מה קרה לפני המפץ הגדול? התשובה המקובלת לשאלה זו היא בדרך כלל, "אין דבר כזה 'לפני המפץ הגדול'." זה האירוע שהתחיל את הכל. אבל התשובה הנכונה, אומר הפיזיקאי שון קרול, היא, "אנחנו פשוט לא יודעים." קרול, כמו גם פיסיקאים וקוסמולוגים רבים אחרים החלו לשקול את האפשרות של זמן לפני המפץ הגדול, כמו גם תיאוריות אלטרנטיביות לגבי איך היקום שלנו היה. קרול דנה בסוג זה של "מחקר ספקולטיבי" במהלך שיחה בכינוס האגודה האמריקנית לאסטרונומיה בשבוע שעבר בסנט לואיס, מיזורי.
"זו תקופה מעניינת להיות קוסמולוג," אמר קרול. "שנינו מבורכים ומקוללים. זה תור זהב, אבל הבעיה היא שהמודל שיש לנו של היקום לא הגיוני. "
ראשית, יש בעיית מלאי, בה 95% מהיקום אינם מוסמכים. נראה כי קוסמולוגים פתרו את הבעיה על ידי רקחת חומר אפל ואנרגיה אפלה. אך מכיוון ש"יצרנו "חומר שיתאים לנתונים, אין פירושו שאנו מבינים את טבע היקום.
הפתעה גדולה נוספת על היקום שלנו מגיעה מנתונים ממשיים של חללית WMAP (ווילקינסון מיקרוגל אניסוטרופי פרוב) שחוקרת את הרקע הקוסמי של מיקרוגל (CMB) את "ההד" של המפץ הגדול.
"תמונת מצב WMAP של מראה היקום הקדום מראה שהוא חם, צפוף וחלק [אנטרופיה נמוכה] על שטח רחב של חלל," אמר קרול. "אנחנו לא מבינים למה זה המצב. זו הפתעה גדולה עוד יותר מבעיית המלאי. היקום שלנו פשוט לא נראה טבעי. " קרול אמר כי מצבים של אנטרופיה נמוכה הם נדירים, בנוסף לכל התנאים הראשוניים האפשריים שהיו יכולים להתפתח ליקום כמו שלנו, לרוב המכריע יש אנטרופיה גבוהה בהרבה, ולא נמוכה יותר.
אבל התופעה היחידה המפתיעה ביותר ביקום, אמר קרול, היא שהדברים משתנים. והכל קורה בכיוון עקבי מעבר לעתיד, ברחבי היקום.
"זה נקרא חץ הזמן", אמר קרול. חץ הזמן הזה נובע מהחוק השני של התרמודינמיקה, הקורא לאנטרופיה. החוק קובע כי תמיד, מערכות סגורות עוברות מסדר להפרעה לאורך זמן. חוק זה הוא בסיסי לפיזיקה ולאסטרונומיה.
אחת השאלות הגדולות הנוגעות לתנאים הראשוניים של היקום היא מדוע האנטרופיה החלה כל כך נמוכה? "ואנטרופיה נמוכה ליד המפץ הגדול אחראית לכל מה שקשור לחץ הזמן", אמר קרול. "חיים ומוות, זיכרון, זרימת הזמן." אירועים מתרחשים בסדר ולא ניתן להפוך אותם.
"בכל פעם שאתה שובר ביצה או שופך כוס מים אתה עושה קוסמולוגיה תצפיתית," אמר קרול.
לכן, על מנת לענות על שאלותינו על היקום ועל חץ הזמן, אנו עשויים שנצטרך לשקול מה קרה לפני המפץ הגדול.
קרול התעקש שאלו נושאים חשובים שצריך לחשוב עליהם. "זו לא רק תיאולוגיית פנאי", אמר. "אנחנו רוצים סיפור של היקום הגיוני. כשיש לנו דברים שנראים מפתיעים, אנו מחפשים מנגנון בסיסי ההופך את מה שהיה פאזל למובן. היקום האנטרופי הנמוך הוא רמז למשהו ועלינו לעבוד כדי למצוא אותו. "
כרגע אין לנו מודל טוב של היקום, והתיאוריות הנוכחיות לא עונות על השאלות. תורת היחסות הכללית הקלאסית מנבאת שהיקום התחיל בייחודיות, אך הוא אינו יכול להוכיח דבר עד לאחר המפץ הגדול.
קרור אמרה כי אינפורמציה, שמציעה תקופה של התפשטות מהירה (מעריכית) של היקום ברגעים הראשונים שלה, אינה מועילה. "זה פשוט מחמיר את בעיית האנטרופיה. אינפלציה דורשת תיאוריה של תנאים ראשוניים. "
יש גם דגמים אחרים שם, אבל קרול הציע ונראה שהם מעדיפים את הרעיון של רב-יקומים שממשיכים ליצור יקומים "לתינוקות". "יתכן שהיקום הנצפה שלנו הוא לא כל הסיפור," אמר. "אם אנו חלק ממגוון רב יותר גדול, אין מצב שיווי משקל-אנטרופי מקסימאלי. האנטרופיה נוצרת באמצעות יצירת יקומים כמו שלנו."
קרול דן גם במחקרים חדשים שהוא וצוות פיסיקאים ביצעו ובחנו שוב את תוצאות WMAP. קרול וצוותו אומרים שהנתונים מראים שהיקום הוא "לא מדוכדך".
מדידות מ- WMAP מראות כי התנודות ברקע המיקרוגל חזקות בכ -10% בצד אחד של השמיים מאשר בצד השני.
הסבר ל"יקום כבד מצד אחד "זה היה אם התנודות הללו ייצגו מבנה שנותר מהיקום שהפיק את היקום שלנו.
קרול אמר שכל זה יעזור בהבנה טובה יותר של כוח הכבידה הקוונטי. "תנודות קוונטיות יכולות לייצר יקומים חדשים. אם תנודה תרמית במרחב שקט יכולה להוביל ליקום של תינוקות, יהיה להם אנטרופיה משלהם ויכולים להמשיך ליצור יקומים. "
אמנם, וקרול הדגיש נקודה זו - כל מחקר בנושאים אלה נחשב לרוב כספקולציות כרגע. "שום דבר מכל זה אינו מבוסס היטב," אמר. "הייתי מהמר אפילו בכסף שזה לא בסדר. אבל אני מקווה שאצליח לחזור בעוד 10 שנים ולהגיד לך שהצלחנו להסתדר. "
יש להודות, ככותב, הניסיון להכיל את הדיבורים והרעיונות של קרול למאמר קצר בהחלט לא עושה להם צדק. בדוק את התייחסותו של קרול לראשות אלה ועוד בבלוג שלו, Variant Cosmic. כמו כן, קרא סיכום נהדר של שיחתו של קרול, שנכתב על ידי כריס לינטוט ל- BBC. אני מדבר על הדיבורים של קרול כבר יותר משבוע, והרהרתי בתחילת הזמן - ואפילו שאולי יש זמן לפני הזמן - עשה שבוע מעניין ושובה לב. בין אם הזמן הזה הביא אותי קדימה או אחורה להבנתי נותר לראות!
