Explozia primordială sau momentul zero al Universului, Big Bang-ul, este considerat originea tuturor lucrurilor care compun Universul, indiferent dacă este vorba de materie sau de energie. În urmă cu aproximativ 13,8 miliarde de ani, Universul observabil a început să existe prin ceea ce pare să fi fost o explozie, urmată de o expansiune rapidă – mai rapidă decât viteza luminii, relatează agerpres.
Dar cum stăteau lucrurile înainte de Big Bang? Iniţial, numeroşi fizicieni au sugerat că această întrebare este o inepţie pentru că înainte de Big Bang nu exista nici spaţiu, nici timp şi, deci, nici „înainte”. O întrebare fără sens, spuneau ei. Apoi au început să se facă auzite şi voci care spuneau că întrebarea este validă şi că, deşi nu ştim ce a fost înainte de Big Bang, acum ştim că ar fi putut exista foarte multe lucruri, care mai de care mai spectaculoase, conform unui material publicat miercuri de Live Science.
La începuturi
Primul lucru pe care trebuie să-l aducem în discuţie este natura Big Bang-ului. „Big Bang-ul este un moment în timp, nu un punct în spaţiu”, susţine Sean Carroll, fizician teoretician la California Institute of Technology şi autor al cărţii „The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning and the Universe Itself” („Imaginea de ansamblu: Asupra originilor vieţii, sensului şi însuşi Universului” – editura Dutton, 2016).
Ar trebui să renunţăm la imaginea „consacrată” a unui grăunte infim de materie şi energie care a explodat deodată în vid. În primul rând, Universul în momentul Big Bang-ului ar fi putut să nu fie tocmai mic, conform lui Sean Carroll. Desigur, tot ce am descoperit până în prezent în Universul vizibil – o sferă cu diametrul de aproximativ 93 miliarde de ani lumină, ce conţine cel puţin 2 trilioane de galaxii – a fost înghesuit într-o sferă cu diametrul mai mic de 1 centimetru
. În afara acestei mici sfere însă putea exista un Univers invizibil acum, împins spre exterior de Big Bang. Nu putem observa această parte a Universului, pe care ne-o putem imagina ca pe o sferă mai mare care include sfera Universului vizibil, pentru că este fizic imposibil ca lumina sa să ajungă atât de departe în „doar” 13,8 miliarde de ani.
Astfel, este posibil ca în momentul Big Bang-ului, Universul să fi fost fie incredibil de mic, o singularitate similară celor din găurile negre, fie infinit de mare. Ambele variante par la fel de probabile, susţine profesorul Carroll, pentru că nu avem cum să privim înapoi în timp la lucruri pe care nu le putem vedea încă nici în ziua de azi, pentru că lumina lor nu a ajuns încă la noi. Cam tot ce putem şti cu un oarecare grad de certitudine este că totul era foarte, foarte dens (inevitabil revenim la paralela cu găurile negre atunci când vorbim de astfel de obiecte) şi apoi, foarte rapid, această densitate a scăzut.
Ca un corolar, nu poate exista nimic în afara Universului pentru că, prin definiţie, Universul este tot ceea ce este. Astfel, în momentul Big Bang-ului, totul era extrem de dens şi de fierbinte, dar nu exista şi nu a existat niciodată un „în afara” Universului, ci probabil doar regiuni ale Universului ce sunt atât de îndepărtate încât, aşa cum am mai menţionat, încă nu le putem vedea. Oricât de tentant ar fi să ne imaginăm evoluţia lucrurilor din postura lui Dumnezeu, care ar putea observa Big Bang-ul dintr-un vid aspaţial şi atemporal din afara Universului, acest lucru nu ar fi posibil, conform profesorului Carroll. După Big Bang, Universul nu se extinde în spaţiu, ci se extinde chiar spaţiul.
„Nu contează unde te afli acum în Univers. Dacă dai filmul înapoi, cadru cu cadru până acum 14 miliarde de ani, vei ajunge la acest punct unde totul era extrem de fierbinte, de dens şi în expansiune rapidă” a adăugat el.
Nimeni nu ştie ce s-a întâmplat în Univers până la prima secundă după Big Bang, atunci când Universul (cel puţin cel vizibil) s-a răcit suficient pentru a permite ciocnirea dintre protoni şi neutroni şi formarea primelor legături între aceste particule subatomice. Mulţi oameni de ştiinţă sunt de părere că în această primă secundă după Big Bang (poate unul dintr-un lung şir de Big Bang-uri, evenimente ce ar putea să fie banale la scara întregului Univers, nu doar a celui vizibil) s-a produs o expansiune exponenţială denumită inflaţie – lucru care ar putea explica motivul pentru care la scara Universului vizibil materia pare să fie distribuită uniform.
