Велики прасак није био прасак у традиционалном смислу — али је ипак био почетак важних ствари: као прво, свемир; друго, време. Треће, то је започело услове и процесе који су на крају резултирали нама људима, који можемо седети овде и питати се о простору и времену. Велики прасак је заправо био почетак универзума. Према логици људског мозга, чини се да је нешто морало постојати пре великог праска, чак и ако је „пре“ погрешна реч, јер није било времена до после.
Добра вест за нас је да физичари имају начине да размишљају – па чак и емпиријски проучавају – порекло порекла универзума. Колико год то изгледало контраинтуитивно и немогуће, космолози чак напредују у одређивању које би дивље идеје могле да скину вео са тог раног доба, иако је и даље недоступно телескопима.
Током миленијума, оно што се догодило пре и на почетку универзума није било питање које би научници могли ни да загребу. Космолошка питања била су доминација филозофа, каже Џенан Исмаел — и сама филозоф физике на Универзитету Џон Хопкинс. Најосновније питање је, наравно, одакле долазимо – питање једнако популарно међу филозофима као и код нас осталих. Остала питања, каже Исмаел, укључују глупости као што су „Шта су простор и време? Да ли време има почетак? Да ли простор има границе?“
О подршци научном новинарству
Ако уживате у овом чланку, размислите о томе да подржите наше награђивано новинарство претплата. Куповином претплате помажете да се обезбеди будућност упечатљивих прича о открићима и идејама које данас обликују наш свет.
Чак и након што је космологија постала тешка наука, поље је било мало недоречено, каже Исмаел. „Наука је била једна и по чињеница“, додаје она. То осећање, каже она, обично се приписује физичару Џејмсу Џинсу. Али то се променило у прошлом веку или тако нешто пошто су размишљања филозофа одлутала у област теорије, експеримента и података. „Ова стара концептуална питања се јављају на начине који имају нове углове, нови обрт и нови оквир“, наставља Исмаел.
Нејасно је да ли ће наука као дисциплина — и научници као људи — икада моћи да дефинитивно одговоре на нека питања. На крају крајева, нико не може да „види” пре великог праска, и нико никада неће моћи – барем не директно. Али садашњи и будући универзум, сазнају истраживачи, могу садржати трагове о далекој прошлости.
И док научници померају границе онога што се може знати, они тестирају своје теорије о претходном – једином начину да се приближе потенцијалној истини. „Са задовољством слушам било који оквир, али почињем да га схватам озбиљно тек када произведе чисту опсервациону мету за којом може да иде прави инструмент“, каже Брајан Китинг, космолог са Универзитета Калифорније у Сан Дијегу. „Ако не постоји дискриминанта који можете да измерите, ви радите метафизику са једначинама.
Ево три идеје које он и други научници озбиљно схватају о коначном пореклу космоса.
Предлог без граница
Квантна механика је физика изузетно малог, којом влада статистика и неизвесност. То је такође оно што је можда обликовало рани универзум. Да би разумели квантни космос, научници израчунавају вероватноћу датог излаза из одређеног улаза.
У космологији, „излаз“ је универзум какав данас изгледа. „Питање је: Шта би требало да буде унос?“ каже Јеан-Луц Лехнерс, бивши шеф групе за теоријску космологију на Институту Макс Планк за гравитациону физику (Институт Алберт Ајнштајн) у Немачкој.
Физичари могу да разбију проблем на делове излаза и улаза. Ако сматрају да је савремени универзум излаз, могу покушати да схвате који је инпут могао да га произведе. Тада могу да се повуку уназад узимајући тај улаз као нови излаз и одређују које су услове раније у универзуму могли произвести то држава и тако даље. Они теоретски могу (ако имају пуно времена) то да раде заувек, идући кораком да би дошли до претходног – па чак и пре тога.
