Wielki Wybuch to jeden z fundamentów współczesnej kosmologii. Ta teoria wyjaśniająca powstanie znanego nam Wszechświata jest jedną z najczęściej cytowanych i szanowanych w środowisku naukowym. Ale wcale nie musi być prawdziwa.
Wszechświat powstał z hukiem 13,7 mld lat temu. A przynajmniej tak zakłada teoria Wielkiego Wybuchu. Można by o niej stworzyć nie jeden artykuł, a cały ich cykl. Wielki Wybuch jest najwcześniejszym znanym nam zdarzeniem w obserwowalnym Wszechświecie. Z bardzo gęstej i gorącej materii wyłoniła się obserwowana przez człowieka materia, energia i oddziaływania. Coraz więcej prac naukowych zainspirowanych alternatywnymi wyjaśnieniami czarnych dziur, odrzuca podstawowe założenia teorii Wielkiego Wybuchu. Czy to możliwe, że zdarzenia tego w ogóle nie było? A jeżeli tak, to jak powstał nasz Wszechświat?
Wielkie co?
Zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu, nasz Wszechświat wyłonił się 13,7 mld lat temu z osobliwości – punktu o nieskończonej gęstości i grawitacji. Przed tymi wydarzeniami czas i przestrzeń nie istniały. To z kolei oznacza, że Wielki Wybuch nie miał ani miejsca, ani czasu.
Istnieje wiele dowodów na to, że Wszechświat przeszedł wczesny okres gwałtownej ekspansji. Naukowcy uważają, że w jednej bilionowej części bilionowej części (to nie powtórzenie) sekundy, Wszechświat rozszerzył się o wartość 10 do potęgi 78. Nadal się rozszerza – na dodatek w każdym kierunku. Im bardziej oddalony jest obiekt, tym szybciej wydaje się oddalać od obserwatora, sugerując, że rozszerza się także sama przestrzeń.
Innym dowodem przemawiającym za Wielkim Wybuchem jest kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła (CMB). Jest to rodzaj ciepła pozostawionego po wielkim wydarzeniu kosmologicznym. Nie ma jednego punktu początkowego i jest obserwowane w całym znanym nam Wszechświecie. Astrofizycy uważają, że emisja CMB zaczęła się ok. 380 000 lat po Wielkim Wybuchu, kiedy to zaczęły formować się pierwsze atomy, a Wszechświat stawał się przejrzysty.
Do tej pory nie udało się jednak znaleźć bezpośredniego dowodu na osobliwość. W swojej pracy naukowej, brazylijski fizyk Juliano Cesar Silva Neves twierdzi, że osobliwość mogła nigdy nie istnieć.
W wiecznej pętli
Wielki Wybuch jako początek osobliwości to tylko spekulacja.
Juliano Cesar Silva Neves
Zdaniem Nevesa, w kosmologii istnieje wiele obserwacji, które potwierdzają hipotezę, że Wszechświat przeszedł okres gwałtownej ekspansji, ale nie ma bezpośredniego dowodu na to, że ekspansja ta zaczęła się od osobliwości. W artykule opublikowanym rok temu w „General Relativity and Gravitation”, brazylijski fizyk zaproponował alternatywny model kosmologiczny początku Wszechświata. Eliminuje on konieczność istnienia osobliwości. Model ten nazywa się Wielkim Odbiciem.
Koncepcja Wielkiego Odbicia pojawiła się po raz pierwszy co najmniej 40 lat temu. Zakłada ona, że Wszechświat się rozszerza, ale nie zakłada, że w momencie rozpoczęcia ekspansji był nieskończenie gęsty. Zamiast tego proponuje, że Wszechświat przechodzi wieczny cykl kurczenia się i rozszerzania. Te zmienne fazy płynnie podążają za sobą jak przypływy i odpływy.
Neves połączył koncepcję Wielkiego Odbicia z alternatywnymi teoriami fizyki czarnych dziur. Podobnie jak w przypadku pierwotnej osobliwości, z której wyłonił się Wszechświat, czarne dziury mają w swoim centrum punkt o nieskończonej gęstości. Nie wiadomo jednak, czy tego typu obiekty mogą istnieć naprawdę. Nasze modele zakładają, że tak, ale to tylko teorie. Nie mamy – i prawdopodobnie nigdy nie będziemy mieli – możliwości tego zbadania. Ogólna teoria względności sugeruje, że znane nam prawa fizyki przestają obowiązywać wewnątrz osobliwości, zatem koło się zamyka.
W 1968 r. fizyk James Bardeen zaproponował koncepcję regularnej czarnej dziury, czyli czarnej dziury bez osobliwości w środku. Taka czarna dziura jest matematycznie możliwa, jeżeli jej masa nie jest stała, ale zależy od odległości od centrum. Z tego modelu czerpie Neves, który twierdzi, że jeżeli osobliwość nie musi znajdować się w centrum czarnej dziury, to nie jest potrzebna do opisania początku ekspansji Wszechświata. Nadal jest to model czysto hipotetyczny.
Nie ma empirycznych dowodów na prawdziwość Wielkiego Odbicia. Ale nie ma też dowodów na pierwotną osobliwość.
Juliano Cesar Silva Neves
W sekwencji zdarzeń
Fizycy już zastanawiają się, jakie implikacje mogłoby mieć założenie, że to nie Wielki Wybuch dał początek Wszechświata. Nie dał, bo żadnego początku nie było. Wszechświat jest wieczny – kurczy się i rozszerza bez końca. Ale aby potwierdzić tę hipotezę, konieczne byłoby poszukiwanie poprzednich „faz” Wszechświata. Wydaje się, że jest to teoretycznie możliwe poprzez badanie fal grawitacyjnych.
Środowisko naukowe entuzjastycznie przyjęło nową wizję Nevesa. Model ten jest matematycznie wykonalny, choć także zostawia wiele pytań bez odpowiedzi. Skoro model Wielkiego Odbicia miałby być realny, musielibyśmy założyć, że istniejemy w dowolnym wszechświecie stworzonym w sekwencji różnych zdarzeń – Wielkiego Odbicia, ekspansji, Wielkiego Kolapsu, Wielkiego Odbicia, ekspansji, Wielkiego Kolapsu, itd.
Zainteresowanie modelem Nevesa jest spore i niewykluczone, że w przyszłości zostanie on potwierdzony (lub obalony) przez kolejne badania naukowe. Do tego czasu większość astrofizyków będzie zakładać, że nasz Wszechświat jednak miał swój początek i był nim Wielki Wybuch.
