Universul pe care îl cunoaștem astăzi, plin de stele și galaxii care se întind peste vastul abis cosmic, nu a existat dintotdeauna. Deși putem observa trilioane de galaxii, întinse pe zeci de miliarde de ani-lumină, există o limită până la care putem vedea. Chiar și în epoca telescopului spațial James Webb, cea mai îndepărtată galaxie descoperită până acum se află la aproximativ 34 de miliarde de ani-lumină, lumina ei venind dintr-o epocă în care Universul avea doar 280 de milioane de ani, adică doar 2% din vârsta sa actuală, afirmă astronomul american Ethan Siegel, citat de BigThink.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
De ce nu putem vedea mai departe de atât? Motivul nu este că Universul ar fi finit, de fapt, este posibil să fie infinit, ci pentru că a avut un început, petrecut acum un timp finit, Big Bang-ul.
Faptul că putem observa Universul actual, că putem vedea că se extinde și se răcește, și deduce originile cosmice din aceste observații, reprezintă una dintre cele mai mari realizări științifice ale secolului XX. Universul a început dintr-o stare fierbinte, densă, plină de materie și radiație, acum aproximativ 13,8 miliarde de ani, și de atunci se extinde, se răcește și evoluează gravitațional. Dar Big Bang-ul nu funcționează așa cum cred majoritatea oamenilor.
1) Big Bang-ul a fost o explozie care a dat naștere Universului? Nu, nu a fost asta
Când astronomii privesc spre galaxiile îndepărtate, observă un fenomen fascinant. Mai exact, cu cât galaxia e mai departe, cu atât lumina ei ajunge la noi „trasă” spre roșu, adică deplasată către lungimi de undă mai mari. Acest „spectru roșu” urmează o regulă simplă, dar puternică, la dublarea distanței, se dublează și deplasarea luminii. Cu alte cuvinte, galaxiile par să se îndepărteze de noi cu viteze proporțional mai mari. Așa s-a născut Legea lui Hubble, una dintre pietrele de temelie ale cosmologiei moderne.
La prima vedere, ai putea crede că toate aceste galaxii s-au „împrăștiat” dintr-un punct comun, în urma unei explozii uriașe. Este o imagine intuitivă, dar complet greșită.
Big Bang-ul nu a fost o explozie în spațiu, susține astronomul american, ci o expansiune a spațiului însuși. Să ne imaginăm un aluat cu stafide care crește la cuptor. Pe măsură ce aluatul se dilată, stafidele (galaxiile) se îndepărtează unele de altele nu pentru că s-ar mișca prin aluat, ci pentru că spațiul dintre ele se lărgește.
În aceeași logică, galaxiile nu au fost proiectate într-un vid cosmic; ele au fost purtate de expansiunea spațiului, determinată de energia și materia conținută în Univers. Nu a existat o explozie bruscă, ci o dilatare continuă, dictată de legile gravitației din teoria relativității generale a lui Einstein.
Așadar, imaginea clasică a Big Bang-ului ca „mama tuturor exploziilor” nu rezistă în fața științei moderne. Nu s-a produs un „bum” violent într-un colț al Universului, ci o expansiune elegantă a întregii țesături a spațiului.
2) Există un punct în spațiu de unde a pornit Big Bang-ul? Nu, Big Bang-ul nu a pornit dintr-un punct. El s-a întâmplat peste tot, în același timp
O altă concepție greșită profund înrădăcinată este aceea că Big Bang-ul s-a petrecut într-un anumit loc din spațiu, un „punct zero” de unde totul a început și s-a extins. Este ușor să ne imaginăm un Univers care explodează asemenea unei grenade, dintr-un punct central, împrăștiind materia în toate direcțiile.
Dar întrebarea „unde a avut loc Big Bang-ul?” pornește de la o premisă falsă. Nu a existat un spațiu preexistent în care Universul a explodat. Spațiul însuși a apărut și s-a extins o dată cu Big Bang-ul.
Privind la scară mare, Universul este uniform. EL are aceeași densitate medie, aceeași temperatură cosmică de fond și o distribuție omogenă de galaxii în toate direcțiile. Nu există un centru vizibil, nici o margine, nici o direcție privilegiată. Asta înseamnă că, indiferent unde te-ai afla în Univers, ai observa același fenomen de expansiune. Pentru orice observator, trecutul arată la fel… un Univers din ce în ce mai dens și mai fierbinte.
Prin urmare, Big Bang-ul nu s-a întâmplat într-un punct anume din spațiu, ci în toate punctele, simultan. Când privim spre o galaxie îndepărtată, privim în trecut. Dar și o civilizație ipotetică din acea galaxie ar vedea același lucru privind spre noi.
Universul nu are un „loc de origine”. Este, după toate măsurătorile noastre, fie infinit, fie suficient de mare încât să pară astfel. Limitele nu sunt ale lui, ci ale capacității noastre de a-l observa.
