Шта је постојало пре Великог праска

Како је наш Универзум рођен ни из чега или да ли је било нечега што је постојало пре њега и даље остаје мистерија, али то не спречава неке физичаре да покушају да је разреше.

„Последња звезда ће се полако охладити и угасити. Са њеним одласком, Универзум ће још једном потонути у ништавило, без светла, живота или смисла.&qуот;

Тако је упозорио физичар Брајан Кокс у ББЦ-јевом серијалу Универзум.

Гашење последње звезде биће само почетак бескрајно дуге, мрачне епохе.

Сву материју ће на крају прогутати монструозне црне рупе, које ће и саме испарити у пригушеним одсјајима светла.

Свемир ће се ширити ка споља све док чак и та пригушена светлост не буде била сувише развучена да би могла да има интеракцију.

Све активности ће престати.

Или да ли ће?

Да све буде необичније, неки космолози верују да је управо претходни, хладни, мрачни, празни универзум као онај што нас чека у нашој далекој будућности могао да буде извор нашег властитог Великог праска.

Прва материја

Али пре него што стигнемо до тога, погледајмо мало како је настајао „материјал&qуот; – прва физичка материја.

Ако желимо да објаснимо порекло стабилне материје сачињене од атома или молекула, тако нешто сасвим сигурно није постојало у време Великог праска, нити стотинама хиљада година после.

Ми поседујемо, заправо, прилично детаљно разумевање тога како су се први атоми формирали из простијих честица, једном кад се окружење довољно охладило да сложенија материја постане стабилна, и како су се ови атоми касније спојили са тежим елементима унутар звезда.

Али то разумевање не објашњава питање да ли је нешто настало ни из чега.

И зато пођимо још мало више уназад.

Прве дуготрајне честице материје било које врсте биле су протони и неутрони, који заједно чине атомско језгро.

Они су настали око једне десетхиљадите секунде после Великог праска.

Пре те тачке, заправо није било материјала у нама познатом смислу те речи.

Али физика нам омогућује да наставимо да пратимо временски след уназад – све до физичких процеса који претходе било каквој стабилној материји.

То нас доводи до такозване „велике уједињене епохе&qуот;.

Сада смо већ увелико закорачили у свет спекулативне физике, јер не можемо да произведемо довољно енергије у нашим експериментима да бисмо истражили ону врсту процеса који су се одигравали у то време.

Али плаузибилна хипотеза је да је физички свет био сачињен од супе краткотрајних елементарних честица, међу њима и кваркова, грађевинског материјала од ког су сачињени протони и неутрони.

Било је ту и материје и „антиматерије&qуот; у отприлике истим количинама.

Сваки тип честице материје, као што је кварк, има своју антиматерију, у виду дружбеника из „одраза у огледалу&qуот;, који му је готово идентичан, али се разликује у само једном аспекту.

Међутим, материја и антиматерија се уништавају у бљеску енергије кад год се сретну, што значи да су ове честице непрестано настајале и биле уништаване.

• Шта ако васиона нема крај
• Решавањем тајне најсјајније космичке експлозије откривене нове мистерије
• Научници открили највећу космичку експлозију до сада

Али како су ове честице уопште настале?

Теорија квантног поља нам говори да је чак и вакуум, који наводно кореспондира празном простор-времену, пун физичке активности у облику енергетских флуктуација.

Ове флуктуације могу да доведу до тога да честице почну да искачу, само да би нестале убрзо након тога.

То би могло да звучи као математичка особеност уместо као права физика, али такве честице су биле примећене у небројеним експериментима.

Вакумско стање простор-времена буја од честица које непрестано настају и нестају, наизглед „ни из чега&qуот;.

Али можда нам све ово говори да је квантни вакуум (упркос његовом имену) ипак пре нешто него ништа.

Филозоф Дејвид Алберт је упечатљиво критиковао сведочанства о Великом праску која обећавају да је на тај начин настало нешто ни из чега.

Шта би било кад бисмо се запитали: а одакле је потекао сам простор-време?

Онда бисмо морали да вратимо сат још више уназад, све до истински древне „Планкове епохе&qуот; – периода толико раног у историји Универзума да наше најбоље теорије физике ту падају у воду.

Ова ера се догодила у десет милионитом билионитом билионитом билионитом делу секунде после Великог праска.

У овом тренутку су и простор и време сами постали предмет квантних флуктуација.

Физичари обично раде одвојено са квантном механиком, која влада микросветом честица, и са општом релативношћу, која важи у великим, космичким размерама.

Али да би се истински разумела Планкова епоха, морамо да комплетирамо теорију квантне гравитације, спојивши ове две.

Још увек немамо савршену теорију квантне гравитације, али постоје покушаји за њу – као што је теорија струна и петља квантне гравитације.

У овим покушајима, обичан простор и време се углавном доживљавају као нешто што надолази, као таласи на површини дубоког океана.

Оно што ми доживљавамо као простор и време производ је квантних процеса који оперишу на дубљем, микроскопском нивоу – процеса који немају много смисла нама створењима укорењеним у макроскопском свету.

