Mitä tapahtui ennen alkuräjähdystä?

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Mikä aiheutti universumin syntymisen? Perimmäisen syyn on oltava erityinen, tutkijat sanovat. Mutta jos katsomme kaiken alun alkuräjähdyksen syyksi, herää kysymys: mitä tapahtui ennen sitä? Kirjoittaja tarjoaa kiehtovan perustelun aikojen alusta.

Tieteeltä kysyminen, mitä oli ennen aikaa, on kuin kysyisi: "Kuka olit ennen syntymääsi?"

”Tieteen avulla voimme määrittää, mitä tapahtui sekunnin biljoonassa osassa alkuräjähdyksen jälkeen.

Mutta tuskin koskaan tiedämme, mikä aiheutti alkuräjähdyksen.

Se on pettymys, mutta jotkut asiat ovat täysin tuntemattomia. Ja tämä on hyvä.

Olkaamme rehellisiä: on melko outoa ajatella, että maailmankaikkeuden historia alkoi eräänlaisella syntymäpäivällä 13,8 miljardia vuotta sitten. Tämä on sopusoinnussa monien uskonnollisten periaatteiden kanssa, joiden mukaan kosmos luotiin ylhäältä tulevan väliintulon kautta, vaikka tiede ei kerro siitä mitään.

Mitä tapahtui ennen ajan alkua?

Jos kaikella tapahtuneella on syy-yhteys, mikä sitten aiheutti universumin syntymisen? Vastatakseen hyvin vaikeaan kysymykseen ensimmäisestä syystä, uskonnolliset myytit maailman luomisesta käyttävät sitä, mitä kulttuuriantropologit joskus kutsuvat "positiiviseksi olemiseksi" tai yliluonnolliseksi ilmiöksi. Koska aika alkoi jossain vaiheessa kaukaisessa menneisyydessä, Ensimmäisen syyn täytyy olla erityinen. Sen täytyy olla syytön syy, ilmiö, joka juuri tapahtui, eikä mitään edeltänyt sitä.

Mutta jos katsomme kaiken alun alkuräjähdyksen syyksi, herää kysymys: mitä tapahtui ennen sitä? Kun olemme tekemisissä kuolemattomien jumalien kanssa, tämä on täysin eri asia, koska niille ajattomuus ei ole kysymys. Jumalat ovat olemassa ajan ulkopuolella, emmekä me. Meille ei ole olemassa sellaista asiaa kuin "ennen aikaa". Siksi, jos kysymme, mitä tapahtui ennen alkuräjähdystä, se on jokseenkin turhaa, vaikka meidän pitäisi löytää merkitys. Stephen Hawking rinnasti sen kerran kysymykseen "Mikä on pohjoisnavan pohjoispuolella?" Ja pidän lauseesta "Kuka olit ennen syntymääsi?"

Aurelius Augustine oletti, että aika ja tila ilmestyivät maailman luomisen mukana. Hänelle se oli tietysti jumalallista huolenpitoa. Ja tieteelle?

Tieteessä, jotta voimme ymmärtää, kuinka universumi syntyi, kehittyi ja kypsyi, palaamme ajassa taaksepäin yrittäen rekonstruoida tapahtuvaa. Kuten paleontologit, tunnistamme "fossiileja", eli aineen jäänteitä menneiltä päiviltä, ja sitten heidän avullaan opimme erilaisia tuolloin olemassa olevia fysikaalisia ilmiöitä.

Oletamme luottavaisesti, että universumi on laajentunut miljardeja vuosia ja että tämä prosessi jatkuu nyt. Tässä tapauksessa "laajeneminen" tarkoittaa, että galaksien väliset etäisyydet kasvavat; galaksit siirtyvät pois toisistaan nopeudella, joka riippuu siitä, mitä oli universumin sisällä eri aikakausina, eli mitä aine täytti avaruuden.

Alkuräjähdys ei ollut räjähdys

Kun puhumme alkuräjähdyksestä ja laajentumisesta, kuvittelemme räjähdyksen, josta kaikki alkoi. Siksi nimesimme sen sillä tavalla. Mutta tämä on väärinkäsitys. Galaksit etääntyvät toisistaan, koska itse avaruuden venyminen erottaa ne kirjaimellisesti. Kuten elastinen kangas, avaruus venyy ja kantaa galakseja mukanaan, kuten joen virta kantaa mukanaan tukkeja. Joten galakseja ei voida kutsua räjähdyksestä lentäviksi roskiksi. Keskusräjähdystä ei tapahtunut. Universumi laajenee kaikkiin suuntiin, ja se on täysin demokraattinen. Jokainen kohta on yhtä tärkeä. Joku kaukaisessa galaksissa näkee muiden galaksien poistamisen samalla tavalla kuin me.

(Huomaa: Läheisillä galakseilla on poikkeamia tästä kosmisesta virtauksesta, jota kutsutaan "paikalliseksi liikkeeksi". Tämä johtuu painovoimasta. Esimerkiksi Andromeda-sumu lähestyy meitä.)

Paluu menneisyyteen

Jos käännämme kosmista elokuvaa taaksepäin, näemme kuinka ainetta puristetaan yhä enemmän kutistuvassa tilassa. Lämpötila nousee, paine nousee ja rappeutuminen alkaa. Molekyylit hajoavat atomeiksi, atomit ytimiksi ja elektroneiksi, atomiytimet protoneiksi ja neutroneiksi ja sitten protonit ja neutronit kvarkeiksi. Tämä aineen peräkkäinen hajoaminen sen perus- ja alkeellisimpiin ainesosiin tapahtuu, kun kello tikittää vastakkaiseen suuntaan räjähdystä kohti.

