Co se stalo před Velkým třeskem? Obvyklá odpověď na tuto otázku je obvykle: „Neexistuje nic jako is před Velkým třeskem.“ „To je událost, která všechno začala. Ale správná odpověď, říká fyzik Sean Carroll, zní: „Prostě to nevíme.“ Carroll, stejně jako mnoho dalších fyziků a kosmologů, začalo uvažovat o možnosti času před Velkým třeskem, jakož i o alternativních teoriích, jak vznikl náš vesmír. Carroll diskutovala o tomto typu „spekulativního výzkumu“ během přednášky na zasedání Americké astronomické společnosti minulý týden v St. Louis v Missouri.
"Je to zajímavý čas být kosmologem," řekl Carroll. "Jsme požehnaní i prokletí." Je to zlatý věk, ale problém je v tom, že model vesmíru, který máme, nedává smysl. “
Zaprvé je zde problém se zásobami, kde 95% vesmíru není započítáno. Kosmologové tento problém zjevně vyřešili ztělesněním temné hmoty a temné energie. Ale protože jsme „vytvořili“ hmotu, aby vyhovovala datům, neznamená to, že rozumíme povaze vesmíru.
Další velké překvapení o našem vesmíru pochází ze skutečných dat z kosmické sondy WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), která studuje „ozvěnu“ Velkého třesku na pozadí kosmického mikrovlnného záření (CMB).
"Snímek WMAP o tom, jak vypadal raný vesmír, ukazuje, že je horký, hustý a hladký [nízká entropie] v široké oblasti vesmíru," řekl Carroll. "Nechápeme, proč tomu tak je." To je ještě větší překvapení než problém se zásobami. Náš vesmír prostě nevypadá přirozeně. “ Carroll řekl, že stavy s nízkou entropií jsou vzácné, plus všechny možné počáteční podmínky, které by se mohly vyvinout do vesmíru, jako je ten náš, drtivá většina má mnohem vyšší entropii, ne nižší.
Jediným nejpřekvapivějším fenoménem ve vesmíru, řekl Carroll, je, že se věci mění. A to vše se děje jednotným směrem od minulosti k budoucnosti, v celém vesmíru.
"Říká se tomu šipka času," řekla Carroll. Tato šipka času vychází z druhého zákona termodynamiky, který vyvolává entropii. Zákon uvádí, že uzavřené systémy se v průběhu času neustále mění z řádu k nepokojům. Tento zákon je základem fyziky a astronomie.
Jednou z velkých otázek o počátečních podmínkách vesmíru je proč entropie začala tak nízko? "A nízká entropie poblíž Velkého třesku je zodpovědná za všechno o čase času," řekla Carroll. "Život a smrt, paměť, tok času." Události se dějí v pořádku a nelze je zvrátit.
"Pokaždé, když rozbijete vajíčko nebo vylijete sklenici vody, děláte pozorovací kosmologii," řekla Carroll.
Proto, abychom mohli odpovědět na naše otázky týkající se vesmíru a času, možná budeme muset zvážit, co se stalo před Velkým třeskem.
Carrollová trvala na tom, že se jedná o důležité otázky, na které je třeba myslet. "Toto není jen rekreační teologie," řekl. "Chceme příběh vesmíru, který dává smysl." Když máme věci, které se zdají překvapivé, hledáme základní mechanismus, díky kterému bude to, co bylo puzzle srozumitelné. Vesmír s nízkou entropií je něčím klíčem a měli bychom se ho snažit najít. “
Momentálně nemáme dobrý model vesmíru a současné teorie neodpovídají na otázky. Klasická obecná relativita předpovídá, že vesmír začal s jedinečností, ale může to dokázat až po Velkém třesku.
Teorie inflace, která navrhuje období extrémně rychlé (exponenciální) expanze vesmíru během jeho prvních několika okamžiků, není nápomocná, Carroll řekl. "To jen zhoršuje entropický problém." Inflace vyžaduje teorii počátečních podmínek. “
Existují i jiné modely, ale Carrollová navrhla a zdálo se, že upřednostňuje myšlenku multi-vesmírů, které stále vytvářejí „dětské“ vesmíry. "Náš pozorovatelný vesmír nemusí být celý příběh," řekl. "Pokud jsme součástí většího multivesmíru, neexistuje rovnovážný stav maximální entropie a entropie je vytvářena vytvářením vesmírů, jako je ta naše."
Carroll také diskutoval o novém výzkumu, který spolu s týmem fyziků provedli a znovu se podívali na výsledky z WMAP. Carroll a jeho tým tvrdí, že data ukazují, že vesmír je „šikmý“.
Měření z WMAP ukazují, že fluktuace v mikrovlnném pozadí jsou asi o 10% silnější na jedné straně oblohy než na druhé straně.
Vysvětlení tohoto „těžkého vesmíru na jedné straně“ by bylo, kdyby tyto fluktuace představovaly strukturu zbylou z vesmíru, která produkovala náš vesmír.
Carrollová řekla, že tohle všechno pomůže lepšímu pochopení kvantové gravitace. „Kvantové výkyvy mohou vytvářet nové vesmíry. Pokud by tepelné kolísání v tichém prostoru mohlo vést k dětským vesmírům, měli by svou vlastní entropii a mohli by pokračovat ve vytváření vesmírů. “
Přiznávám - a Carroll zdůraznil tento bod - jakýkoli výzkum těchto témat je v současné době obecně považován za spekulaci. "Nic z toho nejsou pevně zavedené věci," řekl. "Vsadil bych se, že to bude špatně. Ale doufejme, že se budu moci vrátit za 10 let a říct, že jsme na to přišli všichni. “
Jako spisovatel se nepokouší zapsat Carrollovy řeči a nápady do krátkého článku spravedlnosti. Podívejte se Carrollovi na tyto názory a další na jeho blogu Cosmic Variance. Přečtěte si také velké shrnutí Carrollových přednášek, napsané Chrisem Lintottem pro BBC. Už více než týden přemýšlím o Carrollově řeči a přemýšlím o počátcích času - a dokonce o tom, že čas může být čas - - udělal zajímavý a podmanivý týden. Zda mě ten čas posunul vpřed nebo vzad podle mého porozumění, teprve uvidíme!
