Kas notika pirms lielā sprādziena?

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Kas izraisīja Visuma rašanos? Pamatcēlonim jābūt īpašam, norāda zinātnieki. Bet, ja visa sākumu attiecinām uz Lielo sprādzienu, rodas jautājums: kas notika pirms tam? Autore piedāvā aizraujošu argumentāciju par laika sākumu.

Jautāt zinātnei, kas bija pirms laika, ir tas pats, kas jautāt: "Kas tu biji pirms dzimšanas?"

Zinātne ļauj mums noteikt, kas notika vienā triljonajā sekundes pēc Lielā sprādziena.

Bet mēs diez vai jebkad uzzināsim, kas izraisīja Lielo sprādzienu.

Tas ir neapmierinoši, bet dažas lietas ir pilnīgi nezināmas. Un tas ir labi.

Būsim godīgi: ir diezgan dīvaini domāt, ka Visuma vēsture sākās ar dzimšanas dienu pirms 13,8 miljardiem gadu. Tas atbilst daudziem reliģiskajiem principiem, saskaņā ar kuriem kosmoss tika izveidots, iejaucoties no augšas, lai gan zinātne par to neko nesaka.

Kas notika pirms laika sākuma?

Ja visam notikušajam ir cēloņsakarība, tad kas izraisīja Visuma rašanos? Lai atbildētu uz ļoti sarežģītu jautājumu par Pirmo cēloni, reliģiskie mīti par pasaules radīšanu izmanto to, ko kultūras antropologi dažkārt dēvē par "pozitīvo būtni" vai pārdabisku parādību. Tā kā laiks sācies kādā brīdī tālā pagātnē, tad pirmajam cēlonim ir jābūt īpašam. Tam jābūt bezcēloņam iemeslam, parādībai, kas tikko notika, un nekas nav bijis pirms tā.

Bet, ja visa sākumu attiecinām uz Lielo sprādzienu, rodas jautājums: kas notika pirms tam? Ja mums ir darīšana ar nemirstīgajiem dieviem, tā ir pavisam cita lieta, jo viņiem par mūžīgumu nav runa. Dievi pastāv ārpus laika, un mēs ne. Mums nav tādas lietas kā "pirms laika". Tāpēc, ja uzdosim jautājumu par to, kas notika pirms Lielā sprādziena, tas būs zināmā mērā bezjēdzīgi, pat ja mums ir jāatrod jēga. Stīvens Hokings to reiz pielīdzināja jautājumam "Kas atrodas uz ziemeļiem no Ziemeļpola?" Un man patīk frāze "Kas tu biji pirms dzimšanas?"

Aurēlijs Augustīns izvirzīja hipotēzi, ka laiks un telpa parādījās līdz ar pasaules radīšanu. Viņam tā, protams, bija dievišķā aizgādība. Un zinātnei?

Zinātnē, lai saprastu, kā Visums radies, attīstījies un nobriedis, mēs atgriežamies laikā, mēģinot rekonstruēt notiekošo. Tāpat kā paleontologi, mēs identificējam "fosilijas", tas ir, matērijas paliekas no seniem laikiem, un pēc tam ar viņu palīdzību mēs uzzinām par dažādām fiziskām parādībām, kas pastāvēja tajā laikā.

Mēs pārliecinoši pieņemam, ka Visums ir paplašinās miljardiem gadu un ka šis process turpinās arī tagad. Šajā gadījumā "paplašināšanās" nozīmē, ka attālumi starp galaktikām palielinās; galaktikas attālinās viena no otras ar ātrumu, kas ir atkarīgs no tā, kas bija Visuma iekšienē dažādos laikmetos, tas ir, kāda matērija piepildīja telpu.

Lielais sprādziens nebija sprādziens

Kad mēs runājam par Lielo sprādzienu un paplašināšanos, mēs iedomājamies sprādzienu, ar kuru viss sākās. Tāpēc mēs to nosaucām šādi. Bet tas ir maldīgs priekšstats. Galaktikas attālinās viena no otras, jo tās burtiski atdala pati kosmosa stiepšanās. Tāpat kā elastīgs audums, telpa stiepjas un nes sev līdzi galaktikas, kā upes straume nes sev līdzi baļķus. Tātad galaktikas nevar saukt par atkritumiem, kas lido no sprādziena. Centrālā sprādziena nebija. Visums paplašinās visos virzienos, un tas ir pilnīgi demokrātisks. Katrs punkts ir vienlīdz svarīgs. Kāds tālā galaktikā redz citu galaktiku aizvākšanu tāpat kā mēs.

(Piezīme. Tuvumā esošajām galaktikām ir novirzes no šīs kosmiskās plūsmas, ko sauc par “lokālo kustību”. To izraisa gravitācija. Piemēram, mums tuvojas Andromedas miglājs.)

Atgriezties pagātnē

Ja pagriezīsim kosmisko filmu atpakaļ, mēs redzēsim, kā matērija arvien vairāk tiek izspiesta sarūkošajā telpā. Temperatūra paaugstinās, spiediens paaugstinās un sākas sabrukšana. Molekulas sadalās atomos, atomi – kodolos un elektronos, atomu kodoli – protonos un neitronos, un tad protoni un neitroni sadalās kvarkos. Šī vielas secīgā sadalīšanās tās visvienkāršākajās un elementārākajās sastāvdaļās notiek, kad pulkstenis tikšķ pretējā virzienā pret sprādzienu.

