Τι συνέβη πριν από το Big Bang; Η συμβατική απάντηση σε αυτήν την ερώτηση είναι συνήθως, "Δεν υπάρχει κάτι τέτοιο όπως" πριν από το Big Bang. "" Αυτό είναι το γεγονός που ξεκίνησε όλα. Αλλά η σωστή απάντηση, λέει ο φυσικός Sean Carroll, είναι: "Απλώς δεν ξέρουμε." Ο Carroll, καθώς και πολλοί άλλοι φυσικοί και κοσμολόγοι έχουν αρχίσει να εξετάζουν τη δυνατότητα του χρόνου πριν από το Big Bang, καθώς και εναλλακτικές θεωρίες για το πώς δημιουργήθηκε το σύμπαν μας. Ο Κάρολ συζήτησε αυτόν τον τύπο «κερδοσκοπικής έρευνας» κατά τη διάρκεια ομιλίας στη συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας την περασμένη εβδομάδα στο St. Louis, Missouri.
«Είναι μια ενδιαφέρουσα στιγμή να γίνεις κοσμολόγος», είπε ο Carroll. «Είμαστε ευλογημένοι και καταραμένοι. Είναι μια χρυσή εποχή, αλλά το πρόβλημα είναι ότι το μοντέλο που έχουμε για το σύμπαν δεν έχει νόημα. "
Πρώτον, υπάρχει ένα πρόβλημα απογραφής, όπου το 95% του σύμπαντος δεν λογίζεται. Οι κοσμολόγοι φαίνεται ότι έχουν λύσει αυτό το πρόβλημα δημιουργώντας τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια. Αλλά επειδή έχουμε «δημιουργήσει» ύλη για να ταιριάζει στα δεδομένα, δεν σημαίνει ότι κατανοούμε τη φύση του σύμπαντος.
Μια άλλη μεγάλη έκπληξη για το σύμπαν μας προέρχεται από πραγματικά δεδομένα από το διαστημικό σκάφος WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) που μελετά το Cosmic Microwave Background (CMB) την «ηχώ» του Big Bang.
«Το στιγμιότυπο WMAP για το πώς φαινόταν το πρώιμο σύμπαν δείχνει ότι είναι ζεστό, πυκνό και ομαλό [χαμηλή εντροπία] σε μια ευρεία περιοχή του χώρου», δήλωσε ο Carroll. «Δεν καταλαβαίνουμε γιατί συμβαίνει αυτό. Αυτή είναι ακόμη μεγαλύτερη έκπληξη από το πρόβλημα των αποθεμάτων. Το σύμπαν μας δεν φαίνεται φυσικό. " Ο Carroll είπε ότι οι καταστάσεις χαμηλής εντροπίας είναι σπάνιες, συν όλες τις πιθανές αρχικές συνθήκες που θα μπορούσαν να έχουν εξελιχθεί σε ένα σύμπαν όπως το δικό μας, η συντριπτική πλειοψηφία έχει πολύ υψηλότερη εντροπία, όχι χαμηλότερη.
Αλλά το μοναδικό πιο εκπληκτικό φαινόμενο για το σύμπαν, είπε ο Carroll, είναι ότι τα πράγματα αλλάζουν. Και όλα συμβαίνουν σε μια συνεπή κατεύθυνση από το παρελθόν στο μέλλον, σε όλο το σύμπαν.
«Λέγεται το βέλος του χρόνου», είπε ο Κάρολ. Αυτό το βέλος του χρόνου προέρχεται από τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, ο οποίος επικαλείται εντροπία. Ο νόμος αναφέρει ότι πάντα, τα κλειστά συστήματα μετακινούνται από τάξη σε διαταραχή με την πάροδο του χρόνου. Αυτός ο νόμος είναι θεμελιώδης για τη φυσική και την αστρονομία.
Ένα από τα μεγάλα ερωτήματα σχετικά με τις αρχικές συνθήκες του σύμπαντος είναι γιατί η εντροπία ξεκίνησε τόσο χαμηλή; «Και η χαμηλή εντροπία κοντά στο Big Bang είναι υπεύθυνη για τα πάντα σχετικά με το βέλος του χρόνου», δήλωσε ο Carroll. «Ζωή και θάνατος, μνήμη, η ροή του χρόνου». Τα συμβάντα συμβαίνουν με τη σειρά και δεν μπορούν να αντιστραφούν.
«Κάθε φορά που σπάζεις ένα αυγό ή χύνεις ένα ποτήρι νερό κάνεις παρατηρητική κοσμολογία», είπε ο Carroll.
Επομένως, για να απαντήσουμε στις ερωτήσεις μας σχετικά με το σύμπαν και το βέλος του χρόνου, ίσως χρειαστεί να εξετάσουμε τι συνέβη πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη.