У Планковој епохи, наша уобичајено разумевање простора и времена се распада, тако да не можемо више да се ослонимо ни на наше уобичајено разумевање узрока и последице.

Упркос томе, све потенцијалне теорије квантне гравитације описују да се у Планковој епохи дешавало нешто физичко – некаква квантна претходница обичном простору и времену?

Али одакле је она потекла?

Чак и ако каузалност више не важи у најобичнијем смислу, још увек би могла да се објасни једна компонента универзума из Планкове епохе путем друге.

Нажалост, у овом тренутку и наша најбоље физичке теорије у потпуности не успевају да нам дају одговоре.

Све док не будемо остварили даљи напредак ка „теорији свега&qуот;, нећемо моћи да пружимо никакав дефинитивни одговор.

Највише што можемо да кажемо са сигурношћу у овом стадијуму је да физика до сада није успела да пронађе потврђене случајеве нечега што је настало ни из чега.

Циклус малтене ни из чега

Да бисмо истински одговорили на питање како би нешто могло да настане ни из чега, морали бисмо да објаснимо квантно стање читавог Универзума на почетку Планкове епохе.

Сви покушаји да се то уради остају крајње спекулативни.

Неки од њих се позивају на натприродне силе као што је створитељ.

Али други кандидати за објашњење остају у оквирима света физике – као што је мултиверзум, који садржи бескрајан број паралелних универзума, или цикличних модела Универзума, који се рађају и изнова препорађају.

Физичар овенчан Нобеловом наградом 2020. године Роџер Пенроуз предложио је један интригантан али контроверзан модел за циклични универзум назван „конформална циклична космологија&qуот;.

Пенроуз је био инспирисан занимљивом математичком везом између веома врелог, густог, малог стања Универзума – какав је био у време Великог праска – и екстремно хладног, празног, проширеног стања Универзума – какав ће бити у далекој будућности.

Његова радикална теорија за објашњење ове кореспонденције је да та нова стања постају математички идентична кад се доведу до својих крајњих граница.

Иако можда може да делује парадоксално, потпуно одсуство материје могло је да доведе до настанка све материје коју видимо око себе у Универзуму.

Према овом виђењу, Велики прасак настао је скоро ни из чега.

То је оно што преостане кад сва материја у универзуму буде прогутана у црним рупама, које су се заузврат разградиле на фотоне – такође изгубљене у ништавилу.

Читав универзум стога настаје из нечега што је – виђено из једне друге физичке перспективе – онолико близу ничему колико је то уопште могуће.

Али то ништа је на неки начин још увек ипак нешто.

То је и даље физички универзум, колико год празан он био.

Како једно те исто стање може да буде хладан, празан универзум из једне перспективе и врели, густи универзум из друге?

Одговор лежи у сложеној математичкој процедури званој „конформално премеравање&qуот;, геометријској трансформацији која практично мења величину објекта али оставља његов облик непромењен.

Пенроуз је показао како хладно, густо стање и врело, густо стање могу бити повезани таквим премеравањем тако да се поклапају у погледу облика њихових простор-времена – мада не и њихових величина.

Очигледно јесте тешко схватити како два објекта могу бити идентична на овај начин кад су две различите величине – али Пенроуз тврди да величина као концепт престаје да има смисла у тако екстремним физичким окружењима.

У конформалној цикличној космологији, правац објашњења се креће од старог и хладног до младог и врелог: врело, густо стање постоји због хладног, празног стања.

Али ово „због&qуот; нам није баш познато – у смислу узрока ког у времену следи последица.

И не престаје само величина да буде релевантна у овим екстремним стањима: исто се дешава и са временом.

Хладно, густо стање и врело, густо стање заправо су лоцирани у различитим временским равнима.

Хладно, празно стање ће се наставити заувек из перспективе посматрача у његовој властитој темпоралној геометрији, али врело, густо стање које оно омогућује практично насељава нову, властиту временску раван.

Могло би да помогне да се разуме врело, густо стање настало из хладног, празног стања ако би се оно посматрало на неки некаузални начин.

Можда би требало да кажемо да врело, густо стање настаје из, или је утемељено у, или реализовано од хладног, празног стања.

Ово су изричито метафизичке идеје које су нашироко проучавали филозофи науке, нарочито у контексту квантне гравитације, у којој изгледа као да обични узрок и последица више не важе.

На граници нашег знања, постаје тешко распетљати физику од филозофије.

Експериментални докази?

Конформна циклична космологија нуди неке детаљне, додуше спекулативне, одговоре на питања одакле је дошао наш Велики прасак.

Али чак и ако Пенроузова визија буде потврђена будућим напретком космологије, помислили бисмо да и даље нисмо дали одговор на дубље филозофско питање – питање о томе одакле је потекла сама физичка реалност.

Како је настао читав систем циклуса?

И онда коначно остајемо са чистим питањем зашто постоји нешто, а не ништа – једним од највећих питања метафизике.

Али наш нагласак овде је на објашњењима која остаје у оквирима света физике.

Постоје три широке опције за одговор на дубље питање како су циклуси започели.

Он можда ни нема физичко објашњење.

