Τι υπήρχε πριν την Μεγάλη Εκρηξη;

Είναι αρκετά δύσκολο να φανταστούμε μια εποχή, περίπου 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Σύμφωνα με τη θεωρία του Big Bang, όλο το σύμπαν - όλος ο ίδιος ο χώρος και ο χρόνος - υπήρχε σε μια μορφή μικρότερη από ένα υποατομικό σωματίδιο, μια «μοναδικότητα». Μόλις το σκεφτείτε, δημιουργείται μια ακόμη πιο δύσκολη ερώτηση: Τι συνέβαινε πριν από το Big Bang;

Η ίδια ερώτηση, προηγείται της σύγχρονης κοσμολογίας κατά τουλάχιστον 1.600 χρόνια. Τον τέταρτο αιώνα ο Άγιος Αυγουστίνος βασανιζόταν με το ερώτημα του τι υπήρχε, πριν ο Θεός δημιουργήσει το σύμπαν. Το συμπέρασμά του ήταν ότι η βιβλική φράση "Εν αρχή" υπονοούσε ότι ο Θεός δεν έκανε τίποτε προηγουμένως. Αναγκαστικά, ο Αυγουστίνος ισχυρίστηκε ότι ο κόσμος δεν δημιουργήθηκε από τον Θεό κάποια στιγμή, αλλά ο χρόνος και το σύμπαν είχαν δημιουργηθεί ταυτόχρονα.

Στις αρχές του 20ου αιώνα, ο Albert Einstein κατέληξε σε παρόμοια συμπεράσματα στηριζόμενος στη θεωρία της γενικής σχετικότητας και μελετώντας την επίδραση της μάζας στον χρόνο. Η βαριά μάζα ενός πλανήτη στρεβλώνει το χρόνο - κάνοντας τον λίγο πιο αργό για έναν άνθρωπο στην επιφάνεια της Γης από ότι σε έναν δορυφόρο σε τροχιά. Η διαφορά είναι πολύ μικρή για να παρατηρηθεί εύκολα, αλλά ο χρόνος τρέχει πιο αργά για κάποιον που στέκεται δίπλα σε ένα μεγάλο ογκόλιθο από ό, τι για κάποιον που στέκεται μόνος του σε μια ανοικτή πεδιάδα.

Με βάση το έργο του Αϊνστάιν, ο Βέλγος κοσμολόγος Rev. Georges Lemaître δημοσίευσε μια μελέτη το 1927 όπου πρότεινε ότι το σύμπαν ξεκίνησε ως μοναδικότητα και ότι μια Μεγάλη Έκρηξη οδήγησε στην επέκτασή του. Ο χρόνος τέθηκε σε λειτουργία μόνο όταν αυτή η αρχέγονη ιδιαιτερότητα άρχισε να αποκτά μέγεθος και σχήμα. Η θεωρία του Big Bang γεννήθηκε και υποστηρίζεται σήμερα από την πλειοψηφία των επιστημόνων.

Έκλεισε η υπόθεση; Μάλλον όχι. Τις δεκαετίες που ακολούθησαν τον θάνατο του Αϊνστάιν, η έλευση της κβαντικής φυσικής και μια σειρά από νέες θεωρίες αναβίωσαν ερωτήματα σχετικά με το σύμπαν πριν από την μεγάλη έκρηξη.

Μια σκέψη που ανέκυψε, ήταν μήπως το σύμπαν μας είναι ο απόγονος ενός άλλου, παλαιότερου σύμπαντος; Ορισμένοι αστροφυσικοί πιστεύουν ότι αυτή η γέννηση είναι αποτυπωμένη στην ακτινοβολία που απέμεινε από την Μεγάλη Έκρηξη: το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο (CMB).

Οι αστρονόμοι παρατήρησαν για πρώτη φορά το CMB το 1965 και δημιούργησαν γρήγορα προβλήματα για τη θεωρία του Big Bang - προβλήματα που συνεχίστηκαν το 1981 με τη θεωρία του πληθωρισμού. Αυτή η θεωρία εισηγήθηκε μια εξαιρετικά γρήγορη επέκταση του σύμπαντος στις πρώτες στιγμές της ύπαρξής του. Εξηγεί τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και της πυκνότητας του CMB, αλλά υπαγορεύει ότι οι διακυμάνσεις αυτές θα έπρεπε να είναι ομοιόμορφες. Αυτό όμως δεν συμβαίνει. Οι πρόσφατες προσπάθειες χαρτογράφησης του CMB δείχνουν ότι το σύμπαν είναι ανομοιόμορφο, με περισσότερες διακυμάνσεις σε ορισμένες περιοχές από ό, τι σε άλλες. Ορισμένοι κοσμολόγοι θεωρούν αυτή την παρατήρηση ως αποδεικτικό στοιχείο ότι το σύμπαν μας προήλθε από ένα προηγούμενο «γονικό» σύμπαν. Στη θεωρία του χαοτικού πληθωρισμού, αυτή η ιδέα πηγαίνει ακόμα πιο μακριά: μια ατελείωτη εξέλιξη πληθωριστικών «φυσαλίδων», όπου η κάθε μία γίνεται ένα σύμπαν και κάθε μία από αυτές τις γεννήσεις περιλαμβάνει ακόμα περισσότερες πληθωριστικές φυσαλίδες που οδηγούν σε μια άπειρη σειρά συμπάντων.

