Jednou z najväčších otázok o našom vesmíre je to, odkiaľ všetko prišlo. Keď sme zistili, že obrie špirály na oblohe sú galaxiami, ktoré sa príliš nelíšia od našej Mliečnej dráhy, začali sme najprv chápať rozsah toho, čo vnímame. Tieto vzdialené „ostrovy vesmíru“nie sú v Mliečnej dráhe: sú to zbierky miliárd alebo biliónov hviezd, ktoré sú oddelené miliónmi alebo miliardami svetelných rokov vo vesmíre.
Keď sme zistili, že čím ďalej je galaxia od nás, tým rýchlejšie opustí našu perspektívu, máme zvláštnu vec, ktorá je v súlade so všeobecnou relativitou: možno to nie sú galaxie, ktoré sa vzdialia od nášho umiestnenia, ale rozširuje sa samotná štruktúra priestoru. Ak je to tak, potom sa vesmír musí nielen rozšíriť, ale aj ochladiť a vlnová dĺžka svetla sa musí v priebehu času natiahnuť, aby znížila a znížila energiu. Okrem toho to môžeme extrapolovať nielen dopredu, ale aj dozadu: v čase, keď bol vesmír menší.
Pri pohľade týmto smerom vidíme, že vesmír bol hustejší, teplejší, rýchlejší a kompaktnejší. V jeho najranejšej mladosti bol vesmír taký energický, že neutrálne atómy boli roztrhané a ešte predtým nemohli tvoriť ani jednotlivé atómové jadrá.
Takýto obraz - Veľký tresk - bol potvrdený objavom reliktného žiarenia, kozmického mikrovlnného pozadia, meraním jeho spektra a fluktuácií, ako aj objavom primárnych prvkov, ktoré od tej doby zostali. Ale tak lákavé, ako to môže byť, vrátiť sa späť do mimoriadne horúceho a hustého stavu, k jedinečnosti, je v našom vesmíre jednoducho nemožné.
Vidíte, existujú nejaké vážne problémy, ktoré sa objavia, keď sa pokúsite ísť až tak ďaleko späť:
- Vesmír by sa nekonečne nerozširoval, nezrútil by sa tam, nedovolil by sa formovaniu hviezd alebo galaxií, keby počiatočná miera expanzie a hustota energie neboli dokonale vyvážené.
Propagačné video:
- Vesmír by mal rôzne teploty v rôznych smeroch - čo nedodržiavame - keby niečo neviedlo k rovnomernému rozloženiu teploty.
- Vesmír by bol plný vysokoenergetických pozostatkov, ktoré sa nikdy nenašli, ako výsledok svojvoľnej extrapolácie späť do minulosti.
A opäť, keď pozorujeme vesmír, vidíme hviezdy a galaxie; má rovnakú teplotu vo všetkých smeroch; nie sú viditeľné žiadne vysokoenergetické pamiatky.
Riešením týchto problémov bola teória kozmickej inflácie, ktorá nahradila myšlienku jedinečnosti obdobím exponenciálneho rozširovania priestoru a ktorá predpisovala také počiatočné podmienky, že nemohol existovať Veľký tresk. Navyše, inflácia urobila šesť predpovedí toho, čo by sme mali pozorovať v našom vesmíre:
- Dokonale plochý vesmír.
- Vesmír s fluktuáciami na stupnici väčšom ako svetlo by mohol prekonať.
- Vesmír s maximálnou teplotou, ktorá nebude svojvoľne vysoká.
- vesmír, ktorého výkyvy boli adiabatické alebo všade rovnaká entropia.
- Vesmír, ktorého spektrum fluktuácií bolo o niečo menšie ako nemenná povaha stupnice (n_s <1).
- A nakoniec, vesmír s určitým spektrom fluktuácií gravitačných vĺn.
Prvý z nich bol potvrdený, šiesty sa stále hľadá.
Ďalšou logickou otázkou o našom pôvode bude, samozrejme, odkiaľ pochádza inflácia? Bol tento stav večný v porovnaní s minulosťou (to znamená, že nemal pôvod a vždy existoval) až do konca a vytvorenia Veľkého tresku? Mal tento štát začiatok, keď vyšiel z neinflačného stavu časopriestoru nejaký konkrétny čas v minulosti? Alebo to bolo v cyklickom stave, keď bol čas zamknutý v slučke?
Ťažké na tom je, že v našom Vesmíre nie je nič, čo by nám umožnilo zvoliť si jednu z týchto troch možností. Vo všetkých inflačných modeloch okrem najviac priťahovaných (a iných ako tých, ktoré sme vylúčili) bol náš vesmír ovplyvnený iba posledných 10 (-33) sekúnd inflácie. Exponenciálna povaha inflácie vymaže všetky informácie, ktoré sa pred ňou narodili, oddeľuje ich od všetkého, čo môžeme pozorovať, a vyhodí ich z nášho pozorovateľného vesmíru.
Čo nám však zostáva vo forme pozorovateľného Vesmíru, je obrovské: polomer 46 miliárd svetelných rokov, 1012 galaxií, 1024 hviezd, 1080 atómov a asi 1090 fotónov. Ale tieto čísla, aj keď sú astronomické, sú obmedzené a nedávajú nám žiadne informácie o tom, čo sa stalo vo vesmíre pred touto maličkou poslednou frakciou sekundy inflácie. Môžeme urobiť teoretické výpočty, aby sme sa pokúsili vytlačiť niektoré ďalšie predpoklady, ale všetky budú závisieť od vybraného modelu. S výnimkou niekoľkých konkrétnych modelov, ktoré by zanechali pozorovateľné stopy v našom vesmíre (väčšina nie), nemáme žiadny spôsob, ako zistiť, ako - alebo či dokonca - sa vesmír dostal na svoj začiatok.
Celkové množstvo informácií, ktoré máme k dispozícii vo vesmíre, je obmedzené as ním aj množstvo vedomostí, ktoré o ňom môžeme získať. Stále sa však treba veľa naučiť, stále veľa vedy nevie. Ale niektoré veci, ktoré s najväčšou pravdepodobnosťou nikdy nebudeme vedieť. Vesmír môže byť nekonečný, ale naše vedomosti o ňom nikdy nebudú.