Multiversum – En teoretisk katastrof?

Man behöver inte vara Karl Popper för att ställa sig frågande till vetenskapligheten i följande yttrande: ”Vår värld är omgiven av ett oräkneligt antal parallella universum, som vi aldrig kommer att kunna besöka eller observera.” Ändå är det inom flera grenar av den samtida fysiken ett inte bara accepterat, utan till och med bärande, antagande. Vilket förstås inte innebär att det är oomtvistat, något som också framgår tydligt under läsningen av fysikern och populärvetenskapliga författaren Paul Halperns The Allure of the Multiverse.

Det icke-observerbara spelar en dubbel roll inom vetenskapen: Å ena sidan genom att markera dess gräns mot spekulationen, men å andra sidan genom att inte sällan inta en avgörande position inom dess teoribildningar: Kvantmekanikens Hilbertrum av orealiserade möjligheter, vakuumtillståndets virtuella partiklar, de svarta hålens insida och det tidiga universum som ännu inte blivit genomsläppligt för ljus och från vilket ingen strålning därför kan emanera är bara några exempel.

Dessutom är det inte ovanligt att det spekulativa så småningom förskjuts in i vetenskapens område, i takt med att experiment och observationer blir alltmer precisa. Vid 1800-talets slut riktade till exempel en inflytelserik röst som fysikern och filosofen Ernst Mach skarp kritik mot de fysiker som likt pionjären Ludwig Boltzmann införlivade idén om atomen i sina teorier – en idé som vid denna tid ännu saknade entydiga belägg.

De direkta observationerna till stöd för atomteorin kom som känt att inte långt därefter bli både starka och många. Att något motsvarande ska ske med idén om ett multiversum, det vill säga: existensen av parallella världar som av ett eller annat skäl befinner sig utom räckhåll för oss, tycks emellertid osäkert som bäst. I själva begreppet parallellt universum ligger ju nämligen just dess otillgänglighet, oavsett om den härrör från stora fysiska avstånd, dolda dimensioner eller någonting än mer abstrakt.

Begreppet multiversum kan alltså, som Halpern också påpekar, ha ett antal olika innebörder, och en typ av parallell verklighet som de flesta av oss är beredda att acceptera som fullt verklig är ju den som pågår strax utanför vårt observerbara universum, det vill säga: på platser i universum från vilka ljuset ännu inte hunnit nå fram till oss under de knappt 14 miljarder år som förlöpt sedan big bang. Det universum vi har möjlighet att observera utgörs av en sfär med oss i centrum – en sfär som oavlåtligt växer i takt med att tiden går och ljuset från mer avlägsna delar av universum når oss. Att av­visa tanken på något verkligt existerande utanför denna expanderande sfär som spekulativ bara för att vi just nu inte har tillgång till det framstår som skeptiskt i överkant, ungefär som att betvivla att månen är där när ingen tittar på den.

Flertalet av fysikens och kosmologins parallella universum är emellertid inte fullt så okomplicerade – och vilket mått av skepsis som kan anses vara befogat är också långt ifrån uppenbart. Ett av de tidigaste exemplen på en utvecklad användning av multiversumidén var amerikanen Hugh Everetts så kallade många världar-tolkning av kvantmekaniken, formulerad 1957; en konstruktion avsedd att lösa det dilemma som går under namnet mätproblemet.

Det är ett problem som kanske enklast kan sammanfattas som det förklaringsmässiga glapp som existerar mellan å ena sidan den mångtydiga subatom­ära värld vars gäckande superpositioner av möjliga tillstånd beskrivs exakt av de vågfunktioner som är lösningar till kvantmekanikens Schrödingerekvation – och å andra sidan den storskaliga verklighet som vi iakttar med våra sinnen, där saker aldrig kan existera på mer än ett ställe samtidigt och där objekt som befinner sig på vitt skilda platser inte heller kan utöva omedelbart inflytande över varandra. Det traditionella sättet att överbrygga denna klyfta har varit att stipulera det som kal­las för vågfunktionens kollaps: Det vill säga: att slå fast att Schrödingerekvationen beskriver utvecklingen för ett kvantmekaniskt system ända till dess att vi utför en mätning på systemet, för att till exempel ta reda på dess läge. Vad som då antas ske är att kvantmekanikens knippe av till hälften realiserade möjligheter ögonblickligen störtar samman i ett enda förverkligat faktum – ett skeende som uppenbarligen placerar den mänskliga observatören i en ytterst central roll.

Faktum är att denna förklarings­modell en gång fick självaste Einstein – som trots att han med sitt arbete om den fotoelektriska effekten bidrog till att lägga grunden för kvantfysiken, alltid förblev djupt skeptisk till denna teori – att i uppgivenhet vända sig till kollegan David Mermin med den av allt att döma uppriktiga frågan: Är månen där när ingen tittar på den?

Hugh Everetts lösning på problemet med vågfunktionens föregivna kollaps var lika enkel som barock: Han påstod helt enkelt att vågfunktionen aldrig kollapsar. När det kvantmekaniska systemet befinner sig svävande mellan möjligheter svävar vi, menade Everett, med den: Den forskare som efterfrågar läget hos en viss partikel kommer inte att tvinga den att välja mellan här och där – han kommer istället själv att klyvas i en forskare som finner den här, och en forskare som finner den där, medan den växande vågfunktion av vilken han själv blivit en del fortsätter att utvecklas enligt Schrödingerekvationens matematiskt exakta dynamik.