Та бесконачна регресија, међутим, није имала смисла за физичаре Стивена Хокинга и Џејмса Хартла, који су заједно радили на овом питању 1980-их. Одлучили су да елиминишу крајњи допринос универзума — његов „почетак“. Уместо тога, формирали су модел универзума који се зове предлог без граница. Они су предложили да време и простор формирају затворену, заобљену површину: четвородимензионалну хемисферу простор-времена.
Зар то нема смисла? Покушајте ово: замислите универзум као Земљину куглу. Велики прасак је Северни пол. Нема „пре“ тога, као што не постоји север од севера. Пре постаје небитно као појам. „То је скоро као зен идеја“, каже Лехнерс. И с њим се поиграва у прорачунима да види да ли може поново да створи универзум који данас видимо са округлог места без севера од севера.
„Предлог без граница има пристојну подршку, или барем интересовање, унутар заједнице физике“, каже Шон Керол, професор природне филозофије на Универзитету Џон Хопкинс. Он примећује да неки научници брину о томе колико је идеја добро дефинисана, али сматра да је то „природна полазна тачка“, с обзиром на оно што знамо о квантној гравитацији.
Одскачући, циклични космос
Пол Стејнхард, физичар са Универзитета Принстон, има још једну идеју о томе шта се догодило пре него што је свемир какав познајемо почео. То је у супротности са идејом коју је он помогао у обликовању: овај концепт сугерише да се, након великог праска, простор-време проширило веома брзо за веома кратак временски период који се назива инфлација. Сценарио инфлације треба да објасни зашто универзум изгледа равно и слично на сваком месту које наши телескопи могу да погледају.
Међутим, након што је помогао у успостављању теорије инфлације, Стеинхардт је почео да сумња у ту идеју – делом зато што је захтевала константно подешавање да би била у складу са нашим мерењима космоса. „Заиста је тешко замислити историјски пример где је то заправо довело до онога што се испоставило да је прави одговор“, каже Стеинхардт. „Скоро увек, то је знак да је Титаник тоне.”
Време је да уђе у чамац за спасавање, помислио је. Тако је смислио циклични универзум: онај који има значајну величину балона, као што се чини да наш сада ради, затим се мало скупља, а затим поново почиње да се шири. „Када људи размишљају о скупљању универзума, обично размишљају о томе да ће ствари доћи до шкрипца“, каже Стеинхардт — космос се урушава назад у бесконачно малу тачку. Није то оно о чему Штајнхард говори: он мисли да се универзум можда скупља полако — на мањи део своје величине, али не ни на шта. То скупљање изглађује ствари на начин на који инфлација не успева да објасни, каже он, док и даље производи космос који се чини раван и исти у свим правцима.
Штајнхард додаје да шта изгледа као што велики прасак заправо није: универзум се шири, затим се полако скупља и онда брзо враћа у ширење. Брза транзиција између контракције и ширења није прасак, већ „велики одскок“.
Стеинхардт се нада да ће тестирати ову идеју не само испитивањем прошлости, већ и узимањем података из садашњости и пажљивог посматрања будућности. „То даје очигледно предвиђање, а то је да се тренутна фаза убрзаног ширења не може наставити заувек“, каже Стеинхардт. „Мора да се заврши.“ Ова идеја, заузврат, поставља ново питање: „Може ли се већ сада завршити?“ пита он.
Наша мерења о томе како се универзум шири потичу од релативно удаљених објеката који су давно емитовали своју светлост. Ствари су се могле променити, а можда још не знамо јер би ефекте било тешко измерити. „Морали бисмо да погледамо објекте веома близу да бисмо то открили“, каже Стеинхардт. То није јача страна космолога, и они би морали да развију нове технике и инструменте како би у близини тражили такве ефекте.
Што је још интригантније, Стеинхардт каже да зато што се „ништа лоше не дешава свемиру“ током контракције и одбијања, информације – чак и објекти као што су црне рупе – могу да пређу од пре одбијања ка после. „Можда постоје ствари у нашем видљивом универзуму које су од раније“, каже он. Пазите.
