Vad fick universum att växa fram? Grundorsaken måste vara speciell, säger forskare. Men om vi tillskriver början på allt till Big Bang, uppstår frågan: vad hände innan det? Författaren ger ett fascinerande resonemang om tidens början.
be om vetenskap, vad som var före tidens början, som att fråga "Vem var du innan du föddes?"
”Vetenskapen tillåter oss att avgöra vad som hände på en biljonjon av en sekund efter Big Bang.
”Men vi kommer knappast att veta vad som orsakade Big Bang.
”Det är en besvikelse, men vissa saker är helt omedvetna. Och det här är bra.
Låt oss vara ärliga: det är ganska konstigt att tro att universums historia började med en slags födelsedag för 13,8 miljarder år sedan. Detta överensstämmer med många religiösa postulat om att kosmos skapades genom intervention uppifrån, även om vetenskapen inte säger något om det.
Vad hände innan tidens början?
Om allt som hände har ett orsakssamband, vad orsakade då universums framväxt? För att besvara en mycket svår fråga om den första orsaken använder religiösa myter om världens skapelse det som kulturantropologer ibland kallar "positivt väsen" eller ett övernaturligt fenomen. Eftersom tiden hade en början någon gång i det avlägsna förflutna, måste den första orsaken vara speciell. Det måste vara en orsak utan orsak, ett fenomen som just hände, och ingenting föregick det.
Men om vi tillskriver början på allt till Big Bang, uppstår frågan: vad hände innan det? När vi har att göra med odödliga gudar är detta en helt annan sak, eftersom tidlöshet inte är en fråga för dem. Gudar existerar utanför tiden, och det gör vi inte. För oss finns det inget som heter "före tid". Därför, om vi ställer frågan om vad som hände före Big Bang, kommer det att vara något meningslöst, även om vi behöver hitta meningen. Stephen Hawking likställde det en gång med frågan "Vad är norr om nordpolen?" Och jag gillar frasen "Vem var du innan du föddes?"
Aurelius Augustinus antog att tid och rum dök upp tillsammans med världens skapelse. För honom var det naturligtvis gudomlig försyn. Och för vetenskapen?
Inom vetenskapen, för att förstå hur universum uppstod, utvecklades och mognade, går vi tillbaka i tiden och försöker rekonstruera det som hände. Liksom paleontologer identifierar vi "fossiler", det vill säga rester av materia från förr i tiden, och sedan med deras hjälp lär vi oss om de olika fysiska fenomen som fanns vid den tiden.
Vi antar med säkerhet att universum har expanderat i miljarder år, och att denna process fortsätter nu. I detta fall betyder "expansion" att avstånden mellan galaxer ökar; galaxer rör sig bort från varandra med en hastighet som beror på vad som var inne i universum i olika epoker, det vill säga vilken materia fyllde rymden.
Big bang var ingen explosion
När vi pratar om Big Bang och expansionen föreställer vi oss explosionen som startade allt. Det är därför vi kallade det så. Men detta är en missuppfattning. Galaxerna rör sig bort från varandra, eftersom de bokstavligen separeras av själva rymdens sträckning. Liksom elastiskt tyg sträcker sig rymden och bär galaxer med sig, eftersom floden i en flod bär med stockar med sig. Så galaxer kan inte kallas skräp som flyger från en explosion. Det var ingen central explosion. Universum expanderar åt alla håll, och det är helt demokratiskt. Varje punkt är lika viktig. Någon i en avlägsen galax ser borttagning av andra galaxer på samma sätt som vi gör.
(Obs: Galaxer i närheten har avvikelser från detta kosmiska flöde som kallas "lokal rörelse." Detta orsakas av gravitationen. Till exempel närmar sig Andromeda -nebulosan oss.)
Återgå till det förflutna
Om vi snurrar den kosmiska filmen bakåt kommer vi att se hur materia pressas mer och mer i det krympande utrymmet. Temperaturen stiger, trycket stiger och sönderfallet börjar. Molekyler bryts ner till atomer, atomer till kärnor och elektroner, atomkärnor till protoner och neutroner och sedan protoner och neutroner till kvarker. Denna sekventiella sönderdelning av materia till dess mest grundläggande och elementära beståndsdelar sker när klockan tickar i motsatt riktning mot explosionen.
