Suurt pauku peetakse tavaliselt selle kõige alguseks: umbes 13,8 miljardit aastat tagasi läks vaadeldav universum minema buum ja laienes olemuseks.
Millised olid asjad enne Suurt Pauku?
Lühike vastus: me ei tea. Pikk vastus: See võis olla palju asju, mõeldes igaüks omamoodi.
Alguses
Esimene asi, mida mõista, on see, mis Suur Pauk tegelikult oli.
"Suur pauk on hetk ajahetkel, mitte punkt ruumis," ütles Sean Carroll, California tehnikainstituudi teoreetiline füüsik ja raamatu "Suur pilt: elu, mõtte ja universumi enda päritolust" autor. (Dutton, 2016).
Seega on võimalik, et Suure Paugu universum oli pisike või ääretult suur, ütles Carroll, kuna pole mingit võimalust ajas tagasi vaadata asjadele, mida me täna isegi ei näe. Kõik, mida me tegelikult teame, on see, et see oli väga-väga tihe ja väga kiiresti muutus see tihedamaks.
Siit järeldub, et väljaspool universumit pole tegelikult midagi, sest universum on definitsiooni järgi kõik. Niisiis, Suure Paugu ajal oli kõik tihedam ja kuumem kui praegu, kuid sellel polnud enam "väljastpoolt" kui praegu. Nii ahvatlev on võtta jumalameelne vaade ja kujutada ette, et võiksite seista tühjus ja vaadata otsekohe enne Suurt Pauku ülespüüdud beebiuniversumit, see oleks võimatu, ütles Carroll. Universum ei laienenud kosmosesse; ruum ise laienes.
"Pole tähtis, kus te universumis viibite, kui jälitate end 14 miljardi aasta tagant, jõuate siia, kus see oli äärmiselt kuum, tihe ja kiiresti laienev," ütles ta.
Keegi ei tea täpselt, mis universumis toimus kuni 1 sekund pärast suurt pauku, kui universum jahtus piisavalt, et prootonid ja neutronid põrkuksid ja kokku kleepuksid. Paljud teadlased arvavad, et universum läbis selle esimese sekundi jooksul eksponentsiaalse laienemise protsessi, mida nimetatakse inflatsiooniks. See oleks ruume-aja kanga ühtlustanud ja selgitanud, miks mateeria on universumis tänapäeval nii ühtlaselt jaotunud.
Enne pauku
Võimalik, et enne Suurt Pauku oli universum ülitugeva, tiheda materjali lõpmatu osa, püsides püsivas olekus, kuni mingil põhjusel tekkis Suur Pauk. Seda eriti tihedat universumit võis reguleerida kvantmehaanika, eriti väikese ulatusega füüsika, ütles Carroll. Suur pauk oleks siis kujutanud hetke, mille klassikaline füüsika võttis universumi evolutsiooni peamiseks mootoriks.
Stephen Hawkingi jaoks oli see hetk kõige tähtsam: enne suurt pauku olid tema sõnul sündmused mõõtmatud ja seega määratlemata. Hawking nimetas seda piirideta ettepanekuks: Aeg ja ruum on tema sõnul piiratud, kuid neil pole piire ega lähte- ega lõpp-punkti, samamoodi nagu planeet Maa on piiratud, kuid tal pole serva.
"Kuna Suure Paugu eelsed sündmused ei oma vaatluslikke tagajärgi, võib sama hästi need teooriast välja lõigata ja öelda, et aeg algas Suure Paugu ajal," ütles ta 2018. aastal National Geographicu saates "StarTalk" antud intervjuus.
Või oli enne Suurt Pauku veel midagi, mida tasub kaaluda. Üks mõte on, et Suur Pauk ei ole aja algus, vaid pigem see, et see oli sümmeetria hetk. Selles idees oli enne Suurt Pauku veel üks universum, identne sellega, kuid entroopia suurenes mineviku, mitte tuleviku poole.
Entroopia suurenemine või süsteemis esinevate häirete suurenemine on sisuliselt aja nool, ütles Carroll, nii et selles peegeluniversumis kulgeks aeg tänapäevases universumis ajaga vastupidiselt ja meie universum oleks minevik. Selle teooria pooldajad viitavad ka sellele, et universumi muud omadused oleksid selles peegeluniversumis klapitavad. Näiteks kirjutas füüsik David Sloan Oxfordi ülikooli teaduse ajaveebis, et molekulide ja ioonide asümmeetria (nn kiraalideks) oleks vastupidises orientatsioonis sellega, mis nad meie universumis on.
Seotud teooria väidab, et Suur Pauk polnud kõige algus, vaid pigem hetk, mil universum lülitus kokkutõmbumisperioodilt laienemise perioodile. See "Big Bounce" idee viitab sellele, et universumi paisumisel, kokkutõmbumisel ja taas laienedes võib esineda lõpmatuid suuri paugusid. Carroll ütles, et nende ideede probleem on see, et pole selgitust, miks või kuidas laienev universum kokku tõmbub ja naaseb madala entroopiaga olekusse.
Carrollal ja tema kolleegil Jennifer Chenil on oma Big Paugu eelne nägemus. Aastal 2004 pakkusid füüsikud välja, et võib-olla on universum sellisena, nagu me teame, et see on lähteuniversumi järeltulija, millest on natuke ruumi-aega lahti harutatud.
See on nagu radioaktiivse tuuma lagunemine, ütles Carroll: kui tuum laguneb, sülitab see välja alfa- või beetaosakese. Vanemauniversum võiks teha sama, välja arvatud osakeste asemel, aga see sülitab beebikuningad välja, võib-olla lõpmata. "See on lihtsalt kvant kõikumine, mis laseb sellel juhtuda," sõnas Carroll. Need beebiuniversumid on "sõna otseses mõttes paralleelsed universumid", ütles Carroll ja nad ei suhelda ega mõjuta üksteist.
Kui see kõik kõlab üsna trikklikult, siis see on nii - kuna teadlastel pole veel võimalust pöörduda tagasi isegi Suure Paugu hetke poole, seda enam, mis enne seda juhtus. Carroll ütles aga, et seal on veel ruumi uurida. Gravitatsiooniliste lainete tuvastamine võimsatest galaktilistest kokkupõrgetest 2015. aastal avab võimaluse, et neid laineid saab kasutada universumite laienemise põhiliste müsteeriumide lahendamiseks sellel esimesel üliolulisel sekundil.
Carroll ütles, et ka teoreetilistel füüsikutel on vaja tööd teha, näiteks teha täpsemaid ennustusi selle kohta, kuidas kvantjõud, näiteks kvantgravitatsioon, toimida võivad.
"Me ei tea isegi seda, mida otsime," ütles Carroll, "kuni meil pole teooriat."
