Multiwersum. Czy istnieje więcej niż jeden Wszechświat?

Czy Wszechświat, który obserwujemy, jest jedynym, jaki istnieje? To pytanie przez wieki należało do filozofii, jako refleksja nad skalą rzeczywistości i granicami poznania. Dopiero w XX w., wraz z rozwojem kosmologii i fizyki teoretycznej, zaczęło nabierać precyzyjnego, matematycznego znaczenia. Dziś pojęcie multiwersum pojawia się w nauce nie jako fantazja, lecz jako konsekwencja niektórych teorii opisujących pochodzenie i ewolucję kosmosu

Jednym z pierwszych, którzy – przynajmniej na poziomie anegdoty – zetknęli się z ideą wielości światów, był Aleksander Wielki. Nie skończyło się to dla niego dobrze. Plutarch w pismach z I w. n.e. przywołuje historię, według której legendarny wódz miał zapłakać, gdy filozof Anaksarchos powiedział mu, że istnieje nieskończona liczba światów. Aleksander nie opłakiwał końca swoich podbojów, lecz przeciwnie – ubolewał nad tym, że wobec ogromu rzeczywistości nie zapanował jeszcze nawet nad jednym, mizernym światem.

W filozofii starożytnej podobne koncepcje rozwijali atomiści, tacy jak Demokryt i Epikur, a później Lukrecjusz. Zakładali istnienie niezliczonych światów powstających z tych samych elementarnych składników, lecz w różnych konfiguracjach. W średniowieczu poglądy te zeszły na dalszy plan, ustępując wizji jednego, skończonego i hierarchicznie uporządkowanego kosmosu.

Zasadnicza zmiana nastąpiła dopiero pod koniec XIX i w XX w., gdy rozwój fizyki statystycznej, mechaniki kwantowej i kosmologii sprawił, że pytanie o wielość światów zaczęto formułować w języku równań i modeli, a nie metafor.

Wieloświat jako pojęcie fizyczne

We współczesnej fizyce termin „wieloświat” ma  konkretne znaczenie. Nie odnosi się do odległych planet czy galaktyk, lecz do zbioru wielu wszechświatów, z których każdy może mieć inne podstawowe własności. Mogą to być na przykład różne wartości siły grawitacji, mas cząstek elementarnych czy odmienne relacje między oddziaływaniami fundamentalnymi. W tym sensie multiwersum nie jest samodzielną teorią, lecz konsekwencją określonych modeli kosmologicznych oraz interpretacji mechaniki kwantowej.

Jednym z głównych źródeł współczesnych rozważań o wieloświecie jest teoria inflacji kosmologicznej. Zakłada ona, że bardzo krótko po Wielkim Wybuchu przestrzeń rozszerzała się niezwykle szybko. Taki epizod wyjaśnia, dlaczego Wszechświat w dużych skalach jest niemal jednorodny. Jednocześnie inflacja wzmocniła bardzo drobne, pierwotne różnice w rozkładzie energii obecne we wczesnym kosmosie. Te niewielkie zaburzenia gęstości zostały „rozciągnięte” do rozmiarów kosmicznych i z czasem stały się zalążkami struktur takich jak galaktyki i ich gromady.

Andriej Linde, współtwórca teorii inflacji, zwraca uwagę, że w skalach znacznie większych niż tzw. horyzont obserwowalny – czyli obszar Wszechświata, z którego światło zdążyło dotrzeć do Ziemi od początku jego istnienia – procesy zachodzące we wczesnym kosmosie mogły przebiegać inaczej niż w jego obserwowalnej części. W takich odległych regionach drobne fluktuacje kwantowe, czyli losowe różnice w energii obecne nawet w pozornie „pustej” przestrzeni, mogły zostać wzmocnione podczas inflacji. W efekcie mogły tam powstać obszary o odmiennych własnościach fizycznych, na przykład z innymi masami cząstek elementarnych lub inną siłą oddziaływań fundamentalnych. W takich warunkach istnienie struktur znanych z naszego Wszechświata, w tym życia, byłoby mało prawdopodobne.

Linde wskazuje, że choć inflacja zakończyła się w obserwowalnym Wszechświecie, w innych regionach mogłaby trwać nadal. Taki scenariusz, określany mianem wiecznej inflacji, prowadziłby do powstawania kolejnych „baniek” przestrzeni o unikalnych parametrach fizycznych. Ze względu na ogromne odległości i brak kontaktu przyczynowego obszary te zachowywałyby się jak osobne wszechświaty.

Problem dostrojenia i zasada antropiczna

Jednym z argumentów przywoływanych w dyskusji o multiwersum jest tzw. problem dostrojenia stałych fizycznych, czyli pytanie o to, dlaczego podstawowe parametry opisujące nasz Wszechświat mają właśnie takie wartości. Dotyczy to między innymi siły grawitacji, własności cząstek elementarnych czy relacji między oddziaływaniami fundamentalnymi. W znanych modelach kosmologicznych nawet niewielkie zmiany tych wielkości prowadziłyby do zupełnie innych scenariuszy ewolucji kosmosu.

