Co było przed Wielkim Wybuchem? Teorie i hipotezy kosmologiczne

Spis treści:

1. 1. Wielki Wybuch – co o nim wiemy?

1. Czy istnieje „przed” Wielkim Wybuchem?
2. Cykliczny Wszechświat – Wielkie Odbicie
3. Teoria strun i kolizja bran
4. Multiwersum – wszechświaty jak bąbelki?
5. Eony Penrose’a – ślady z poprzednich wszechświatów
6. Czarna dziura jako twórca nowych wszechświatów – hipoteza Lee Smolina
7. Wnioski – co wiemy, a czego nie wiemy?

Wielki Wybuch – co o nim wiemy?

Wielki Wybuch, według powszechnie przyjętej teorii, to moment narodzin Wszechświata, kiedy to przestrzeń i czas zaczęły się gwałtownie rozszerzać około 13,7 miliarda lat temu. Stephen Hawking podkreślał, że Wielki Wybuch nie był „wybuchem” w tradycyjnym sensie, ale raczej nagłym rozszerzaniem się samej przestrzeni. Aby zrozumieć tę różnicę, można wyobrazić sobie piekące się ciasto drożdżowe, w którym rodzynek to cząstki materii oddalające się od siebie, gdy ciasto rośnie. Warto więc unikać mylnego porównania do eksplozji – chodzi tu o coś znacznie bardziej fundamentalnego​.

Czy istnieje „przed” Wielkim Wybuchem?

Przez wiele lat pytanie o to, co było „przed” Wielkim Wybuchem, wydawało się bezsensowne. Według klasycznej teorii Wielki Wybuch zapoczątkował nie tylko materię i energię, ale również sam czas i przestrzeń. Jak zauważył sławny filozof średniowiecza święty Augustyn: „Żadnego czasu wtedy nie było!”. Jednak w miarę postępu w fizyce teoretycznej naukowcy zaczęli proponować alternatywne teorie, które zakładają istnienie czegoś przed Wielkim Wybuchem​.

Cykliczny Wszechświat – Wielkie Odbicie

Jedna z najbardziej intrygujących hipotez to koncepcja Wielkiego Odbicia, bazująca na teorii kwantowej grawitacji pętlowej. Teoria ta, rozwijana przez Abhaya Ashtekara i jego zespół badawczy, zakłada, że przed naszym Wielkim Wybuchem istniał inny wszechświat, który kurczył się do momentu, gdy osiągnął krytyczną gęstość. Wówczas doszło do „odbicia”. Proces kurczenia się zamienił się w rozszerzanie, które my postrzegamy jako Wielki Wybuch. W tej koncepcji Wielki Wybuch nie jest więc początkiem, lecz przejściem między dwoma cyklami wszechświatów​.

Teoria strun i kolizja bran

Inną popularną teorią dotyczącą tego, co mogło istnieć przed Wielkim Wybuchem, jest koncepcja wynikająca z teorii strun. Neil Turok z Cambridge i Paul Steinhardt z Princeton zaproponowali, że Wielki Wybuch był wynikiem zderzenia dwóch trójwymiarowych „bran” w dziesięciowymiarowej przestrzeni. Nasz Wszechświat jest jedną z tych bran, a jego „partner” to inna membrana. W momencie zderzenia doszło do uwolnienia olbrzymiej ilości energii, co spowodowało narodziny Wszechświata. W przyszłości brany te mogą ponownie się zderzyć, kończąc nasz wszechświat i zapoczątkowując kolejny cykl narodzin i śmierci wszechświatów​.

Multiwersum – wszechświaty jak bąbelki?

Koncepcja multiwersum sugeruje, że nasz Wszechświat jest tylko jednym z wielu istniejących wszechświatów, które nieustannie się rodzą i umierają, podobnie jak pęcherzyki we wrzącej wodzie. Michio Kaku porównuje te wszechświaty do pęcherzyków, z których każdy reprezentuje nowy wszechświat. Według Andrieja Lindego, różne wszechświaty mogą mieć odmienne prawa fizyki, co oznacza, że życie, jeśli tam istnieje, może wyglądać zupełnie inaczej niż w naszym wszechświecie. Linde spekuluje nawet, że nasz wszechświat mógłby powstać w wyniku eksperymentu przeprowadzonego przez istoty z innego wszechświata​.

Eony Penrose’a – ślady z poprzednich wszechświatów

Znany fizyk Roger Penrose proponuje koncepcję, że nasz Wielki Wybuch nie był absolutnym początkiem, lecz fazą przejściową między cyklicznymi erami kosmicznymi zwanymi eonami. Jego zdaniem, ślady poprzednich eonów mogą być widoczne w mikrofalowym promieniowaniu tła, zwłaszcza w formie koncentrycznych pierścieni wokół gromad galaktyk, które mogłyby powstać w wyniku zderzeń supermasywnych czarnych dziur w poprzednich eonach. Odkrycie takich struktur w danych zebranych przez sondę WMAP przez astronoma Vahe Gurzadiana jest jednym z dowodów, które Penrose uznaje za potwierdzenie swojej teorii​.

Czarna dziura jako twórca nowych wszechświatów – hipoteza Lee Smolina

Jednym z bardziej kontrowersyjnych pomysłów jest teoria zaproponowana przez Lee Smolina, który twierdzi, że nowe wszechświaty mogą być tworzone wewnątrz czarnych dziur. Materia wpadająca do czarnej dziury jest tak skompresowana, że mogłaby stworzyć nową przestrzeń i czas – nowy wszechświat. To prowadzi do idei, że nasz wszechświat może być „dzieckiem” innego wszechświata, a czarne dziury pełnią rolę swoistych „matek” nowo narodzonych wszechświatów​.

Wnioski – co wiemy, a czego nie wiemy?

Choć wiele teorii próbuje odpowiedzieć na pytanie, co było przed Wielkim Wybuchem, żadna z nich nie została jeszcze ostatecznie potwierdzona. Każda z omawianych koncepcji wnosi coś nowego do naszego rozumienia kosmosu, ale także rodzi kolejne pytania. Być może nigdy nie odkryjemy, czy coś istniało przed Wielkim Wybuchem, ale samo poszukiwanie odpowiedzi pozwala nam lepiej zrozumieć nasz Wszechświat i jego miejsce w szerszym kontekście multiwersum.

Źródła:

1. National Geographic Polska
2. Michio Kaku, „Wielki Wybuch a Multiuniwersum”,
3. Roger Penrose, „Cykliczny wszechświat i eony”,
4. Abhay Ashtekar, „Kwantowa grawitacja pętli”