Viens no lielākajiem jautājumiem par mūsu Visumu ir tas, no kurienes tas viss radies. Kad mēs atklājām, ka milzu spirāles debesīs ir galaktikas, kas daudz neatšķiras no mūsu Piena Ceļa, mēs vispirms sākām saprast, ko mēs uztveram. Šīs tālās “Visuma salas” nav Piena Ceļā: tās ir miljardu vai triljonu zvaigžņu kolekcijas, kuras kosmosā atdala miljoniem vai miljardiem gaismas gadu.
Kad mēs atklājām, ka jo tālāk no mums atrodas galaktika, jo ātrāk tā atstāj mūsu perspektīvu, mūsu priekšā parādījās ziņkārīga lieta, kas saskan ar vispārējo relativitāti: varbūt nevis galaktikas virzās prom no mūsu atrašanās vietas, bet pats kosmosa audums paplašinās. Ja tā, tad visumam ir ne tikai jāpaplašinās, bet arī jāatdziest, un gaismas viļņa garumam laika gaitā ir jāstiepjas uz zemāku un zemāku enerģiju. Turklāt mēs to varam ekstrapolēt ne tikai uz priekšu, bet arī atpakaļ: laikā, kad Visums bija mazāks.
Raugoties šajā virzienā, mēs redzam, ka Visums bija blīvāks, karstāks, paplašinājās ātrāk un bija kompakts. Viņa agrā jaunībā Visums bija tik enerģisks, ka neitrālie atomi tika saplēsti, un vēl pirms tam viņi nevarēja izveidot pat atsevišķus atomu kodolus.
Šādu ainu - Lielo sprādzienu - apstiprināja relikvijas starojuma, kosmiskā mikroviļņu fona, tā spektra un svārstību mērījumu, kā arī primāro elementu, kas palikuši kopš tā laika, atklāšana. Bet cik vilinoši ir atgriezties ārkārtīgi karstā un blīvā stāvoklī, pie īpatnības, tas mūsu Visumā ir vienkārši neiespējami.
Redzi, pastāv dažas nopietnas problēmas, kas rodas, ja jūs mēģināt atgriezties tik tālu:
- Visums nepaplašināsies uz nenoteiktu laiku, nesabruks turpat, neļaus zvaigznēm vai galaktikām veidoties, ja sākotnējais izplešanās ātrums un enerģijas blīvums nebūs ideāli līdzsvaroti.
Reklāmas video:
- Visumam būtu atšķirīga temperatūra dažādos virzienos - ko mēs neievērojam -, ja kaut kas neizraisītu vienmērīgu temperatūras sadalījumu.
- Visums būtu piepildīts ar augstas enerģijas relikvijām, kas vēl nekad nav atrastas patvaļīgas ekstrapolācijas rezultātā atpakaļ uz pagātni.
Un atkal, vērojot Visumu, mēs redzam zvaigznes un galaktikas; viņai ir vienāda temperatūra visos virzienos; nav redzamas augstas enerģijas relikvijas.
Šo problēmu risinājums bija kosmiskās inflācijas teorija, kas ideju par singularitāti aizstāja ar telpas eksponenciālās paplašināšanās periodu un kas paredzēja šādus sākotnējos apstākļus, ka nevarētu būt Lielais sprādziens. Turklāt inflācija ir devusi sešas prognozes tam, kas mums būtu jāievēro mūsu Visumā:
- perfekti plakans visums.
- Visumu, kura svārstības ir lielākas par gaismu, varētu pārvarēt.
- Visums ar maksimālo temperatūru, kas nebūs patvaļīgi augsta.
- Visums, kura svārstības bija adiabātiskas vai visur vienāda entropija.
- Visums, kura svārstību spektrs bija nedaudz mazāks par mēroga invarianta raksturu (n_s <1).
- Visbeidzot, Visums ar noteiktu gravitācijas viļņu svārstību spektru.
Pirmais ir apstiprināts, sestais joprojām tiek meklēts.
Nākamais loģiskais jautājums par mūsu izcelsmi, protams, būs, kur radās inflācija? Vai šis stāvoklis bija mūžīgs attiecībā pret pagātni (tas ir, tam nebija izcelsmes un tas vienmēr pastāvēja) līdz Lielā sprādziena beigām un radīšanai? Vai šai valstij bija sākums, kad tā kādreiz pagātnē parādījās no kosmosa laika, kurā nav inflācijas, stāvokļa? Vai arī tas bija cikliskā stāvoklī, kad laiks bija bloķēts cilpā?
Sarežģīts ir tas, ka mūsu Visumā nav nekā tāda, ko mēs varētu novērot, kas ļāva mums izvēlēties vienu no šīm trim iespējām. Visos visattālākajos inflācijas modeļos (un izņemot tos, kurus mēs esam izslēguši) mūsu Visumu ir ietekmējušas tikai pēdējās 10 (-33) sekundes pēc inflācijas. Inflācijas eksponenciālais raksturs izdzēš visu informāciju, kas dzimusi pirms tās, atdalot to no visa, ko varam novērot, izsūknējot to no mūsu novērojamā Visuma.
Bet tas, kas mums paliek novērojamā Visuma formā, ir milzīgs: 46 miljardi gaismas gadu rādiusā, 1012 galaktikas, 1024 zvaigznes, 1080 atomi un apmēram 1090 fotoni. Bet šie skaitļi, kaut arī astronomiski, ir ierobežoti un nesniedz mums nekādu informāciju par to, kas notika Visumā pirms šīs niecīgās pēdējās sekundes daļas inflācijas. Mēs varam veikt teorētiskus aprēķinus, lai mēģinātu izspiest vēl dažus pieņēmumus, taču tie visi būs atkarīgi no izvēlētā modeļa. Izņemot dažus īpašus modeļus, kas atstātu novērojamas pēdas mūsu Visumā (lielākoties ne), mums nav iespēju zināt, kā - vai pat ja - Visums ieguva savu sākumu.
Kopējais informācijas daudzums, kas mums pieejams Visumā, ir ierobežots, un līdz ar to arī zināšanu daudzums, ko mēs par to varam iegūt. Tomēr vēl ir daudz ko mācīties, joprojām ir daudz, ko zinātne nezina. Bet dažas lietas, kuras mēs, visticamāk, nekad neuzzināsim. Visums var būt bezgalīgs, bet mūsu zināšanas par to nekad nebūs.