Jednou z největších otázek o našem vesmíru je to, odkud to všechno přišlo. Když jsme zjistili, že obří spirály na obloze jsou galaxie, které se příliš neliší od naší Mléčné dráhy, začali jsme nejprve chápat velikost toho, co vnímáme. Tyto vzdálené „ostrovy vesmíru“nejsou v Mléčné dráze: jsou to sbírky miliard nebo bilionů hvězd, oddělené miliony nebo miliardami světelných let ve vesmíru.
Když jsme zjistili, že čím dál je galaxie od nás, tím rychleji opouští naši perspektivu, máme zvláštní věc, která je v souladu s obecnou relativitou: možná to nejsou galaxie, které se vzdálí od našeho umístění, ale struktura vesmíru sama se rozšiřuje. Pokud ano, pak se vesmír musí nejen rozšířit, ale také ochladit a vlnová délka světla se musí v průběhu času natahovat, aby snížila a snížila energii. Navíc to můžeme extrapolovat nejen dopředu, ale také dozadu: v době, kdy byl vesmír menší.
Když se podíváme tímto směrem, vidíme, že vesmír byl hustší, teplejší, rychlejší a kompaktnější. V jeho nejranějším mládí byl vesmír tak energický, že neutrální atomy byly roztrženy, a ještě předtím nemohly tvořit ani jednotlivá atomová jádra.
Takový obrázek - Velký třesk - byl potvrzen objevem relikvního záření, kosmického mikrovlnného pozadí, změřením jeho spektra a fluktuací, jakož i objevem primárních prvků, které od té doby zůstaly. Ale jak lákavé, jak to může být, vrátit se zpět do extrémně horkého a hustého stavu, k výjimečnosti, je v našem vesmíru jednoduše nemožné.
Jak vidíte, existují nějaké vážné problémy, které vyvstanou, pokud se pokusíte jít až tak daleko zpět:
- Vesmír by se nerozšiřoval na neurčito, nezkolaboval by se přímo tam, nedovolil by tvořit hvězdy nebo galaxie, kdyby počáteční rychlost expanze a hustota energie nebyly dokonale vyvážené.
Propagační video:
- Vesmír by měl různé teploty v různých směrech - což nedodržujeme - kdyby něco nevedlo k rovnoměrnému rozdělení teploty.
- Vesmír by byl naplněn vysoce energetickými relikvemi, které nikdy nebyly nalezeny, v důsledku svévolné extrapolace zpět do minulosti.
A opět, když pozorujeme vesmír, vidíme hvězdy a galaxie; má stejnou teplotu ve všech směrech; nejsou vidět žádné vysoce energetické památky.
Řešením těchto problémů byla teorie kosmické inflace, která nahradila myšlenku singularity obdobím exponenciálního rozšiřování prostoru a která předepisovala takové počáteční podmínky, že nemohl existovat Velký třesk. Navíc inflace učinila šest předpovědí toho, co bychom měli v našem vesmíru pozorovat:
- Dokonale plochý vesmír.
- Vesmír s kolísáním ve větším měřítku než světlo by mohl překonat.
- Vesmír s maximální teplotou, která nebude libovolně vysoká.
- vesmír, jehož výkyvy byly adiabatické nebo všude stejná entropie.
- Vesmír, jehož spektrum fluktuací bylo o něco menší než neměnná povaha (n_s <1).
- Konečně, vesmír s určitým spektrem kolísání gravitačních vln.
První byl potvrzen, šestý je stále hledán.
Další logickou otázkou o našem původu bude samozřejmě, odkud pocházela inflace? Byl tento stav věčný ve vztahu k minulosti (tj. Neměl původ a vždy existoval) až do konce a vytvoření Velkého třesku? Měl tento stát začátek, když se v minulosti vynořil z neinflačního stavu časoprostoru? Nebo to bylo v cyklickém stavu, když byl čas zamčený ve smyčce?
Těžké na tom je, že v našem vesmíru není nic, co bychom mohli pozorovat, což nám umožnilo vybrat si jednu z těchto tří možností. Ve všech, kromě nejvíce přitažlivých inflačních modelů (a jiných než těch, které jsme vyloučili), byl náš vesmír ovlivněn pouze posledních 10 (-33) sekund inflace. Exponenciální povaha inflace vymaže všechny informace, které se před ní narodily, odděluje je od všeho, co můžeme pozorovat, a vyhodí je z našeho pozorovatelného vesmíru.
Co nám však zůstává ve formě pozorovatelného vesmíru, je obrovské: 46 miliard světelných let v okruhu, 1012 galaxií, 1024 hvězd, 1080 atomů a asi 1090 fotonů. Ale tato čísla, i když astronomická, jsou konečná a nedávají nám žádné informace o tom, co se ve vesmíru stalo před touto nepatrnou poslední zlomkem sekundy inflace. Můžeme provádět teoretické výpočty, abychom se pokusili vytlačit další předpoklady, ale všechny budou záviset na zvoleném modelu. S výjimkou několika konkrétních modelů, které zanechají v našem vesmíru pozorovatelné stopy (většina ne), nemáme žádný způsob, jak zjistit, jak - nebo dokonce - kdyby vesmír dostal svůj začátek.
Celkové množství informací, které máme k dispozici ve vesmíru, je omezené as ním i množství znalostí, které o něm můžeme získat. Stále je však co se naučit, stále je mnoho vědy neví. Ale některé věci, které s největší pravděpodobností nikdy nebudeme vědět. Vesmír může být nekonečný, ale naše znalost toho nikdy nebude.