Kuinka maailmankaikkeus tuli?
Se on ehkä suurin suuri mysteeri ja kaikkien muiden juuri. Ihmiskunnan hienoimmat kysymykset - Kuinka elämä alkoi? Mikä on tietoisuus? Mikä on tumma aine, tumma energia, painovoima? - johtuu siitä.
"Kaikki muut mysteerit sijaitsevat myötävirtaan tähän kysymykseen", sanoi kirjoittaja ja tähtitieteilijä Carl Saganin leski Ann Druyan. "Minulla on merkitystä, koska olen ihminen ja en pidä tietämättä."
Vaikka teorian, joka yrittää ratkaista tämän mysteerin, kasvaa yhä monimutkaisemmaksi, tutkijoita kummittelee mahdollisuus, että jotkut heidän päättelyketjunsa kriittisimmistä linkistä ovat väärässä.
Perusmysteerit
Normaalin Big Bang -mallin mukaan maailmankaikkeus syntyi inflaatiokaudella, joka alkoi noin 13,8 miljardia vuotta sitten. Kuten nopeasti laajeneva pallo, se paisutti elektronia pienemmästä koosta lähes nykyiseen kokoonsa sekunnin murto-osan sisällä.
Aluksi maailmankaikkeutta tunkeutui vain energia. Osa tästä energiasta kasvoi hiukkasiksi, jotka kokoontuivat kevyiksi atomeiksi kuten vety ja helium. Nämä atomit rypistyivät ensin galakseihin, sitten tähtiin, joiden sisällä tuliset uunit taottiin.
Tämä on tutkijoiden kuvaama yleisesti sovittu kuva maailmankaikkeuden alkuperästä. Se on tehokas malli, joka selittää monia asioita, joita tutkijat näkevät katsotessaan taivaalle, kuten avaruus-ajan huomattavaa sileyttä suurissa mittakaavoissa ja galaksien tasaista jakautumista maailmankaikkeuden vastakkaisilla puolilla.
Mutta tässä tarinassa on asioita, jotka tekevät tutkijoista levottomia. Ensinnäkin ajatusta siitä, että universumissa tapahtui nopea inflaatiokausi historiansa varhaisessa vaiheessa, ei voida suoraan testata, ja se luottaa siihen, että maailmankaikkeuden alussa on salaperäinen energiamuoto, joka on kauan sitten kadonnut.
"Inflaatio on erittäin voimakas teoria, mutta meillä ei vieläkään ole aavistustakaan, mikä aiheutti inflaation tai onko se edes oikea teoria, vaikka se toimiikin erittäin hyvin", sanoi Washingtonin yliopiston astrofysiikkajohtaja Eric Agol.
Joillekin tutkijoille inflaatio on hankala lisä Big Bang -malliin, joka on välttämätön monimutkaisuus, jotta se sopii havaintoihin. Tämä ei olisi viimeinen lisäys.
"Olemme myös oppineet, että maailmankaikkeudessa on oltava tummaa ainetta ja nyt tummaa energiaa", sanoi Princetonin yliopiston teoreettinen fyysikko Paul Steinhardt. "Joten miten malli toimii tänään, sanot:" OK, otat jonkin verran iskua, otat jonkin verran inflaatiota, virität, että sillä on seuraavat ominaisuudet, lisäät sitten tietyn määrän tummaa ainetta ja tummaa energiaa. " Nämä asiat eivät ole yhteydessä johdonmukaisessa teoriassa. "
Steinhardt huolestuttaa, että kosmologit toimivat enemmän insinööreinä kuin tutkijoina. Jos havainto ei vastaa nykyistä mallia, he kiinnittävät toisen komponentin tai kiinnittimen olemassa oleviin sopimaan. Komponentteja ei ole kytketty toisiinsa, eikä niitä ole syytä lisätä, paitsi vastaamaan havaintoja. Se on kuin yritetään korjata vanha auto lisäämällä uusia osia uudemmilta, mutta eri malleilta. Nämä osat saattavat toimia lyhyellä aikavälillä, mutta lopulta tarvitset uuden auton.
Ikäton universumi
Viime vuosina Steinhardt on työskennellyt Harvardin yliopiston teoreettisen fyysikon Anna Ijjasin kanssa radikaalin vaihtoehdon tavanomaiselle Big Bang -mallille.
Heidän ideansa mukaan, jota kutsutaan pomppivaksi kosmologiaksi, maailmankaikkeus ei syntynyt vain kerran, vaan mahdollisesti useita kertoja loputtomissa supistumis- ja laajentumissykleissä. Teoria korvaa "ison bangin" "suurella pompulla", joka yhdistää sujuvasti maailmankaikkeuden supistumisen ja laajentumisen ajanjaksot ja ratkaisee monet inflaatioteoriaa vaivaavat kysymykset.
Pari väittää, että heidän ekyroottinen tai "syklinen" teoria selittää inflaation lisäksi myös muita kosmisia mysteerejä, mukaan lukien tumma aine, tumma energia ja miksi maailmankaikkeus näyttää laajenevan jatkuvasti kiihtyvällä leikkeellä.
Vaikka kiistanalainen, pomppiva kosmologia tuo esiin mahdollisuuden, että maailmankaikkeus on ikätön ja uusiutuva. Se on mahdollisuus jopa kauhistuttavampi kuin maailmankaikkeus, jolla on selkeä alku ja loppu, sillä se tarkoittaisi, että taivaan tähdet, jopa vanhimmat, ovat kuin lyhytikäisiä tulikärpiä asioiden suuressa kaaviossa.
"Haluaisin toivoa, että yhteiskunnan pyrkimys tieteelliseen tutkimukseen vie meidät lähemmäksi perustavanlaatuisia totuuksia eikä vain tapaa tehdä hyödyllisiä työkaluja", sanoi Kalifornian teknillisen instituutin tähtitieteilijä Richard Massey. "Mutta olen yhtä peloissani saatuaani tietää, että kaikki tiedän olevan väärin, ja toivon salaa, että en tiedä."
Live Science Contributor Tim Childers päivitti tämän artikkelin 27. kesäkuuta 2019.
