Η Μεγάλη Έκρηξη θεωρείται συνήθως ως αρχή όλων: Περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, το παρατηρούμενο σύμπαν πήγε κεραία και επεκτάθηκε σε ύπαρξη.
Αλλά τι ήταν τα πράγματα πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη;
Σύντομη απάντηση: Δεν ξέρουμε. Μακρά απάντηση: Θα μπορούσε να ήταν πολλά πράγματα, κάθε μυαλό να λυγίζει με τον δικό του τρόπο.
Στην αρχή
Το πρώτο πράγμα που πρέπει να καταλάβετε είναι αυτό που πραγματικά ήταν η Μεγάλη Έκρηξη.
"Η Μεγάλη Έκρηξη είναι μια χρονική στιγμή και όχι ένα σημείο στο διάστημα", δήλωσε ο Sean Carroll, θεωρητικός φυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας και συγγραφέας του βιβλίου "Η Μεγάλη Εικόνα: για την Προέλευση της Ζωής, την Σημασία και το Σύμπαν" (Dutton, 2016).
Έτσι, είναι πιθανό το σύμπαν στο Big Bang να ήταν μικροσκοπικό ή απείρως μεγάλο, είπε ο Carroll, γιατί δεν υπάρχει τρόπος να κοιτάξουμε πίσω στο χρόνο για τα πράγματα που δεν μπορούμε να δούμε ακόμη και σήμερα. Το μόνο που γνωρίζουμε είναι ότι ήταν πολύ, πολύ πυκνό και ότι γρήγορα πήρε λιγότερο πυκνό.
Ως επακόλουθο, δεν υπάρχει τίποτα έξω από το σύμπαν, επειδή το σύμπαν είναι εξ ορισμού όλα. Έτσι, στο Big Bang, όλα ήταν πιο πυκνά και πιο ζεστά από ό, τι είναι τώρα, αλλά δεν υπήρχε πλέον «έξω» από αυτό που υπάρχει σήμερα. Όσο δελεαστικό είναι να πάρετε μια θεϊκή άποψη και να φανταστείτε ότι θα μπορούσατε να παραμείνετε σε κενό και να κοιτάξετε το screeched-up μωρό σύμπαν ακριβώς πριν από το Big Bang, αυτό θα ήταν αδύνατο, Carroll είπε. Το σύμπαν δεν επεκτάθηκε στο διάστημα. Το ίδιο το διάστημα επεκτάθηκε.
"Δεν έχει σημασία πού βρίσκεστε στο σύμπαν, εάν εντοπίσετε πίσω 14 δισεκατομμύρια χρόνια, φτάνετε σε αυτό το σημείο όπου ήταν εξαιρετικά ζεστό, πυκνό και γρήγορα αναπτυσσόμενο", είπε.
Κανείς δεν ξέρει ακριβώς τι συμβαίνει στο σύμπαν μέχρι το 1 δευτερόλεπτο μετά το Μεγάλο Χτύπημα, όταν το σύμπαν κρυώσει αρκετά ώστε τα πρωτόνια και τα νετρόνια να συγκρουστούν και να κολλήσουν μαζί. Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι το σύμπαν πέρασε μια διαδικασία εκθετικής επέκτασης που ονομάζεται πληθωρισμός κατά τη διάρκεια αυτού του πρώτου δευτερολέπτου. Αυτό θα εξομαλύνει τον ιστό του χωροχρόνου και θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί η ύλη είναι τόσο ομοιόμορφα κατανεμημένη στο σύμπαν σήμερα.
Πριν από το κτύπημα
Είναι πιθανό ότι πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη το σύμπαν ήταν ένα άπειρο τμήμα ενός υπερβολικά πυκνού υλικού, που διατηρούσε σε σταθερή κατάσταση, μέχρι που, για κάποιο λόγο, έλαβε χώρα το Big Bang. Αυτό το εξαιρετικά πυκνό σύμπαν μπορεί να διέπεται από την κβαντική μηχανική, τη φυσική της εξαιρετικά μικρής κλίμακας, είπε ο Carroll. Η Μεγάλη Έκρηξη, λοιπόν, θα αντιπροσώπευε τη στιγμή που η κλασική φυσική ανέλαβε ως κύριος κινητήριος μοχλός της εξέλιξης του σύμπαντος.
Για τον Stephen Hawking, αυτή η στιγμή ήταν πολύ σημαντική: Πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη, είπε, τα γεγονότα είναι ανυπολόγιστα και επομένως απροσδιόριστα. Ο Χόκινγκ ονόμασε αυτή την πρόταση χωρίς όριο: Ο χρόνος και ο χώρος, είπε, είναι πεπερασμένοι, αλλά δεν έχουν όρια ούτε αρχικά ή τελικά σημεία, όπως ο πλανήτης Γη είναι πεπερασμένος αλλά δεν έχει άκρη.
