wszyscy słyszeliśmy, że wszechświat rozpoczął się od Wielkiego Wybuchu — kolosalnej eksplozji, która zapoczątkowała jego istnienie.
ale co jeśli Wielki Wybuch nie był początkiem? Czy mogła istnieć wcześniejsza wersja wszechświata, z własnymi gwiazdami i galaktykami? Wszechświat zamieszkały, być może, przez własne stworzenia, zastanawiające się, co stało się przed ich wszechświatem?
a może istnieje nieskończona liczba wszechświatów, bez końca rozgałęziających się, aby tworzyć coraz więcej wszechświatów? Jeśli tak, to czy w ogóle ma sens zapytać, jak ten cały szereg wszechświatów powstał?
próbując odpowiedzieć na takie pytania, naukowcy uderzają w granice praw fizyki. Istniejące teorie mogą wyjaśniać ewolucję wszechświata od jego najwcześniejszych chwil – od ułamka sekundy po Wielkim Wybuchu – ale pytanie o to, co przyszło wcześniej, było jednym z najbardziej irytujących w całej nauce.
„byłem na seminariach, gdzie kłóciliśmy się o to godzinami”, mówi Renée Hložek, fizyk i kosmolog z Uniwersytetu w Toronto.
Big Bang-czy Big Bounce?
fizycy są najbardziej pewni siebie, gdy dyskutują o rzeczach, które widzą — a najstarszą rzeczą widoczną za pomocą naszych teleskopów jest kosmiczne Tło mikrofalowe. Rodzaj” ECHA ” Wielkiego Wybuchu, CMB jest blaskiem całego nieba, który może być mierzony i mapowany za pomocą radioteleskopów. Powstał 380 000 lat po Wielkim Wybuchu. Wcześniej nie mogliśmy zobaczyć, jaki był wszechświat; był po prostu zbyt pełen materii, aby światło mogło swobodnie płynąć.
„mogę badać tylko tak daleko, jak tylko mogę zobaczyć”, mówi Hložek. „A przed CMB wszechświat jest nieprzejrzysty.”
ale jeśli istnieją granice tego, co astronomowie mogą zobaczyć, nie ma ograniczeń tego, co teoretycy mogą sobie wyobrazić. Jeden z największych fizyków teoretycznych, Roger Penrose z Uniwersytetu w Oksfordzie, zaproponował ideę sekwencji wszechświatów ewoluujących w czasie. Nasz wielki wybuch, jak twierdzi, mógł być tylko „odbiciem” – przejściem od wcześniejszego, zapadającego się wszechświata do rozszerzającego się wszechświata, w którym znajdujemy się dzisiaj.
Penrose zrobił splash ostatniej jesieni, kiedy wziął swój argument jeszcze dalej, argumentując, że dowody dla tych poprzednich wszechświatów mogą istnieć-w postaci odcisku kontrolnego na CMB, który mógłby zostać ujawniony poprzez uważną analizę danych z radioteleskopu.
inni fizycy zareagowali sceptycyzmem (podobnie jak w 2010 roku, kiedy Penrose wysunął podobne twierdzenie). „Oczywiście, jeśli ktoś mógłby pokazać, że jakiś konkretny wzór na niebie mikrofalowym był dowodem na to, że wszechświat przeszedł serię cykli, to byłoby to spektakularnie ekscytujące”, powiedział fizyk Douglas Scott z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej w Physics World. „Ale papier nie jest w stanie tego zrobić.”
Penrose nie jest pierwszym, który twierdzi, że wielki wybuch nie był ostatecznym początkiem czasu — lub że we wszechświecie jest więcej niż widzimy wokół nas. W 2001 roku Paul Steinhardt z Princeton University i Neil Turok z Perimeter Institute w Waterloo w Ontario przedstawili „cykliczny model” kosmosu. Model ten wywodzi się z czegoś, co nazywa się m-teorią, wersją teorii strun, która utrzymuje, że materia składa się z maleńkich wibrujących strun, a nie z maleńkich cząstek. W modelu cyklicznym nasz wszechświat jest tylko jednym z wielu wszechświatów istniejących obok siebie w wyższym wymiarze, znanym jako „bulk”.”(Nie martw się, jeśli nie możesz sobie wyobrazić czegoś o więcej niż trzech wymiarach — nikt inny też nie może.)
w modelu Steinhardt i Turok opisują, że wszechświaty okresowo zderzają się ze sobą, a każde zderzenie zachowuje się jak nowy Wielki Wybuch. Podczas gdy Standardowy Model Big Bang zawiera pojedynczy moment stworzenia, ich model — podobnie jak w przypadku Penrose ’ a-sugeruje, że żyjemy w „wszechświecie, który jest tworzony i przerabiany na zawsze”, jak to ujął Steinhardt.
