Co se stalo před Velkým třeskem? Konvenční odpověď na tuto otázku obvykle zní: „Neexistuje nic takového jako ‚před velkým třeskem‘.“ To je událost, která vše začala. Ale správná odpověď, říká fyzik Sean Carroll, je: 'Prostě nevíme.' Carroll, stejně jako mnoho dalších fyziků a kosmologů, začali zvažovat možnost času před Velkým třeskem, stejně jako alternativní teorie o tom, jak vznikl náš vesmír. Carroll diskutoval o tomto typu „spekulativního výzkumu“ během přednášky na setkání Americké astronomické společnosti minulý týden v St. Louis, Missouri.
'Toto je zajímavá doba být kosmologem,' řekl Carroll. 'Jsme požehnáni i prokletí.' Je to zlatý věk, ale problém je v tom, že model vesmíru, který máme, nedává smysl.“
Za prvé, je tu problém se zásobami, kdy je 95 % vesmíru nezodpovězeno. Zdá se, že kosmologové tento problém vyřešili vytvořením temné hmoty a temné energie. Ale protože jsme „vytvořili“ hmotu, aby odpovídala datům, neznamená to, že rozumíme povaze vesmíru.
Další velké překvapení o našem vesmíru pochází ze skutečných dat ze sondy WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), která studovala kosmické mikrovlnné pozadí (CMB), „ozvěnu“ velkého třesku.
„Snímek WMAP toho, jak raný vesmír vypadal, ukazuje, že je horký, hustý a hladký [nízká entropie] v široké oblasti vesmíru,“ řekl Carroll. „Nechápeme, proč tomu tak je. To je ještě větší překvapení než problém se zásobami. Náš vesmír prostě nevypadá přirozeně.' Carroll řekl, že stavy nízké entropie jsou vzácné, navíc ze všech možných počátečních podmínek, které se mohly vyvinout do vesmíru, jako je ten náš, má drtivá většina entropii mnohem vyšší, nikoli nižší.
Ale nejpřekvapivějším fenoménem ve vesmíru, řekl Carroll, je to, že se věci mění. A to vše se děje konzistentním směrem od minulosti k budoucnosti, v celém vesmíru.
'Říká se tomu šíp času,' řekl Carroll. Tato šipka času pochází z druhého zákona termodynamiky, který se dovolává entropie. Zákon uvádí, že uzavřené systémy se v průběhu času neustále pohybují od řádu k nepořádku. Tento zákon je základem fyziky a astronomie.
Jednou z velkých otázek o počátečních podmínkách vesmíru je, proč začala entropie tak nízko? 'A nízká entropie blízko Velkého třesku je zodpovědná za vše kolem šipky času,' řekl Carroll. 'Život a smrt, paměť, tok času.' Události se dějí v určitém pořadí a nelze je vrátit.
'Pokaždé, když rozbijete vejce nebo rozlijete sklenici vody, provádíte pozorovací kosmologii,' řekl Carroll.
Proto, abychom mohli odpovědět na naše otázky o vesmíru a šípu času, možná budeme muset zvážit, co se stalo před Velkým třeskem.
Carroll trval na tom, že jde o důležité otázky, o kterých je třeba přemýšlet. 'Toto není jen rekreační teologie,' řekl. „Chceme příběh o vesmíru, který dává smysl. Když máme věci, které se zdají překvapivé, hledáme základní mechanismus, díky kterému je to, co bylo hádankou, srozumitelné. Vesmír s nízkou entropií je pro něco vodítkem a my bychom měli pracovat na tom, abychom to našli.“
Právě teď nemáme dobrý model vesmíru a současné teorie na otázky neodpovídají. Klasická obecná teorie relativity předpovídá, že vesmír začal singularitou, ale nemůže nic dokázat až po Velkém třesku.
Inflační teorie, která navrhuje období extrémně rychlé (exponenciální) expanze vesmíru během prvních několika okamžiků, není žádnou pomocí, řekl Carroll. 'Problém entropie to jen zhoršuje.' Inflace vyžaduje teorii počátečních podmínek.“
Existují i jiné modely, ale Carroll navrhl a zdálo se, že upřednostňuje myšlenku multivesmírů, které neustále vytvářejí „dětské“ vesmíry. 'Náš pozorovatelný vesmír nemusí být celý příběh,' řekl. 'Pokud jsme součástí většího multivesmíru, neexistuje rovnovážný stav maximální entropie a entropie je produkována vytvořením vesmírů, jako je ten náš.'
Carroll také diskutoval o novém výzkumu, který provedl on a tým fyziků, a znovu se podíval na výsledky z WMAP. Carroll a jeho tým tvrdí, že data ukazují, že vesmír je „nahnutý“.
Měření z WMAP ukazují, že kolísání mikrovlnného pozadí je asi o 10 % silnější na jedné straně oblohy než na druhé.
Vysvětlením tohoto „vesmíru těžkého na jedné straně“ by bylo, kdyby tyto fluktuace představovaly strukturu, která zbyla z vesmíru, který vytvořil náš vesmír.
Carroll řekl, že tomu všemu by pomohlo lepší pochopení kvantové gravitace. „Kvantové fluktuace mohou vytvořit nové vesmíry. Pokud by teplotní fluktuace v tichém prostoru mohla vést k dětským vesmírům, měly by svou vlastní entropii a mohly by pokračovat ve vytváření vesmírů.“
Je pravda, že – a Carroll to zdůraznil – jakýkoli výzkum na tato témata je v současnosti obecně považován za spekulaci. 'Nic z toho není pevně zavedená věc,' řekl. 'Vsadil bych i peníze, že je to špatně.' Ale doufám, že se budu moci vrátit za 10 let a říct vám, že jsme na to všechno přišli.“
Je pravda, že jako spisovatel, pokusit se zapouzdřit Carrollovo povídání a myšlenky do krátkého článku, jim rozhodně nevyhovuje. Podívejte se na Carrollův pohled na tyto a další pojmy na jeho blogu, Kosmická variance. Přečtěte si také skvělé shrnutí Carrollovy přednášky, kterou napsal Chris Lintott pro BBC. Přemýšlel jsem o Carrollově povídání už více než týden a přemítání o počátcích času – a dokonce i o tom, že může být čas před časem – vytvořilo zajímavý a strhující týden. Zda mě ta doba posunula vpřed nebo vzad v mém chápání, se teprve uvidí!
