Czy coś mogło istnieć przed początkiem wszystkiego? Choć brzmi to paradoksalnie, kilkoro fizyków próbuje się dowiedzieć

Gdy w filmach popularnonaukowych pokazywany jest początek Wszechświata, zwykle obrazy prezentują ogrom i piękno gromad i supergromad galaktyk, które w przyspieszonym tempie zwijają się do coraz mniejszych i mniejszych, aż do punktu znanego wszystkim jako Wielki Wybuch. Teoria Wielkiego Wybuchu, która w przyszłym roku będzie obchodziła stulecie istnienia, jest najlepszym i popartym obserwacjami wytłumaczeniem tego, skąd wzięło się wszystko, co nas otacza.

Pierwotny atom i przejście między wszechświatami

W 1927 roku Georges Lemaître, belgijski ksiądz i fizyk jako pierwszy zaproponował, że Wszechświat się rozszerza. To on wysunął hipotezę, że wszystko zaczęło się od „pierwotnego atomu” – zalążka późniejszej koncepcji Wielkiego Wybuchu. To również Lemaître stworzył matematyczne podstawy tej teorii.

Dwa lata później Edwin Hubble wykazał obserwacyjnie, że galaktyki oddalają się od siebie. Jego odkrycie, znane jako prawo Hubble’a, potwierdziło, że Wszechświat się rozszerza – co silnie wsparło ideę Lemaître’a. Wreszcie w 1964 roku Arno Penzias i Robert Wilson odkryli kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła (CMB), co stanowiło kluczowy dowód na to, że Wszechświat był kiedyś gorący i bardzo gęsty.

Niedawno głośno było o rewizjonistycznych hipotezach Rogera Penrose’a. Noblista nie zgadza się z poglądem, że czas „po prostu zaczął się” w Wielkim Wybuchu. Sugeruje też, że to ekstremalne zdarzenie mogło być „mostem” między kolejnymi Wszechświatami. Jego zdaniem Wielki Wybuch nie był początkiem, lecz przejściem pomiędzy stanami. Innymi słowy, nim zaistniało to, co uznajemy za początek wszystkiego, musiało istnieć coś innego

Numeryczna teoria względności: jak naukowcy próbują zajrzeć przed Wielki Wybuch

W ostatnich latach kilkoro fizyków dopracowało sposób, by uchylić kurtynę Wielkiego Wybuchu i zajrzeć poza nią. Uświadomili sobie, że choć nie potrafimy dokładnie rozwiązać równań opisujących tę epokę, możemy czasem zrobić to w przybliżeniu – a to w wielu przypadkach wciąż może być pouczające.

Profesor kosmologii i fizyki teoretycznej Eugene Lim z King’s College London, jeden z czołowych zwolenników tych idei, mówi, że dziedzina zwana numeryczną teorią względności zaczyna przynosić odpowiedzi na pytania dotąd uznawane za nierozwiązywalne. Prace Lima i innych dostarczają zaskakujących wskazówek o istnieniu innych wszechświatów, które mogły poprzedzać nasz, a nawet zderzyć się z nim. A to dopiero początek.

Wszechświat z superkomputera

– Myślę, że ta metoda stanie się coraz powszechniejsza, gdy coraz więcej osób odkryje, jak jest potężna – powiedział Lim w rozmowie z News Scientist.

Plan Lima polegał na wprowadzeniu określonych warunków początkowych do równań i wykorzystanie superkomputera do ich przybliżonego rozwiązanie, a następnie powtarzania symulacji z nieco zmienionymi warunkami. Pozwoliłoby to zrozumieć, jak zachowywałaby się czasoprzestrzeń w trudnych do ustalenia okolicznościach. Początkowo Lim sądził, że wystarczy prosty kod, ale ostatecznie stworzył do tych obliczeń ambitny model.

– Lubię mówić, że chcieliśmy zbudować mały, jednoosobowy myśliwiec, by zniszczyć Gwiazdę Śmierci, a skończyliśmy budując samą Gwiazdę Śmierci – żartuje naukowiec.

Teoria Wielkiego Odbicia

Analizy obejmowały również tak kluczowe zagadnienia jak teorię inflacji, kształt pola inflatonowego oraz mikrofalowe promieniowanie tła. Jeśli teoria ta poważnie podważy inflację, istnieje alternatywa: wszechświat mógł rozpocząć się nie od wybuchu, lecz od odbicia. Zgodnie z tą hipotezą nie było osobliwości ani inflacji. Zamiast tego istniał wcześniejszy wszechświat, który kurczył się do bardzo małych rozmiarów, po czym odbił się i zaczął rozszerzać, tworząc nasz własny.

Czy Wszechświat może się kiedyś skurczyć? Nowe dane z projektu DESI

Te obiecujące wyniki dotyczące odbijających się wszechświatów współgrają z innym ważnym odkryciem fizycznym. W marcu 2025 roku dane z projektu Dark Energy Spectroscopic Instrument wskazały, że tempo rozszerzania się wszechświata wydaje się spowalniać. Gdyby było stałe, jak wcześniej sądzono, byłoby niezwykle mało prawdopodobne, by wszechświat kiedykolwiek zaczął się kurczyć.

Daleko jeszcze do twierdzenia, że żyjemy w świecie cyklicznym. A chociaż sam pomysł wyjaśnia skąd mógł wziąć się znany nam Wszechświat, wciąż nie ma jak odpowiedzieć na pytanie o pochodzenie poprzedniego.

Źródło: New Scientist

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.