Hva skjedde før Big Bang?

The Big Bang er ofte tenkt som starten på det hele: For rundt 13,8 milliarder år siden gikk det observerbare universet boom og utvidet til å bli.

Men hvordan var ting før Big Bang?

Kort svar: Vi vet ikke. Langt svar: Det kunne vært mange ting, hver tankebøyning på sin måte. [Hvor massiv er melkeveien?]

I begynnelsen

Den første tingen å forstå er hva Big Bang faktisk var.

"The Big Bang er et øyeblikk i tid, ikke et punkt i verdensrommet," sa Sean Carroll, en teoretisk fysiker ved California Institute of Technology og forfatter av "The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning and the Universe Itself" (Dutton, 2016).

Dermed er det mulig at universet ved Big Bang var småbittesmå eller uendelig stort, sa Carroll, fordi det ikke er noen måte å se tilbake i tid på de tingene vi ikke en gang kan se i dag. Alt vi egentlig vet er at det var veldig, veldig tett og at det veldig raskt ble mindre tett.

Som et resultat, er det virkelig ikke noe utenfor universet, fordi universet per definisjon er alt. Så ved Big Bang var alt tettere og varmere enn det er nå, men det var ikke mer en "utenfor" av det enn det er i dag. Så fristende som det er å ta et gudeliknende syn og forestille deg at du kan stå i et tomrom og se på det fullsatte babyuniverset rett før Big Bang, det ville være umulig, sa Carroll. Universet ekspanderte ikke ut i verdensrommet; rommet selv utvidet.

"Uansett hvor du er i universet, hvis du sporer deg selv tilbake 14 milliarder år, kommer du til dette punktet hvor det var ekstremt varmt, tett og raskt ekspanderende," sa han.

Ingen vet nøyaktig hva som skjedde i universet før 1 sekund etter Big Bang, da universet avkjølte seg nok til at protoner og nøytroner kunne kollidere og feste seg sammen. Mange forskere tror at universet gjennomgikk en prosess med eksponentiell ekspansjon kalt inflasjon i løpet av det første sekundet. Dette ville ha jevnet ut rom-tid-stoffet og kan forklare hvorfor materien er så jevnt fordelt i universet i dag.

Før smellet

Det er mulig at før Big Bang var universet en uendelig strekning av et ultrahott, tett materiale, som vedvarte i jevn tilstand inntil Big Bang oppsto av en eller annen grunn. Dette ekstra tette universet kan ha blitt styrt av kvantemekanikk, fysikken i ekstremt liten skala, sa Carroll. Big Bang ville da representert øyeblikket som klassisk fysikk overtok som den viktigste driveren for universets evolusjon. [Hva er kvantemekanikk?]

For Stephen Hawking var dette øyeblikket alt det som betydde: Før Big Bang, sa han, er hendelser umulige og dermed udefinerte. Hawking kalte dette forslaget uten grenser: Tid og rom, sa han, er begrensede, men de har ingen grenser eller start- eller sluttpunkter, på samme måte som planeten Jorden er begrenset, men har ingen kant.

"Siden hendelser før Big Bang ikke har noen observasjonsmessige konsekvenser, kan man like godt kutte dem ut av teorien og si at tiden begynte på Big Bang," sa han i et intervju på National Geographic-showet "StarTalk" i 2018.

Eller kanskje var det noe annet før Big Bang som er verdt å tenke på. En idé er at Big Bang ikke er begynnelsen av tiden, men snarere at det var et øyeblikk av symmetri. I denne ideen, før Big Bang, var det et annet univers, identisk med dette, men med entropi øker mot fortiden i stedet for mot fremtiden.

Å øke entropien, eller øke forstyrrelsen i et system, er i hovedsak tidens pil, sa Carroll, så i dette speiluniverset ville tiden løpe motsatt av tiden i det moderne universet, og universet vårt ville være i fortiden. Tilhengere av denne teorien antyder også at andre egenskaper i universet vil bli flippet i dette speiluniverset. For eksempel skrev fysiker David Sloan i University of Oxford Science Blog, asymmetrier i molekyler og ioner (kalt chiraliteter) ville være i motsatte retningene til hva de er i vårt univers.

En beslektet teori hevder at Big Bang ikke var begynnelsen på alt, men snarere et øyeblikk i tid da universet gikk over fra en periode med sammentrekning til en periode med ekspansjon. Denne "Big Bounce" -tanken antyder at det kan være uendelige Big Bangs når universet utvider seg, trekker seg sammen og utvider seg igjen. Carroll sa at problemet med disse ideene er at det ikke er noen forklaring på hvorfor eller hvordan et ekspanderende univers vil trekke seg sammen og vende tilbake til en lav entropistilstand.

Carroll og kollegaen Jennifer Chen har sin egen visjon før Big Bang. I 2004 antydet fysikerne at kanskje universet slik vi kjenner det er avkommet til et foreldreunivers som litt romtid har dratt av.

Det er som en radioaktiv kjerne som forfaller, sa Carroll: Når en kjerne forfaller, spytter den ut en alfa- eller beta-partikkel. Foreldreuniverset kunne gjøre det samme, bortsett fra i stedet for partikler, spytter det babyunivers, kanskje uendelig mye. "Det er bare en kvantumsvingning som lar det skje," sa Carroll. Disse babyuniversene er "bokstavelig talt parallelle universer," sa Carroll, og interagerer ikke med eller påvirker hverandre.

Hvis alt høres ganske trippy ut, er det det - fordi forskere ennå ikke har en måte å kikke tilbake til til og med øyeblikket til Big Bang, langt mindre hva som kom før det. Det er imidlertid plass til å utforske, sa Carroll. Påvisningen av gravitasjonsbølger fra kraftige galaktiske kollisjoner i 2015 åpner muligheten for at disse bølgene kan brukes til å løse grunnleggende mysterier om universenes utvidelse i det første viktige sekundet.

Teoretiske fysikere har også arbeid å gjøre, sa Carroll, som å lage mer presise spådommer om hvordan kvantekrefter som kvantetyngdekraft kan fungere..

"Vi vet ikke engang hva vi leter etter," sa Carroll, "før vi har en teori."

• Hvorfor roterer jorden?
• Hvordan fikk melkeveien navnet sitt?
• Svarte hull er kjempebra. Hvorfor er navnene deres så kjedelige?

Opprinnelig publisert på .