Üks suurimaid küsimusi meie universumi kohta on see, kust see kõik pärit on. Kui avastasime, et taevas olevad hiiglaslikud spiraalid olid galaktikad, mis ei erinenud palju meie oma Linnuteest, hakkasime kõigepealt mõistma, mida me tajume. Need kauged “universumi saared” pole Linnuteel: need on miljardite või triljonite tähtede kogumid, mis on kosmoses eraldatud miljonite või miljardite valgusaastatega.
Kui avastasime, et mida kaugemal galaktika meist on, seda kiiremini see meie vaatenurgast lahkub, avanes meie ees uudishimulik asi, mis on kooskõlas üldrelatiivsusega: võib-olla ei koli meie asukohast kaugemale galaktikad, vaid kosmose kangas ise laieneb. Kui jah, siis peab universum mitte ainult laienema, vaid ka jahtuma ning valguse lainepikkus peab aja jooksul venima madalamate ja madalamate energiateni. Lisaks saame seda ekstrapoleerida mitte ainult edasi, vaid ka tagasi: ajal, mil universum oli väiksem.
Selles suunas vaadates näeme, et universum oli tihedam, kuumem, laienes kiiremini ja oli kompaktsem. Tema varasemas nooruses oli universum nii energiline, et neutraalsed aatomid olid lahti rebitud ja enne seda ei suutnud nad moodustada isegi üksikuid aatomituumasid.
Sellist pilti - Suur Pauk - kinnitasid nii reliikvia kiirguse, kosmilise mikrolaine fooni, selle spektri ja kõikumiste mõõtmise kui ka sellest ajast alles jäänud primaarelementide avastamine. Kuid nii ahvatlev kui see võib minna tagasitee äärmiselt kuuma ja tiheda oleku, ainulaadsuse juurde, on see meie universumis lihtsalt võimatu.
Näete, et kui proovite minna nii kaugele tagasi, on mõned tõsised probleemid:
- Universum ei laieneks lõputult, ei kukuks sinna kohe kokku, ei võimaldaks tähtedel ega galaktikatel moodustuda, kui algne laienemiskiirus ja energiatihedus poleks ideaalselt tasakaalus.
Reklaamvideo:
- Universumil oleks eri suundades erinevad temperatuurid - mida me ei jälgi -, kui miski ei tingiks ühtlast temperatuurijaotust.
- Universum oleks meelevaldse minevikku tagasi ekstrapoleerimise tulemusel täidetud suure energiatarbega säilmetega, mida pole kunagi leitud.
Ja jälle, kui me jälgime universumit, näeme tähti ja galaktikaid; tal on kõigis suundades sama temperatuur; kõrge energiaga säilmeid pole näha.
Nendele probleemidele oli lahendus kosmilise inflatsiooni teooria, mis asendas singulaarsuse idee ruumi eksponentsiaalse laienemise perioodiga ja mis nägi ette sellised algtingimused, et suurt pauku ei saa olla. Lisaks on inflatsioon teinud kuus ennustust sellest, mida peaksime oma universumis jälgima:
- täiesti lame universum.
- Universum, mille kõikumised on suurem kui valgus, võiks ületada.
- universum, mille maksimaalne temperatuur ei ole meelevaldselt kõrge.
- universum, mille kõikumised olid adiabaatilised või võrdsed entroopia kõikjal.
- Universum, mille kõikumiste spekter oli veidi väiksem kui skaalavariandi iseloom (n_s <1).
- Lõpuks, teatud gravitatsioonilainete kõikumiste spektriga universum.
Esimene neist on kinnitatud, kuuendat alles otsitakse.
Järgmine loogiline küsimus meie päritolu kohta on muidugi see, kust inflatsioon tuli? Kas see riik oli mineviku suhtes igavene (see tähendab, et sellel ei olnud päritolu ja see oli alati olemas) kuni Suure Paugu lõpuni ja loomiseni? Kas sellel riigil oli algus, kui see ilmnes mingil konkreetsel ajal minevikus kosmoseaja inflatsioonilisest olekust? Või oli see tsüklilises olekus, kui aeg oli lukus?
Selle juures on keeruline see, et meie universumis pole midagi sellist, mida saaksime jälgida, mis võimaldas meil valida ühe neist kolmest võimalusest. Kõigis, välja arvatud kõige kaugemale toodud inflatsioonimudelites (ja muudes kui need, mille oleme välja jätnud) on meie universumit mõjutanud ainult umbes kümme viimast (-33) sekundit inflatsioonist. Inflatsiooni eksponentsiaalne olemus kustutab kogu teabe, mis on sündinud enne seda, eraldades selle kõigest, mida saame jälgida, puhub selle välja meie vaadeldavast universumist.
Kuid see, mis meile jääb vaadeldava Universumi kujul, on tohutu: 46 miljardit valgusaastat raadiusega, 1012 galaktikat, 1024 tähte, 1080 aatomit ja umbes 1090 footonit. Kuid need numbrid, ehkki astronoomilised, on piiratud ja ei anna meile mingit teavet selle kohta, mis juhtus universumis enne seda pisikest viimast sekundit inflatsiooni. Saame teha teoreetilisi arvutusi, et proovida välja pigistada veel mõned eeldused, kuid need kõik sõltuvad valitud mudelist. Kui välja arvata mõned konkreetsed mudelid, mis jätaksid meie universumisse vaatlusalused jäljed (enamasti mitte), pole meil mingil moel võimalik teada saada, kuidas - või isegi siis, kui universum sai alguse.
Universumis meile kättesaadava teabe koguhulk on piiratud ja koos sellega ka teadmiste hulk, mida me selle kohta saame. Siiski on veel palju õppida, on veel palju, mida teadus ei tea. Kuid mõnda asja me tõenäoliselt kunagi ei tea. Universum võib olla lõpmatu, kuid meie teadmised sellest kunagi ei saa.