Till exempel sönderfaller väteatomer cirka 400 000 år före Big Bang, atomkärnor på ungefär en minut och protoner med neutroner på en hundradels sekund (sett i motsatt riktning, naturligtvis). Hur vet vi detta? Vi hittade rester av strålning från den tidpunkt då de första atomerna bildades (relikrogerad bakgrundsstrålning), och vi kom på hur de första atomkärnorna av ljusatomer uppträdde när universum bara var några minuter gammalt. Det är just de kosmiska fossilerna som visar oss vägen i motsatt riktning.
För närvarande kan vi experimentellt simulera de förhållanden som fanns när universum var en biljondel av en sekund. Detta kan tyckas vara en försumbar mängd för oss, men för en ljus partikel i en foton är detta lång tid, så att den kan flyga en sträcka på en biljon gånger diametern på en proton. När vi pratar om det tidiga universum, bör vi glömma mänskliga normer och idéer om tid.
Naturligtvis vill vi komma så nära som möjligt när ögonblicket var lika med 0. Men någon gång stöter vi på okunskapens mur och kan bara extrapolera våra nuvarande teorier i hopp om att de ska ge oss åtminstone några antydningar om att hända i början av tiden, vid sådana energier och temperaturer som vi inte kan skapa i laboratoriet. Men vi vet säkert en sak. När tiden är nära noll fungerar vår nuvarande teori om rymdens och tidens egenskaper, som är Einsteins allmänna relativitetsteori, inte.
Detta är kvantmekanikens rike, där avstånden är så små att vi måste föreställa oss rymden inte som ett kontinuerligt ark, utan som en granulär struktur. Tyvärr har vi inte en kvalitativ teori som beskriver sådan granularitet i rymden, eftersom det inte finns några fysiska tyngdlagar på en kvantskala (känd som kvantgravitation). Kandidater är naturligtvis till exempel supersträngsteori och loop -kvantgravitation. Men det finns för närvarande inga bevis för att de korrekt beskriver fysiska fenomen.
Kvantkosmologi besvarar inte frågan
Ändå kräver en persons nyfikenhet att gränserna förs närmare tidens nollvärde. Vad kan du säga? På 1980 -talet föreslog Alexander Vilenkin, Andrei Linde och James Hartl och Stephen Hawking tre modeller för kvantkosmologi där universum existerar som en atom och ekvationen liknar den som används i kvantmekanik. I denna ekvation är universum en våg av sannolikhet, som i huvudsak förbinder det tidlösa kvantområdet med det klassiska, där det finns tid, det vill säga med universum där vi bor, och som nu expanderar. Övergången från kvant till klassiker betyder bokstavligen uppkomsten av rymden, det vi kallar Big Bang. Big Bang är alltså en orsakslös kvantfluktuation, lika slumpmässig som radioaktivt förfall: från tidens frånvaro till dess närvaro.
Om vi antar att en av dessa enkla modeller är korrekt, skulle det vara en vetenskaplig förklaring av den första orsaken? Kan vi bli av med nödvändigheten av en orsak helt och hållet genom att använda kvantfysikens sannolikheter?
Tyvärr inte. Naturligtvis skulle en sådan modell vara en häpnadsväckande intellektuell bedrift. Det skulle vara ett kolossalt steg framåt för att förstå alltings ursprung. Men detta är inte tillräckligt. Vetenskap kan inte existera i ett vakuum. Hon behöver en begreppsapparat, sådana begrepp som utrymme, tid, materia, energi. Hon behöver beräkningar, hon behöver lagar för bevarande av sådana mängder som energi och momentum. Du kan inte bygga en skyskrapa av idéer, precis som du inte kan skapa en modell utan begrepp och lagar. Att be vetenskapen att "förklara" den första orsaken är som att be vetenskapen att förklara sin egen struktur. Detta är en begäran om att tillhandahålla en vetenskaplig modell som inte använder prejudikat, det finns inga tidigare begrepp att arbeta med. Vetenskapen kan inte göra detta, precis som en person inte kan tänka utan hjärna.
Rotorsakens gåta förblir olöst. Som svar kan du välja religion och tro, och du kan också anta att vetenskapen kommer att räkna ut allt med tiden. Vi kan också, liksom den antika grekiske skeptikern Pyrrho, ödmjukt erkänna att det finns gränser för vår kunskap. Vi kan glädjas åt det vi har åstadkommit och fortsätta att förstå, samtidigt som vi inser att det inte är nödvändigt att veta allt och förstå allt. Det räcker med att vi fortsätter att vara nyfikna intresserade.
Nyfikenhet utan gåta är blind, och en gåta utan nyfikenhet är bristfällig.
