จักรวาลเริ่มต้นอย่างไร?

จักรวาลเป็นอย่างไร?

บางทีมันอาจเป็นความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดและรากเหง้าของคนอื่น ๆ ทั้งหมด คำถามที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของมนุษยชาติ - ชีวิตเริ่มต้นอย่างไร? คืออะไรความมีสติ- สสารมืดคืออะไรพลังงานมืดแรงโน้มถ่วง- - ลำต้นจากมัน

“ ความลึกลับอื่น ๆ ทั้งหมดอยู่ท้ายน้ำของคำถามนี้” แอนดรูยานผู้เขียนและหญิงม่ายคาร์ลเซแกนนักดาราศาสตร์กล่าว "มันสำคัญสำหรับฉันเพราะฉันเป็นมนุษย์และไม่ชอบไม่รู้"

แม้ในขณะที่ทฤษฎีที่พยายามไขปริศนานี้มีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อย ๆ นักวิทยาศาสตร์ก็ถูกหลอกหลอนโดยความเป็นไปได้ที่การเชื่อมโยงที่สำคัญที่สุดในห่วงโซ่การให้เหตุผลนั้นผิด

ความลึกลับพื้นฐาน

ตามมาตรฐานบิ๊กแบงแบบจำลองจักรวาลเกิดในช่วงเงินเฟ้อที่เริ่มขึ้นเมื่อประมาณ 13.8 พันล้านปีก่อน เหมือนบอลลูนที่ขยายตัวอย่างรวดเร็วมันพองตัวจากขนาดที่เล็กกว่าอิเล็กตรอนเกือบจะขนาดปัจจุบันภายในเพียงเล็กน้อยของวินาที

ในขั้นต้นจักรวาลถูกแทรกซึมด้วยพลังงานเท่านั้น บางส่วนนี้พลังงานcongealed เป็นอนุภาคซึ่งประกอบเป็นอะตอมแสงเช่นไฮโดรเจนและฮีเลียม อะตอมเหล่านี้รวมตัวกันเป็นกาแลคซีก่อนจากนั้นดวงดาวภายในซึ่งมีเตาเผาที่ลุกเป็นไฟองค์ประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดถูกปลอมแปลง

นี่คือภาพที่ตกลงกันโดยทั่วไปเกี่ยวกับต้นกำเนิดของจักรวาลของเราตามที่นักวิทยาศาสตร์บรรยาย มันเป็นแบบจำลองที่ทรงพลังที่อธิบายหลายสิ่งหลายอย่างที่นักวิทยาศาสตร์เห็นเมื่อพวกเขามองขึ้นไปบนท้องฟ้าเช่นความเรียบเนียนที่น่าทึ่งของเวลาอวกาศบนเกล็ดขนาดใหญ่และการกระจายของกาแลคซีที่อยู่ฝั่งตรงข้ามของจักรวาล

แต่มีหลายสิ่งเกี่ยวกับเรื่องนี้ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์บางคนไม่สบายใจ สำหรับผู้เริ่มต้นความคิดที่ว่าจักรวาลได้รับช่วงเวลาที่รวดเร็วเงินเฟ้อในช่วงต้นของประวัติศาสตร์ไม่สามารถทดสอบได้โดยตรงและขึ้นอยู่กับการดำรงอยู่ของพลังงานลึกลับในจุดเริ่มต้นของจักรวาลที่หายไปนานแล้ว

“ อัตราเงินเฟ้อเป็นทฤษฎีที่ทรงพลังอย่างยิ่ง แต่เราก็ยังไม่รู้ว่าอะไรเป็นสาเหตุของอัตราเงินเฟ้อหรือว่าเป็นทฤษฎีที่ถูกต้องแม้ว่ามันจะทำงานได้ดีมาก” Eric Agol นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันกล่าว

สำหรับนักวิทยาศาสตร์บางคนอัตราเงินเฟ้อเป็นส่วนเสริมของโมเดลบิ๊กแบงซึ่งเป็นความซับซ้อนที่จำเป็นต่อท้ายเพื่อให้สอดคล้องกับการสังเกต นี่จะไม่ใช่การเพิ่มครั้งสุดท้าย

“ เราได้เรียนรู้ว่าจะต้องมีเรื่องมืดในจักรวาลและตอนนี้พลังงานมืด"Paul Steinhardt นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันกล่าว" ดังนั้นวิธีการทำงานของแบบจำลองในวันนี้คือคุณพูดว่า 'โอเคคุณใช้บิ๊กแบงคุณใช้เงินเฟ้อ สิ่งเหล่านี้ไม่ได้เชื่อมต่อในทฤษฎีที่สอดคล้องกัน "

