Big Bang-ul este în mod obișnuit gândit ca începutul tuturor: în urmă cu aproximativ 13,8 miliarde de ani, universul observabil a mers bum și extins în ființă.
Dar cum erau lucrurile înainte de Big Bang?
Răspuns scurt: nu știm. Răspuns lung: ar fi putut fi multe lucruri, fiecare îndoit de minte în felul său.
La început
Primul lucru de înțeles este ceea ce a fost de fapt Big Bang.
"Big Bang-ul este un moment în timp, nu este un punct în spațiu", a spus Sean Carroll, fizician teoretic la California Institute of Technology și autor al "The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning and the Universal Univers" (Dutton, 2016).
Astfel, este posibil ca universul de la Big Bang să fie minuscul sau infinit de mare, a spus Carroll, pentru că nu există nicio modalitate de a privi înapoi în timp lucrurile pe care nici măcar nu le putem vedea astăzi. Tot ce știm cu adevărat este că a fost foarte, foarte dens și că foarte repede a devenit mai puțin dens.
Ca un corolar, în realitate nu există nimic în afara universului, deoarece universul este, prin definiție, totul. Deci, la Big Bang, totul era mai dens și mai fierbinte decât acum, dar nu mai exista un „exterior” decât există în prezent. Oricât de tentant este să ai o viziune evlavioasă și să-ți imaginezi că poți sta într-un gol și să te uiți la universul prunc prăbușit chiar înainte de Big Bang, asta ar fi imposibil, a spus Carroll. Universul nu s-a extins în spațiu; spațiul în sine s-a extins.
„Indiferent unde te afli în univers, dacă te urmărești în urmă cu 14 miliarde de ani, ajungi în acest punct în care era extrem de fierbinte, dens și în expansiune rapidă”, a spus el.
Nimeni nu știe exact ce se întâmpla în univers până la 1 secundă după Big Bang, când universul s-a răcit suficient încât protonii și neutronii să se ciocnească și să se lipească între ei. Mulți oameni de știință cred că universul a trecut printr-un proces de expansiune exponențială numit inflație în prima secundă. Acest lucru ar fi netezit materialul spațiului-timp și ar putea explica de ce materia este distribuită în mod uniform în universul de azi.
Înainte de bubuit
Este posibil ca înainte de Big Bang, universul să fie o întindere infinită a unui material ultrahot, dens, care să persiste într-o stare constantă până când, din anumite motive, a apărut Big Bang. Acest univers extra-dens ar fi putut fi guvernat de mecanica cuantică, fizica la scară extrem de mică, a spus Carroll. Big Bang-ul ar fi reprezentat atunci momentul în care fizica clasică a preluat rolul principal al evoluției universului.
Pentru Stephen Hawking, acest moment a fost atât de important: înainte de Big Bang, a spus el, evenimentele sunt de neconceput și, prin urmare, nedefinite. Hawking a numit această propunere fără graniță: timpul și spațiul, a spus el, sunt finite, dar nu au granițe sau puncte de plecare sau de sfârșit, la fel cum planeta Pământ este finită, dar nu are margini.
"Întrucât evenimentele anterioare Big Bang-ului nu au consecințe observaționale, la fel de bine le-am putut elimina din teorie și spun că timpul a început la Big Bang", a spus el într-un interviu la emisiunea National Geographic "StarTalk" din 2018.
Sau poate că a existat ceva înainte de Big Bang care merită să ne gândim. O idee este că Big Bang-ul nu este începutul timpului, ci mai degrabă că a fost un moment de simetrie. În această idee, înainte de Big Bang, exista un alt univers, identic cu acesta, dar cu entropie în creștere spre trecut, în loc de viitor.
Creșterea entropiei, sau creșterea tulburării într-un sistem, este în esență săgeata timpului, a spus Carroll, astfel încât în acest univers oglindă, timpul ar merge opus timpului în universul modern, iar universul nostru ar fi în trecut. Susținătorii acestei teorii sugerează, de asemenea, că alte proprietăți ale universului ar fi înclinate în acest univers oglindă. De exemplu, fizicianul David Sloan a scris în Blogul de știință al Universității din Oxford, asimetriile în molecule și ioni (numite chiralități) ar fi în orientări opuse față de ceea ce sunt în universul nostru.
O teorie înrudită susține că Big Bang-ul nu a fost începutul tuturor, ci mai degrabă un moment în care universul a trecut de la o perioadă de contracție la o perioadă de expansiune. Această noțiune „Big Bounce” sugerează că ar putea exista Big Bang-uri infinite pe măsură ce universul se extinde, se contractă și se extinde din nou. Problema cu aceste idei, a spus Carroll, este că nu există nicio explicație de ce sau cum ar contracta un univers în expansiune și s-ar întoarce la o stare de entropie scăzută.
Carroll și colega sa Jennifer Chen au propria lor viziune pre-Big Bang. În 2004, fizicienii au sugerat că poate universul așa cum știm, este urmașul unui univers părinte din care s-a rupt un pic de spațiu-timp.
Este ca și cum un nucleu radioactiv este în descompunere, Carroll a spus: Când un nucleu se descompune, scuipe o particulă alfa sau beta. Universul părinte ar putea face același lucru, cu excepția în loc de particule, scuipă universuri pentru copii, poate la infinit. „Este doar o fluctuație cuantică care îi permite să se întâmple”, a spus Carroll. Aceste universuri pentru bebeluși sunt „universuri literalmente paralele”, a spus Carroll și nu interacționează sau nu se influențează reciproc.
Dacă toate acestea sună destul de trist, este - pentru că oamenii de știință nu au încă o modalitate de a privi înapoi chiar și instantaneul Big Bang-ului, cu atât mai puțin ce a apărut înainte. Cu toate acestea, mai e loc de explorat, a spus Carroll. Detectarea undelor gravitaționale din coliziuni galactice puternice în 2015 deschide posibilitatea ca aceste unde să poată fi folosite pentru a rezolva mistere fundamentale despre extinderea universurilor în acea primă secundă crucială.
Fizicienii teoretici au de lucru, de asemenea, a spus Carroll, ca să facă predicții mai precise despre modul în care forțele cuantice precum gravitația cuantică ar putea funcționa.
„Nici nu știm ce căutăm”, a spus Carroll, până când nu vom avea o teorie.
