olemme kaikki kuulleet, että maailmankaikkeus sai alkunsa Alkuräjähdyksestä — kolossaalisesta räjähdyksestä, joka aloitti sen olemassaolon.
mutta entä jos alkuräjähdys ei ollutkaan alku? Olisiko maailmankaikkeudesta voinut olla olemassa aikaisempi versio, jossa olisi ollut omat tähdet ja galaksit? Universumi, jonka kansoittivat kenties sen omat olennot, jotka itse ihmettelivät, mitä heidän universuminsa eteen tuli?
vai voisiko olla olemassa ääretön määrä universumeja, jotka loputtomasti haarautuvat luodakseen yhä useampia universumeja? Jos näin on, onko edes järkevää kysyä, miten koko universumien joukko on syntynyt?
yrittäessään vastata tällaisiin kysymyksiin tiedemiehet törmäävät fysiikan lakien rajoihin. Olemassa olevat teoriat voivat selittää maailmankaikkeuden kehityksen sen varhaisimmista hetkistä lähtien — sekunnin murto-osasta alkuräjähdyksen jälkeen-mutta kysymys siitä, mitä ennen tapahtui, on ollut koko tieteen kiusallisimpia.
”olen käynyt seminaareissa, joissa riitelemme siitä tuntikausia”, sanoo Toronton yliopiston fyysikko ja kosmologi Renée Hložek.
Big Bang-vai Big Bounce?
fyysikot ovat varmimpia keskustellessaan näkemistään asioista-ja vanhin kaukoputkillamme näkyvä asia on kosminen Mikroaaltotausta. Eräänlainen” kaiku ” Alkuräjähdyksestä, CMB on koko taivaan hehku, joka voidaan mitata ja kartoittaa radioteleskoopeilla. Se syntyi 380 000 vuotta alkuräjähdyksen jälkeen. Sitä ennen emme voi nähdä, millainen maailmankaikkeus oli; se oli yksinkertaisesti liian täynnä ainetta, jotta valo voisi virrata vapaasti.
”voin tutkia vain niin kaukaa kuin näen”, Hložek sanoo. ”Ja ennen CMB: tä maailmankaikkeus on läpinäkymätön.”
mutta jos on olemassa rajoja sille, mitä tähtitieteilijät voivat nähdä, ei ole mitään rajaa sille, mitä teoreetikot voivat kuvitella. Yksi suurimmista teoreettisista fyysikoista, Roger Penrose Oxfordin yliopistosta, on esittänyt ajatuksen universumien jaksosta, joka kehittyy ajan myötä. Hän väittää, että Alkuräjähdyksemme on saattanut olla vain ”pomppu” — siirtyminen aikaisemmasta, luhistuvasta maailmankaikkeudesta laajenevaan universumiin, jossa olemme nykyään.
Penrose kohahdutti viime syksynä, kun hän vei väitteensä vielä pidemmälle väittäen, että todisteita näistä aiemmista universumeista voisi olla olemassa — CMB: n ilmaisijäljen muodossa, joka voitaisiin paljastaa radioteleskoopin datan huolellisella analysoinnilla.
muut fyysikot reagoivat skeptisesti (kuten he tekivät vuonna 2010, kun Penrose esitti samanlaisen väitteen). ”On selvää, että jos joku voisi osoittaa, että jokin tietty kuvio mikroaaltotaivaalla oli todiste siitä, että maailmankaikkeus kävi läpi sarjan syklejä, niin se olisi tavattoman jännittävää”, fyysikko Douglas Scott Brittiläisen Kolumbian yliopistosta sanoi Physics World-lehdelle. ”Mutta paperi on hyvin lyhyt tehdä, että.”
Penrose ei ole ensimmäinen, joka väittää, ettei alkuräjähdys ollut ajan lopullinen alku — tai että maailmankaikkeudessa on enemmän kuin näemme ympärillämme. Vuonna 2001 Paul Steinhardt Princetonin yliopistosta ja Neil Turok Ontarion Waterloossa sijaitsevasta Kehä-instituutista esittivät kosmoksesta ”syklisen mallin”. Malli on peräisin m-teoriasta, säieteorian versiosta, jonka mukaan aine on pienistä värähtelevistä kielistä eikä pienistä hiukkasista. Syklisessä mallissa universumimme on vain yksi monista universumeista, jotka ovat olemassa rinnakkain korkeammassa ulottuvuudessa, joka tunnetaan nimellä ”bulk.”(Älä huoli, jos et voi kuvitella jotain, jolla on enemmän kuin kolme ulottuvuutta — kukaan muukaan ei voi.)
steinhardtin ja Turokin kuvaamassa mallissa universumit törmäävät ajoittain toisiinsa, jolloin jokainen törmäys toimii kuin uusi alkuräjähdys. Siinä missä tavallisessa Alkuräjähdysmallissa on yksi luomisen hetki, heidän mallinsa — kuten Penrosen malli — viittaa siihen, että elämme ”universumissa, joka on tehty ja uudistettu ikuisesti”, kuten Steinhardt asian ilmaisee.
