A kezdetben egy végtelenül sűrű, apró anyaggolyó volt. Aztán minden felrobbant, és létrejöttek az atomok, molekulák, csillagok és galaxisok, amelyeket ma látunk.

Vagy legalábbis ezt mondták nekünk a fizikusok az elmúlt évtizedekben.

Az új elméleti fizikai kutatások azonban nemrégiben felfedtek egy lehetséges ablakot a nagyon korai világegyetemre, ami azt mutatja, hogy az talán mégsem volt “nagyon korai”. Ehelyett lehet, hogy ez csak a legújabb ismétlése egy bumm-bumm ciklusnak, amely már … nos, legalább egyszer, de lehet, hogy örökké tart.

Naná, hogy mielőtt a fizikusok úgy döntenének, hogy elvetik az ősrobbanást a bumm-bumm ciklus javára, ezeknek az elméleti jóslatoknak túl kell élniük a megfigyelési tesztek rohamát.

Pattogó kozmológiák

A tudósoknak van egy igazán jó képük a nagyon korai világegyetemről, amit ősrobbanás-elméletként ismerünk és szeretünk. Ebben a modellben a világegyetem nagyon régen sokkal kisebb, sokkal forróbb és sokkal sűrűbb volt, mint ma. Ebben a 13,8 milliárd évvel ezelőtti korai pokolban az összes elem, amely minket azzá tesz, amik vagyunk, körülbelül egy tucat perc alatt keletkezett.

Ez a gondolkodásmód szerint még korábban, valamikor az egész világegyetemünk – az összes csillag, az összes galaxis, az összes minden – egy barack méretű volt, és több mint egy kvadrillió fokos hőmérsékletű.

Meglepő módon ez a fantasztikus történet minden jelenlegi megfigyelésnek megfelel. A csillagászok a fiatal univerzumból visszamaradt elektromágneses sugárzás megfigyelésétől kezdve a legkönnyebb elemek gyakoriságának méréséig mindent elvégeztek, és azt találták, hogy ezek mind egybevágnak azzal, amit az ősrobbanás megjósol. Amennyire meg tudjuk állapítani, ez egy pontos képet ad a korai világegyetemünkről.

De bármennyire is jó, tudjuk, hogy az ősrobbanás képe nem teljes – hiányzik egy puzzle-darab, és ez a darab maga a világegyetem legkorábbi pillanatai.

Ez egy elég nagy darab.

Kapcsolódó: Az ősrobbanástól a jelenig: Pillanatképek a világegyetemünkről az időben

A tűzvész

A probléma az, hogy a fizika, amit a korai világegyetem megértéséhez használunk (az általános relativitáselmélet és a nagyenergiájú részecskefizika csodálatosan bonyolult keveréke) csak egy bizonyos pontig tud elvinni minket, mielőtt összeomlik. Ahogy egyre mélyebbre és mélyebbre próbálunk hatolni kozmoszunk első pillanataiban, a matematika egyre nehezebben megoldható, egészen addig a pontig, ahol egyszerűen … abbahagyja.

A fő jel, hogy van még felderítetlen terepünk, az egy “szingularitás”, vagyis egy végtelen sűrűségű pont jelenléte az ősrobbanás kezdetén. Ha névértéken vesszük, ez azt mondja, hogy egy ponton a világegyetem egy végtelenül apró, végtelenül sűrű pontba zsúfolódott. Ez nyilvánvalóan abszurd, és valójában azt mondja, hogy új fizikára van szükségünk a probléma megoldásához – a jelenlegi eszköztárunk egyszerűen nem elég jó.

Kapcsolódó: 8 mód, ahogy Einstein relativitáselméletét a való életben láthatod

A nap megmentéséhez új fizikára van szükségünk, valamire, ami képes kezelni a gravitációt és a többi erőt együttesen, ultranagy energiák mellett. És a húrelmélet pontosan ezt állítja magáról: egy olyan fizikai modell, amely képes kezelni a gravitációt és a többi erőt együttesen, ultranagy energiáknál. Ami azt jelenti, hogy a húrelmélet azt állítja, hogy meg tudja magyarázni a világegyetem legkorábbi pillanatait.

A húrelmélet egyik legkorábbi elképzelése az “ekpirótikus” világegyetem, ami a görög “tűzvész” vagy tűz szóból származik. Ebben a forgatókönyvben azt, amit mi ősrobbanásként ismerünk, valami más, előtte történt esemény váltotta ki – az ősrobbanás nem kezdet volt, hanem egy nagyobb folyamat egyik része.

Az ekpyrotikus koncepció kiterjesztése vezetett egy – szintén a húrelmélet által motivált – elmélethez, az úgynevezett ciklikus kozmológiához. Feltételezem, hogy technikailag a világegyetem folyamatos ismétlődésének gondolata több ezer éves, és megelőzte a fizikát, de a húrelmélet szilárd matematikai alapot adott az elképzelésnek. A ciklikus univerzum pontosan úgy működik, ahogyan azt elképzelhetjük, folyamatosan ugrál a nagy bummok és a nagy roppanások között, potenciálisan az örökkévalóságig visszamenőleg az időben és az örökkévalóságig a jövőben.

A kezdet előtt

Bármilyen jól hangzik is ez, a ciklikus modell korai változatai nehezen illeszkedtek a megfigyelésekhez – ami nagy baj, ha az ember tudományt akar csinálni, és nem csak mesélni akar a tábortűz körül.

A fő akadály a kozmikus mikrohullámú háttérrel kapcsolatos megfigyeléseinkkel való egyezés volt, amely a világegyetem mindössze 380 000 éves korából visszamaradt fosszilis fény. Bár közvetlenül nem látunk túl ezen a fényfalon, ha elméletileg elkezdünk bütykölni a gyermekkori kozmosz fizikáján, akkor befolyásoljuk ezt az utófénymintát.

És így úgy tűnt, hogy a ciklikus univerzum egy csinos, de helytelen ötlet.

Az ekpyrotikus fáklyát azonban az évek során folyamatosan égve tartották, és egy januárban az arXiv adatbázisban megjelent tanulmány feltárta a matematika ráncait és felfedezett néhány korábban elmulasztott lehetőséget. A fizikusok, Robert Brandenberger és Ziwei Wang a kanadai McGill Egyetemről azt találták, hogy az “ugrálás” pillanatában, amikor a világegyetemünk hihetetlenül kicsire zsugorodik és visszatér az ősrobbanás állapotába, lehetséges mindent úgy felsorakoztatni, hogy a megfelelő, megfigyelésekkel tesztelt eredményt kapjuk.

Más szóval, ennek a kritikus korszaknak a bonyolult (és bevallottan kevéssé értett) fizikája valóban lehetővé teheti a kozmoszban elfoglalt helyünk és időnk radikálisan átdolgozott megítélését.

De ahhoz, hogy ezt a modellt teljes mértékben tesztelhessük, a kozmológiai kísérletek új generációjára kell várnunk, úgyhogy várjunk az ekpyrotikus pezsgőbontással.

Paul M. Sutter a SUNY Stony Brook és a Flatiron Institute asztrofizikusa, a Ask a Spaceman és a Space Radio műsorvezetője, valamint a Your Place in the Universe című könyv szerzője.

• A fizika legnagyobb megoldatlan rejtélyei
• A világegyetem 12 legfurcsább objektuma
• A Nagy Bummtól a civilizációig: 10 elképesztő eredetű esemény

Eredetileg a Live Science-en jelent meg.

.