Kas notika pirms lielā sprādziena? Parastā atbilde uz šo jautājumu parasti ir: “Nav tādas lietas kā“ pirms lielā sprādziena ”.” Tas ir notikums, kas to visu aizsāka. Bet pareizā atbilde, saka fiziķis Šons Kerols, ir: “Mēs vienkārši nezinām.” Kerols, kā arī daudzi citi fiziķi un kosmologi ir sākuši apsvērt laika iespējamību pirms Lielā sprādziena, kā arī alternatīvas teorijas par to, kā izveidojās mūsu Visums. Kerola apsprieda šāda veida “spekulatīvos pētījumus” sarunā Amerikas astronomijas biedrības sanāksmē pagājušajā nedēļā Sentluisā, Misūri štatā.
“Šis ir interesants laiks, lai būtu kosmologs,” sacīja Kerola. “Mēs esam gan svētīti, gan nolādēti. Tas ir zelta laikmets, bet problēma ir tā, ka mūsu modelim no Visuma nav jēgas. ”
Pirmkārt, ir uzskaites problēma, kur 95% no visa pasaules nav ņemti vērā. Šķiet, ka kosmologi ir atrisinājuši šo problēmu, sasaistot tumšo vielu un tumšo enerģiju. Bet tas, ka mēs esam “izveidojuši” lietu, lai tā būtu piemērota datiem, nenozīmē, ka mēs saprotam Visuma dabu.
Vēl viens liels pārsteigums par mūsu Visumu rodas no WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) kosmosa kuģa faktiskajiem datiem, kas pētījuši kosmiskā mikroviļņu fona (CMB) Lielā sprādziena “atbalsi”.
"WMAP momentuzņēmums par to, kā izskatījās agrīnais Visums, parāda, ka tam jābūt karstam, blīvam un vienmērīgam [zemam entropijam] plašā kosmosa reģionā," sacīja Kerols. “Mēs nesaprotam, kāpēc tas tā ir. Tas ir vēl lielāks pārsteigums nekā krājumu problēma. Mūsu Visums vienkārši neizskatās dabiski. ” Kerols sacīja, ka zemas entropijas stāvokļi ir reti, kā arī visi iespējamie sākotnējie apstākļi, kas varētu būt pārtapuši tādā universā kā mūsējais, lielākajai daļai entropiju ir daudz augstāka, nevis zemāka.
Bet Carrolls sacīja, ka visvienkāršākā parādība par Visumu ir tā, ka viss mainās. Un tas viss notiek konsekventā virzienā no pagātnes uz nākotni visā Visumā.
"To sauc par laika bultu," sacīja Kerols. Šī laika bultiņa nāk no otrā termodinamikas likuma, kas izsauc entropiju. Likums nosaka, ka vienmēr slēgtas sistēmas laika gaitā pāriet no kārtības uz traucējumiem. Šis likums ir fizikas un astronomijas pamats.
Viens no lielajiem jautājumiem par Visuma sākotnējiem apstākļiem ir tas, kāpēc entropija sākās tik zemu? "Un zema entropija netālu no lielā sprādziena ir atbildīga par visu, kas saistīts ar laika bultu," sacīja Kerols. "Dzīve un nāve, atmiņa, laika plūsma." Notikumi notiek kārtībā, un tos nevar mainīt.
“Katru reizi, kad salaužat olu vai izlejat glāzi ūdens, jūs veicat novērošanas kosmoloģiju,” sacīja Kerola.
Tāpēc, lai atbildētu uz mūsu jautājumiem par Visumu un laika bultu, mums, iespējams, vajadzēs apsvērt to, kas notika pirms Lielā sprādziena.
Carroll uzstāja, ka šie ir svarīgi jautājumi, par kuriem jādomā. "Šī nav tikai atpūtas teoloģija," viņš teica. “Mēs vēlamies stāstu par Visumu, kam ir jēga. Kad mums ir lietas, kas šķiet pārsteidzošas, mēs meklējam pamata mehānismu, kas saprotamību padara to, kas bija mīkla. Visuma ar zemu entropiju kaut kam ir pavediens, un mums vajadzētu strādāt, lai to atrastu. ”
Pašlaik mums nav laba Visuma modeļa, un pašreizējās teorijas neatbild uz jautājumiem. Klasiskā vispārējā relativitāte paredz, ka Visums sākās ar singularitāti, taču tas neko nevar pierādīt tikai pēc Lielā sprādziena.
Inflācijas teorija, kas ierosina ārkārtīgi strauju (eksponenciālu) Visuma izplešanās periodu dažos pirmajos brīžos, nepalīdz, sacīja Carroll. “Tas tikai pasliktina entropijas problēmu. Inflācija prasa sākotnējo nosacījumu teoriju. ”
Ir arī citi modeļi, taču Carroll ierosināja un šķita, ka tas atbalsta ideju par multiuniversāliem, kas turpina radīt “mazuļu” universus. "Mūsu novērojamais Visums varētu nebūt viss stāsts," viņš teica. "Ja mēs esam daļa no lielākas multiverse, tad nav maksimālā entropijas līdzsvara stāvokļa un entropija tiek radīta, veidojot tādus universus kā mūsu pašu."
Kerols apsprieda arī jaunus pētījumus, ko viņš un fiziķu komanda ir veikuši, vēlreiz aplūkojot WMAP rezultātus. Kerols un viņa komanda saka, ka dati rāda, ka Visums ir bez traucējumiem.
WMAP mērījumi rāda, ka mikroviļņu fona svārstības ir aptuveni par 10% spēcīgākas debesu vienā pusē nekā otrā.
Paskaidrojums šim “smagajam universālam universālam” būtu, ja šīs svārstības attēlotu struktūru, kas palikusi no Visuma, kas radīja mūsu Visumu.
Kerola sacīja, ka to visu palīdzēs labāk izprast kvantu gravitācija. “Kvantu svārstības var radīt jaunus Visumus. Ja siltuma svārstības klusā telpā var izraisīt mazuļu Visumus, viņiem būtu sava entropija un viņi varētu turpināt radīt Visumus. ”
Piešķirts - un Carroll uzsvēra šo punktu - jebkurš šo tēmu pētījums parasti tiek uzskatīts par spekulāciju. "Neviena no šīm lietām nav vispāratzīta lieta," viņš teica. “Es derētu pat par naudu, ka tas ir nepareizi. Bet, cerams, es varēšu atgriezties 10 gadu laikā un pateikt, ka mēs to visu esam uzzinājuši. ”
Jāatzīst, ka kā rakstnieks, mēģinot Carroll runas un idejas iekļaut īsā rakstā, tas viņiem noteikti nedod taisnīgumu. Pārbaudiet, kā Carroll uztver šos priekšstatus un citu, viņa emuārā “Cosmic Variance”. Izlasiet arī lielisku Kerola sarunu kopsavilkumu, ko BBC uzrakstījis Kriss Lintots. Es vairāk nekā nedēļu kliedzu par Kerola sarunām, un, domājot par laika sākumu - un pat to, ka varētu būt laiks pirms laika -, ir izstrādājusi interesanta un valdzinoša nedēļa. Tas, vai šis laiks, manuprāt, mani ir pavirzījis uz priekšu vai atpakaļ, joprojām ir jāredz!
