teori sebenarnya mewakili kenyataan. Ini seperti bertemu dengan kencan potensial di internet: Meskipun mereka mungkin terlihat bagus di kertas digital, Anda tidak bisa tahu apakah profil mereka mewakili diri mereka yang sebenarnya sampai Anda bertemu langsung. Dan jika Anda tidak pernah bertemu secara langsung, mereka bisa saja memancing Anda. Dan begitu juga multiverse.
Fisikawan sekarang memperdebatkan apakah masalah itu menggerakkan ide-ide seperti multiverse dari fisika ke metafisika, dari dunia sains ke filsafat.
Tunjukkan keadaan saya
Beberapa fisikawan teoretis mengatakan bahwa bidang mereka membutuhkan lebih banyak bukti dingin, keras, dan khawatir tentang di mana kurangnya bukti mengarah. "Sangat mudah untuk menulis teori, " kata Carlo Rovelli dari Center for Theoretical Physics di Luminy, Prancis. Di sini, Rovelli menggunakan kata sehari-hari, untuk berbicara tentang penjelasan hipotetis tentang bagaimana alam semesta, pada dasarnya, bekerja. "Sulit untuk menulis teori yang bertahan dari bukti kenyataan, " lanjutnya. "Sedikit yang selamat. Melalui filter ini, kami telah mampu mengembangkan ilmu pengetahuan modern, masyarakat teknologi, untuk menyembuhkan penyakit, memberi makan miliaran. Semua ini berhasil berkat ide sederhana: Jangan percaya fantasi Anda. Simpan hanya ide-ide yang dapat diuji. Jika kita berhenti melakukannya, kita kembali ke gaya berpikir Abad Pertengahan. "
Dia dan kosmolog George Ellis dari University of Cape Town dan Joseph Silk dari Johns Hopkins University di Baltimore khawatir bahwa karena saat ini tidak ada yang dapat membuktikan ide-ide seperti multiverse benar atau salah, para ilmuwan dapat melanjutkan sepanjang jalur intelektual mereka tanpa mengetahui apakah mereka berjalan apa pun kecuali acak. "Fisika teoretis berisiko menjadi tanah tak bertuan antara matematika, fisika, dan filsafat yang tidak benar-benar memenuhi persyaratan apa pun, " kata Ellis dan Silk dalam editorial Nature pada Desember 2014.
Bukannya fisikawan tidak ingin menguji ide terliar mereka. Rovelli mengatakan bahwa banyak rekannya berpikir bahwa dengan kemajuan teknologi yang eksponensial - dan banyak waktu duduk di kamar berpikir - mereka akan dapat memvalidasi mereka sekarang. "Saya pikir banyak fisikawan belum menemukan cara untuk membuktikan teori mereka, seperti yang mereka harapkan, dan karena itu mereka terengah-engah, " kata Rovelli.
"Fisika maju dalam dua perilaku, " katanya. Entah fisikawan melihat sesuatu yang tidak mereka pahami dan mengembangkan hipotesis baru untuk menjelaskannya, atau mereka memperluas hipotesis yang ada yang bekerja dengan baik. "Hari ini banyak fisikawan yang membuang-buang waktu mengikuti cara ketiga: mencoba menebak secara sewenang-wenang, " kata Rovelli. "Ini tidak pernah berhasil di masa lalu dan tidak berfungsi sekarang."
Multiverse mungkin merupakan salah satu tebakan yang sewenang-wenang. Rovelli tidak menentang gagasan itu sendiri tetapi pada eksistensinya yang murni papan gambar. “Saya tidak melihat alasan untuk menolak apriori gagasan bahwa ada lebih banyak sifat di alam daripada porsi ruangwaktu yang kita lihat, ” kata Rovelli. "Tapi aku belum melihat bukti meyakinkan sejauh ini."
