Et av de største spørsmålene om universet vårt er hvor det hele kom fra. Da vi oppdaget at de gigantiske spiralene på himmelen var galakser som ikke var mye forskjellig fra vår egen Melkevei, begynte vi først å forstå størrelsen på det vi oppfatter. Disse fjerne "øyene i universet" er ikke i Melkeveien: de er samlinger av milliarder eller billioner av stjerner, atskilt med millioner eller milliarder lysår i verdensrommet.
Da vi oppdaget at jo lenger en galakse er fra oss, jo raskere forlater det vårt perspektiv, har vi en underlig ting som er i samsvar med generell relativitet: kanskje er det ikke galakser som beveger seg bort fra vårt sted, men romets stoff ekspanderer. I så fall må universet ikke bare utvide, men også avkjøle seg, og bølgelengden til lyset må strekke seg til lavere og lavere energier over tid. I tillegg kan vi ekstrapolere dette ikke bare fremover, men også bakover: i en tid da universet var mindre.
Ser vi i denne retningen, ser vi at universet var tettere, varmere, ekspanderte raskere og var mer kompakt. I sin tidligste ungdom var universet så energisk at nøytrale atomer ble revet fra hverandre, og allerede før at de ikke kunne danne engang individuelle atomkjerner.
Et slikt bilde - Big Bang - ble bekreftet av oppdagelsen av relikvienes stråling, den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, målinger av dens spekter og svingninger, samt oppdagelsen av de primære elementene som har holdt seg siden den gang. Men så fristende det kan være å gå helt tilbake til en ekstremt varm og tett tilstand, til en enestående, er det ganske enkelt umulig i vårt univers.
Du skjønner, det er noen alvorlige problemer som oppstår hvis du prøver å gå helt tilbake så langt:
- Universet ville ikke utvide seg på ubestemt tid, ikke ville kollapse akkurat der, ville ikke la stjerner eller galakser dannes, hvis den første ekspansjonshastigheten og energitettheten ikke var perfekt balansert.
Salgsfremmende video:
- Universet ville ha forskjellige temperaturer i forskjellige retninger - som vi ikke observerer - hvis noe ikke førte til en jevn temperaturfordeling.
- Universet ville være fylt med høyt energi relikvier som aldri har blitt funnet, som et resultat av vilkårlig ekstrapolering tilbake til fortiden.
Og igjen, når vi observerer universet, ser vi stjerner og galakser; hun har samme temperatur i alle retninger; ingen relikvier med høy energi er synlige.
Løsningen på disse problemene var teorien om kosmisk inflasjon, som erstattet ideen om en singularitet med en periode med eksponentiell ekspansjon av rom og som foreskrev så innledende forhold at det ikke kunne være et Big Bang. I tillegg har inflasjonen gjort seks spådommer om hva vi bør observere i vårt univers:
- Perfekt flatt univers.
- Et univers med svingninger i en skala større enn lys kunne overvinne.
- Et univers med en maksimal temperatur som ikke vil være vilkårlig høy.
- Universet, hvis svingninger var adiabatiske, eller like entropi overalt.
- Universet, hvis spekter av svingninger var litt mindre enn den skala-invariante naturen (n_s <1).
- Til slutt universet med et visst spekter av gravitasjonsbølgesvingninger.
Den første er bekreftet, den sjette søkes fortsatt.
Det neste logiske spørsmålet om vår opprinnelse vil være, selvfølgelig, hvor kom inflasjonen fra? Var denne tilstanden evig i forhold til fortiden (det vil si at den ikke hadde noen opprinnelse og alltid eksisterte) før slutten og opprettelsen av Big Bang? Hadde denne staten en begynnelse da den kom ut av den ikke-inflasjonstilstanden i romtiden en bestemt tid tidligere? Eller var det i en syklisk tilstand da tiden ble låst i en loop?
Det vanskelige med dette er at det ikke er noe vi kunne observere i universet vårt, som gjorde at vi kunne velge et av disse tre alternativene. I alle unntatt de mest langsiktige inflasjonsmodellene (og andre enn de vi har ekskludert), har vårt univers bare blitt påvirket av de siste 10 (-33) sekundene av inflasjonen eller så. Den eksponentielle naturen til inflasjon sletter all informasjon som ble født før den, og skiller den fra alt vi kan observere og blåser den ut av vårt observerbare univers.
Men det som gjenstår for oss i form av det observerbare universet er enormt: 46 milliarder lysår i radius, 1012 galakser, 1024 stjerner, 1080 atomer og omtrent 1090 fotoner. Men disse tallene, mens de er astronomiske, er endelige og gir oss ingen informasjon om hva som skjedde i universet før denne lille siste brøkdel av et sekund av inflasjonen. Vi kan gjøre teoretiske beregninger for å prøve å skvise ut noen flere forutsetninger, men de vil alle avhenge av den valgte modellen. Med unntak av noen få spesifikke modeller som vil etterlate observerbare fotavtrykk i vårt univers (de fleste ikke), har vi ingen måte å vite hvordan - eller selv om - universet fikk sin start.
Den totale mengden informasjon tilgjengelig for oss i universet er begrenset, og med den mengden kunnskap vi kan få om den. Imidlertid er det fortsatt mye å lære, det er fremdeles mye vitenskap ikke vet. Men noen ting vil vi sannsynligvis aldri vite. Universet kan være uendelig, men vår kunnskap om det vil aldri bli.
