i begyndelsen var der en uendelig tæt, lille kugle af stof. Derefter gik det hele bang, hvilket gav anledning til atomer, molekyler, stjerner og galakser, vi ser i dag.
eller i det mindste, det er det, vi har fået at vide af fysikere i de sidste årtier.
men ny teoretisk fysikforskning har for nylig afsløret et muligt vindue ind i det meget tidlige univers, der viser, at det måske ikke er “meget tidligt”. I stedet kan det bare være den seneste iteration af en bang-bounce-cyklus, der har foregået i … godt, mindst en gang og muligvis for evigt.
selvfølgelig, før fysikere beslutter at smide Big Bang til fordel for en bang-bounce-cyklus, skal disse teoretiske forudsigelser overleve et angreb på observationstest.
hoppende kosmologier
forskere har et rigtig godt billede af det meget tidlige univers, noget vi kender og elsker som Big Bang-teorien. I denne model var universet for længe siden langt mindre, langt varmere og langt tættere end det er i dag. I det tidlige inferno for 13, 8 milliarder år siden blev alle de elementer, der gør os til det, vi er, dannet i løbet af cirka et dusin minutter.
endnu tidligere går denne tænkning, på et tidspunkt var hele vores univers — alle stjernerne, alle galakserne, alt alt — på størrelse med en fersken og havde en temperatur på over en kvadrillion grader.
utroligt nok holder denne fantastiske historie op til alle aktuelle observationer. Astronomer har gjort alt fra at observere den resterende elektromagnetiske stråling fra det unge Univers til at måle overflod af de letteste elementer og fundet ud af, at de alle stemmer overens med, hvad Big Bang forudsiger. Så vidt vi kan fortælle, er dette et nøjagtigt portræt af vores tidlige univers.
men så godt som det er, ved vi, at Big Bang-billedet ikke er komplet — der mangler et puslespil, og det stykke er de tidligste øjeblikke i selve universet.
det er et ret stort stykke.
relateret: Fra Big Bang til nutid: Snapshots af vores univers gennem tiden
forbrændingen
problemet er, at den fysik, vi bruger til at forstå det tidlige Univers (et vidunderligt kompliceret mishmash af generel relativitet og højenergipartikelfysik) kun kan tage os så langt, før vi bryder sammen. Når vi forsøger at skubbe dybere og dybere ind i de første øjeblikke i vores kosmos, bliver matematikken sværere og sværere at løse, helt til det punkt, hvor det bare … afsluttes.
hovedtegnet på, at vi endnu ikke har udforsket terræn, er tilstedeværelsen af en “singularitet” eller et punkt med uendelig tæthed i begyndelsen af Big Bang. Taget til pålydende værdi fortæller Dette os, at universet på et tidspunkt blev proppet ind i et uendeligt lille, uendeligt tæt punkt. Dette er naturligvis absurd, og hvad det virkelig fortæller os er, at vi har brug for ny fysik til at løse dette problem — vores nuværende værktøjssæt er bare ikke godt nok.
relateret: 8 måder du kan se Einsteins relativitetsteori i det virkelige liv
for at redde dagen har vi brug for noget nyt fysik, noget der er i stand til at håndtere tyngdekraften og de andre kræfter kombineret ved ultrahøje energier. Og det er præcis, hvad strengteori hævder at være: en model af fysik, der er i stand til at håndtere tyngdekraften og de andre kræfter kombineret ved ultrahøje energier. Hvilket betyder, at strengteori hævder, at det kan forklare universets tidligste øjeblikke.
en af de tidligste strengteoribegreber er det” ekpyrotiske ” univers, der kommer fra det græske ord for “forbrænding” eller ild. I dette scenarie blev det, vi kender som Big Bang, udløst af noget andet, der skete før det — Big Bang var ikke en begyndelse, men en del af en større proces.
udvidelse af det ekpyrotiske koncept har ført til en teori, der igen er motiveret af strengteori, kaldet cyklisk kosmologi. Jeg formoder, at ideen om, at universet konstant gentager sig, teknisk set er tusinder af år gammel og går forud for fysik, men strengteori gav ideen fast matematisk jordforbindelse. Det cykliske univers går præcis som du måske forestiller dig, løbende hoppende mellem big bangs og big crunches, potentielt for evigheden tilbage i tiden og for evigheden ind i fremtiden.
før begyndelsen
så cool som dette lyder, havde tidlige versioner af den cykliske model svært ved at matche observationer — hvilket er en stor aftale, når du prøver at gøre videnskab og ikke bare fortælle historier omkring lejrbålet.
hovedhindringen var enig i vores observationer af den kosmiske mikrobølgebaggrund, det fossile lys, der var tilbage fra, da universet kun var 380.000 år gammelt. Selvom vi ikke kan se direkte forbi den mur af lys, hvis du begynder teoretisk at tinker med spædbarnets kosmos fysik, påvirker du det efterglødlys mønster.
og så syntes det, at et cyklisk univers var en pæn, men forkert ide.
men den ekpyrotiske fakkel er blevet holdt tændt gennem årene, og et papir, der blev offentliggjort i januar til databasen, har udforsket rynkerne i matematikken og afdækket nogle tidligere savnede muligheder. Fysikerne Robert Brandenberger og McGill University i Canada fandt ud af, at i øjeblikket af “bounce”, når vores univers krymper til et utroligt lille punkt og vender tilbage til en Big Bang-tilstand, er det muligt at line alt op for at få det rette observationelt testede resultat.
med andre ord kan den komplicerede (og ganske vist dårligt forståede) fysik i denne kritiske epoke faktisk give mulighed for et radikalt revideret syn på vores tid og sted i kosmos.
men for fuldt ud at teste denne model bliver vi nødt til at vente på en ny generation af kosmologieksperimenter, så lad os vente med at bryde den ekpyrotiske champagne ud.
Paul M. Sutter er astrofysiker ved SUNY Stony Brook og Flatiron Institute, vært for Ask a Spaceman and Space Radio, og forfatter til din plads i universet.
- de største uløste mysterier i fysik
- de 12 mærkeligste objekter i universet
- Big Bang til civilisation: 10 fantastiske oprindelsesbegivenheder
oprindeligt offentliggjort på Live Science.
tilbud: Spar 45% på ‘Sådan fungerer det ”alt om plads’og’ alt om historie’!
i en begrænset periode kan du tegne et digitalt abonnement på et af vores bedst sælgende videnskabsmagasiner for kun $2,38 pr.Se tilbud
seneste nyheder