vi har alla hört att universum började med Big Bang – en kolossal explosion som inledde den till existens.
men vad händer om Big Bang inte var början? Kan det ha funnits en tidigare version av universum, med sina egna stjärnor och galaxer? Ett universum befolkat, kanske av sina egna varelser, undrar själva vad som kom före deras universum?
eller kan det finnas ett oändligt antal universum, som oändligt förgrenar sig för att skapa fler och fler universum? Om så är fallet, är det till och med meningsfullt att fråga hur hela denna uppsättning universum kom till?
för att försöka svara på sådana frågor stöter forskare mot gränserna för fysikens lagar. Befintliga teorier kan redogöra för universums utveckling från dess tidigaste ögonblick — från en bråkdel av en sekund efter Big Bang-men frågan om vad som kom tidigare har varit bland de mest irriterande i all vetenskap.
”jag har varit på seminarier där vi kämpar om det i timmar och timmar”, säger ren Macau hlo Ubiek, fysiker och kosmolog vid University of Toronto.
Big Bang – eller Big Bounce?
fysiker är mest självsäkra när de diskuterar saker de kan se-och de äldsta sakerna som syns med våra teleskop är den kosmiska mikrovågsbakgrunden. Ett slags ”eko” av Big Bang, CMB är en all-sky glöd som kan mätas och kartläggas med radioteleskop. Det kom till 380 000 år efter Big Bang. Innan dess kan vi inte se hur universum var; det var helt enkelt för fullt av materia för att ljuset skulle flöda fritt.
”jag kan bara Sondra så långt tillbaka som jag kan se,” säger hlo Jacobek. ”Och före CMB är universum ogenomskinligt.”
men om det finns gränser för vad astronomer kan se, finns det ingen gräns för vad teoretiker kan föreställa sig. En av de största teoretiska fysikerna, Roger Penrose från University of Oxford, har föreslagit tanken på en sekvens av universum som utvecklas över tiden. Vår Big Bang, hävdar han, kan ha varit bara en ”studsa” — en övergång från ett tidigare kollapsande universum till det expanderande som vi befinner oss i idag.
Penrose gjorde ett stänk förra hösten när han tog sitt argument ännu längre och hävdade att bevis för dessa tidigare universum kan existera — i form av en kontrollampa på CMB som kan avslöjas genom noggrann analys av radioteleskopdata.
andra fysiker reagerade med skepsis (som de gjorde 2010, när Penrose gjorde ett liknande påstående). ”Självklart, om någon kunde visa att något specifikt mönster på mikrovågshimlen var ett bevis på att universum genomgick en serie cykler, så skulle det vara spektakulärt spännande”, berättade fysiker Douglas Scott från University of British Columbia Physics World. ”Men papper faller mycket kort för att göra det.”
Penrose är inte den första som hävdar att Big Bang inte var den ultimata början av tiden – eller att det finns mer i universum än vi ser omkring oss. År 2001 Paul Steinhardt från Princeton University och Neil Turok från Perimeter Institute i Waterloo, Ontario, lade fram en ”cyklisk modell” av kosmos. Modellen är härledd från något som kallas M-teori, en version av strängteori, som hävdar att Materia är av små vibrerande strängar snarare än små partiklar. I den cykliska modellen, vårt universum är bara ett av många universum som existerar bredvid varandra i ett högre dimensionellt rike som kallas ”bulk.”(Oroa dig inte om du inte kan föreställa dig något som har mer än tre dimensioner — ingen annan kan heller.)
i modellen Steinhardt och Turok beskriver universum periodiskt med varandra, där varje kollision fungerar som en ny Big Bang. Medan standard Big Bang-modellen har ett enda ögonblick av skapandet, föreslår deras modell — som med Penrose — att vi lever i ”ett universum som är gjort och omgjort för alltid”, som Steinhardt uttrycker det.