Steinhardt กังวลนักจักรวาลวิทยาทำหน้าที่เป็นวิศวกรมากกว่านักวิทยาศาสตร์ หากการสังเกตไม่ตรงกับโมเดลปัจจุบันพวกเขาจะแนบองค์ประกอบอื่นหรือคนจรจัดกับสิ่งที่มีอยู่ให้พอดี ส่วนประกอบไม่ได้เชื่อมต่อและไม่มีเหตุผลที่จะเพิ่มพวกเขายกเว้นเพื่อให้ตรงกับการสังเกต มันเหมือนกับการพยายามซ่อมรถเก่าโดยการเพิ่มชิ้นส่วนใหม่จากรุ่นที่ใหม่กว่า แต่แตกต่างกัน ชิ้นส่วนเหล่านั้นอาจใช้งานได้ในระยะสั้น แต่ในที่สุดคุณต้องมีรถใหม่

จักรวาลอมตะ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา Steinhardt ได้ทำงานร่วมกับ Anna Ijjas นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ Harvard University ซึ่งเป็นทางเลือกที่รุนแรงสำหรับโมเดล Big Bang มาตรฐาน

ตามความคิดของพวกเขาเรียกว่าจักรวาลวิทยาที่ตีกลับจักรวาลเกิดไม่เพียงครั้งเดียว แต่อาจเป็นไปได้หลายครั้งในรอบการหดตัวและการขยายตัวที่ไม่มีที่สิ้นสุด ทฤษฎีนี้แทนที่ "บิ๊กแบง" ด้วย "การตีกลับครั้งใหญ่" ซึ่งเชื่อมต่อช่วงเวลาของการหดตัวและการขยายตัวของจักรวาลอย่างราบรื่นและแก้ปัญหาหลายอย่างที่ทำให้เกิดทฤษฎีเงินเฟ้อ

ทั้งคู่อ้างว่าทฤษฎี ekpyrotic หรือ "วงจร" ของพวกเขาจะอธิบายไม่เพียง แต่อัตราเงินเฟ้อเท่านั้น แต่ยังมีความลึกลับของจักรวาลอื่น ๆ เช่นกันรวมถึงสสารมืดพลังงานมืดและทำไมจักรวาลจึงดูเหมือนจะขยายตัวในคลิปที่เร่งรีบ -18 ความลึกลับที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขมากที่สุดในฟิสิกส์-

ในขณะที่ถกเถียงกันการตีกลับจักรวาลทำให้เกิดความเป็นไปได้ที่จักรวาลนั้นไร้ความสามารถและต่ออายุตัวเอง มันอาจเป็นโอกาสที่น่ากลัวยิ่งกว่าจักรวาลที่มีจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดที่ชัดเจนเพราะมันหมายความว่าดวงดาวบนท้องฟ้าแม้แต่คนที่เก่าที่สุดเป็นเหมือนหิ่งห้อยอายุสั้นในรูปแบบที่ยิ่งใหญ่ของสิ่งต่าง ๆ

“ ฉันต้องการหวังว่าสมาคมความพยายามที่หลั่งไหลเข้ามาในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์กำลังทำให้เราใกล้ชิดกับความจริงขั้นพื้นฐานมากขึ้นและไม่ใช่แค่วิธีการสร้างเครื่องมือที่มีประโยชน์” ริชาร์ดแมสซีย์นักดาราศาสตร์สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียกล่าว “ แต่ฉันกลัวอย่างเท่าเทียมกันที่พบว่าทุกสิ่งที่ฉันรู้ว่าผิดและหวังว่าฉันจะไม่ทำ”

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม:

• อ่านบทบรรยายของการบรรยายของสตีเฟ่นฮอว์คิง "จุดเริ่มต้นของเวลา-
• ดูนักฟิสิกส์ทอมทำไมไม่อธิบายจุดเริ่มต้นของจักรวาลสำหรับผู้เริ่มต้น
• ลองดูวิดีโอนี้จาก National Geographic เกี่ยวกับไฟล์ต้นกำเนิดของจักรวาล-

บทความนี้ได้รับการปรับปรุงเมื่อวันที่ 27 มิถุนายน 2019 โดย Tim Childers ผู้สนับสนุนวิทยาศาสตร์สด