Zbyt silna grawitacja sprawiałaby, że materia szybko zapadałaby się w zwarte obiekty, uniemożliwiając powstawanie stabilnych gwiazd. Zbyt słaba utrudniałaby z kolei formowanie się galaktyk. Podobnie zmiany własności cząstek elementarnych mogłyby uniemożliwić istnienie stabilnych atomów i złożonej chemii. W efekcie wiele hipotetycznych wszechświatów przewidywanych przez modele fizyczne byłoby pozbawionych struktur znanych z obserwacji, takich jak gwiazdy, planety czy złożone formy materii.

W tym kontekście bywa przywoływana zasada antropiczna, zgodnie z którą obserwujemy taki Wszechświat, jaki umożliwia istnienie obserwatorów. W ramach hipotezy multiwersum oznacza to, że warunki sprzyjające życiu nie muszą być wyjątkowe w skali całej rzeczywistości, lecz jedynie w skali pojedynczego wszechświata.

Zasadniczym problemem pozostaje jednak empiryczna sprawdzalność tej hipotezy. Inne wszechświaty, jeśli istnieją, znajdują się poza granicą obserwowalnego kosmosu, czyli poza obszarem, z którego sygnały mogły dotrzeć do Ziemi od początku istnienia Wszechświata. Oznacza to, że nie można ich obserwować bezpośrednio za pomocą teleskopów ani detektorów. Z tego powodu fizycy rozważają możliwość istnienia pośrednich śladów, które mogłyby wskazywać na oddziaływania między różnymi regionami rzeczywistości we wczesnym etapie ewolucji kosmosu.

Jednym z takich potencjalnych sygnałów byłyby specyficzne zaburzenia w mikrofalowym promieniowaniu tła – reliktowym świetle powstałym kilkaset tysięcy lat po Wielkim Wybuchu, które zachowuje informacje o bardzo wczesnych fazach rozwoju Wszechświata. W niektórych modelach kosmologicznych zderzenia „baniek” wszechświatów mogłyby pozostawić w nim charakterystyczne wzory. Jak jednak podkreśla Paul Halpern z Saint Joseph’s University w Filadelfii, „nikt jak dotąd nie zaobserwował pierścieni, które mogłyby być śladami takich zderzeń”. Brak ich detekcji nie rozstrzyga jednoznacznie kwestii istnienia multiwersum, ale pokazuje, jak ograniczone są obecnie możliwości empirycznego testowania tego typu scenariuszy.

Wiele światów w mechanice kwantowej

Drugim obszarem, w którym pojawia się – choć w innej postaci – pojęcie wielości światów, jest mechanika kwantowa. Teoria ta dopuszcza, że cząstki mogą istnieć w superpozycji wielu możliwych stanów aż do momentu pomiaru. W tradycyjnej interpretacji akt pomiaru prowadzi do wyboru jednego wyniku.

Halpern zwraca uwagę na konsekwencje takiego podejścia. „Według tradycyjnej interpretacji mechaniki kwantowej, kiedy ktoś dokonuje pomiaru, rozmyty zestaw możliwości zapada się do jednej” – mówi. „To jest trochę dziwne, bo wymaga istnienia obserwatora”. Prowadzi to do pytania o status procesów fizycznych w epoce, gdy we Wszechświecie nie istnieli jeszcze żadni obserwatorzy.

W 1957 r. Hugh Everett III zaproponował interpretację wielu światów, zgodnie z którą wszystkie możliwe wyniki realizują się równocześnie, każdy w osobnej gałęzi rzeczywistości. Halpern wyjaśnia, że w takim scenariuszu „wersje rzeczywistości rozdzielają się płynnie. Nigdy nie dowiadują się o swoim istnieniu i funkcjonują jak równoległe wszechświaty”.

Podobnie jak w przypadku wieloświata kosmologicznego, także tę interpretację trudno bezpośrednio sprawdzić. „Nie możemy sprawić, by ktoś w eksperymencie rozdzielił się na dwie możliwości, a potem zapytać każdą z tych osób, jak to było” – podkreśla Halpern. „Jeśli teoria jest poprawna, nie zauważyłbyś tego”.

Równie spekulatywne pozostają wizje podróży między wszechświatami. Hipotetyczne tunele czasoprzestrzenne, czyli tzw. wormholes, mogłyby w teorii łączyć różne regiony rzeczywistości. Jak zaznacza Halpern, „nie wiemy, czy w ogóle da się je wytworzyć, a jeśli nawet, wymagałyby tak ogromnej energii i masy, że pozostają daleko poza zasięgiem obecnej technologii”.

Źródła: Temming, M. (2026). Physics theories about the multiverse are stranger than fiction. Science News
Highfield, R. (2022). The Science of the Multiverse. Science Museum Group
Drake, N. (2023). What is the multiverse—and is there any evidence it really exists? National Geographic
Čirković, M. M. (2019). Stranger things: multiverse, string cosmology, physical eschatology. W: H. Kragh, M. Longair (red.), The Oxford Handbook of the History of Modern Cosmology

• Nauki ścisłe i nauki o Ziemi
• popularyzacja