hogyan jött létre az univerzum?
ez talán a legnagyobb nagy rejtély, és az összes többi gyökere. Az emberiség legnagyobb kérdései-hogyan kezdődött az élet? Mi a tudatosság? Mi a sötét anyag, a sötét energia, a gravitáció? – abból ered.
“minden más rejtély e kérdés mögött rejlik” – mondta Ann Druyan, Carl Sagan csillagász szerzője és özvegye. “Fontos számomra, mert ember vagyok, és nem szeretem, ha nem tudom.”
még akkor is, amikor a rejtély megoldására irányuló elméletek egyre összetettebbé válnak, a tudósokat kísérti annak lehetősége, hogy érvelési láncuk legkritikusabb láncszemei tévesek.
alapvető rejtélyek
a standard Big Bang modell szerint az univerzum az infláció időszakában született, amely körülbelül 13, 8 milliárd évvel ezelőtt kezdődött. Mint egy gyorsan táguló léggömb, az elektronnál kisebb méretről a másodperc apró töredékén belül majdnem a jelenlegi méretére duzzadt.
kezdetben az univerzumot csak energia hatotta át. Ennek az energiának egy része részecskékké olvadt össze, amelyek fényatomokká, például hidrogénné és héliummá egyesültek. Ezek az atomok először galaxisokba, majd csillagokba tömörültek, amelyek tüzes kemencéiben az összes többi elem kovácsolódott.
ez az általánosan elfogadott kép univerzumunk eredetéről, ahogyan azt a tudósok ábrázolják. Ez egy erőteljes modell, amely sok mindent megmagyaráz, amit a tudósok látnak, amikor felnéznek az égre, például a téridő figyelemre méltó simaságát nagy léptékben és a galaxisok egyenletes eloszlását az univerzum ellentétes oldalain.
de vannak dolgok ebben a történetben, amelyek egyes tudósokat nyugtalanítanak. Először is, azt az elképzelést, hogy az univerzum történelme elején gyors infláción ment keresztül, nem lehet közvetlenül tesztelni, és az univerzum kezdetén egy titokzatos energiaforma létezésére támaszkodik, amely már régen eltűnt.
“az infláció rendkívül erőteljes elmélet, és még mindig nem tudjuk, mi okozta az inflációt, vagy akár a helyes elmélet, bár rendkívül jól működik” – mondta Eric Agol, a Washingtoni Egyetem asztrofizikusa.
egyes tudósok számára az infláció az Ősrobbanás modell nehézkes kiegészítése, amely szükséges összetettség ahhoz, hogy illeszkedjen a megfigyelésekhez. Nem ez lenne az utolsó kiegészítés.
“azt is megtanultuk, hogy sötét anyagnak kell lennie az univerzumban, most pedig sötét energiának” – mondta Paul Steinhardt, a Princeton Egyetem elméleti fizikusa. “Tehát a modell ma úgy működik, hogy azt mondod:” oké, Vegyünk egy kis ősrobbanást, Vegyünk egy kis inflációt, hangoljuk be, hogy a következő tulajdonságokkal rendelkezzen, majd hozzáadunk egy bizonyos mennyiségű sötét anyagot és sötét energiát. Ezek a dolgok nem kapcsolódnak egy koherens elmélethez.”
Steinhardt aggódik, hogy a kozmológusok inkább mérnökként, mint tudósként járnak el. Ha egy megfigyelés nem felel meg a jelenlegi modellnek, akkor egy másik komponenst vagy bütyköt csatolnak a meglévőkhöz, hogy illeszkedjenek. Az összetevők nincsenek összekapcsolva, és nincs ok arra, hogy hozzáadják őket, kivéve a megfigyelések összehangolását. Olyan ez, mintha megpróbálnánk megjavítani egy régi autót új alkatrészek hozzáadásával újabb, de különböző modellekből. Ezek az alkatrészek rövid távon működhetnek, de végül új autóra van szükség.
egy kortalan univerzum
az elmúlt években Steinhardt Anna Ijjas-szal, a Harvard Egyetem Elméleti fizikusával dolgozott a standard Big Bang modell radikális alternatíváján.
ugráló kozmológiának nevezett elképzelésük szerint az univerzum nem csak egyszer született, hanem valószínűleg többször is végtelen összehúzódási és tágulási ciklusokban. Az elmélet az “ősrobbanást” egy “nagy ugrással” helyettesíti, amely simán összeköti az univerzum összehúzódási és tágulási periódusait, és megoldja az infláció elméletét sújtó számos kérdést.
a pár azt állítja, hogy ekpirotikus vagy “ciklikus” elméletük nemcsak az inflációt, hanem más kozmikus rejtélyeket is megmagyarázna, beleértve a sötét anyagot, a sötét energiát és azt, hogy miért tűnik úgy, hogy az univerzum egyre gyorsuló ütemben tágul.
bár ellentmondásos, a pattogó kozmológia felveti annak lehetőségét, hogy az univerzum kortalan és önmegújító. Ez a kilátás talán még félelmetesebb, mint egy határozott kezdetű és végű univerzum, mert azt jelentené, hogy az égen lévő csillagok, még a legrégebbiek is, olyanok, mint a rövid életű szentjánosbogarak a dolgok nagy rendszerében.
“szeretném remélni, hogy a társadalom tudományos kutatásba fektetett erőfeszítései közelebb visznek minket az alapvető igazságokhoz, és nem csak egy módja annak, hogy hasznos eszközöket hozzunk létre” – mondta Richard Massey, a California Institute of Technology csillagásza. De ugyanúgy rettegek, hogy rájövök, hogy minden, amit tudok, rossz, és titokban remélem, hogy nem. ”