Ludzie próbowali odpowiedzieć na pytanie, dlaczego wszechświat istnieje od tysięcy lat. Ale nauka nie ma jeszcze nawet przybliżonej odpowiedzi.
Jednak w ostatnich latach fizycy i kosmolodzy zaczęli aktywnie szukać odpowiedzi. Zauważają, że mamy teraz zrozumienie historii wszechświata, a także praw fizycznych, dzięki którym istnieje. Te informacje mogą dostarczyć nam wskazówek, jak i dlaczego istnieje wszechświat.
Wszystko z niczego
Ogólny wniosek, do którego doszli ci naukowcy: cały wszechświat, od momentu Wielkiego Wybuchu do przestrzeni usianej gwiazdami i galaktykami, w której obecnie zamieszkujemy, powstał z niczego.
Według nich musiało się to stać, ponieważ „nic” nie jest wysoce niestabilne.
Naukowcy twierdzą, że ten wniosek wynika z dwóch najbardziej udanych teorii naukowych: mechaniki kwantowej i ogólnej teorii względności.
Film promocyjny:
Jak dokładnie te teorie wyjaśniają powstanie wszystkiego z niczego? A co ma z tym wspólnego Teoria Wielkiego Wybuchu?
Cząsteczki z próżni
Mechanika kwantowa stwierdza, że nie ma czegoś takiego jak „nic”. Nawet najbardziej idealna próżnia fizyczna jest w rzeczywistości wypełniona cząstkami i antycząstkami, które powstają znikąd i prawie natychmiast znikają z powrotem w nicości.
Te wirtualne cząsteczki są tak nietrwałe, że nie można ich bezpośrednio obserwować, ale wiemy, że są, dzięki śladom pozostawionym przez ich krótkie istnienie.
Czasoprzestrzeń z braku przestrzeni i czasu
Od maleńkich cząstek, takich jak atomy, przejdźmy do ogromnych kosmicznych ciał, takich jak galaktyki. Najlepszą teorią opisującą takie wielkoskalowe struktury jest ogólna teoria względności Alberta Einsteina, która wyjaśnia, jak funkcjonują przestrzeń, czas i grawitacja.
Teoria względności bardzo różni się od mechaniki kwantowej i do tej pory nikt nie jest w stanie idealnie połączyć dwóch podstawowych teorii fizycznych. Jednak byli tacy, którzy próbowali.
Kompromis, jaki osiągnęli, polega na tym, że kiedy teoria kwantowa zostanie zastosowana do najmniejszej skali kosmosu, sama przestrzeń staje się niestabilna. Czasoprzestrzeń ulega destabilizacji, wiruje i gotuje się w piankę pęcherzyków czasoprzestrzeni.
Innymi słowy, małe bąbelki przestrzeni i czasu mogą tworzyć się całkowicie spontanicznie. Jeśli czasoprzestrzeń jest postrzegana przez pryzmat teorii kwantowej, może oscylować. Zatem wirtualne modele czasoprzestrzenne mogą powstawać spontanicznie jak wirtualne cząstki.
Również w fizyce kwantowej, jeśli coś nie jest niemożliwe, to z pewnością wcześniej czy później nastąpi.
Wszechświat bąbelków
Okazuje się, że nie tylko cząstki i antycząstki mogą wyłonić się z niczego: bąbelki czasoprzestrzeni mogą zrobić to samo. Powstaje jednak pytanie: w jaki sposób następuje przeskok z nieskończenie małej bańki czasoprzestrzennej do gigantycznego wszechświata, który składa się z setek miliardów galaktyk?
Inflacyjny Model Wszechświata odpowiada na to pytanie, które mówi, że od momentu Wielkiego Wybuchu do dnia dzisiejszego Wszechświat nadal się rozszerza. A jeśli galaktyki oddalają się od siebie, najprawdopodobniej kiedyś znajdowały się blisko.
Wszechświat czy multiwers?
Na tym etapie tworzenie wszechświata wygląda na łatwe. Mechanika kwantowa mówi nam, że „nic” nie jest niestabilne i że początkowy przeskok z „niczego” do „czegoś” był nieunikniony. Teoria względności i ekspansja wszechświata wyjaśnia, w jaki sposób maleńka bańka czasoprzestrzeni wyrosła na duży, bogaty wszechświat.
Powstaje całkowicie logiczne pytanie: dlaczego zdarzyło się to tylko raz? Jeśli pojawiła się pojedyncza bańka czasoprzestrzenna i zdołała rozszerzyć się, tworząc nasz wszechświat, co uniemożliwia innym bąbelkom to samo?
Według fizyka Andrei Linde wszechświaty zawsze powstawały, a proces ten jest nieskończony.
Kiedy „bańka” nowego wszechświata przestaje pęcznieć, nadal jest otoczona istniejącą nadal przestrzenią. Ta przestrzeń mogłaby odrodzić więcej wszechświatów z jeszcze bardziej niestabilną przestrzenią wokół nich. Tak więc, gdy tylko rozpocznie się inflacja w jednym wszechświecie, powinna pociągnąć za sobą niekończącą się kaskadę wszechświatów. Nasz wszechświat może być tylko jednym ziarenkiem piasku na niekończącej się plaży.
Nie mamy jeszcze solidnych dowodów na istnienie innych wszechświatów. Ale tak czy inaczej, te idee nadają całkowicie nowe znaczenie wyrażeniu „coś z niczego”.
Hope Chikanchi