Ce s-a întâmplat înainte de Big Bang? Răspunsul convențional la această întrebare este, de obicei, „Nu există așa ceva„ înainte de Big Bang. ”Acesta este evenimentul care a început totul. Dar răspunsul corect, spune fizicianul Sean Carroll, este: „Nu știm doar”. Carroll, precum și mulți alți fizicieni și cosmologi au început să ia în considerare posibilitatea timpului înainte de Big Bang, precum și teorii alternative despre cum a ajuns universul nostru. Carroll a discutat despre acest tip de „cercetare speculativă” în cadrul unei discuții în cadrul reuniunii American Astronomical Society, săptămâna trecută, la St. Louis, Missouri.
"Este un moment interesant pentru a fi cosmolog", a spus Carroll. „Amândoi suntem binecuvântați și blestemați. Este o epocă de aur, dar problema este că modelul pe care îl avem al universului nu are sens. ”
În primul rând, există o problemă de inventar, în care 95% din univers este necunoscut. Se pare că cosmologii au rezolvat această problemă prin conturarea materiei întunecate și a energiei întunecate. Dar, pentru că am „creat” materie pentru a se potrivi cu datele, nu înseamnă că înțelegem natura universului.
O altă mare surpriză despre universul nostru vine din datele reale ale navei spațiale WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) care a studiat „Cosmic Microwave Background (CMB)„ ecoul ”Big Bang-ului.
„Imaginea WMAP despre cum arăta universul timpuriu arată că este fierbinte, dens și neted [entropie scăzută] într-o regiune largă de spațiu”, a spus Carroll. „Nu înțelegem de ce este cazul. Aceasta este o surpriză și mai mare decât problema inventarului. Universul nostru nu pare natural. ” Carroll a spus că stările de entropie scăzută sunt rare, plus toate condițiile inițiale posibile care ar fi putut evolua într-un univers ca al nostru, majoritatea copleșitoare au o entropie mult mai mare, nu mai mică.
Dar cel mai surprinzător fenomen despre univers, a spus Carroll, este că lucrurile se schimbă. Și totul se întâmplă într-o direcție consistentă din trecut în viitor, în întregul univers.
„Se numește săgeata timpului”, a spus Carroll. Această săgeată a timpului provine de la a doua lege a termodinamicii, care invocă entropia. Legea prevede că în mod invariabil, sistemele închise se mută de la ordine la tulburare în timp. Această lege este fundamentală pentru fizică și astronomie.
Una dintre marile întrebări despre condițiile inițiale ale universului este de ce a început entropia atât de scăzută? „Iar entropia scăzută în apropiere de Big Bang este responsabilă de tot ceea ce privește săgeata timpului”, a spus Carroll. „Viața și moartea, memoria, curgerea timpului.” Evenimentele se petrec în ordine și nu pot fi inversate.
„De fiecare dată când spargi un ou sau vărsai un pahar cu apă, faci cosmologie observațională”, a spus Carroll.
Prin urmare, pentru a răspunde la întrebările noastre despre univers și săgeata timpului, ar trebui să avem în vedere ce s-a întâmplat înainte de Big Bang.
Carroll a insistat că acestea sunt aspecte importante la care să ne gândim. „Aceasta nu este doar teologie recreativă”, a spus el. „Vrem o poveste a universului care să aibă sens. Când avem lucruri care par surprinzătoare, căutăm un mecanism de bază care să înțeleagă ceea ce a fost un puzzle. Universul cu entropie scăzută este un indiciu pentru ceva și ar trebui să lucrăm pentru a-l găsi. ”
Momentan nu avem un model bun al universului, iar teoriile actuale nu răspund la întrebări. Relativitatea generală clasică prezice că universul a început cu o singularitate, dar nu poate dovedi nimic decât după Big Bang.
Teoria inflației, care propune o perioadă de extindere extrem de rapidă (exponențială) a universului în primele sale momente, nu ajută, a spus Carroll. „Înrăutățește doar problema entropiei. Inflația necesită o teorie a condițiilor inițiale. ”
Există și alte modele acolo, dar Carroll a propus și părea să favorizeze ideea de multi-universuri care creează universuri „bebe”. „Universul nostru observabil ar putea să nu fie întreaga poveste”, a spus el. „Dacă facem parte dintr-un multivers mai mare, nu există o stare de echilibru între entropie maximă și entropia este produsă prin crearea unor universuri ca ale noastre.”
Carroll a discutat, de asemenea, despre noi cercetări pe care el și o echipă de fizicieni le-au făcut, analizând, din nou, rezultatele WMAP. Carroll și echipa sa spun că datele arată că universul este „fără față”.
Măsurătorile WMAP arată că fluctuațiile pe fundalul microundelor sunt cu aproximativ 10% mai puternice pe o parte a cerului decât pe cealaltă.
O explicație pentru acest „univers greu-pe-o-parte” ar fi dacă aceste fluctuații ar reprezenta o structură rămasă din universul care a produs universul nostru.
Carroll a spus că toate acestea ar fi ajutate de o mai bună înțelegere a gravitației cuantice. „Fluctuațiile cuantice pot produce noi universuri. Dacă fluctuația termică într-un spațiu liniștit poate duce la universuri pentru bebeluși, ar avea propria lor entropie și ar putea continua să creeze universuri. "
Acordat - și Carroll a subliniat acest punct - orice cercetare pe aceste teme este în general considerată speculație în acest moment. „Nimic din toate acestea nu este bine stabilit”, a spus el. „Aș paria chiar și pe bani că acest lucru este greșit. Dar sper să reușesc să revin peste 10 ani și să vă spun că ne-am gândit totul. ”
Desigur, ca scriitor, încercând să încapsuleze discuțiile și ideile lui Carroll într-un articol scurt, cu siguranță nu le face dreptate. Aflați că Carroll preia aceste noțiuni și multe altele pe blogul său, Cosmic Variance. Citiți, de asemenea, un rezumat excelent al discuției lui Carroll, scris de Chris Lintott pentru BBC. Mă gândesc la discuțiile despre Carroll de mai bine de o săptămână și am avut în vedere începuturile timpului - și chiar că ar putea exista timp înainte de timp - a făcut o săptămână interesantă și captivantă. Rămâne de văzut dacă timpul mi-a adus înainte sau înapoi înțelegerea mea!