Αλλα μοντέλα, προσπαθούν να εξηγήσουν τον σχηματισμό της ίδιας της «μοναδικότητας» πριν από το Big Bang. Οι μαύρες τρύπες, είναι βασικοί υποψήφιοι για αυτή την πρωταρχική μοναδικότητα, οπότε το διαστελλόμενο σύμπαν μας θα μπορούσε θεωρητικά να είναι η λευκή οπή που προέρχεται από μια μαύρη τρύπα σε ένα άλλο σύμπαν. Μια άσπρη τρύπα είναι ένα υποθετικό σώμα που δρα με αντίθετο τρόπο μιας μαύρης τρύπας, αποδίδοντας ενέργεια και ύλη αντί να τις απορροφά. Σκεφτείτε το ως μια κοσμική βαλβίδα εξαγωγής. Μερικοί επιστήμονες προτείνουν ότι το σύμπαν μας μπορεί να έχει γεννηθεί μέσα σε μια μαύρη τρύπα και κάθε μαύρη τρύπα στο δικό μας σύμπαν θα μπορούσε να περιέχει και ξεχωριστά σύμπαντα.

Η Μεγάλη Αναπήδηση (the Big Bounce).

Τον μεσαίωνα, οι φιλόσοφοι στην Ινδία δίδασκαν ότι το σύμπαν περνάει από έναν ατελείωτο κύκλο δημιουργίας και καταστροφής, κατά τον οποίο εξελίσσεται από μια άμορφη μάζα μέχρι την περίπλοκη πραγματικότητα που βλέπουμε γύρω μας, πριν καταστραφεί και ξεκινήσει εκ νέου.

Μερικοί σύγχρονοι επιστήμονες έχουν φτάσει σε μια ιδέα με εντυπωσιακές παραλληλισμούς. Πιστεύουν ότι αντί για ένα Big Bang, το σύμπαν επεκτείνεται και συστέλλεται σε έναν κύκλο, «αναπηδώντας» κάθε φορά που συρρικνώνεται σε ένα ορισμένο μέγεθος. Στη θεωρία του Big Bounce, κάθε κύκλος ξεκινά με ένα μικρό, ομοιόμορφο σύμπαν που δεν είναι όμως τόσο μικρό όσο η μοναδικότητα. Επεκτείνεται σταδιακά, ώσπου να γίνει ανομοιόμορφο και όλο και πιο στρεβλωμένο με την πάροδο του χρόνου. Τελικά, θα φτάσει σε ένα σημείο όπου θα αρχίσει να καταρρέει και σταδιακά να εξομαλύνεται, καθώς συρρικνώνεται στο μέγεθος του σημείου εκκίνησης. Στη συνέχεια, ο κύκλος θα αρχίσει εκ νέου.

Για να δουλέψει όμως επιστημονικά η ιδέα του Big Bounce, θα πρέπει να βρεθεί ένας τρόπος να αποφευχθούν τα θεωρήματα της μοναδικότητας που αναπτύχθηκαν σε γερές βάσεις από τους Βρετανούς φυσικούς Roger Penrose και Stephen Hawking. Οι κορυφαίοι αυτοί επιστήμονες έδειξαν ότι το σύμπαν, αν συρρικνωθεί, θα φτάσει μέχρι την «μοναδικότητα», αντίστοιχα με τον τρόπο που ένα τεράστιο αστέρι πεθαίνει και τελικά συμπυκνώνεται για να σχηματίσει μια μαύρη τρύπα. Για να το αποφύγουν αυτό, τα μοντέλα του Big Bounce στηρίζονται στην ιδέα της αρνητικής ενέργειας που αντισταθμίζει τη βαρύτητα και αναστρέφει την κατάρρευση, έτσι ώστε το σύμπαν και ο χωροχρόνος να αναγεννιούνται ξανά και ξανά. Αυτοί οι κύκλοι συστολής και επέκτασης επαναλαμβάνονται, περίπου κάθε ένα τρισεκατομμύριο χρόνια σύμφωνα με τους υποστηρικτές του Big Bounce.
Η θεωρία του Big Bounce σίγουρα θα ανακούφιζε τον Άγιο Αυγουστίνο από την ιδέα ενός «άπρακτου» θεού, διότι θα αναγνώριζε ότι ο χρόνος υπήρχε πριν από το σύμπαν που ξέρουμε και εμείς απλά ζούμε σε έναν από τους ατέλειωτους κύκλους του.

Ανεξάρτητα από το Big Bang ή το Big Bounce, το ερώτημα για το τι υπήρχε πριν από το σημερινό μας σύμπαν παραμένει ανοιχτό. Ίσως τίποτα. Ίσως ένα άλλο σύμπαν ή μια διαφορετική εκδοχή του δικού μας. Ίσως μια θάλασσα από σύμπαντα, καθένα με διαφορετικό σύνολο νόμων που υπαγορεύουν τη φυσική τους πραγματικότητα. Ισως τελικά, να μην το μάθουμε ποτέ!

ΠΗΓΗ: https://science.howstuffworks.com/dictionary/astronomy-terms/before-big-bang.htm

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Credit: NASA, ESA,J. Hester and A. Loll (Arizona State University). (CC BY 2.0)