Wszechświat zaczął się w czarnej dziurze, a Wielkiego Wybuchu nie było? Nowa teoria na temat początku wszystkiego
Nowa teoria fizyków podważa dominującą narrację o Wielkim Wybuchu. Według niej nasz Wszechświat mógł powstać wewnątrz czarnej dziury – bez potrzeby istnienia osobliwości czy ciemnej energii.
Spis treści:
- Teoria Wielkiego Wybuchu jest niewystarczająca
- Fizyka kwantowa kontra osobliwość: co tłumaczy teoria odbicia?
- Czy nowa teoria zostanie potwierdzona?
Wielki Wybuch od dawna uchodzi za moment narodzin Wszechświata – chwilę, w której powstały czas, przestrzeń i materia. Jednak nowa teoria, opublikowana w czasopiśmie „Physical Review D”, podważa to założenie. Zespół fizyków sugeruje, że Wielki Wybuch wcale nie był początkiem.
Teoria Wielkiego Wybuchu jest niewystarczająca?
Według nowej propozycji fizyków Wielki Wybuch nie był początkiem, lecz efektem kolapsu grawitacyjnego bardzo masywnego obiektu – czarnej dziury – a następnie odbicia („bounce”) materii wewnątrz niej. Obowiązujący model kosmologiczny oparty na Wielkim Wybuchu dobrze opisuje ewolucję Wszechświata, ale wymaga wprowadzenia hipotetycznych składowych, takich jak np. ciemna energia czy osobliwość (singularity), w której załamują się prawa fizyki. Nowy model tego nie potrzebuje.
Ta nowa „teoria odbicia” nie wymaga wprowadzania żadnych hipotetycznych założeń i według jej twórców jest to jej ogromną zaletą. Zamiast śledzić ekspansję Wszechświata wstecz, rozważa ona stan ultragęstej materii zapadającej się pod wpływem grawitacji. Kluczowy moment następuje, gdy zamiast osobliwości (punktu o nieskończonej gęstości), następuje „odbicie” materii i rozpoczęcie nowej fazy ekspansji – czyli narodziny Wszechświata.
Fizyka kwantowa kontra osobliwość: co tłumaczy teoria odbicia?
Jednak wcześniej naukowcy, w tym m.in. Stephen Hawking i Roger Penrose, udowadniali że istnienie osobliwości jest nieuchronne. Twórcy nowej teorii twierdzą, że to nieprawda. Argumentują, że poprzednie teorie nie brały pod uwagę fizyki w mikroskali i nie uwzględniały efektów kwantowych. Oni uwzględniają w obliczeniach tzw. zakaz Pauliego, mówiący, że fermiony (cząstki takie jak elektrony czy protony) nie mogą zajmować tego samego stanu kwantowego, co zapobiega nieskończonemu ściskaniu materii. W efekcie dochodzi do „odbicia” zamiast osobliwości.
Odbicie zachodzi w ramach znanych teorii: ogólnej teorii względności i mechaniki kwantowej – bez potrzeby dodawania nieznanych pól czy wymiarów. Co więcej, ten mechanizm naturalnie tłumaczy dwie fazy przyspieszonej ekspansji Wszechświata – inflację i późniejsze przyspieszenie związane z ciemną energią – jako efekty fizyki odbicia, niewymagające odrębnych wyjaśnień. To bez wątpienia jedna z najciekawszych teorii kosmologicznych ostatnich lat.
Czy nowa teoria zostanie potwierdzona?
Według nowej teorii Wszechświat jest minimalnie zakrzywiony, jak powierzchnia kuli. Jeśli przyszłe misje kosmiczne (np. Euclid) to potwierdzą, będzie to silny dowód na poparcie teorii odbicia. Model ten może też rzucić nowe światło na: pochodzenie supermasywnych czarnych dziur, naturę ciemnej materii czy formowanie się galaktyk. Planowane misje kosmiczne, takie jak Arrakhis, mają badać trudno uchwytne struktury galaktyczne, co pomoże zweryfikować nową teorię.
Najbardziej rewolucyjne jest jednak założenie, że nasz Wszechświat rozpoczął się wewnątrz czarnej dziury utworzonej w „nadrzędnym” wszechświecie-macierzy. To oznacza, że nie jesteśmy wyjątkowi – wszystko co znamy powstało w wyniku naturalnych cykli grawitacyjnych i kwantowych, a nie z „niczego”. Teoria odbicia wpisuje nasze istnienie w większy, cykliczny porządek kosmiczny.
Źródło: Physical Review D
Nasza autorka
Magdalena Rudzka
Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.