miten maailmankaikkeus syntyi?

se on ehkä suurin suuri mysteeri, ja kaikkien muiden juuri. Ihmiskunnan suurimmat kysymykset-Miten elämä alkoi? Mitä tietoisuus on? Mitä on pimeä aine, pimeä energia, painovoima? – se johtuu siitä.

”kaikki muut mysteerit ovat tämän kysymyksen alajuoksulla”, sanoi tähtitieteilijä Carl Saganin kirjailija ja leski Ann Druyan. ”Sillä on minulle merkitystä, koska olen ihminen enkä pidä siitä, etten tiedä.”

vaikka teoriat, jotka yrittävät ratkaista tämän mysteerin, muuttuvat yhä monimutkaisemmiksi, tiedemiehiä ahdistaa mahdollisuus, että jotkut heidän päättelyketjunsa kriittisimmistä linkeistä ovat väärässä.

Fundamental mysteries

normaalin Alkuräjähdysmallin mukaan maailmankaikkeus syntyi noin 13,8 miljardia vuotta sitten alkaneen inflaation aikana. Nopeasti laajenevan ilmapallon tavoin se paisui elektronia pienemmästä koosta lähes nykyiseen kokoonsa sekunnin murto-osassa.

aluksi kaikkeutta läpäisi vain energia. Osa tästä energiasta jähmettyi hiukkasiksi, jotka kerääntyivät kevyiksi atomeiksi, kuten vedyksi ja heliumiksi. Nämä atomit kasaantuivat ensin galakseiksi, sitten tähdiksi, joiden tulisissa uuneissa kaikki muut alkuaineet taottiin.

Tämä on tutkijoiden kuvaama yleisesti sovittu kuva maailmankaikkeuden synnystä. Se on voimakas malli, joka selittää monia asioita, joita tiedemiehet näkevät katsoessaan taivaalle, kuten aika-avaruuden huomattavan tasaisuuden suurissa mittakaavoissa ja galaksien tasaisen jakautumisen maailmankaikkeuden vastakkaisilla puolilla.

mutta tässä tarinassa on asioita, jotka saavat jotkut tutkijat levottomiksi. Ensinnäkin ajatusta siitä, että maailmankaikkeus koki nopean inflaation kauden historiansa alussa, ei voida suoraan testata, ja se perustuu maailmankaikkeuden alussa olevan salaperäisen energiamuodon olemassaoloon, joka on kauan sitten kadonnut.

”inflaatio on äärimmäisen voimakas teoria, emmekä vieläkään tiedä, mikä aiheutti inflaation tai onko se edes oikea teoria, vaikka se toimii erittäin hyvin”, sanoi astrofyysikko Eric Agol Washingtonin yliopistosta.

Joillekin tutkijoille inflaatio on kömpelö lisäys Alkuräjähdysmalliin, tarpeellinen monimutkaisuus, joka on liitetty siihen, jotta se sopisi havaintoihin. Tämä ei olisi viimeinen lisäys.

”olemme myös oppineet, että maailmankaikkeudessa täytyy olla pimeää ainetta ja nyt pimeää energiaa”, sanoi Princetonin yliopiston teoreettinen fyysikko Paul Steinhardt. ”Joten malli toimii nykyään niin, että sanotaan: ’OK, otetaan alkuräjähdys, otetaan inflaatio, viritetään se seuraaviksi ominaisuuksiksi, sitten lisätään tietty määrä pimeää ainetta ja pimeää energiaa. Nämä asiat eivät liity toisiinsa johdonmukaisessa teoriassa.”

Steinhardtin huoli kosmologit toimivat enemmän insinööreinä kuin tiedemiehinä. Jos havainto ei vastaa nykyistä mallia, ne kiinnittävät toisen komponentin tai Tinkerin olemassa oleviin sopimaan. Komponentit eivät ole kytkettyinä, eikä niitä ole syytä lisätä kuin havaintojen täsmäämiseksi. Se on kuin yrittäisi korjata vanhaa autoa lisäämällä uusia osia uudemmista mutta eri malleista. Ne osat voivat toimia lyhyellä aikavälillä, mutta lopulta tarvitset uuden auton.

iätön maailmankaikkeus

viime vuosina Steinhardt on työstänyt Harvardin yliopiston teoreettisen fyysikon Anna Ijjasin kanssa radikaalia vaihtoehtoa normaalille Alkuräjähdysmallille.

heidän pomppivaksi kosmologiaksi kutsutun ajatuksensa mukaan kaikkeus ei syntynyt vain kerran, vaan mahdollisesti useita kertoja loputtomissa supistumis-ja laajenemissykleissä. Teoria korvaa ”alkuräjähdyksen” ”Isolla pompulla”, joka yhdistää sujuvasti maailmankaikkeuden supistumis-ja laajenemiskaudet ja ratkaisee monia inflaatioteoriaa vaivaavia kysymyksiä.

pari väittää, että heidän ekpyroottinen eli ”syklinen” teoriansa selittäisi inflaation lisäksi myös muita kosmisia mysteerejä, kuten pimeää ainetta, pimeää energiaa ja sitä, miksi maailmankaikkeus näyttää laajenevan yhä kiihtyvällä pätkällä.

vaikka pomppiva kosmologia on kiistanalainen, se nostaa esiin mahdollisuuden, että maailmankaikkeus on iätön ja itseään uudistava. Se on ehkä vielä kunnioittavaa pelkoa herättävämpi odote kuin kaikkeus, jolla on selvä alku ja loppu, sillä se merkitsisi sitä, että taivaan tähdet, vanhimmatkin, ovat kuin lyhytikäisiä tulikärpäsiä suuressa suunnitelmassa.

”haluaisin toivoa, että yhteiskunnan panostus tieteelliseen tutkimukseen vie meitä lähemmäksi perustotuuksia, eikä vain tapa tehdä hyödyllisiä työkaluja”, California Institute of Technologyn tähtitieteilijä Richard Massey sanoi. ”Mutta olen yhtä kauhuissani huomatessani, että kaikki mitä tiedän on väärin, ja salaa toivon, että en. ”

lisätiedot:

• Lue Stephen Hawkingin luento aiheesta ” ajan alku.”
• Katso fyysikko Tom Whyntien selittävän maailmankaikkeuden alkua aloittelijoille.
• Katso tästä National Geographicin video maailmankaikkeuden synnystä.

tätä artikkelia päivitti 27.kesäkuuta 2019 Live Science-lehden toimittaja Tim Childers.