Ef við líkjum uppskrift að lífvænlegum alheimi við mataruppskrift, væri hún þess eðlis að ekki mætti skeika svo miklu sem örðu úr grammi af magni einhvers innihaldsefnisins til að maturinn yrði algerlega óætur.
Þannig byggist tilvist okkar, mannfólksins, á því að náttúrulögmálin eru fínstillt á alveg sérstakan hátt. Ekki þyrfti meira til en að jafnvægið milli rafsegulafls og sterka kjarnakraftsins væri örlítið öðruvísi en það er til að frumeindir gætu ekki myndast. Alheimurinn væri þá myrkur og dauður.
Alheimur okkar virðist sem sagt vera „skapaður“ beinlínis í þeim tilgangi að gera tilvist okkar mögulega. Skyldi þetta vera einskær heppni eða lifum við kannski í einum alheimi af mörgum – einum af sárafáum lífvænlegum innan um fjölmarga alheima þar sem ekkert líf gæti með nokkru móti þrifist?
Hópur bandarískra og ástralskra vísindamanna, þeirra á meðal eðlisfræðingurinn McCullen Sandora hjá Blue Marble-vísindastofnuninni, reyna nú að finna svar við þessari spurningu.
Vísindamennirnir hafa reiknað út hvaða áhrif það hefði á lífsskilyrði ef örlítið væri hreyft við fínstillingu náttúrulögmálanna og uppskriftinni að lífsskilyrðum þar með breytt og birt niðurstöður sínar í röð vísindagreina undir yfirskriftinni „Multiverse Predictions for Habitability“ (Fjölheimaspár um lífsskilyrði).
Vísindamennirnir telja að með þessu móti sé hægt að greina líkurnar á því að við séum í svokölluðum fjölheimi. Enn vantar þó afgerandi vísindalega niðurstöðu.
Þensla fæðir marga heima
Hugmyndin um fjölheim, þar sem til séu fjöldamargir alheimar, jafnvel óendanlega margir, getur sem best virst eiga heima í vísindaskáldskap. Samhliða heimar eru vissulega til í kvikmyndum en hugmyndin hefur fyrir alvöru náð fótfestu í vísindaheiminum á síðustu árum og áratugum.
Stjörnuþoka okkar, Vetrarbrautin, er aðeins ein af gríðarmörgum. Hugsanlega er sá alheimur sem við þekkjum líka bara einn af mörgum sem menn vilja þá kalla fjölheim.
Fjölheimakenningin á rætur að rekja til níunda áratugar 20. aldar. Á árunum kringum 1980 reyndu eðlisfræðingar að finna fræðilegar lausnir á tilteknum vandkvæðum við Miklahvellskenninguna og stóðu þá allt í einu uppi með nýja kenningu, svokallaða þenslukenningu.
Samkvæmt Miklahvellskenningunni var alheimurinn í frumbernsku sinni mjög þétt og heit súpa öreinda en síðan hefur alheimurinn þanist út og gerir enn. Með þenslukenningunni leita menn dálítið aftar í tíma og reyna að lýsa þeim alheimi sem leiddi af sér Miklahvell – köldum og tómum alheimi sem þandist gríðarhratt út á einu sekúndubroti. Þessi kenning nýtur nú hylli margra.
Einn alheimur fínstilltur fyrir líf er ósennilegur. En séu alheimar mjög margir verður trúlegt að einn geti verið lífvænlegur.
Á miðjum níunda áratugnum þróaði rússnesk-bandaríski eðlisfræðingurinn Andrei Linde nýtt afbrigði af kenningunni sem í þeim búningi kallast óreiðukennd eða eilíf þensla.
Samkvæmt kenningu Lindes stöðvast óhemjuhraður þenslufasi geimsins aldrei alveg. Þess í stað myndar hann í sífellu einskonar brumknappa sem springa út í nýja alheima.
Þar eð möguleikarnir til að hliðra náttúrulögmálunum til eru nánast óteljandi, hlýtur eilíf þensla að leiða af sér fjölheima með óendanlega mörgum alheimum.
Nýir alheimar spretta upp
Á sekúndubroti þandist frumalheimurinn út á ógnarhraða. Samkvæmt kenningunni um síþenslu hefur þenslan aldrei stöðvast, heldur skapar stöðugt nýja alheima með mismunandi eiginleikum. Aðeins fáir eru lífvænlegir.
Lifandi alheimur
Hárfínstillt jafnvægi ýtir undir líf
Í lífvænlegum alheimi eru náttúrulögmálin nákvæmlega þannig að þau leyfa stjörnum og plánetum að myndast. Lífsnauðsynleg frumefni myndast líka í svo ríkum mæli að líf getur kviknað og þróast.
Óstöðugur alheimur
Of margar víddir skapa vanda
Séu rúmvíddirnar fleiri en þrjár verða frumeindir óstöðugar, því rafeindir geta þá ekki verið á stöðugum brautum. Þyngdaraflið verður líka breytilegt og plánetur ná ekki að halda sig við stjörnu sína.
