Alguses oli küsimärk. Ja siis kõik muu. Lõpp. Oleme kõik kuulnud Suure Paugu teooriast (ma räägin nüüd kosmoloogilisest mudelist, mitte teleseriaalidest), kuid on oluline mõista, mis see teooria on ja mis see pole. Lubage mul selgitada ühte asja, mis on täpne, arusaadav ja naeruväärselt lihtne: Suure Paugu teooria ei ole teooria selle kohta, kuidas universum loodi. Salvestage see plaadiks. Õiged inimesed, kui nad eksivad.
Asi on selles, et kõikidest külgedest on palju segadust ja parem oleks hoida asjad lihtsad. Suure paugu teooria on teaduslik mudel nagu iga teinegi teaduslik mudel. Me usume, et see on õige, sest - tähelepanu - seda toetavad mitmesugused tõendid.
Alates selle loomisest on Suure Paugu teooria kannatanud aastakümneid kestnud võitlusi teadlaste seas, kes kriimustasid, kaklesid, lõid selga, kritiseerisid, õõnestasid, bikerisid, vaidlesid ja nimetasid isegi nimesid, püüdes purustada oma konkurente ja tõestada, et nende alternatiiv on parem. Miks? Sest kes pakub parimat teaduslikku paradigmat, saab tasuta reisi Stockholmi.
Ja lõpuks ei tühistanud keegi asitõendeid. Teate seda universumit, mida proovime mõista. Iga uus tähelepanek on teadusmaailma laia päevavalguse äike; kaks teooriat võivad siseneda, kuid ainult üks jääb. Ja mis on jäänud pärast aastakümnete pikkust vaatlust? Vihje: suurepärane.
Tõendid said alguse siis, kui Edwin Hubble märkas, et iga galaktika lendab keskmiselt igast teisest galaktikast eemale. Universum laieneb. See fakt on juba iseenesest üsna tugev. Aastatuhandeid on põhiline eeldus (ja selles pole kedagi süüdistada) olnud, et kuigi asjad siin Maa peal, kaugel taevas, muutuvad, on kõik suhteliselt muutumatud. Tähed plahvatavad, galaktikad põrkuvad, kuid üldiselt näeb universum kaks nädalat tagasi välja nagu universum tänapäeval. Kontrollige kuu aja pärast - sama asi. Inimesed arvasid nii.
Ja nad eksisid. Tänapäeva universum pole üldse selline nagu eilene universum ja homme on see teisiti. Ja mitte ainult kohalikul tasandil.
Ja kui märkate, et universum muutub iga päevaga aina suuremaks, võite loogiliselt pingutada ja arvata, et kaua aega tagasi oli universum … väiksem? Jah? Ma arvasin? Ja kui teie sees olev teadlane pole veel surnud, siis niipea, kui olete selle naeruväärse ja naeruväärse kontseptsiooni juurde jõudnud, mõtlete tagajärgedele ja kuidas seda kahtlast, esmapilgul teooriat proovile panna.
Viimase 14 miljardi aasta ajalugu on tiheduse ajalugu. Universum koosneb hunnikust igasugustest asjadest: vesinik, heelium, kährikud, tumeaine, kõhred, footonid, ferrirattad, neutriinod jne. Kõik see avaldub erineva tihedusega erineval moel, nii et kui universum oli väiksem, võis üks tüüp asju valitseda teise üle ja nende asjade füüsiline käitumine võis sündmuste kulgu reguleerida.
Reklaamvideo:
Näiteks on tänapäeval universum enamasti tumeenergia (mis iganes see ka pole) ja selle käitumist juhib universum - meie puhul on see kiirendatud laienemise periood. Kuid mõni miljard aastat tagasi oli universum väiksem ja kogu aine pakiti tihedamalt. Selle tiheduse tõttu oli roosti valitseja asjalik, surudes alla tumedat energiat, mis oli pigem taustakardin kui modernsuse mootor.
(Külgmärkus: Pimeda energia ülevõtmine toimus peaaegu samal ajal, kui meie päikesesüsteem kogus end tükkideks ja samal ajal oli universum umbes poole väiksem).
Tumeaine ajastu sünd ei pruugi tunduda eriti dramaatiline, kuid mida aeg edasi - ja mida väiksem universum -, seda võõrasemad asjad saavad. Minge tagasi enam kui 13 miljardi aasta taha, kui universum oli tuhat korda väiksem kui tema praegune suurus ja asi, mis ühel päeval moodustab terved galaktikad, pigistatakse nii tihedalt kokku, et isegi aatomid ei saa moodustuda. See on nii tihe, et iga kord, kui tuum meelitab elektroni, upub tuuline suure energiaga footon sellesse, koputades elektroni ära. See on plasma ja kunagi oli kogu universum selles olekus.