Själva utgångspunkten för Everetts teori är med andra ord både avskalad och simpel: Anta att Schrödingerekvationen gäller och foga ingenting alls till den – inga extra instruktioner, inga antaganden om mätprocesser eller mänskliga medvetanden som orsakar kollaps, ingenting. Dess resultat, däremot, är emellertid allt annat än minimalistiskt, nämligen en ständigt expanderande mångfald av parallella världar som oupphörligt klyvs i nya och åter nya varje gång en enda av universums partiklar ställs inför valet att befinna sig i det ena eller andra tillståndet.

Mycket riktigt har också denna konsekvens fått många att dra öronen åt sig, och Everetts tolkning av kvantmekaniken betraktades länge, i den mån den alls var känd bland forskare, som en klar utkantsposition.

Men uppenbarligen är fysikersamfundets tidigare så skeptiska förhållningssätt till parallella världar på väg att förändras, och det är just genom denna förändring som Halpern lugnt och metodiskt leder sin läsare vid handen. Till Everetts kvantmekaniska multiversum har nämligen under de senaste decennierna kommit att fogas flera andra, inte minst de som befinner sig i fokus för en djupgående konflikt forskare emellan: den som rör den antropiska principen.

Under antagandet att vårt universum är det enda i sitt slag (om än mer omfångsrikt än vad vi för närvarande kan se) ställs nämligen den fysiker eller kosmolog som vill göra reda för sakernas tillstånd inför en utmaning. Han eller hon måste, till exempel, kunna förklara hur det kommer sig att naturkonstanter som elementarpartiklarnas massa, gravitationens styrka och den mörka energin alla har värden i det extremt snäva spann som gör att galaxer har kunnat formas och liv därmed bli möjligt, när de värden som man teoretiskt skulle förvänta sig tvärtom skulle göra denna utveckling utesluten.

Den antropiska principens svar på denna gåta tydliggörs bäst genom en analogi: Vi frågar oss inte hur det kan komma sig att jorden ligger på ett sådant perfekt avstånd från solen, med vatten och kolföreningar och ett precis lagom temperaturspann för att liv ska kunna uppstå och frodas – vi inser att vi som levande varelser befinner oss här därför att dessa livsgynnande förutsättningar råkar existera just på denna plats. Och på motsvarande sätt, då, med universums beskaffenhet: Vi lever i ett universum med för liv gynnsamma förutsättningar helt enkelt för att vi som levande varelser inte hade kunnat finnas någon annanstans. Det är, kort sagt, bara i ett universum med mycket specifika värden på fundamental­konstanterna som vi kan sitta och fråga oss varför dessa konstanter har de värden som de har.

Men för att detta ska vara en förklaring till dessa konstanters skenbart mycket osannolika värden krävs förstås ett tillägg: Nämligen att det finns andra universum som har konstanter med helt andra värden, och där inget liv därför kan uppstå. Den antropiska principen utgör, med andra ord, en uppmaning till vetenskapen att sluta söka efter orsaker till varför världen är beskaffad som den är – men den gör det genom att införa en myriad av världar vars existens kanske aldrig kommer att gå att bekräfta med vetenskapens hjälp.

Detta är också orsaken till att många fysiker i den antropiska principen har sett ett hot mot vetenskapens själva grundval, nämligen en strävan efter att med hjälp av metodisk observation söka kunskap om tillvaron. Som fysikern Paul Steinhardt har uttryckt det: ”Alla kombinationer av egenskaper som är fysiskt möjliga kommer att uppträda ett oändligt antal gånger [i ett multiversum] […] Allt är möjligt, ingenting är premierat. Sådant är multiversumet, och det är därför jag skulle vilja kalla det ett vackert namn för vad som i själva verket är en teoretisk katastrof.”

Halpern själv intar med sin makligt neutrala prosa ingen bestämd hållning i frågan om multiversum­tankens rimlighet, eller vad gäller dess vådlighet för hela det vetenskapliga projektet – vad han däremot gör är att peka på den mångfald av vägar genom vilka den trängt in i kärnan av modern kosmologi och fysik. Också den så kallade inflationsteori som genom en utveckling av big bang-modellen skulle vara en dynamisk förklaring till vissa speciella och svårförklarliga egenskaper hos vårt unika universum visade sig leda till en uppsjö av parallella ”bubbeluniversum” – för att inte tala om de omkring 10 500 olika verkligheter som strängteorin föreskriver. Den kritik som, av vetenskapsteoretiska skäl, med mer eller mindre fog kan riktas mot båda dessa teorier samman­faller till stor del med kritiken mot den antropiska principen: Eftersom dessa modeller med sina otaliga alternativa verkligheter är förmögna att förklara i stort sett vad som helst, förklarar de i själva verket ingenting.

Halpern påminner om en varning utfärdad av den framstående 1900-talsfysikern Richard Feynman, nämligen den att forskaren ständigt måste vara på sin vakt mot att lura sig själv: Så snart man har en teori som är så flexibel att man bara kan justera en parameter här och anpassa en konstant där att få resultaten att överensstämma med nya observationer, riskerar man att ha en teori som är oförmögen att göra några meningsfulla förutsägelser alls.

Så har multiversumförespråkarna då lurat sig själva – eller har de i själva verket närmat sig sanningen om verklighetens yttersta beskaffenhet? Tja, vem vet – kanske finns det ett universum för vart och ett av dessa alternativ.