"Bukti" perlu berkembang
Ilmuwan lain mengatakan bahwa definisi "bukti" dan "bukti" perlu ditingkatkan. Richard Dawid dari Pusat Filsafat Matematika Munich percaya bahwa para ilmuwan dapat mendukung hipotesis mereka, seperti multiverse — tanpa benar-benar menemukan dukungan fisik. Dia mengungkapkan idenya dalam sebuah buku berjudul String Theory dan the Scientific Method . Di dalamnya ada semacam rubrik, yang disebut "Penilaian Teori Non-Empiris, " yang seperti lembar penilaian sains yang adil bagi fisikawan profesional. Jika sebuah teori memenuhi tiga kriteria, itu mungkin benar.
Pertama, jika para ilmuwan telah mencoba, dan gagal, untuk menghasilkan teori alternatif yang menjelaskan sebuah fenomena dengan baik, itu dianggap sebagai bukti yang mendukung teori asli. Kedua, jika sebuah teori terus tampak seperti ide yang lebih baik semakin banyak Anda mempelajarinya, itu plus-satu. Dan jika garis pemikiran menghasilkan teori yang didukung bukti, kemungkinan itu akan kembali.
Radin Dardashti, juga dari Pusat Filsafat Matematika Munich, berpendapat bahwa Dawid berada di jalur yang benar. "Gagasan paling mendasar yang mendasari semua ini adalah bahwa jika kita memiliki teori yang sepertinya berfungsi, dan kita tidak menemukan apa pun yang bekerja lebih baik, kemungkinan ide kita benar, " katanya.
Tetapi, secara historis, yang mendasari sering runtuh, dan para ilmuwan belum dapat melihat alternatif yang jelas untuk ide-ide dogmatis. Sebagai contoh, Matahari, dalam terbit dan terbenamnya, kelihatannya mengelilingi Bumi. Karena itu, orang-orang sudah lama berpikir bahwa bintang kita mengorbit Bumi.
Dardashti memperingatkan bahwa para ilmuwan tidak boleh seenaknya menerapkan gagasan Dawid mau tak mau, dan bahwa itu membutuhkan lebih banyak pengembangan. Tapi itu mungkin ide terbaik di luar sana untuk "menguji" multiverse dan ide-ide lain yang terlalu sulit, jika bukan tidak mungkin, untuk diuji. Dia mencatat, bagaimanapun, bahwa waktu berharga fisikawan akan lebih baik dihabiskan memimpikan cara untuk menemukan bukti nyata.
Tidak semua orang begitu optimis. Sabine Hossenfelder dari Institut Nordic untuk Fisika Teoritis di Stockholm, berpikir "post-empiris" dan "sains" tidak akan pernah bisa hidup bersama. “Fisika bukan tentang menemukan Kebenaran Sejati. Fisika adalah tentang mendeskripsikan dunia, ”ia menulis di blognya Backreaction dalam menanggapi sebuah wawancara di mana Dawid menguraikan ide-idenya. Dan jika sebuah ide (yang secara sehari-hari ia sebut teori) tidak memiliki dukungan fisik, empiris, itu tidak termasuk. "Tanpa membuat kontak dengan pengamatan, sebuah teori tidak berguna untuk menggambarkan dunia alam, bukan bagian dari ilmu alam, dan bukan fisika, " pungkasnya.
Multiverse (Standford University) Kebenaran ada diluar sana
Beberapa pendukung multiverse mengklaim bahwa mereka telah menemukan bukti fisik nyata untuk multiverse. Joseph Polchinski dari University of California, Santa Barbara, dan Andrei Linde dari Stanford University — beberapa fisikawan teoretis yang memimpikan model inflasi saat ini dan bagaimana hal itu mengarah ke alam semesta kepulauan — mengatakan buktinya dikodekan dalam kosmos kita.
Kosmos ini sangat besar, halus dan datar, seperti yang dikatakan inflasi. "Butuh beberapa waktu sebelum kita terbiasa dengan gagasan bahwa ukuran besar, kerataan, isotropi, dan keseragaman alam semesta tidak boleh diabaikan sebagai fakta kehidupan yang sepele, " tulis Linde dalam sebuah makalah yang muncul di arXiv.org pada bulan Desember. "Alih-alih itu, mereka harus dianggap sebagai data eksperimental yang membutuhkan penjelasan, yang disediakan dengan penemuan inflasi."