Pöörake tagasi tänapäevale ja järelejäänud valgus ajastust, mil universum jahtus ja laienes piisavalt, et võimaldada esimeste aatomite moodustumist, paistab meie kaudu ka praegu. Kuid universum on vanem ja külmem ning need suure energiatarbega gammakiired on nõrgad mikrolained, mis loovad ruumi läbistava tausta - kosmilise mikrolaine taust, reliiktsiooni kiirgus, CMB.
CMB pole mitte ainult üks Suure Paugu (omamoodi läbilõige noorest universumist) üks peamisi märke, vaid ka aken varasematel aegadel. Isegi kui me ei suuda tajuda universumit enne KMA tekkimist, jättis tollane füüsika jäljendi radiatsiooni taustale endale. See on tähtis.
Mida kaugemale ajas tagasi jõuame, seda vähem tunneme universumit ära - see on isegi võõras kui plasma. Minge ajas tagasi ja leidke, et stabiilsed tuumad ei saa moodustuda. Veelgi enam, prootonid ja neutronid ei suuda survet taluda ja laguneda nende komponentideks: kvarkideks ja gluonideks. Ja siis on kõik keeruline.
Suure Paugu teooria võib kokku võtta järgmiselt: kord suruti kogu universum - kõik, mida te teate ja armastate, nii Maal kui ka taevas - palliks, mille temperatuur oli õuna suurusega triljonit kraadi. Või virsik. Või natuke greipi. Ära pane tähele.
See väide kõlab naeruväärselt, kuid kui te oleksite selle kohta paarsada aastat tagasi öelnud … Te oleksite kaalus põletatud ja mitte kirik, vaid teadlased ise. Kuid nii hull kui see teooria ka pole, saame seda ajastut uurida oma teadmiste põhjal suure energiaga füüsikast. Saame simuleerida universumi füüsikat sellest varasest ajastust ja jälgida selle tagajärgi hilisematesse aegadesse. Saame teha ennustusi ja teha teadust.
"Virsiku ajastul" oli universumi vanus murdosa sekundist. Isegi vähem kui murdosa - umbes 10–36 sekundit. Sellest hetkest alates on meil umbkaudne pilt universumi toimimisest. Mõni küsimus on muidugi lahtine, kuid üldiselt on meil vähemalt ebamäärane arusaam.
Mida vanemaks universum muutub, seda selgemaks meie pilt muutub, kuid on hirmutav isegi mõista, et meie vaesed ahvide ajud on niisugusest noorest universumi ajastust aru saanud.
Isegi varem on meie arusaam universumist muutumas … häguseks. Jõud, energia, tihedus, temperatuurid muutuvad liiga kõrgeks ja füüsika mõistmine, mille oleme aastasadade jooksul kogunenud, ei ole ülesanne. Päris varases universumis muutub gravitatsioon eriti oluliseks väikeses mõõtkavas ja see on juba kvantgravitatsiooni kamber, mille süsteem kubistab endiselt tänapäevaseid füüsikuid. Meil pole lihtsalt aimugi, mis toimub väikese raskusega tugeva raskuse korral.
Lihtsalt. Mitte.
Kuni nende 10 ^ -36 sekundini ei saa me lihtsalt universumi olemusest aru. Suure Paugu teooria kirjeldab fantastiliselt täpselt kõike, mis pärast seda juhtus, kuid enne on see arusaamatu. Piisavalt väikeses mastaabis ei tea me isegi, kas sõna "enne" oli mõttekas. Uskumatult väikestel skaaladel (isegi vähem kui teoreetiliselt võite ette kujutada) tõstab reaalsuse kvantloomus oma kole pea täies jõus, muutes meie sõbraliku kosmoseaja džungliks, mis on täis mõrdasid, mõrdasid ja teravaid okkaid. Ruumi ja aja mõisted lihtsalt ei toimi sellel skaalal. Keegi ei tea, mis toimub.
Muidugi on mõned ideed - mudelid, mis kirjeldavad seda, mis võiks Suure Paugu "süüdata" või "külvata", kuid praeguses etapis on need puhtalt spekulatiivsed. Kui need ideed saavad toetust vaatluste vormis - näiteks spetsiaalne jäljend reliikvia taustale -, siis jah, saame need välja töötada.
Kui ei, siis jäävad need magamamineku lugudeks. Nagu, muide, ja kõik, mida me võime öelda enne Suure Paugu toimunut.
Ilja Khel
