Kuidas universum tekkis?
See on võib-olla suurim suur mõistatus ja kõigi teiste juur. Inimkonna suursugused küsimused - kuidas elu algas? Mis on teadvus? Mis on tume aine, tume energia, gravitatsioon? - tuleneb sellest.
"Kõik muud saladused asuvad sellest küsimusest allavoolu," ütles Ann Druyan, autor ja astronoomi Carl Sagani lesk. "Minu jaoks on see oluline, sest ma olen inimene ja mulle ei meeldi, kui ma ei tea."
Isegi kui selle mõistatuse lahendamist üritavad teooriad muutuvad üha keerukamaks, kummitab teadlasi võimalus, et mõned nende arutluskäigu kõige kriitilisemad lülid on valed.
Põhimõtted
Standardse Suure Paugu mudeli järgi sündis universum inflatsiooniperioodil, mis algas umbes 13,8 miljardit aastat tagasi. Nagu kiiresti laienev õhupall, paisus see elektronist väiksemast suurusest sekundi murdosa jooksul peaaegu praeguseks.
Algselt tungis universumit ainult energia abil. Osa sellest energiast sulandus osakesteks, mis kogunesid kergeteks aatomiteks nagu vesinik ja heelium. Need aatomid koondusid kõigepealt galaktikatesse, seejärel tähtedesse, mille sees tulised ahjud olid sepistatud.
See on teadlaste kujutatud meie universumi päritolu üldiselt kokku lepitud pilt. See on võimas mudel, mis selgitab paljusid asju, mida teadlased taevasse vaadates näevad, näiteks kosmoseaja märkimisväärne sujuvus suurtel mõõtkavadel ja galaktikate ühtlane jaotus universumi vastaskülgedel.
Kuid selles loos on asju, mis muudavad mõned teadlased rahutuks. Alustuseks ei saa otseselt testida ideed, et universum läbis oma ajaloo varase perioodi jooksul kiire inflatsiooni, ja see tugineb universumi alguses müstilise energiavormi olemasolule, mis on ammu kadunud.
"Inflatsioon on äärmiselt võimas teooria ja ikkagi pole meil aimugi, mis inflatsiooni põhjustas või kas see on isegi õige teooria, ehkki see töötab äärmiselt hästi," ütles Washingtoni ülikooli astrofüüsik Eric Agol.
Mõne teadlase jaoks on inflatsioon suure paugu mudeli jaoks räme lisa, millele on lisatud vajalik keerukus, et see sobiks vaatlustega. See poleks viimane lisa.
"Oleme ka õppinud, et universumis peab olema tume aine ja nüüd tume energia," ütles Princetoni ülikooli teoreetiline füüsik Paul Steinhardt. "Nii et see, kuidas mudel täna töötab, on see, et ütlete:" OK, te võtate mõne suure paugu, võtate natuke inflatsiooni, häälestate, et neil on järgmised omadused, siis lisate teatud hulga tumedat ainet ja tumedat energiat. " Neid asju ei seostata sidusas teoorias. "
Steinhardt muretseb, et kosmoloogid tegutsevad pigem inseneride kui teadlastena. Kui vaatlus ei vasta praegusele mudelile, kinnitavad nad uue komponendi või näpitsat olemasolevatega, et see sobiks. Komponendid pole ühendatud ja nende lisamiseks pole põhjust, välja arvatud vaatluste jaoks. See on nagu vana auto parandamine, lisades uusi osi uuematelt, kuid erinevatelt mudelitelt. Need osad võivad lühikese aja jooksul töötada, kuid lõpuks vajate uut autot.
Ajatu universum
Viimastel aastatel on Steinhardt teinud koostööd Harvardi ülikooli teoreetilise füüsiku Anna Ijjasega radikaalse alternatiivi osas tavalisele Suure Paugu mudelile.
Nende idee järgi, mida nimetatakse kopsakaks kosmoloogiaks, sündis universum mitte ainult üks kord, vaid võimaluse korral mitu korda lõpututes kokkutõmbumis- ja laienemistsüklites. Teooria asendab "suure paugu" "suure põrkega", mis ühendab sujuvalt universumi kokkutõmbumis- ja laienemisperioodid ning lahendab paljusid inflatsiooniteooriat vaevavaid küsimusi.
Paar väidab, et nende ekpürootiline ehk "tsükliline" teooria ei seletaks mitte ainult inflatsiooni, vaid ka teisi kosmilisi saladusi, sealhulgas tumeainet, tumedat energiat ja miks universum paisub aina kiireneval klipil.
Ehkki vaieldav, tekitab kopsakas kosmoloogia võimalust, et universum on eatu ja ennast uuendav. See on väljavaade võib-olla veelgi enam aukartust äratav kui universum, millel on kindel algus ja lõpp, sest see tähendaks, et taevas olevad tähed, isegi kõige vanemad, on nagu lühiajalised tulerohud asjade suures plaanis.
"Tahaksin loota, et ühiskonna jõupingutused teadusuuringutele viivad meid põhitõdedele lähenemisele ja mitte ainult viisile kasulike tööriistade valmistamiseks," ütles California tehnikainstituudi astronoom Richard Massey. "Kuid ka mina kardan, et saan teada, et kõik, mida ma tean, on vale, ja loodan salaja, et ei tee seda."
Seda artiklit värskendas 27. juunil 2019 Live Sciencei kaastöötaja Tim Childers.