Миррор Универсе
Још једна велика идеја о претходном је од интереса за Латхама Боилеа, истраживача у Хигсовом центру за теоријску физику на Универзитету у Единбургу, који је раније био Стеинхардтов постдипломац. Као и концепт великог одбијања, Бојлов омиљени предлог је концептуално прилично једноставан – и на сличан начин избегава инфлацију. „Постоји универзум после великог праска и универзум пре великог праска“, каже он, „и они су на неки начин зрцалне копије један другог.“
Замислите ово, каже Бојл, као тачке две корнета сладоледа које се додирују, а њихов контакт представља велики прасак. „Време се удаљава од Великог праска у оба смера“, каже он. На нашој страни иде напред; на страни огледала, иде уназад. Оно што се догодило пре великог праска је рефлектована супротност од онога што се догодило после. И то не укључује само време: овде је материја; тамо је антиматерија. Ево, лево је лево; тамо, лево је десно.
Бојл има идеје за опсервације које би могле да подрже (или пониште) његову теорију, која се зове ЦПТ-симетричан (паритет-паритет-време-симетричан) универзум. Као прво, ЦПТ-симетричан универзум не би слао гравитационе таласе који светлуцају кроз свемир од почетка универзума, као што предвиђају класичне теорије космологије. Астрономи су трагали за таквим сигналима. Ако се ови таласи на крају открију, то би искључило ову идеју.
Бојлова хипотеза такође предвиђа да се тамна материја може објаснити одређеном врстом неутрина. Он се нада да ће космолошки инструменти ускоро открити више информација о неутринима. Веза модела са физиком честица, између осталих аспеката, чини ову идеју интригантном, каже Керол.
„Оно што ми се овде свиђа је економија“, каже Китинг, „и чињеница да она исплази свој врат“, фокусирајући се на врсте специфичних, физичких предвиђања која су потребна експерименталцима попут њега.
Тест времена
Сваки од ових научника је везан за своју идеју. Али Лехнерс, интервјуисан крајем прошле године, није уверен да ће неко од њих издржати тест времена – шта год да је време. „Мислим да је потпуно бесмислено да 2025. треба да разумемо почетак универзума“, каже он. „Зашто не у 2.000.025 години или шта већ?“
Чак и ако истраживачи мисле да се приближавају, могли би да се приближавају лажном врху: том фрустрирајућем месту које изгледа, када планинарите, као врх планине, али је у ствари пука избочина која вам блокира поглед на прави врх – или ваш поглед на оно што мислите да је прави врх, али је, у ствари, само још једна избочина. „Уопштено гледано, мислим да је изузетно вероватно да је било нечега пре великог праска“, каже Керол, „али је такође врло вероватно да је велики прасак заиста био почетак. Има превише тога у шта једноставно нисмо сигурни, и помало сам скептичан да је стање технике довољно добро да нам омогући да извучемо било какве чврсте закључке из ових експерименталних модела или посматрања.“
Али космолози не проучавају коначно порекло јер мисле да ће мистерија бити разрешена током њиховог живота. Ленер себе замишља као део међугенерацијског пројекта који помаже човечанству да се приближи истини коју можда никада нећемо пронаћи.
Проучавање такве физички и филозофски неприступачне теме суштински се разликује од других врста науке – те потраге барем постоје у нашој равни простора и времена. Скоро да се чини да то питање заправо није у домену науке. Али наука често укључује испитивање ствари којима не можемо приступити, барем на почетку, каже филозоф физике Исмаел. Научници су предвидели атоме пре него што смо могли да их видимо, а црне рупе и тамна материја и даље су изван наше могућности да их директно детектујемо – али њихово истраживање је очигледно научно. „Мислим да се мерило за оно што се сматра науком померило“, каже она. И наставиће се – укључујући, можда, враћање уназад на оно пре што можда и није пре.