Înainte de Bang
Este posibil ca înainte de Big Bang, Universul să fi fost o întindere infinită de materie ultrafierbinte şi densă, ce s-a menţinut într-o stare stabilă până când, dintr-o cauză (sau motiv) care ne scapă, s-a produs Big Bang-ul. Acest asa-zis „protounivers” ar fi putut fi guvernat în exclusivitate de principiile mecanicii cuantice – fizica lumii subatomice. Apoi, Big Bang-ul ar fi fost momentul care a făcut posibilă agregarea particulelor subatomice în atomi şi, apoi, agregarea atomilor în corpurile mari (galaxii, stele, planete) care sunt guvernate de fizica clasică.
Pentru Stephen Hawking, acest moment este cel mai important: Înainte de Big Bang, spunea el, evenimentele sunt imposibil de cuantificat, de evaluat, de măsurat şi, astfel, rămân nedefinite. El a numit acest lucru ipoteza „fără margini” (The No-Boundary Proposal) – timpul şi spaţiul sunt finite, dar nu au margini sau un moment de început şi unul de sfârşit, la fel cum şi planeta noastră este finită, dar nu are nicio margine.
„Cum evenimentele dinainte de Big Bang nu au niciun fel de consecinţe observaţionale, am putea să le excludem direct din teorie şi să cădem de acord că timpul a început cu Big Bang-ul”, susţinea profesorul Hawking într-un interviu pentru National Geographic în 2018.
Dar poate că a fost ceva înainte de Big Bang care merită să fie luat în considerare. O idee este aceea că Big Bang-ul nu reprezintă începutul timpului, ci ar fi fost un moment de simetrie în timp. Conform acestei ipoteze, înainte de Big Bang a existat un alt Univers, identic cu acesta, dar în care entropia creştea spre trecut şi nu spre viitor.
Creşterea entropiei, sau creşterea dezordinii în sistem, este reprezentată în esenţă de săgeata timpului, conform lui Sean Carroll şi astfel, în acest Univers în oglindă, timpul ar curge invers faţă de modul în care curge pentru noi, iar Universul în care ne aflăm noi ar fi în trecut. Susţinătorii acestei teorii sunt de părere că această oglindire dintre universuri ar merge până la configuraţiile particulelor. Fizicianul David Sloan a publicat o lucrare pe blogul Universităţii Oxford în care susţine că asimetriile din molecule şi ioni (denumite chiralităţi) ar avea orientările opuse faţă de cele pe care le au în Universul nostru.
O teorie înrudită susţine că Big Bang-ul nu este începutul Universului, ci mai degrabă un moment în timp în care Universul a trecut de la o perioadă de contracţie la una de expansiune. Acest aşa-numit „Big Bounce” sugerează că ar putea exista un număr infinit de Big Bang-uri pe măsură ce Universul se extinde, se contractă şi se extinde din nou. Problema acestor teorii este, conform lui Sean Carroll, faptul că nu am găsit nicio explicaţie pentru motivul sau modul în care un univers aflat în expansiune ar începe să se contracte şi ar reveni într-o stare cu entropie redusă.
Sean Carroll şi colega lui, Jennifer Chen, au însă propria teorie, cel puţin la fel de exotică, despre ce a fost înainte de Big Bang. În 2004, cei doi fizicieni au sugerat că poate Universul pe care îl ştim noi este „progenitura” unui univers-tată din care s-a rupt o bucăţică infimă de spaţiu-timp.
Este ceva similar descompunerii nucleare radioactive, conform lui Sean Carroll: Atunci când un nucleu (atomic) se descompune, acesta elimină o particulă alfa sau beta. Universul-tată ar putea face acelaşi lucru, cu excepţia faptului că, în locul unei particule, elimină „universuri-bebeluş” şi poate că face acest lucru la infinit. „Este doar o fluctuaţie cuantică ce permite ca acest lucru să se întâmple”, susţine Sean Carroll. Aceste „universuri-bebeluş”, cum este şi Universul nostru, sunt „universuri paralele, la propriu” şi nu interacţionează sau se influenţează unul pe altul.