Mis juhtus enne Suurt Pauku? Tavapärane vastus sellele küsimusele on tavaliselt: “Pole olemas sellist asja nagu enne suurt pauku.” See on sündmus, millest kõik alguse sai. Kuid füüsik Sean Carrolli sõnul on õige vastus: "Me lihtsalt ei tea." Carroll, nagu ka paljud teised füüsikud ja kosmoloogid, on hakanud kaaluma aega enne Suurt Pauku ja alternatiivseid teooriaid selle kohta, kuidas meie universum tekkis. Carroll arutas seda tüüpi spekulatiivseid uuringuid Ameerika astronoomiaseltsi koosolekul eelmisel nädalal Missouris St. Louis'is peetud jutu ajal.
"See on huvitav aeg kosmoloogina olla," sõnas Carroll. „Me oleme mõlemad õnnistatud ja neetud. See on kuldne ajastu, kuid probleem on selles, et universumi mudelil pole mõtet. ”
Esiteks on varude probleem, kus 95% universumist on teadmata. Näib, et kosmoloogid on selle probleemi lahendanud tumeda aine ja tumeda energia kokkusobitamise teel. Kuid see, et me oleme andmete jaoks sobivuse loonud, ei tähenda, et mõistaksime universumi olemust.
Veel üks suur üllatus meie universumi kohta pärineb kosmoselaeva WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) tegelikest andmetest, mis on Kosmilise Mikrolaine Taustal (CMB) uurinud Suure Paugu kaja.
"WMAP-i ülevaade varase universumi väljanägemisest näitab, et see on kuum, tihe ja sujuv [madal entroopia] laias kosmosepiirkonnas," ütles Carroll. „Me ei saa aru, miks see nii on. See on veelgi suurem üllatus kui laoseisu probleem. Meie universum ei tundu lihtsalt loomulik. " Carroll ütles, et madala entroopia seisundid on haruldased, lisaks kõigile võimalikele algtingimustele, mis oleksid võinud kujuneda selliseks universumiks nagu meie, valdava enamuse entroopia on palju kõrgem, mitte madalam.
Carroll ütles, et universumi kõige üllatavam nähtus on see, et asjad muutuvad. Ja see kõik toimub järjepidevas suunas minevikust tulevikku, kogu universumis.
"Seda nimetatakse aja nooleks," ütles Carroll. See aja nool pärineb termodünaamika teisest seadusest, mis kutsub esile entroopia. Seadus sätestab, et suletud süsteemid liiguvad alati aja jooksul korrast häireteni. See seadus on füüsika ja astronoomia jaoks ülioluline.
Üks suuri küsimusi universumi algtingimuste kohta on see, miks entroopia nii madalale algas? "Ja madal entroopia Suure Paugu lähedal vastutab kõige eest, mis on seotud aja noolega," ütles Carroll. "Elu ja surm, mälu, ajavoog." Sündmused toimuvad järjekorras ja neid ei saa tagasi pöörata.
"Iga kord, kui muna lahti murrate või klaasi vett valate, teete vaatluslikku kosmoloogiat," ütles Carroll.
Seetõttu peame oma universumi ja aja noolega seotud küsimustele vastamiseks kaaluma seda, mis juhtus enne Suurt Pauku.
Carroll rõhutas, et need on olulised küsimused, mille üle mõelda. "See pole ainult harrastusteoloogia," ütles ta. „Me tahame kõiksuse lugu, millel oleks mõtet. Kui meil on asju, mis tunduvad üllatavad, otsime mehhanismi, mis muudaks mõistatuse mõistatuseks. Madala entroopiaga universum on millestki aimugi ja me peaksime selle leidmiseks vaeva nägema. ”
Praegu pole meil head universumi mudelit ja praegused teooriad ei vasta küsimustele. Klassikaline üldrelatiivsus ennustab, et universum sai alguse singulaarsusest, kuid see ei saa midagi tõestada enne suurt pauku.
Carroll ütles, et inflatsiooniteooriast, mis pakub välja universumi ülikiire (eksponentsiaalse) laienemise perioodi esimestel hetkedel, pole abi. “See muudab entroopiaprobleemi ainult hullemaks. Inflatsioon nõuab algtingimuste teooriat. ”
Seal on ka teisi mudeleid, kuid Carroll pakkus välja ja näis soosivana multiuniversumite ideed, mis loovad jätkuvalt beebide universumeid. "Meie vaadeldav universum ei pruugi olla kogu lugu," ütles ta. "Kui me oleme osa suuremast mitmekeelsusest, pole maksimaalse entroopia tasakaalulist seisundit olemas ja entroopia tekitatakse meie enda sarnaste universumite loomise kaudu."
Carroll arutas ka uusi uuringuid, mille ta koos füüsikute meeskonnaga on teinud, vaadates uuesti WMAP-i tulemusi. Carroll ja tema meeskond väidavad, et andmed näitavad, et universum on külgsuunas.
WMAP-i mõõtmised näitavad, et mikrolaine fooni kõikumised on taeva ühel küljel umbes 10% tugevamad kui teisel.
Selle “ühe küljega raske universumi” seletus oleks, kui need kõikumised esindaksid meie universumi tootnud universumist järelejäänud struktuuri.
Carroll ütles, et kõike seda aitab kvantgravitatsiooni parem mõistmine. „Kvant kõikumised võivad tekitada uusi universumeid. Kui vaikses ruumis esinevad soojuslikud kõikumised võivad viia beeb universumiteni, oleks neil oma entroopia ja nad võiksid universumeid luua. ”
Tõsi - ja Carroll rõhutas seda - peetakse nende teemade uurimist üldiselt spekulatsiooniks. "Ükski neist pole kindlalt juurdunud värk," ütles ta. “Panustaksin isegi raha eest, et see on vale. Kuid loodetavasti õnnestub mul 10 aasta pärast tagasi tulla ja öelda, et oleme selle kõik välja mõelnud. ”
On tõsi, et kirjanikuna ei tee Carrolli juttude ja ideede lühikeseks artiklisse kapseldamine neile õiglust. Vaadake Carrolli neid mõtteid ja palju muud tema ajaveebis, Cosmic Variance. Lugege ka suurepärast kokkuvõtet Carrolli jutust, mille on kirjutanud Chris Lintott BBC-le. Olen juba üle nädala Carrolli juttu jälginud ja mõeldes aja algusele - ja isegi sellele, et aega võiks olla enne aega - on tehtud huvitav ja kütkestav nädal. Kas see aeg on mind minu arusaamisel edasi või tagasi toonud, jääb üle vaadata!