Piemēram, ūdeņraža atomi sadalās aptuveni 400 000 gadu pirms Lielā sprādziena, atomu kodoli aptuveni vienā minūtē, bet protoni ar neitroniem – sekundes simtdaļās (protams, skatoties otrādi). Kā mēs to zinām? Mēs atradām radiācijas paliekas no brīža, kad veidojās pirmie atomi (relikts mikroviļņu fona starojums), un noskaidrojām, kā parādījās pirmie gaismas atomu kodoli, kad Visums bija tikai dažas minūtes vecs. Tieši tās ir kosmiskās fosilijas, kas rāda mums ceļu pretējā virzienā.

Pašlaik mēs varam eksperimentāli simulēt apstākļus, kas pastāvēja, kad Visums bija viena sekundes triljonā daļa. Mums tā var šķist niecīga vērtība, taču fotona vieglai daļiņai tas ir ilgs laiks, ļaujot tai nolidot attālumu, kas triljonu reižu pārsniedz protona diametru. Kad mēs runājam par agrīno Visumu, mums vajadzētu aizmirst par cilvēka standartiem un priekšstatiem par laiku.

Protams, mēs vēlamies pēc iespējas tuvāk pietuvoties brīdim, kad laiks bija vienāds ar 0. Bet kādā brīdī mēs atduramies pret neziņas sienu un varam tikai ekstrapolēt savas pašreizējās teorijas, cerot, ka tās dos mums vismaz daži mājieni par notiekošo laika sākumā, tādās enerģijās un temperatūrās, kuras mēs nevaram radīt laboratorijā. Bet vienu mēs zinām droši. Kad laiks ir tuvu nullei, mūsu pašreizējā teorija par telpas un laika īpašībām, kas ir Einšteina vispārējā relativitātes teorija, nedarbojas.

Šī ir kvantu mehānikas sfēra, kurā attālumi ir tik mazi, ka mums ir jāiztēlojas telpa nevis kā nepārtraukta loksne, bet gan kā granulēta struktūra. Diemžēl mums nav kvalitatīvas teorijas, kas aprakstītu šādu telpas granularitāti, jo nav fizisku gravitācijas likumu kvantu mērogā (pazīstams kā kvantu gravitācija). Kandidāti, protams, ir, piemēram, superstīgu teorija un cilpas kvantu gravitācija. Bet pašlaik nav pierādījumu, ka tie pareizi apraksta fiziskās parādības.

Kvantu kosmoloģija neatbild uz šo jautājumu

Tomēr cilvēka zinātkāre prasa, lai robežas tiktu tuvinātas laika nulles vērtībai. Ko tu vari pateikt? Astoņdesmitajos gados Aleksandrs Viļenkins, Andrejs Linde un Džeimss Hārtls un Stīvens Hokings ierosināja trīs kvantu kosmoloģijas modeļus, kuros Visums pastāv kā atoms un vienādojums ir līdzīgs kvantu mehānikā izmantotajam.

Šajā vienādojumā Visums ir varbūtības vilnis, kas būtībā savieno mūžīgo kvantu reģionu ar klasisko, kur ir laiks, tas ir, ar Visumu, kurā mēs dzīvojam un kurš tagad paplašinās. Pāreja no kvantu uz klasiku burtiski nozīmē kosmosa rašanos, ko mēs saucam par Lielo sprādzienu. Tādējādi Lielais sprādziens ir bezcēloņu kvantu svārstības, tikpat nejaušas kā radioaktīvā sabrukšana: no laika trūkuma līdz tā klātbūtnei.

Pieņemot, ka viens no šiem vienkāršajiem modeļiem ir pareizs, vai tas būtu zinātnisks Pirmā cēloņa skaidrojums? Vai, izmantojot kvantu fizikas varbūtības, mēs varam atbrīvoties no nepieciešamības pēc kāda iemesla?

Diemžēl nē. Protams, šāds modelis būtu pārsteidzošs intelektuāls varoņdarbs. Tas būtu kolosāls solis uz priekšu, lai izprastu visa izcelsmi. Bet ar to nepietiek. Zinātne nevar pastāvēt vakuumā. Viņai vajadzīgs konceptuāls aparāts, tādi jēdzieni kā telpa, laiks, matērija, enerģija. Viņai vajadzīgi aprēķini, tādu daudzumu kā enerģijas un impulsa nezūdamības likumi. Debesskrāpi nevar uzbūvēt no idejām, tāpat kā nevar izveidot modeli bez koncepcijām un likumiem. Lūgt zinātnei "izskaidrot" pirmo cēloni ir tas pats, kas zinātnei lūgt izskaidrot savu struktūru. Šis ir lūgums nodrošināt zinātnisku modeli, kurā nav izmantoti precedenti, nav agrāku koncepciju, ar ko operēt. Zinātne to nevar izdarīt, tāpat kā cilvēks nevar domāt bez smadzenēm.

Mīkla par pamatcēloņu paliek neatrisināta. Kā atbildi var izvēlēties reliģiju un ticību, kā arī pieņemt, ka zinātne laika gaitā visu izdomās. Tāpat kā sengrieķu skeptiķis Pyrrho, mēs varam pazemīgi atzīt, ka mūsu zināšanām ir robežas. Varam priecāties par sasniegto un turpināt aptvert, vienlaikus apzinoties, ka nevajag visu zināt un visu saprast. Pietiek, ka turpinām zinātkāri interesēties.

Zinātkāre bez mīklas ir akla, un mīkla bez ziņkārības ir kļūdaina.