Na počátku byla nekonečně hustá, malá koule hmoty. Pak to všechno bouchlo a vznikly atomy, molekuly, hvězdy a galaxie, které vidíme dnes.

Aspoň tak nám to říkali fyzikové v posledních několika desetiletích.

Nový výzkum teoretické fyziky však nedávno odhalil možné okno do velmi raného vesmíru a ukázal, že možná přece jen nebyl „velmi raný“. Místo toho může jít jen o nejnovější iteraci cyklu třesku a odrazu, který probíhá už … no, přinejmenším jednou a možná navždy.

Než se ovšem fyzikové rozhodnou zavrhnout velký třesk ve prospěch cyklu bang-bounce, budou muset tyto teoretické předpovědi přežít nápor pozorovacích testů.

Skákající kosmologie

Vědci mají opravdu dobrý obraz velmi raného vesmíru, který známe a milujeme jako teorii velkého třesku. Podle tohoto modelu byl kdysi dávno vesmír mnohem menší, mnohem teplejší a mnohem hustší než dnes. V tomto raném pekle před 13,8 miliardami let vznikly všechny prvky, které z nás dělají to, co jsme, během asi tuctu minut.

Ještě dříve, podle této úvahy, byl v určitém okamžiku celý náš vesmír – všechny hvězdy, všechny galaxie, všechno – velký jako broskev a měl teplotu více než kvadrilion stupňů.

Úžasné je, že tento fantastický příběh odpovídá všem současným pozorováním. Astronomové provedli vše od pozorování zbytků elektromagnetického záření z mladého vesmíru až po měření množství nejlehčích prvků a zjistili, že všechny odpovídají tomu, co předpovídá velký třesk. Pokud můžeme říci, jedná se o přesný obraz našeho raného vesmíru.

Ale i když je dobrý, víme, že obraz velkého třesku není úplný – chybí kousek skládačky, a tím kouskem jsou nejranější okamžiky samotného vesmíru.

To je dost velký kousek.

Související: Od velkého třesku po současnost:

Problém je v tom, že fyzika, kterou používáme k pochopení raného vesmíru (úžasně komplikovaný mišmaš obecné relativity a fyziky vysokoenergetických částic), nás může dovést jen tak daleko, než se zhroutí. Jak se snažíme pronikat hlouběji a hlouběji do prvních okamžiků našeho vesmíru, matematika je stále obtížněji řešitelná až do bodu, kdy prostě … skončí.

Hlavním znakem toho, že máme terén, který ještě nebyl prozkoumán, je přítomnost „singularity“ neboli bodu nekonečné hustoty na počátku velkého třesku. Vezmeme-li to za bernou minci, říká nám to, že v jednom okamžiku byl vesmír vtěsnán do nekonečně malého, nekonečně hustého bodu. To je samozřejmě absurdní a ve skutečnosti nám to říká, že k vyřešení tohoto problému potřebujeme novou fyziku – náš současný soubor nástrojů prostě není dost dobrý.

Související:

K záchraně potřebujeme novou fyziku, něco, co by bylo schopné zvládnout gravitaci a ostatní síly dohromady při ultravysokých energiích. A to je přesně to, co teorie strun tvrdí, že je: model fyziky, který je schopen zvládnout gravitaci a ostatní síly dohromady při ultravysokých energiích. Což znamená, že teorie strun tvrdí, že dokáže vysvětlit nejranější okamžiky vesmíru.

Jedním z prvních pojmů teorie strun je „ekpyrotický“ vesmír, což pochází z řeckého slova pro „požár“ neboli oheň. Podle tohoto scénáře bylo to, co známe jako velký třesk, vyvoláno něčím jiným, co se odehrálo před ním – velký třesk nebyl počátkem, ale jednou částí většího procesu.

Rozšíření ekpyrotické koncepce vedlo k teorii, opět motivované teorií strun, nazývané cyklická kosmologie. Předpokládám, že technicky vzato je myšlenka neustálého opakování vesmíru stará tisíce let a předcházela fyzice, ale teorie strun dala této myšlence pevný matematický základ. Cyklický vesmír probíhá přesně tak, jak si asi představujete, neustále skáče mezi velkými třesky a velkými křupnutími, potenciálně na věky zpět v čase a na věky do budoucnosti.

Před začátkem

Jakkoli to zní skvěle, rané verze cyklického modelu měly potíže se shodou s pozorováním – což je zásadní problém, když se snažíte dělat vědu a ne jen vyprávět historky u táboráku.

Hlavní překážkou byl soulad s našimi pozorováními kosmického mikrovlnného pozadí, fosilního světla, které zbylo z doby, kdy byl vesmír starý pouhých 380 000 let. Za tuto světelnou stěnu sice přímo nevidíme, ale pokud si začnete teoreticky pohrávat s fyzikou dětského vesmíru, ovlivníte tento světelný vzor po záření.

A tak se zdálo, že cyklický vesmír je sice hezká, ale nesprávná myšlenka.

Ale ekpyrotická pochodeň byla v průběhu let stále zapalována a článek publikovaný v lednu v databázi arXiv prozkoumal vrásky v matematice a odhalil některé dříve promarněné možnosti. Fyzici Robert Brandenberger a Ziwei Wang z McGillovy univerzity v Kanadě zjistili, že v okamžiku „odrazu“, kdy se náš vesmír smrští do neuvěřitelně malého bodu a vrátí se do stavu velkého třesku, je možné vše seřadit tak, abychom získali správný pozorováním ověřený výsledek.

Jinými slovy, komplikovaná (a, přiznejme si, špatně pochopená) fyzika této kritické epochy může skutečně umožnit radikálně revidovat pohled na náš čas a místo ve vesmíru.

Ale abychom tento model plně otestovali, budeme si muset počkat na novou generaci kosmologických experimentů, takže s boucháním ekpyrotického šampaňského ještě počkejme.

Paul M. Sutter je astrofyzik na SUNY Stony Brook a Flatiron Institute, moderátor pořadů Ask a Spaceman a Space Radio a autor knihy Your Place in the Universe.

• Největší nevyřešené záhady fyziky
• Dvanáct nejpodivnějších objektů ve vesmíru
• Velkým třeskem k civilizaci: 10 úžasných událostí o vzniku vesmíru

Původně vyšlo na Live Science.

.