"Επειδή τα γεγονότα πριν από το Big Bang δεν έχουν παρατηρητικές συνέπειες, μπορεί κανείς να τα αποκόψει από τη θεωρία και να πει ότι ο χρόνος άρχισε στο Big Bang", ανέφερε σε συνέντευξή του στο National Geographic show "StarTalk" το 2018.
Ή ίσως υπήρχε κάτι άλλο πριν από το Big Bang που αξίζει να σκεφτούμε. Μια ιδέα είναι ότι το Big Bang δεν είναι η αρχή του χρόνου, αλλά μάλλον ότι ήταν μια στιγμή συμμετρίας. Στην ιδέα αυτή, πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη, υπήρχε ένα άλλο σύμπαν, το ίδιο με αυτό, αλλά με την εντροπία να αυξάνεται προς το παρελθόν αντί προς το μέλλον.
Η αυξανόμενη εντροπία ή η αυξανόμενη διαταραχή σε ένα σύστημα είναι ουσιαστικά το βέλος του χρόνου, είπε ο Carroll, έτσι σε αυτό το καθρέφτη σύμπαν, ο χρόνος θα έβαινε απέναντι στο χρόνο στο σύγχρονο σύμπαν και το σύμπαν μας θα ήταν στο παρελθόν. Οι υποστηρικτές αυτής της θεωρίας υποδεικνύουν επίσης ότι άλλες ιδιότητες του σύμπαντος θα είναι flip-flopped σε αυτό το καθρέφτη σύμπαν. Για παράδειγμα, ο καθηγητής David Sloan έγραψε στο Πανεπιστήμιο της Oxford Science Blog, οι ασυμμετρίες στα μόρια και τα ιόντα (που ονομάζονται χειραλίτσες) θα ήταν αντίθετα προσανατολισμένα σε αυτά που βρίσκονται στο σύμπαν μας.
Μια σχετική θεωρία θεωρεί ότι η Μεγάλη Έκρηξη δεν ήταν η αρχή όλων, αλλά μάλλον μια στιγμή που το σύμπαν μεταπηδήθηκε από μια περίοδο συστολής σε μια περίοδο επέκτασης. Αυτή η ιδέα "Big Bounce" υποδηλώνει ότι θα μπορούσαν να υπάρξουν άπειρα Big Bangs καθώς το σύμπαν επεκτείνεται, συστέλλεται και επεκτείνεται ξανά. Το πρόβλημα με αυτές τις ιδέες, είπε ο Carroll, είναι ότι δεν υπάρχει καμία εξήγηση για το γιατί ή πώς θα επεκταθεί ένα σύμπαν και θα επιστρέψει σε κατάσταση χαμηλής εντροπίας.
Ο Carroll και ο συνάδελφός του Jennifer Chen έχουν το δικό τους προ-Big Bang όραμα. Το 2004, οι φυσικοί πρότειναν ότι ίσως το σύμπαν, όπως γνωρίζουμε, είναι ο απόγονος ενός γονικού σύμπαντος από το οποίο έχει αποκοπεί ένα κομμάτι χωροχρόνου.
Είναι σαν να καταστρέφεται ένας ραδιενεργός πυρήνας, ο Carroll είπε: Όταν ένας πυρήνας διασπάται, εκτοξεύει ένα σωματίδιο άλφα ή βήτα. Το γονικό σύμπαν θα μπορούσε να κάνει το ίδιο πράγμα, εκτός από τα σωματίδια, που εκτοξεύει τα μωρά του κόσμου, ίσως απείρως. "Είναι απλά μια κβαντική διακύμανση που επιτρέπει αυτό να συμβεί", είπε ο Carroll. Αυτά τα σύμπαντα του μωρού είναι «κυριολεκτικά παράλληλα σύμπαντα», είπε ο Carroll και δεν αλληλεπιδρούν ή αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.
Αν αυτό ακούγεται μάλλον τριπλό, είναι - επειδή οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμα έναν τρόπο να κοιτάξουν ξανά ακόμα και τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης, πολύ λιγότερο ό, τι ήρθε μπροστά της. Υπάρχει περιθώριο για εξερεύνηση, όμως, είπε ο Carroll. Η ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων από ισχυρές γαλαξιακές συγκρούσεις το 2015 ανοίγει την πιθανότητα ότι αυτά τα κύματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την επίλυση θεμελιωδών μυστηρίων σχετικά με την επέκταση των συμπαντων σε αυτό το πρώτο κρίσιμο δευτερόλεπτο.
Οι θεωρητικοί φυσικοί έχουν επίσης δουλειά, δήλωσε ο Carroll, όπως και οι πιο ακριβείς προβλέψεις για το πώς θα μπορούσαν να λειτουργήσουν κβαντικές δυνάμεις όπως η κβαντική βαρύτητα.
«Δεν γνωρίζουμε καν τι ψάχνουμε», είπε ο Carroll, «μέχρι να έχουμε μια θεωρία».
