Kako je nastalo vesolje?
Je morda največja Velika skrivnost in korenina vseh drugih. Največja vprašanja človeštva - Kako se je začelo življenje? Kaj je zavest? Kaj je temna snov, temna energija, gravitacija? - izhaja iz tega.
"Vse druge skrivnosti so pod tem vprašanjem," je dejala Ann Druyan, avtorica in vdova astronoma Carla Sagana. "Pomembno mi je, ker sem človek in ne maram, da ne vem."
Čeprav teorije, ki poskušajo rešiti to skrivnost, postajajo vse bolj zapletene, znanstvenike preganja možnost, da so nekatere najbolj kritične vezi v verigi sklepanja napačne.
Temeljne skrivnosti
Po standardnem modelu Big Bang se je vesolje rodilo v obdobju inflacije, ki se je začela pred približno 13,8 milijarde let. Kot balon, ki se hitro širi, je v majhnem deležu sekunde nabreknil od velikosti manjše od elektrona do skoraj svoje trenutne velikosti.
Sprva je bilo vesolje prežeto le z energijo. Nekaj te energije se je združilo v delce, ki so se zbirali v svetlobne atome, kot sta vodik in helij. Ti atomi so se sklopili najprej v galaksije, nato zvezde, znotraj katerih ognjenih peči so bili kovani vsi drugi elementi.
To je splošno dogovorjena slika nastanka našega vesolja, kot so jo upodabljali znanstveniki. To je močan model, ki pojasnjuje številne stvari, ki jih znanstveniki vidijo, ko pogledajo v nebo, na primer izjemno gladkost prostora-časa na velikih lestvicah in enakomerno porazdelitev galaksij na nasprotnih straneh vesolja.
Toda o tej zgodbi obstajajo stvari, zaradi katerih so nekateri znanstveniki nelagodni. Za začetek ideje, da je vesolje v zgodnji zgodovini doživelo hitro inflacijo, ni mogoče neposredno preizkusiti, in se opira na obstoj skrivnostne oblike energije v vesolju, ki je že zdavnaj izginila.
"Inflacija je izjemno močna teorija in kljub temu še vedno nimamo pojma, kaj je povzročilo inflacijo ali je sploh pravilna teorija, čeprav deluje izredno dobro," je dejal Eric Agol, astrofizik z univerze v Washingtonu.
Za nekatere znanstvenike je inflacija neroden dodatek modelu Big Bang, potrebna zapletenost, da se lahko prilega opazovanjem. To ne bi bil zadnji dodatek.
"Izvedeli smo tudi, da mora biti v vesolju temna snov in zdaj temna energija," je dejal Paul Steinhardt, teoretični fizik na univerzi Princeton. "Torej, kako danes deluje model, si rečete:" V redu, vzamete nekaj velikega poka, vnesete nekaj inflacije, nastavite, da ima naslednje lastnosti, nato dodate določeno količino temne snovi in temne energije. " Te stvari niso povezane v koherentni teoriji. "
Steinhardt skrbi, da kozmologi delujejo bolj kot inženirji kot znanstveniki. Če se opazovanje ne ujema s trenutnim modelom, prilepite drugo komponento ali mešalnik z obstoječimi. Komponente niso povezane in ni razloga, da bi jih dodali, razen da bi ustrezali opazovanjem. To je tako, kot da poskušate popraviti star avto z dodajanjem novih delov novejših, a različnih modelov. Ti deli bodo morda delovali kratkoročno, a sčasoma potrebujete nov avto.
Večno vesolje
V zadnjih letih Steinhardt sodeluje z Ano Ijjas, teoretičnim fizikom na univerzi Harvard, na radikalni alternativi standardnemu modelu Big Bang.
Po njihovi zamisli, imenovani poskakujoča kozmologija, se je vesolje rodilo ne samo enkrat, ampak morda večkrat v neskončnih ciklih krčenja in širjenja. Teorija nadomešča "velik udarec" z "velikim odskokom", ki gladko povezuje obdobja krčenja in širjenja vesolja in rešuje številna vprašanja, ki mučijo teorijo inflacije.
Par trdi, da bi njihova ekpirotična ali "ciklična" teorija pojasnila ne samo inflacijo, temveč tudi druge kozmične skrivnosti, vključno s temno snovjo, temno energijo in zakaj se zdi, da se vesolje širi na vedno pospešujoči posnetek.
Medtem ko je sporno, poskakovanje kozmologije odpira možnost, da je vesolje brez starosti in se samoobnavlja. To je morda celo bolj navdušujoče kot vesolje z določenim začetkom in koncem, saj bi to pomenilo, da so zvezde na nebu, tudi najstarejše, kot kratkotrajne kresnice v veliki shemi stvari.
"Upam, da nas napore, ki jih družba vloži v znanstveno raziskovanje, približamo temeljnim resnicam in ne le načinu, kako narediti uporabna orodja," je dejal astronom Kalifornijskega tehnološkega inštituta Richard Massey. "Vendar sem enako prestrašen, ko sem ugotovil, da je vse, kar vem, narobe, in na skrivaj upam, da ne."
Ta članek je 27. junija 2019 posodobil sodelavec Science Science Tim Childers.