3) Toată materia și energia din Univers au fost comprimate într-o stare infinit de fierbinte și densă la momentul Big Bangului? Fals
Pe undeva este firesc să credem că, dacă Universul se extinde și se răcește astăzi, atunci, în trecut, a fost mai mic, mai dens și mai fierbinte. Iar dacă mergem suficient de departe înapoi, ajungem, logic, la o stare extremă, o „singularitate” cu densitate și temperatură infinite. Așa a fost imaginat, timp de decenii, momentul Big Bangului, un punct de origine absolut.
Dar cosmologia modernă contrazice această idee. Datele provenite din observații precise ne spun că imaginea clasică a singularității nu se susține.
Unul dintre cele mai importante teste vine din radiația cosmică de fond, ecoul luminos al Big Bangului. Dacă Universul ar fi pornit dintr-o stare infinit de fierbinte, atunci fluctuațiile de temperatură din această radiație ar fi fost imense.
Dar realitatea observată este alta. Sateliții COBE, WMAP și Planck au arătat că variațiile de temperatură sunt incredibil de mici. Nicio dovadă a unei stări cu densitate infinită. Mai mult, aceste fluctuații apar și la scări mai mari decât ar permite o expansiune „obișnuită”, ceea ce exclude un început clasic, singular.
Așadar, în loc de o singularitate, Universul pare să fi avut un plafon termic clar. Chiar și în cele mai timpurii clipe, nu a fost niciodată infinit de fierbinte. Iar acest lucru schimbă radical ceea ce credem că știm despre „începutul” tuturor lucrurilor.
4) Big Bangul face inevitabil ca Universul nostru să fi început dintr-o singularitate? Nu, Big Bangul n-a fost începutul absolut
Chiar dacă Universul a trecut printr-o fază extrem de fierbinte și densă, această etapă, cunoscută sub numele de Big Bang fierbinte, nu a fost prima. Pentru ca Universul să arate așa cum îl vedem azi, ceva a trebuit să se întâmple înainte. Ceva care să explice forma sa aproape perfect plată, distribuția uniformă a materiei și aceste fluctuații minuscule, dar ordonate, din radiația cosmică de fond.
Acea „ceva” este inflația cosmică, o teorie revoluționară care susține că, într-o fracțiune infimă de secundă, Universul s-a extins de miliarde de ori. Nu o expansiune obișnuită, ci una exponențială, în care dimensiunile se dublează într-un timp constant.
Inflația oferă exact ceea ce cer observațiile, un Univers care pare plat, fluctuații cuantice distribuite pe scară largă, variații mici de temperatură și o tranziție lină către un Univers dens, populat cu particule. Practic, inflația este prima etapă observabilă din istoria Universului, nu Big Bangul propriu-zis.
Iar dacă inflația este reală, atunci nu mai avem nevoie de o singularitate. Când întoarcem filmul Universului, nu ajungem niciodată la zero absolut. Dimensiunile se reduc la jumătate, apoi din nou la jumătate, dar fără să atingă vreodată un „punct final”. O limită inferioară, da… un început singular, nu.
Este posibil ca Universul să fi avut o etapă și înainte de inflație. Dar dacă a existat, este complet ascunsă de efectele inflației în sine. În prezent, niciun telescop, oricât de performant, nu poate pătrunde dincolo de acel zid.
5) Spațiul, timpul și legile fizicii nu au existat înainte de Big Bang? Fals, ele nu s-au născut odată cu Big Bangul
Multă vreme s-a crezut că, odată cu Big Bangul, au apărut totul: materia, energia, spațiul, timpul, chiar și legile fizicii. Așa ar fi fost dacă Universul ar fi pornit dintr-o singularitate, un punct matematic unde toate regulile se prăbușesc.
Dar știința actuală susține contrariul. Faza de inflație cosmică, care precede Big Bangul fierbinte, funcționează pe baza legilor fizicii cunoscute. Iar aceste legi sunt valabile doar dacă există deja un spațiu și un timp în care să se manifeste. Așadar, inflația nu s-a petrecut în vid, ci într-un cadru spațio-temporal care exista deja.
Totuși, apar întrebări greu de ignorat. A fost inflația constantă sau a avut o durată limitată? A existat înaintea ei o altă etapă? Este legată de expansiunea accelerată pe care o vedem astăzi, determinată de energia întunecată?
Răspunsul e simplu, dar frustrant… nu știm. Orice s-ar fi întâmplat înainte de ultimele fracțiuni de secundă ale inflației a fost „întins” atât de mult, încât nu mai poate fi observat. Teoriile există, dar dovezile lipsesc. Chiar și ideea că Universul ar fi etern sau că timpul este ciclic rămâne, deocamdată, o speculație.
Cu toate acestea, un lucru este sigur, Big Bangul fierbinte nu a fost începutul absolut. Spațiul, timpul și legile fizicii funcționau deja atunci. Iar întrebarea „ce a fost înainte?” nu mai este doar filozofică, este o frontieră științifică încă neatinsă.