Ο Κάρολ επέμεινε ότι αυτά είναι σημαντικά ζητήματα που πρέπει να σκεφτούμε. «Δεν είναι μόνο ψυχαγωγική θεολογία», είπε. «Θέλουμε μια ιστορία για το σύμπαν που έχει νόημα. Όταν έχουμε πράγματα που φαίνονται εκπληκτικά, αναζητούμε έναν υποκείμενο μηχανισμό που καθιστά αυτό που ήταν παζλ κατανοητό. Το σύμπαν με χαμηλή εντροπία είναι κάτι για κάτι και πρέπει να εργαστούμε για να το βρούμε ».
Αυτή τη στιγμή δεν έχουμε ένα καλό μοντέλο του σύμπαντος, και οι τρέχουσες θεωρίες δεν απαντούν στις ερωτήσεις. Η κλασική γενική σχετικότητα προβλέπει ότι το σύμπαν ξεκίνησε με μια μοναδικότητα, αλλά δεν μπορεί να αποδείξει τίποτα μόνο μετά το Big Bang.
Η θεωρία του πληθωρισμού, η οποία προτείνει μια περίοδο εξαιρετικά ταχείας (εκθετικής) επέκτασης του σύμπαντος κατά τις πρώτες στιγμές του, δεν βοηθάει, είπε ο Carroll. «Απλώς επιδεινώνει το πρόβλημα της εντροπίας. Ο πληθωρισμός απαιτεί μια θεωρία των αρχικών συνθηκών. "
Υπάρχουν και άλλα μοντέλα εκεί έξω, αλλά ο Carroll πρότεινε και φάνηκε να ευνοεί την ιδέα των πολλαπλών κόσμων που συνεχίζουν να δημιουργούν «μωρά» σύμπαντα. «Το παρατηρήσιμο σύμπαν μας μπορεί να μην είναι ολόκληρη η ιστορία», είπε. "Αν είμαστε μέρος ενός μεγαλύτερου multiverse, δεν υπάρχει κατάσταση ισορροπίας μέγιστης εντροπίας και η εντροπία παράγεται μέσω της δημιουργίας κόσμων όπως τα δικά μας."
Ο Κάρολ συζήτησε επίσης νέα έρευνα που έκανε και μια ομάδα φυσικών, εξετάζοντας και πάλι τα αποτελέσματα του WMAP. Ο Κάρολ και η ομάδα του λένε ότι τα δεδομένα δείχνουν ότι το σύμπαν είναι «μονόπλευρο».
Οι μετρήσεις από το WMAP δείχνουν ότι οι διακυμάνσεις στο φόντο των μικροκυμάτων είναι περίπου 10% ισχυρότερες στη μία πλευρά του ουρανού από ότι στην άλλη.
Μια εξήγηση για αυτό το «βαρύ σε ένα μέρος σύμπαν» θα ήταν εάν αυτές οι διακυμάνσεις αντιπροσώπευαν μια δομή που απομένει από το σύμπαν που παρήγαγε το σύμπαν μας.
Ο Κάρολ είπε ότι όλα αυτά θα βοηθηθούν από την καλύτερη κατανόηση της κβαντικής βαρύτητας. «Οι κβαντικές διακυμάνσεις μπορούν να παράγουν νέα σύμπαντα. Εάν η θερμική διακύμανση σε έναν ήσυχο χώρο μπορεί να οδηγήσει σε σύμπαν μωρών, θα είχαν τη δική τους εντροπία και θα μπορούσαν να συνεχίσουν να δημιουργούν σύμπαντα. "
Βεβαίως, - και ο Carroll τόνισε αυτό το σημείο - οποιαδήποτε έρευνα για αυτά τα θέματα θεωρείται γενικά κερδοσκοπία αυτή τη στιγμή. «Κανένα από αυτά δεν είναι σταθερά πράγματα», είπε. «Θα στοιχηματίσω ακόμη και χρήματα ότι αυτό είναι λάθος. Αλλά ελπίζω ότι θα μπορέσω να επιστρέψω σε 10 χρόνια και να σας πω ότι τα καταλάβαμε όλα. "
Βεβαίως, ως συγγραφέας, προσπαθώντας να ενσωματώσουμε τη συζήτηση και τις ιδέες του Carroll σε ένα σύντομο άρθρο, σίγουρα δεν τους κάνει δικαιοσύνη. Ρίξτε μια ματιά στον Carroll για αυτές τις έννοιες και πολλά άλλα στο blog του, Cosmic Variance. Επίσης, διαβάστε μια υπέροχη περίληψη της ομιλίας του Carroll, που γράφτηκε από τον Chris Lintott για το BBC. Σκέφτομαι την ομιλία του Carroll για περισσότερο από μια εβδομάδα τώρα, και σκέφτομαι τις αρχές του χρόνου - και ακόμη και ότι μπορεί να υπάρχει χρόνος πριν από την ώρα - έχει κάνει μια ενδιαφέρουσα και συναρπαστική εβδομάδα. Το κατά πόσον αυτός ο χρόνος με έχει φέρει προς τα εμπρός ή προς τα πίσω κατά την κατανόησή μου μένει να φανεί!