Tómur alheimur
Rangur massi eyðileggur frumeindir
Í alheimi okkar er nifteind þyngri en róteind og rafeind til samans. Væri þetta ekki svona myndu róteindir taka til sín rafeindir og breytast við það í nifteindir. Útkoman yrði alheimur án frumeinda.
Alheimur í ójafnvægi
Grunnefni lífvera myndast ekki
Séu hinir fjórir þekktu náttúrukraftar – þyngdaraflið, rafsegulaflið, sterki og veiki kjarnakrafturinn – ekki nákvæmlega rétt stilltir geta lífsnauðsynleg efni, svo sem kolefni, ekki myndast.
Nýir alheimar spretta upp
Á sekúndubroti þandist frumalheimurinn út á ógnarhraða. Samkvæmt kenningunni um síþenslu hefur þenslan aldrei stöðvast, heldur skapar stöðugt nýja alheima með mismunandi eiginleikum. Aðeins fáir eru lífvænlegir.
Lifandi alheimur
Hárfínstillt jafnvægi ýtir undir líf
Í lífvænlegum alheimi eru náttúrulögmálin nákvæmlega þannig að þau leyfa stjörnum og plánetum að myndast. Lífsnauðsynleg frumefni myndast líka í svo ríkum mæli að líf getur kviknað og þróast.
Óstöðugur alheimur
Of margar víddir skapa vanda
Séu rúmvíddirnar fleiri en þrjár verða frumeindir óstöðugar, því rafeindir geta þá ekki verið á stöðugum brautum. Þyngdaraflið verður líka breytilegt og plánetur ná ekki að halda sig við stjörnu sína.
Tómur alheimur
Rangur massi eyðileggur frumeindir
Í alheimi okkar er nifteind þyngri en róteind og rafeind til samans. Væri þetta ekki svona myndu róteindir taka til sín rafeindir og breytast við það í nifteindir. Útkoman yrði alheimur án frumeinda.
Alheimur í ójafnvægi
Grunnefni lífvera myndast ekki
Séu hinir fjórir þekktu náttúrukraftar – þyngdaraflið, rafsegulaflið, sterki og veiki kjarnakrafturinn – ekki nákvæmlega rétt stilltir geta lífsnauðsynleg efni, svo sem kolefni, ekki myndast.
Í sumum alheimum eru víddirnar ýmist fleiri eða færri en hjá okkur og sumir alheimar endast ekki nema brot úr sekúndu áður en þeir falla saman. Náttúrukraftarnir geta verið sterkari eða veikari og öreindir þyngri eða léttari. Líf gæti einungis þrifist í sárafáum þessara alheima.
Við unnum í geimlottóinu
Standist fjölheimakenningin sleppa vísindamennirnir við að skýra hina ótrúlega nákvæmu fínstillingu náttúrulögmálanna sem gert hafa tilvist okkar mögulega. Við erum bara svo heppin að eiga heima í einum hinna fáu alheima þar sem líf er mögulegt.
Það samsvarar nokkurn veginn stórum vinningi í lottói.
Í nóvember 2022 vann Edwin Castro í Kaliforníu aðalvinninginn í bandaríska lottóleiknum Powerball, ríflega tvo milljarða dollara. Líkurnar til að fá allar sex tölurnar réttar voru 1 á móti 292.201.338.
Það virðist kraftaverki líkast. Hvernig í ósköpunum getur annað eins eiginlega gerst?
Séu alheimarnir margir þarf ekki að koma á óvart að einn þeirra henti lífi. Það er þá svipað og að einn af mörgum milljónum hitti á réttar tölur á lottóseðli.
Skýringin er auðvitað sú að í hverri viku seljast margar milljónir miða og fyrr eða síðar hlýtur einhver að fá stóra vinninginn. Í þessu samhengi væri í rauninni afar skrýtið ef vinningurinn gengi aldrei út.
Á sama hátt þarf ekki að koma á óvart að alheimurinn skuli vera fínstilltur þannig að líf fái þrifist – ef það er nú svo að alheimurinn sé aðeins einn lítill hluti af fjölheimi með aragrúa alheima. Þá vill einfaldlega svo til að í okkar heimi eru náttúrukraftarnir þannig að þeir gera líf mögulegt, þótt stillingar þessara krafta séu aðrar í öðrum alheimum.
Heppni skaffar lífsnauðsynlegt kolefni
Allar lífverur jarðar eru byggðar úr kolefni en kolefni er erfitt að mynda og það ætti eiginlega að vera afar fáséð. Fyrir einhverja hundaheppni hefur kolefni þó alveg sérstaka orkustöðu sem veldur því að sólir í alheimi okkar framleiða þetta lífsnauðsynlega efni í stórum stíl.
1. Tveir helíumkjarnar renna saman
Kolefni myndast inni í miðju stjarnanna þar sem tveir helíumkjarnar, hvor um sig með tvær róteindir og tvær nifteindir renna fyrst saman í beryllíumkjarna. En til að mynda kolefni þarf beryllíumkjarninn að bæta við sig einum helíumkjarna til viðbótar.