Inflation, multiversen och bakåt tid
om Steinhardt och Turok har rätt, sträcker sig kosmos i tid långt utöver vad vi tänker på som vårt nuvarande universum. Andra teoretiker har föreslagit att det sträcker sig på samma sätt i rymden — att vi lever i en ”multiverse”, en rad universum där vår bara är en liten del av en mycket större verklighet (även om Steinhardt är kritisk till den här tanken). I båda fallen var Big Bang nästan säkert inte den ultimata början.
ett liknande argument kommer från en teori som helt enkelt kallas ”inflation”, som går tillbaka till början av 1980-talet. Dess centrala ide, nu allmänt accepterad av fysiker, är att universum växte dramatiskt i den första lilla fraktionen av en sekund — från mindre än en proton till kanske storleken på en grapefrukt.
ingen vet vad som kan ha orsakat inflation. Men vissa fysiker, inklusive Andrei Linde från Stanford University, tror att det som utlöste det kunde ha hänt inte bara en gång utan många gånger — vilket ledde till en mängd universum. Om denna” eviga inflation ” – teori är korrekt, spirar kosmos kontinuerligt nya universum som bubblor i en kruka med kokande vatten.
en lika otrolig teori föreslogs 2013 av den engelska fysikern Julian Barbour, Tim Koslowski vid University of New Brunswick och Flavio Mercati från Perimeter Institute. De tre forskarna körde datorsimuleringar av enkla partikelsamlingar och tittade på hur de rörde sig som svar på tyngdkraften under långa perioder (bild ett universum som innehåller tusen kulor och inget annat, med varje marmor lockad till varannan marmor). Deras datormodell beskrev korrekt något som det expanderande universum vi ser omkring oss — men också ett slags spegeluniversum där tiden flyter i motsatt riktning. (De kallar skiljelinjen ”Janus point”, efter den tvåfasade romerska guden.)
”om teorin är rätt, så finns det ett annat universum på andra sidan Big Bang där tidens erfarenhetsriktning är motsatt till vår”, sa Barbour till Quartz 2016.
är frågan ens meningsfull?
en annan möjlighet — kanske en mer vardaglig än de som erbjuds av olika studsande universum eller Multiverse teorier — är att tiden själv började vid Big Bangs ögonblick. Om så är fallet finns det ingen” före ” alls.
Stephen Hawking, som dog 2018, gjorde ett sådant argument i sin bästsäljare från 1988 A Brief History of Time (och gjorde det igen i en videointervju med Neil deGrasse Tyson inte långt före Hawkings död). Hawking jämför tanken att något kan ha funnits ”före Big Bang” med tanken på ”söder om Sydpolen.”Det finns inget söderut från den punkten-jordens yta slutar bara. Så svårt som det är att föreställa sig, kanske var det helt enkelt ingen tid före Big Bang.
förutsägbart fortsätter fysiker att argumentera för vilka av dessa tankar som förtjänar att tas på allvar. Att förklara vårt universum som en produkt av något tidigare universum låter tilltalande – men vad orsakade det universum att existera?
” om du har en studsande kosmologi — ja, har det studsat för alltid? Och i så fall, hur började studsningen?”Hlo bisexek frågar. Dessa förslag, medan djärva, är ” inte nödvändigtvis mer tillfredsställande … än Hawking säger att du inte kan ställa frågan.”
i slutändan har kosmos i Big Bang en trovärdig ursprungshistoria-men inget övertygande manus för vad som kom före ”time zero.”Istället har vi ett smörgåsbord av konkurrerande teorier, alla mycket spekulativa.
”ibland tycker jag att vi bara ska vara ärliga”, säger hlo Jacobek, ”och bara säga,” det är mitt livs arbete att försöka svara på den frågan — men jag vet inte.'”
VILL DU HA FLER BERÄTTELSER OM RYMDEN?
- Mysterious ’Oumuamua interstellära objekt kan ha en enkel förklaring trots allt
- 60 dagar i sängen betalar $19,000 – och en chans att skydda astronauter
- Rymdutlänningar kunde ha dött för länge sedan, säger forskare
anmäl dig till Mach-nyhetsbrevet och följ NBC NEWS MACH på TWITTER, FACEBOOK, och Instagram.