La început, a existat o minge infinit de densă și mică de materie. Apoi, totul a bubuit, dând naștere atomilor, moleculelor, stelelor și galaxiilor pe care le vedem astăzi.

O cel puțin, asta este ceea ce ne-au spus fizicienii în ultimele câteva decenii.

Dar noi cercetări în domeniul fizicii teoretice au dezvăluit recent o posibilă fereastră în universul foarte timpuriu, arătând că s-ar putea să nu fie „foarte timpuriu” până la urmă. În schimb, ar putea fi doar cea mai recentă iterație a unui ciclu de bang-bounce care se desfășoară de … ei bine, cel puțin o dată, și posibil pentru totdeauna.

Desigur, înainte ca fizicienii să decidă să renunțe la Big Bang în favoarea unui ciclu de bang-bounce, aceste predicții teoretice vor trebui să supraviețuiască unei avalanșe de teste de observație.

Cosmologii de ricoșeu

Științii au o imagine foarte bună a universului foarte timpuriu, ceva ce cunoaștem și iubim sub numele de teoria Big Bang. În acest model, cu mult timp în urmă, universul era mult mai mic, mult mai fierbinte și mult mai dens decât este astăzi. În acel infern timpuriu de acum 13,8 miliarde de ani, toate elementele care ne fac să fim ceea ce suntem s-au format în decurs de aproximativ o duzină de minute.

Chiar și mai devreme, spune acest mod de gândire, la un moment dat întregul nostru univers – toate stelele, toate galaxiile, totul – era de mărimea unei piersici și avea o temperatură de peste un cvadrilion de grade.

În mod uimitor, această poveste fantastică rezistă la toate observațiile actuale. Astronomii au făcut totul, de la observarea radiației electromagnetice rămase de la universul tânăr până la măsurarea abundenței celor mai ușoare elemente și au constatat că toate acestea se aliniază cu ceea ce prezice Big Bang-ul. Din câte ne putem da seama, acesta este un portret precis al universului nostru timpuriu.

Dar, oricât de bun ar fi, știm că imaginea Big Bang-ului nu este completă – lipsește o piesă de puzzle, iar acea piesă este reprezentată de primele momente ale universului însuși.

Este o piesă destul de mare.

Relaționat: De la Big Bang până în prezent: Instantanee ale universului nostru de-a lungul timpului

Conflagrația

Problema este că fizica pe care o folosim pentru a înțelege universul timpuriu (un amestec minunat de complicat de relativitate generală și fizică a particulelor de înaltă energie) ne poate duce doar până la un anumit punct înainte de a se prăbuși. Pe măsură ce încercăm să pătrundem din ce în ce mai adânc în primele momente ale cosmosului nostru, matematica devine din ce în ce mai greu de rezolvat, până în punctul în care pur și simplu… renunță.

Semnul principal că avem un teren încă neexplorat este prezența unei „singularități”, sau a unui punct de densitate infinită, la începutul Big Bang-ului. Luat ca atare, acest lucru ne spune că, la un moment dat, universul a fost înghesuit într-un punct infinit de mic și infinit de dens. Acest lucru este în mod evident absurd, iar ceea ce ne spune cu adevărat este că avem nevoie de o nouă fizică pentru a rezolva această problemă – setul nostru actual de instrumente pur și simplu nu este suficient de bun.

Relaționat: 8 moduri în care puteți vedea teoria relativității a lui Einstein în viața reală

Pentru a salva ziua avem nevoie de o nouă fizică, ceva care să fie capabil să gestioneze gravitația și celelalte forțe, combinate, la energii foarte mari. Și asta este exact ceea ce pretinde a fi teoria corzilor: un model de fizică care este capabil să gestioneze gravitația și celelalte forțe, combinate, la energii ultra-înalte. Ceea ce înseamnă că teoria corzilor pretinde că poate explica primele momente ale universului.

Una dintre cele mai vechi noțiuni ale teoriei corzilor este universul „ekpyrotic”, care vine de la cuvântul grecesc pentru „conflagrație” sau foc. În acest scenariu, ceea ce cunoaștem ca Big Bang a fost declanșat de altceva care s-a întâmplat înainte de el – Big Bang-ul nu a fost un început, ci o parte a unui proces mai mare.

Extinderea conceptului ekpyrotic a condus la o teorie, din nou motivată de teoria corzilor, numită cosmologie ciclică. Presupun că, din punct de vedere tehnic, ideea că universul se repetă continuu este veche de mii de ani și este anterioară fizicii, dar teoria corzilor a dat ideii o bază matematică fermă. Universul ciclic decurge exact așa cum v-ați putea imagina, ricoșând continuu între big bang și big crunches, potențial pentru o eternitate înapoi în timp și pentru o eternitate în viitor.

Înainte de început

Oricât de tare ar suna, primele versiuni ale modelului ciclic au avut dificultăți în a se potrivi cu observațiile – ceea ce este o problemă majoră atunci când încerci să faci știință și nu doar să spui povești în jurul focului de tabără.

Principalul obstacol a fost punerea de acord cu observațiile noastre asupra fondului cosmic de microunde, lumina fosilă rămasă de pe vremea când universul avea doar 380.000 de ani. În timp ce nu putem vedea direct dincolo de acel zid de lumină, dacă începi să te joci teoretic cu fizica cosmosului infantil, afectezi acel model de lumină remanentă.

Și astfel, se părea că un univers ciclic era o idee îngrijită, dar incorectă.

Dar torța ekpyrotică a fost ținută aprinsă de-a lungul anilor, iar o lucrare publicată în ianuarie în baza de date arXiv a explorat ridurile matematicii și a scos la iveală unele oportunități ratate anterior. Fizicienii, Robert Brandenberger și Ziwei Wang de la Universitatea McGill din Canada, au descoperit că în momentul „ricoșeului”, când universul nostru se micșorează până la un punct incredibil de mic și revine la starea de Big Bang, este posibil să se alinieze totul pentru a obține rezultatul corect testat observațional.

Cu alte cuvinte, fizica complicată (și, se recunoaște, prost înțeleasă) a acestei epoci critice poate permite într-adevăr o viziune radical revizuită a timpului și locului nostru în cosmos.

Dar, pentru a testa pe deplin acest model, va trebui să așteptăm o nouă generație de experimente cosmologice, așa că să așteptăm să spargem șampania ekpyrotică.

Paul M. Sutter este astrofizician la SUNY Stony Brook și la Flatiron Institute, gazda emisiunilor Ask a Spaceman și Space Radio și autorul cărții Your Place in the Universe.

• Cele mai mari mistere nerezolvate din fizică
• Cele mai ciudate 12 obiecte din univers
• De la Big Bang la civilizație: 10 evenimente de origine uimitoare

Publicat inițial pe Live Science.

.