inflaatio, multiversumi ja takaperin aika
jos Steinhardt ja Turok ovat oikeassa, Kosmos ulottuu ajassa paljon kauemmas kuin mitä ajattelemme nykyisenä universuminamme. Toiset teoreetikot ovat esittäneet, että se ulottuu samalla tavalla avaruudessa — että elämme ”multiversumissa”, universumien sarjassa, jossa meidän universumimme on vain pieni osa paljon laajempaa todellisuutta (vaikka Steinhardt on kriittinen tätä ajatusta kohtaan). Kummassakaan tapauksessa alkuräjähdys ei ollut lähes varmasti lopullinen alku.
vastaava argumentti on peräisin yksinkertaisesti ”inflaationa” tunnetusta teoriasta, joka on peräisin 1980-luvun alusta. Sen keskeinen ajatus, jonka fyysikot ovat nyt laajalti hyväksyneet, on, että maailmankaikkeus kasvoi dramaattisesti sekunnin ensimmäisessä pienessä murto-osassa-protonia Pienemmästä ehkä greipin kokoiseksi.
kukaan ei tiedä, mikä olisi voinut aiheuttaa inflaation. Mutta jotkut fyysikot, muun muassa Andrei Linde Stanfordin yliopistosta, ovat sitä mieltä, että se, mikä sen sai aikaan, ei ole voinut tapahtua vain kerran vaan monta kertaa — mikä on johtanut lukuisiin universumeihin. Jos tämä ”ikuinen inflaatio” – teoria pitää paikkansa, Kosmos itää jatkuvasti uusia universumeja kuin kuplia kiehuvassa vedessä.
yhtä mieltä taivuttavaa teoriaa ehdottivat vuonna 2013 englantilainen fyysikko Julian Barbour, Tim Koslowski New Brunswickin yliopistosta ja Flavio Mercati Perimeter Institutesta. Nämä kolme tiedemiestä suorittivat tietokonesimulaatioita yksinkertaisista hiukkaskokoelmista ja tarkastelivat, miten ne liikkuivat painovoiman vaikutuksesta pitkän ajan kuluessa (kuvitelkaa maailmankaikkeus, jossa oli tuhat marmorikuulaa eikä mitään muuta, ja jokainen marmori vetäisi puoleensa jokaista muuta marmoria). Heidän tietokonemallinsa kuvasi oikein jotakin ympärillämme näkemämme laajenevan maailmankaikkeuden kaltaista — mutta myös eräänlaista peilimaailmaa, jossa aika virtaa vastakkaiseen suuntaan. (He kutsuvat jakolinjaa” Janus-pisteeksi ” kaksinaamaisen Roomalaisjumalan mukaan.)
”jos teoria on oikea, niin alkuräjähdyksen toisella puolella on toinen maailmankaikkeus, jossa ajan kokemuksen suunta on päinvastainen kuin meillä”, Barbour kertoi Quartzille vuonna 2016.
onko kysymyksessä edes järkeä?
toinen mahdollisuus — ehkä arkisempi kuin erilaisten pomppivien universumi — tai multiversumiteorioiden tarjoama-on, että aika itse alkoi alkuräjähdyksen hetkellä. Jos asia on niin, ei ole” ennen ” ollenkaan.
vuonna 2018 kuollut Stephen Hawking esitti tällaisen väitteen vuoden 1988 bestsellerissään A Brief History of Time (ja esitti sen uudelleen videohaastattelussa Neil deGrasse Tyson vähän ennen Hawkingin kuolemaa). Hawking vertaa ajatusta, että jotain olisi voinut olla olemassa ”ennen alkuräjähdystä ”ajatukseen” etelänavan eteläpuolella.”Tuosta pisteestä ei ole mitään etelään — maapallon pinta vain loppuu. Niin vaikea kuin sitä onkin kuvitella, ehkä ei yksinkertaisesti ollut aikaa ennen alkuräjähdystä.
ennustettavasti fyysikot väittelevät edelleen siitä, mitkä näistä ideoista kannattaa ottaa vakavasti. Kaikkeuden selittäminen jonkin varhaisemman maailmankaikkeuden tuotteena kuulostaa vetoavalta-mutta mikä sai tuon kaikkeuden olemaan olemassa?
” if you have a bouncing cosmology-well, has it been bouncing forever? Ja jos on, miten pomppiminen alkoi?”Hložek kysyy. Vaikka nämä ehdotukset ovat rohkeita, ne ” eivät välttämättä ole yhtään tyydyttävämpiä … kuin Hawkingin toteamus siitä, että kysymystä ei voi esittää.”
lopussa kosmoksessa on Alkuräjähdyksessä uskottava alkuperätarina-mutta ei pakottavaa käsikirjoitusta sille, mitä tuli ennen ”time Zeroa.”Sen sijaan meillä on joukko kilpailevia teorioita, jotka kaikki ovat hyvin spekulatiivisia.
”joskus ajattelen, että meidän pitäisi vain olla rehellisiä”, Hložek sanoo, ”ja vain sanoa:” on elämäntyöni yrittää vastata tuohon kysymykseen — mutta en tiedä.””
HALUATKO LISÄÄ TARINOITA AVARUUDESTA?
- Mysterious ’ Oumuamua interstellar object may have a simple explanation after all
- 60 days in bed pays $19,000-and a chance to protect astronauts
- Space aliens could have died jo ajat sitten, scientists say
SIGN up FOR the mach NEWSLETTER AND FOLLOW NBC NEWS MACH on TWITTER, FACEBOOK, ja Instagram.