inflacja, wieloświat i czas wstecz
jeśli Steinhardt i Turok mają rację, kosmos rozciąga się w czasie daleko poza to, co uważamy za nasz obecny wszechświat. Inni teoretycy sugerowali, że rozciąga się ona podobnie w przestrzeni — że żyjemy w „wieloświecie”, szeregu wszechświatów, w których nasz jest tylko niewielką częścią znacznie szerszej rzeczywistości (choć Steinhardt jest krytyczny wobec tej idei). W obu przypadkach Wielki Wybuch prawie na pewno nie był ostatecznym początkiem.
podobny argument pochodzi z teorii znanej po prostu jako „inflacja”, która sięga wczesnych lat 80. Jego główną ideą, obecnie powszechnie akceptowaną przez fizyków, jest to, że wszechświat urósł dramatycznie w pierwszym ułamku sekundy-z mniejszego niż proton do być może wielkości grejpfruta.
nikt nie wie, co mogło spowodować inflację. Ale niektórzy fizycy, w tym Andrei Linde z Uniwersytetu Stanforda, uważają, że cokolwiek wywołało, mogło się zdarzyć nie raz, ale wiele razy — prowadząc do wielu wszechświatów. Jeśli ta teoria „wiecznej inflacji” jest poprawna, kosmos stale kiełkuje nowe wszechświaty jak bąbelki w garnku z wrzącą wodą.
równie zadziwiająca teoria została zaproponowana w 2013 roku przez angielskiego fizyka Juliana Barboura, Tima Koslowskiego z University of New Brunswick i Flavio Mercati z Perimeter Institute. Trzej naukowcy przeprowadzili komputerowe symulacje prostych zbiorów cząstek, przyglądając się temu, jak poruszały się w odpowiedzi na grawitację przez długie okresy czasu (wyobraźmy sobie wszechświat zawierający tysiąc kulek i nic więcej, z każdym marmurem przyciąganym do każdego innego marmuru). Ich komputerowy model poprawnie opisywał coś w rodzaju rozszerzającego się wszechświata jaki widzimy wokół siebie-ale także rodzaj lustrzanego wszechświata w którym czas płynie w odwrotnym kierunku. (Nazywają linię podziału „punktem Janusa”, po dwulicowym rzymskim Bogu.)
„jeśli teoria jest słuszna, to jest inny wszechświat po drugiej stronie Wielkiego Wybuchu, w którym kierunek doświadczenia czasu jest przeciwny do naszego”, powiedział Barbour Quartz w 2016 roku.
czy to pytanie ma w ogóle sens?
inną możliwością-być może bardziej przyziemną niż te oferowane przez różne podskakujące wszechświaty lub teorie wieloświata-jest to, że sam czas rozpoczął się w momencie Wielkiego Wybuchu. Jeśli tak jest, nie ma „przed” w ogóle.
Stephen Hawking, który zmarł w 2018 roku, przedstawił taki argument w swoim bestsellerze Krótka historia czasu z 1988 roku (i powtórzył go w wywiadzie wideo z Neilem deGrasse Tysonem na krótko przed śmiercią Hawkinga). Hawking porównuje ideę, że coś mogło istnieć ” przed Wielkim Wybuchem „do idei” na południe od bieguna południowego.”Nie ma nic na południe od tego punktu-powierzchnia globu po prostu się kończy. Trudno to sobie wyobrazić, być może po prostu nie było czasu przed Wielkim Wybuchem.
zgodnie z przewidywaniami, fizycy nadal spierają się o to, które z tych idei zasługują na poważne potraktowanie. Wyjaśnienie naszego wszechświata jako produktu jakiegoś wcześniejszego wszechświata brzmi atrakcyjnie-ale co spowodowało istnienie tego wszechświata?
” jeśli masz podskakującą kosmologię-cóż, czy od zawsze podskakuje? A jeśli tak, to jak się zaczęło odbijanie?”Hložek pyta. Te propozycje, choć odważne, są ” niekoniecznie bardziej satysfakcjonujące … niż twierdzenie Hawkinga, że nie można zadać pytania.”
w końcu kosmos ma w Wielkim Wybuchu wiarygodną historię pochodzenia – ale nie ma przekonującego scenariusza do tego, co przyszło wcześniej ” time zero.”Zamiast tego mamy szwedzki stół konkurencyjnych teorii, wszystkie wysoce spekulatywne.
„czasem myślę, że powinniśmy być po prostu szczerzy” – mówi Hložek-i po prostu powiedzieć: „to praca mojego życia, aby spróbować odpowiedzieć na to pytanie-ale nie wiem.””
CHCESZ WIĘCEJ HISTORII O KOSMOSIE?
- tajemniczy obiekt międzygwiezdny 'Oumuamua może mieć proste wyjaśnienie w końcu
- 60 dni w łóżku płaci 19 000 dolarów-i szansa na ochronę astronautów
- kosmici mogli umrzeć dawno temu, naukowcy twierdzą
zapisz się do newslettera MACH i śledź wiadomości NBC MACH na Twitterze, Facebooku, i Instagram.