Demikian pula, alam semesta kita nampaknya baik-baik saja untuk mendukung kehidupan, dengan tingkat ekspansi Goldilocks yang tidak terlalu cepat atau terlalu lambat, elektron yang tidak terlalu besar, proton yang memiliki muatan berlawanan persis tetapi massa yang sama seperti neutron dan ruang empat dimensi tempat kita bisa hidup. Jika elektron atau proton, misalnya, satu persen lebih besar, makhluk tidak mungkin. Bagaimana kemungkinan semua properti itu akan selaras untuk membuat bagian real estat yang bagus bagi biologi untuk terbentuk dan berkembang?
Di alam semesta yang, pada kenyataannya, satu-satunya alam semesta, peluangnya semakin kecil. Tetapi dalam multiverse yang menggembung selamanya, dapat dipastikan bahwa salah satu dari alam semesta harus berubah seperti kita. Setiap pulau di dunia dapat memiliki hukum dan dasar fisik yang berbeda. Diberikan mutasi tak terbatas, alam semesta tempat manusia bisa dilahirkan akan lahir. Multiverse sebenarnya menjelaskan mengapa kita ada di sini. Dan keberadaan kita, oleh karena itu, membantu menjelaskan mengapa multiverse masuk akal.
Bukti-bukti tidak langsung ini, yang digabungkan secara statistik, telah membuat Polchinski mengatakan dia 94 persen yakin multiverse itu ada. Tetapi dia tahu bahwa 5, 999999 persen lebih rendah dari 99, 999999 persen yang diperlukan para ilmuwan untuk menyebut sesuatu kesepakatan yang dilakukan.
Gambaran rinci dari langit semesta tentang bayi yang dibuat dari sembilan tahun data WMAP. Gambar tersebut mengungkapkan fluktuasi suhu berumur 13, 77 miliar tahun (ditunjukkan sebagai perbedaan warna) yang sesuai dengan biji yang tumbuh menjadi galaksi. (NASA / Tim Sains WMAP) Akhirnya, para ilmuwan mungkin dapat menemukan lebih banyak bukti langsung dari multiverse. Mereka memburu tanda stretch bahwa inflasi akan meninggalkan pada latar belakang gelombang mikro kosmik, cahaya yang tersisa dari Big Bang. Jejak ini dapat memberi tahu para ilmuwan apakah inflasi terjadi, dan membantu mereka mengetahui apakah inflasi masih terjadi jauh dari pandangan kita. Dan jika alam semesta kita bertabrakan dengan yang lain di masa lalu, spatbor itu juga akan meninggalkan jejak di latar belakang gelombang mikro kosmik. Para ilmuwan akan dapat mengenali kecelakaan dua mobil itu. Dan jika ada dua mobil, maka harus lebih banyak lagi.
Atau, dalam 50 tahun, fisikawan mungkin dengan malu-malu menyajikan bukti bahwa teori kosmologis hewan peliharaan abad ke-21 salah.
"Kami sedang mengerjakan masalah yang sangat sulit, dan karenanya kami harus memikirkan ini dalam skala waktu yang sangat lama, " Polchinski telah menyarankan ahli fisika lain. Itu tidak biasa dalam fisika. Seratus tahun yang lalu, teori relativitas umum Einstein, misalnya, meramalkan keberadaan gelombang gravitasi. Tetapi para ilmuwan hanya bisa memverifikasi mereka baru-baru ini dengan instrumen bernilai miliaran dolar yang disebut LIGO, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.
Sejauh ini, semua sains telah mengandalkan testability. Sudah apa yang membuat ilmu sains dan tidak melamun. Aturan pembuktiannya yang ketat memindahkan manusia keluar dari lembap, kastil yang gelap, dan ke luar angkasa. Tetapi tes-tes itu membutuhkan waktu, dan kebanyakan ahli teori ingin menunggu. Mereka tidak siap untuk mengesampingkan ide yang fundamental seperti multiverse — yang sebenarnya bisa menjadi jawaban bagi kehidupan, alam semesta, dan segalanya — sampai dan kecuali mereka dapat membuktikannya sendiri, itu tidak ada. Dan hari itu mungkin tidak akan pernah datang.