Или би могли да постоје циклуси који се бескрајно понављају, сваки универзум за себе, са првобитним квантним стањем сваког универзума објашњеним неким својством универзума пре њега.

Или би могао да постоји један једини циклус, и један једини универзум, који се стално понавља, са почетком тог циклуса објашњеним неким својством његовог властитог краја.

Ова последња два приступа избегавају потребу за било каквим неизазваним догађајима – и то им даје јасну привлачност.

Ништа не би остало необјашњено физиком.

Пенроуз замишља секвенцу бескрајних нових циклуса из разлога делимично повезаних са његовом властитом преферираном интерпретацијом квантне теорије.

У квантној механици, физички систем постоји у суперпонирању многих различитих стања истовремено, и он само „изабере&qуот; један насумично, кад га измеримо.

За Пенроуза, сваки циклус обухвата насумичне квантне догађаје који испадају другачије – што значи да ће се сваки циклус разликовати од оних који су дошли пре и после њега.

Ово су заправо добре вести за експерименталне физичаре, зато што би то могло да нам омогући да завиримо у стари универзум из ког је настао наш кроз његове благе трагове или аномалије, у заостацима радијације од Великог праска које је видео Планков сателит.

Пенроуз и његови сарадници верују да су можда већ спазили ове трагове, приписавши обрасце у Планковим подацима радијацији од супермасивних црних рупа из претходног универзума.

Међутим, опсервације које они тврде да су имали оспорили су други физичари и још не постоји коначна пресуда ко је у праву.

Бескрајни нови циклуси су кључни за Пенроузову властиту визију.

Али постоји природан начин да се конвертује конформална циклична космологија из форме више циклуса у само један циклус.

Тада физичка реалност постоји у једном једином циклусу од Великог праска до максимално празног стања у далекој будућности – и потом поново у потпуно истом Великом праску, из ког настаје потпуно исти универзум.

Ова последња могућност је доследна са другим тумачењем квантне механике, названим тумачење многих светова.

Тумачење многих светова нам говори да сваки пут кад измеримо систем који је суперпониран, то мерење не одабира насумично стање.

Уместо тога, резултат мерења који видимо само је једна могућност – која се манифестује у нашем властитом Универзуму.

Други резултати мерења се сви манифестују у другим универзумима у мултиверзуму, практично одсеченим од нашег.

Дакле, колико год мала шанса била да се нешто деси, ако те шансе нису нула, онда се то дешава у неком квантном паралелном свету.

Постоје људи баш као што сте ви тамо у другим световима, који су добили на лутрији или их је прогутао облак неког уврнутог тајфуна или су се спонтано запалили или су урадили сва три истовремено.

• Први пут забележен тренутак како звезда гута планету
• У фотографијама: Чудесни Универзум приказан као никада до сада
• Прва фотографија чудовишне црне рупе у нашој галаксији

Неки људи верују да је могуће такве паралелне универзуме приметити у космолошким подацима, као отиске које је направио други универзум који се сударио са нашим.

Квантна теорија многих светова даје нови обрт конформној цикличној космологији, мада не онај са којим се Пенроуз слаже.

Наш Велики прасак би могао да буде поновно рађање једног јединог квантног мултиверзума, који садржи безброј многих других универзума који се сви дешавају истовремено.

Све могуће се дешава – а онда се дешава изнова, и изнова, и изнова.

Древни мит

За једног филозофа науке, Пенроузова визија је фасцинантна.

Она отвара нове могућности за објашњење Великог праска, водећи наша објашњења даље од пуког узрока и последице.

Стога је он велики тест случаја за истраживање различитих начина на које физика може да објасни наш свет.

Он заслужује више пажње од наших филозофа.

За љубитеља митологије, Пенроузова визија је предивна.

У Пенроузовом мулти-цикличном облику, он обећава бескрајно много нових светова рођених из пепела њихових предака.

У једном облику једног јединог циклуса, то је упечатљиво савремено призивање древне идеје о уроборосу, или свету-змији.

У нордијској митологији, змија Јормунгандр је дете Локија, паметног варалице, и џиновске Ангрбоде.

Јормунгандр гута властити реп и круг који настаје одржава равнотежу света.

Али мит о уроборосу је документован свуд у свету – чак и у старом Египту.

Уроборос једног цикличног универзума је заиста величанствен.

У свом стомаку он садржи наш властити Универзум, као и сваки од необичних и предивних алтернативних могућих универзума које омогућује квантна физика – и у тачки у којој се његова глава среће са његовим репом, он је потпуно празан, а опет кроз њега протиче енергија на температурама од стотине хиљада милиона милијарди билиона степени Целзијусових.

Чак би и Локи, неухватљивог облика, био импресиониран.

Алистер Вилсон је професор филозофије на Универзитету у Бирмингему

ББЦ на српском је од сада и на Јутјубу, пратите нас ОВДЕ.

Пратите нас на Фејсбуку, Твитеру, Инстаграму, Јутјубу и Вајберу. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на ббцнасрпском@ббц.цо.ук

(ББЦ Невс, 10.13.2025)