Hoe is het heelal ontstaan?
het is misschien wel het grootste mysterie, en de wortel van alle anderen. De grootste vragen van de mensheid-hoe begon het leven? Wat is bewustzijn? Wat is donkere materie, donkere energie, zwaartekracht? – stam er uit.”Alle andere mysteries liggen stroomafwaarts van deze vraag,” zei Ann Druyan, de auteur en weduwe van astronoom Carl Sagan. “Het is belangrijk voor mij omdat ik een mens ben en niet graag niet weet.”
terwijl de theorieën die proberen dit mysterie op te lossen steeds complexer worden, worden wetenschappers achtervolgd door de mogelijkheid dat sommige van de meest kritische schakels in hun redeneringsketen verkeerd zijn.
fundamentele mysteries
volgens het standaard Big Bang-model werd het universum geboren tijdens een periode van inflatie die ongeveer 13,8 miljard jaar geleden begon. Net als een snel uitdijende ballon, zwol het op van een grootte kleiner dan een elektron tot bijna zijn huidige grootte binnen een fractie van een seconde.
aanvankelijk werd het heelal alleen door energie doordrongen. Een deel van deze energie stolde op in deeltjes, die samenkwamen in lichte atomen zoals waterstof en helium. Deze atomen klonterden eerst in sterrenstelsels, daarna sterren, in wier vurige ovens alle andere elementen werden gesmeed.
dit is het algemeen aanvaarde beeld van de oorsprong van ons universum zoals afgebeeld door wetenschappers. Het is een krachtig model dat veel van de dingen verklaart die wetenschappers zien als ze naar de hemel kijken, zoals de opmerkelijke gladheid van ruimte-tijd op grote schaal en de gelijkmatige verdeling van sterrenstelsels aan weerszijden van het heelal.
maar er zijn dingen aan dit verhaal die sommige wetenschappers ongemakkelijk maken. Om te beginnen kan het idee dat het universum in het begin van zijn geschiedenis een periode van snelle inflatie onderging niet direct worden getest, en het steunt op het bestaan van een mysterieuze vorm van energie in het begin van het universum die al lang verdwenen is.”Inflatie is een extreem krachtige theorie, en toch hebben we nog steeds geen idee wat de oorzaak was van inflatie of of het zelfs de juiste theorie is, hoewel het extreem goed werkt,” zei Eric Agol, een astrofysicus aan de Universiteit van Washington.
voor sommige wetenschappers is inflatie een onhandige toevoeging aan het Big Bang-model, een noodzakelijke complexiteit die wordt toegevoegd om het in overeenstemming te brengen met observaties. Dit zou niet de laatste toevoeging zijn.”We hebben ook geleerd dat er donkere materie in het heelal moet zijn, en nu donkere energie,” zei Paul Steinhardt, een theoretisch natuurkundige aan de Princeton University. “Dus de manier waarop het model Vandaag werkt is dat je zegt:” OK, je neemt wat Big Bang, Je neemt wat inflatie, je stemt dat af om de volgende eigenschappen te hebben, dan voeg je een bepaalde hoeveelheid donkere materie en donkere energie toe.’Deze dingen zijn niet verbonden in een samenhangende theorie.”
Steinhardt vreest dat kosmologen meer als ingenieurs dan als wetenschappers optreden. Als een waarneming niet overeenkomt met het huidige model, bevestigen ze een ander onderdeel of knutselen met bestaande om te passen. De componenten zijn niet verbonden en er is geen reden om ze toe te voegen, behalve om observaties te matchen. Het is als het proberen om een oude auto te repareren door het toevoegen van nieuwe onderdelen van nieuwere maar verschillende modellen. Die onderdelen kunnen op korte termijn werken, maar uiteindelijk heb je een nieuwe auto nodig.Een tijdloos universum
de afgelopen jaren werkte Steinhardt samen met Anna Ijjas, een theoretisch natuurkundige aan de Harvard University, aan een radicaal alternatief voor het standaard Big Bang-model.
volgens hun idee, genaamd de kosmologie van het stuiteren, werd het universum niet één keer geboren, maar mogelijk meerdere keren in eindeloze cycli van samentrekking en expansie. De theorie vervangt de “big bang” door een “big bounce”, die perioden van samentrekking en expansie van het universum soepel verbindt en veel van de problemen oplost die de inflatietheorie teisteren.
het paar beweert dat hun ekpyrotische, of “cyclische” theorie niet alleen inflatie zou verklaren, maar ook andere kosmische mysteries, waaronder donkere materie, donkere energie en waarom het universum lijkt uit te breiden met een steeds accelererende clip.
hoewel controversieel, doet de weerbarstige kosmologie de mogelijkheid rijzen dat het universum tijdloos en zelf-vernieuwend is. Het is een vooruitzicht dat misschien nog ontzagwekkender is dan een universum met een bepaald begin en einde, want het zou betekenen dat de sterren aan de hemel, zelfs de oudste, als kortstondige vuurvliegjes in het grote Schema der dingen zijn.
“ik hoop dat de inspanning die de samenleving levert in wetenschappelijk onderzoek ons dichter bij fundamentele waarheden brengt, en niet alleen een manier om nuttige tools te maken,” zei California Institute of Technology astronoom Richard Massey. “Maar ik ben even bang om erachter te komen dat alles wat ik weet verkeerd is, en in het geheim hoop ik dat niet.”