Esimerkiksi vetyatomit hajoavat noin 400 000 vuotta ennen alkuräjähdystä, atomiytimet noin minuutissa ja protonit neutronien kanssa sekunnin sadasosassa (käänteisesti katsottuna). Mistä tiedämme tämän? Löysimme säteilyn jäänteitä ensimmäisten atomien muodostumisen ajalta (jäännösmikroaaltotaustasäteily) ja selvitimme, kuinka ensimmäiset valoatomien ytimet ilmestyivät, kun maailmankaikkeus oli vain muutaman minuutin vanha. Nämä ovat juuri niitä kosmisia fossiileja, jotka osoittavat meille tien vastakkaiseen suuntaan.

Tällä hetkellä voimme kokeellisesti simuloida olosuhteita, jotka olivat olemassa, kun maailmankaikkeus oli sekunnin biljoonasosa. Se saattaa tuntua meistä merkityksettömältä arvolta, mutta fotonin kevyelle hiukkaselle tämä on pitkä aika, jolloin se voi lentää etäisyyden, joka on biljoona kertaa protonin halkaisija. Kun puhumme varhaisesta universumista, meidän tulisi unohtaa ihmisten standardit ja ajatukset.

Tietenkin haluamme päästä mahdollisimman lähelle sitä hetkeä, jolloin aika oli yhtä suuri kuin 0. Mutta jossain vaiheessa törmäämme tietämättömyyden muuriin ja voimme vain ekstrapoloida nykyiset teoriamme siinä toivossa, että ne antavat meille ainakin joitain vihjeitä tapahtuneesta aikojen alussa sellaisissa energioissa ja lämpötiloissa, joita emme voi luoda laboratoriossa. Mutta yhden asian tiedämme varmasti. Kun aika on lähellä nollaa, nykyinen teoriamme tilan ja ajan ominaisuuksista, joka on Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria, ei toimi.

Tämä on kvanttimekaniikan alue, jossa etäisyydet ovat niin pieniä, että meidän ei tarvitse kuvitella avaruutta jatkuvana levynä, vaan rakeisena rakenteena. Valitettavasti meillä ei ole laadullista teoriaa, joka kuvaa avaruuden tällaista rakeisuutta, koska kvanttimittakaavassa ei ole fyysisiä painovoimalakeja (tunnetaan nimellä kvanttigravitaatio). Ehdokkaita ovat tietysti esimerkiksi supermerkkijonoteoria ja silmukan kvanttigravitaatio. Mutta tällä hetkellä ei ole todisteita siitä, että ne kuvaavat oikein fyysisiä ilmiöitä.

Kvanttikosmologia ei vastaa kysymykseen

Ihmisen uteliaisuus kuitenkin vaatii rajojen lähentämistä ajan nolla-arvoon. Mitä voit sanoa? 1980-luvulla Alexander Vilenkin, Andrei Linde ja James Hartl ja Stephen Hawking ehdottivat kolmea kvanttikosmologian mallia, joissa maailmankaikkeus on olemassa atomina ja yhtälö on samanlainen kuin kvanttimekaniikassa.

Tässä yhtälössä universumi on todennäköisyysaalto, joka pohjimmiltaan yhdistää ajattoman kvanttialueen klassiseen, jossa on aikaa, eli universumiin, jossa asumme ja joka nyt laajenee. Siirtyminen kvantista klassikoihin tarkoittaa kirjaimellisesti avaruuden syntymistä, jota kutsumme alkuräjähdykseksi. Alkuräjähdys on siis syytön kvanttivaihtelu, yhtä satunnainen kuin radioaktiivinen hajoaminen: ajan puuttumisesta sen läsnäoloon.

Jos oletetaan, että yksi näistä yksinkertaisista malleista on oikea, olisiko se tieteellinen selitys Ensimmäiselle syylle? Voidaanko kvanttifysiikan todennäköisyyksiä käyttämällä päästä eroon syyn välttämättömyydestä?

Valitettavasti ei. Tietenkin tällainen malli olisi hämmästyttävä älyllinen saavutus. Se olisi valtava askel eteenpäin kaiken alkuperän ymmärtämisessä. Mutta tämä ei riitä. Tiede ei voi olla tyhjiössä. Hän tarvitsee käsitteellisen laitteiston, sellaisia käsitteitä kuin tila, aika, aine, energia. Hän tarvitsee laskelmia, hän tarvitsee säilymislakeja sellaisille määrille kuin energia ja liikemäärä. Ideoista ei voi rakentaa pilvenpiirtäjää, kuten ei voi luoda mallia ilman käsitteitä ja lakeja. Tieteen pyytäminen "selittää" ensimmäinen syy on sama kuin pyytäisi tiedettä selittämään omaa rakennettaan. Tämä on pyyntö tarjota tieteellinen malli, joka ei käytä ennakkotapauksia, ei ole olemassa aikaisempia käsitteitä, joilla toimia. Tiede ei pysty tähän, kuten ihminen ei voi ajatella ilman aivoja.

Perussyyn arvoitus jää ratkaisematta. Vastauksena voit valita uskonnon ja uskon, ja voit myös olettaa, että tiede selvittää kaiken ajan myötä. Voimme myös, kuten antiikin kreikkalainen skeptikko Pyrrho, nöyrästi tunnustaa, että tiedollamme on rajat. Voimme iloita saavutuksistamme ja edelleen ymmärtää, samalla kun ymmärrämme, ettei kaikkea tarvitse tietää ja kaikkea ymmärtää. Riittää, että olemme edelleen uteliaasti kiinnostuneita.

Uteliaisuus ilman arvoitusta on sokea, ja arvoitus ilman uteliaisuutta on virheellinen.