Una dintre cele mai mari întrebări despre universul nostru este de unde a venit totul. Când am descoperit că spiralele uriașe de pe cer sunt galaxii care nu erau foarte diferite de propria cale lăptoasă, am început mai întâi să înțelegem amploarea a ceea ce percepem. Aceste „insule ale universului” îndepărtate nu se află pe Calea Lactee: sunt colecții de miliarde sau miliarde de stele, separate prin milioane sau miliarde de ani lumină în spațiu.
Când am descoperit că cu cât este mai departe o galaxie de la noi, cu atât ea părăsește mai repede perspectiva noastră, un lucru curios a fost deschis înaintea noastră, care este în concordanță cu relativitatea generală: poate că nu galaxiile se îndepărtează de locația noastră, ci țesătura spațiului în sine se extinde. Dacă da, atunci universul nu trebuie să se extindă, ci și să se răcească, iar lungimea de undă a luminii trebuie să se întindă la energii din ce în ce mai mici în timp. În plus, putem extrapola acest lucru nu numai înainte, ci și înapoi: într-un moment în care universul era mai mic.
Privind în această direcție, vedem că universul era mai dens, mai fierbinte, se extindea mai repede și era mai compact. În cea mai fragedă tinerețe, universul a fost atât de energic încât atomii neutri au fost sfărâmați și chiar înainte de a nu mai putea forma nici nuclee atomice individuale.
O astfel de imagine - Big Bang - a fost confirmată de descoperirea radiației relicve, de fundalul cu microunde cosmic, de măsurările spectrului și fluctuațiilor sale, precum și de descoperirea elementelor primare care au rămas de atunci. Dar oricât de ispititor poate fi să mergem până la o stare extrem de fierbinte și densă, la o singularitate, este pur și simplu imposibil în universul nostru.
Vedeți, există unele probleme grave care apar dacă încercați să mergeți până acum:
- Universul nu s-ar extinde la nesfârșit, nu s-ar prăbuși chiar acolo, nu ar permite formarea stelelor sau a galaxiilor, dacă rata inițială de expansiune și densitatea energetică nu ar fi perfect echilibrate.
Video promotional:
- Universul ar avea temperaturi diferite în direcții diferite - ceea ce nu observăm - dacă ceva nu ar duce la o distribuție uniformă a temperaturii.
- Universul ar fi umplut cu relicve cu energie mare, care nu au fost niciodată găsite, ca urmare a extrapolării arbitrare din trecut.
Și din nou, când observăm universul, vedem stele și galaxii; are aceeași temperatură în toate direcțiile; nu sunt vizibile relicve cu energie mare.
Soluția acestor probleme a fost teoria inflației cosmice, care a înlocuit ideea unei singularități cu o perioadă de expansiune exponențială a spațiului și care a prescris astfel de condiții inițiale încât nu poate exista un Big Bang. În plus, inflația a făcut șase predicții despre ceea ce ar trebui să observăm în universul nostru:
- Univers perfect plat.
- Un univers cu fluctuații pe o scară mai mare decât lumina ar putea depăși.
- Un univers cu o temperatură maximă care nu va fi arbitrar ridicat.
- Universul, a cărui fluctuație a fost adiabatică sau entropie egală peste tot.
- Universul, al cărui spectru de fluctuații a fost puțin mai mic decât natura invariantă la scară (n_s <1).
- În sfârșit, Universul cu un anumit spectru de fluctuații ale undelor gravitaționale.
Primul a fost confirmat, al șaselea este încă căutat.
Următoarea întrebare logică despre originile noastre va fi, desigur, de unde a venit inflația? Această stare a fost eternă în raport cu trecutul (adică nu a avut originea și a existat întotdeauna) până la sfârșitul și crearea Big Bang-ului? A avut această stare un început când a apărut din starea non-inflaționistă a spațiului timpului specific în trecut? Sau a fost într-o stare ciclică când timpul a fost blocat într-o buclă?
Lucrul dificil în acest sens este că nu putem observa nimic în Universul nostru, ceea ce a făcut posibilă alegerea uneia dintre aceste trei opțiuni. În toate cele mai îndepărtate modele de inflație (și altele decât cele pe care le-am exclus), universul nostru a fost afectat doar de ultimele 10 (-33) secunde de inflație. Natura exponențială a inflației șterge orice informație care s-a născut înaintea ei, separând-o de tot ceea ce putem observa, suflând-o din universul nostru observabil.
Dar ceea ce rămâne pentru noi sub forma Universului observabil este enorm: 46 de miliarde de ani lumină în rază, 1012 galaxii, 1024 stele, 1080 atomi și aproximativ 1090 fotoni. Însă aceste numere, deși astronomice, sunt finite și nu ne oferă nicio informație despre ce s-a întâmplat în univers înainte de această ultimă fracție de secundă a unei inflații. Putem face calcule teoretice pentru a încerca să supunem alte ipoteze, dar toate vor depinde de modelul ales. Cu excepția câtorva modele specifice care ar lăsa urme observabile în universul nostru (cel mai mult nu), nu avem cum să știm cum - sau chiar dacă - universul a început.
Cantitatea totală de informații disponibile pentru noi în Univers este limitată și, odată cu aceasta, cantitatea de cunoștințe pe care o putem obține despre aceasta. Cu toate acestea, mai sunt multe de învățat, există încă multe științe care nu știu. Dar unele lucruri pe care cel mai probabil nu le vom ști niciodată. Universul poate fi infinit, dar cunoașterea noastră despre el nu va fi niciodată.
