Яким був Всесвіт?
Це, мабуть, найбільша Велика Таємниця та корінь усіх інших. Найвидатніші питання людства - як почалося життя? Що таке свідомість? Що таке темна матерія, темна енергія, сила тяжіння? - випливають з неї.
"Всі інші загадки лежать нижче цього питання", - сказала Енн Друян, автор та вдова астронома Карла Сагана. "Для мене це важливо, тому що я людина і не люблю не знати".
Навіть коли теорії, що намагаються розгадати цю таємницю, стають все складнішими, вчених переслідує можливість того, що деякі найважливіші ланки у ланцюжку міркувань помиляються.
Фундаментальні таємниці
Відповідно до стандартної моделі Великого вибуху, Всесвіт народився в період інфляції, який почався близько 13,8 мільярда років тому. Як повітряна куля, що швидко розростається, вона набухала від розміру, меншого від електрона, до майже її поточного розміру протягом невеликої частки секунди.
Спочатку Всесвіт був пронизаний лише енергією. Частина цієї енергії конденсується у частинки, які збираються у легкі атоми, такі як водень та гелій. Ці атоми скупчувалися спочатку в галактики, потім зірки, всередині яких вогняні печі були підроблені всі інші елементи.
Це загально узгоджена картина походження нашого Всесвіту, як зображено вченими. Це потужна модель, яка пояснює багато речей, які вчені бачать, коли вони дивляться в небо, такі як надзвичайна плавність простору-часу на великих масштабах і рівномірний розподіл галактик на протилежних сторонах Всесвіту.
Але є речі з цієї історії, які роблять деяких вчених непростими. Для початку, ідея про те, що Всесвіт пережив період швидкої інфляції на початку своєї історії, не може бути безпосередньо перевірена, і вона покладається на існування загадкової форми енергії у початку Всесвіту, яка вже давно зникла.
"Інфляція - надзвичайно потужна теорія, і все ж ми досі не маємо уявлення, що спричинило інфляцію чи це навіть правильна теорія, хоча вона працює надзвичайно добре", - сказав Ерік Агол, астрофізик з університету Вашингтона.
Для деяких науковців інфляція є незграбним доповненням до моделі Великого вибуху, необхідною складністю, яка відповідає тому, щоб вона відповідала спостереженням. Це не буде останнім доповненням.
"Ми також дізналися, що у Всесвіті повинна бути темна матерія, а тепер темна енергія", - сказав Пол Штейнхардт, фізик-теоретик з Принстонського університету. "Отже, як сьогодні працює модель, ви говорите:" Добре, ти береш якийсь великий вибух, ти береш деяку інфляцію, ти налаштовуєш на такі властивості, то додаєш певну кількість темної речовини та темної енергії ". Ці речі не пов'язані між собою цілісною теорією ".
Стейнхардт хвилює, що космологи виступають більше як інженери, ніж вчені. Якщо спостереження не відповідає поточній моделі, вони приєднують інший компонент або тинкер до вже наявних. Компоненти не з'єднані, і немає ніяких причин додавати їх, крім відповідності спостереженням. Це як спробувати виправити старий автомобіль, додавши нові деталі з новіших, але різних моделей. Ці деталі можуть працювати в короткий термін, але зрештою вам потрібна нова машина.
Вічна всесвіт
В останні роки Штейнхардт співпрацював з Анною Іджас, фізиком-теоретиком Гарвардського університету, над радикальною альтернативою стандартній моделі Великого вибуху.
Згідно з їх ідеєю, що називається підстрибуючою космологією, Всесвіт народжувався не один раз, а, можливо, багаторазово в нескінченних циклах скорочення і розширення. Теорія замінює "великий вибух" на "великий відскок", який плавно пов'язує періоди скорочення і розширення Всесвіту і вирішує багато питань, що зачіпають теорію інфляції.
Пара стверджує, що їх екпіротична, або "циклічна" теорія пояснювала б не лише інфляцію, але й інші космічні таємниці, включаючи темну речовину, темну енергію, і чому всесвіту, схоже, розширюється постійно зростаючий кліп.
Незважаючи на суперечливість, підстрибуюча космологія викликає можливість того, що Всесвіт старіє і самовідновлюється. Це перспектива, можливо, навіть більш вражаюча, ніж всесвіт з певним початком і кінцем, бо це означатиме, що зірки на небі, навіть найдавніші, схожі на короткотривалих світлячків у грандіозній схемі речей.
"Я хотів би сподіватися, що зусилля, які суспільство вкладає у наукові дослідження, наближають нас до фундаментальних істин, а не просто до способу створення корисних інструментів", - сказав астроном Каліфорнійського технологічного інституту Річард Мейсі. "Але я однаково жахнуся, коли дізнаюся, що все, що я знаю, є неправильним, і таємно сподіваюся, що цього не роблю".
Цю статтю оновив 27 червня 2019 року науковий співробітник Live Science Тім Чайлдерс.