2. Sérstakt ástand skapar jafnvægi
Beryllíum og helíum búa samanlagt yfir miklu meiri orku en kolefniskjarni og samruninn ætti því að mistakast, kolefni hefur sérstaka orkustöðu, Hoyle-stöðuna sem veldur því að kjarnarnir renna saman í L-form til að byrja með.
3. Mikið magn af kolefni myndast
Í Hoyle-ástandi getur kolefniskjarninn losað mikla orku áður en hann tekur á sig endanlegt form. Þetta sérstaka orkuástand er aðeins mögulegt vegna fínstillingar og líf hefði aldrei orðið til væri hún ekki til staðar.
Fjölheimakenningin er enn sem komið er í rauninni aðeins tilgáta en sá hópur vísindamanna sem getið var hér að framan hefur nú sett fram hugmynd um hvernig megi prófa þessa tilgátu.
Vísindamennirnir viðurkenna að við séum um alla eilífð einangruð frá öðrum alheimum og af þeim sökum sé ógerlegt að rannsaka þá beint. Við getum sem sé ekki sannað að við eigum heima í fjölheimi með því að ná sambandi við aðra alheima en hópurinn telur að unnt sé að prófa tilgátuna óbeint með því að skoða hvaða náttúrulögmál og náttúrustaðlar hafi þýðingu fyrir tilurð lífs.
Hinar einstæðu fínstillingar náttúrulögmálanna gera alheimana ýmist meira eða minna lífvænlega og McGullen Sandora byggir hugmyndina á því að okkar alheimur sé stilltur á tölfræðilega mestu lífslíkur – að því gefnu að alheimarnir séu í raun og veru margir.
Ef aðrir alheimar skyldu nú vera þannig gerðir að þar séu lífsskilyrði mun betri en hér, væri nefnilega ósennilegt að við lifum í fjölheimi, þar eð við hefðum þá sennilega þróast í öðrum alheimi með betri lífsskilyrði.
Ef hugsanlegir alheimar með önnur náttúrulögmál geta verið betri í að skapa líf en okkar, þá talar það gegn fjölheimakenningunni að mati vísindamannanna.
Vísindamenn geta að sjálfsögðu ekki rannsakað lífsskilyrðin í öðrum alheimum en í framtíðinni kynni að verða gerlegt að skoða lífsskilyrði á öðrum hnöttum og bera saman við aðstæður hér á jörðinni.
Í fjölheimi ættu m.a. að vera til alheimar þar sem stjörnur lifa mun lengur vegna þess að þyngdaraflið er örlitlu veikara en hér.
Uppgötvun lífs á mörgum öðrum hnöttum kynni að leiða í ljós samhengi milli tilurðar lífs og líftíma stjarna. Reynist svo vera verður um leið ósennilegt að lífið hafi náð fótfestu í þessum alheimi fremur en öðrum, þar eð mest af lífverum ætti þá fremur að vera í öðrum alheimum þar sem stjörnurnar lifa lengur. Þetta myndi draga úr líkum þess að við lifum í fjölheimi.
Við þurfum kannski að bíða lengi en spárnar verða staðfestanlegar, fræðilega séð.
McCullen Sandora Blue Marble Institute of Science
Á svipaðan hátt gæti líka verið samhengi milli tilvistar lífs og stærðar þeirra tungla sem snúast um pláneturnar.
Stór tungl á borð við það sem líður um næturhimininn hér virðist heyra til undantekninga í þessum alheimi, yrði það að teljast mæla gegn fjölheimakenningunni ef í framtíðinni skyldi finnast líf á öðrum hnöttum sem stór tungl fylgja. Þá ætti sem sé að vera líklegra að líf þrifist í öðrum alheimum, þar sem meira er um stór tungl.
Geimsjónaukar leita lífs
Hvorki líftími stjarna né stærð tungla geta skorið úr um það hvort hinn mögulegi fjölheimur er til eða ekki en vísindamenn reyna að uppgötva fleiri og annars konar aðstæður sem gætu aukið eða minnkað líkur á fræðilega mögulegri tilvist annarra alheima.
Þannig vonast þeir til að geta prófað fjölheimskenninguna frá sem flestum sjónarhornum til að ákvarða hversu líklegt er að hún fái staðist. Til þess að sú aðferð geti borið einhvern árangur er þó nauðsynlegt að fá mörg fleiri dæmi um lífverur í okkar eigin alheimi.
Hópur vísindamanna hefur nú lagst í útreikninga og komist að raun um að jörðin sé síður en svo heppilegasti hnötturinn fyrir líf.
„Við getum þurft að bíða nokkuð lengi áður en við getum staðfest slíka spá en það sem skiptir meginmáli er að slíkar athuganir geta leitt til staðfestingar eða höfnunar og einmitt það grundvallarskilyrði þarf kenning að uppfylla,“ segir McCullen Sandora.
Geimsjónaukinn James Webb hefur nú gert mönnum kleift að greina efnainnhald í gufuhvolfi plánetna í öðrum sólkerfum og það kynni að leiða til þess að líf uppgötvist á einhverjum fjarplánetum á næstu áratugum.
En enn sem komið er, þekkjum við einungis líf á einum hnetti – það líf sem þrífst á plánetunni Jörð.
