För cirka 13,8 miljarder år sedan kondenserades all energi i universum till en enda poäng. Tills det plötsligt inte längre är fallet. Den resulterande detonationen var den mest massiva explosionen i hela universums historia, men därifrån bildades energi i all materia, atomer, molekyler, planeter och alla livet på jorden.
Det är Big Bang Theory, en modell som förklarar mycket av det vi observerar när vi tittar på universum. Mellan alla stjärnor, galaxer och gasmoln finns den kosmiska bakgrundsstrålningen – en restvärme från Big Bang, som fortfarande är svagt synlig idag, och är ett av de starkaste bevisen för att universum startade från en enda punkt. Mätningar med flera olika verktyg, inklusive satelliter och teleskop, indikerar att denna rest överensstämmer med mönster av en explosiv födelse av vårt universum.
Till och med Albert Einstein lekte med idén om ett universum som springer fram och tillbaka, dör och expanderar, om och om igen.
Universum expanderar fortfarande, med en hastighet av 73 kilometer per sekund per megaparsek, ett mått som kallas Hubble-konstanten. Du kan föreställa dig hur det fungerar genom att föreställa dig två poäng på en boll. När ballongen blåses upp ökar avståndet mellan de två punkterna; fyll ballongen med prickar, och allt verkar glida bort från allt annat med tiden när ballongen blåses upp. Om universum är bollen och prickarna är galaxer, är det en bra metafor för hur vårt universum förändras över tiden.
Många forskare förutspår att om tiotusentals miljarder år kommer universum så småningom att ta slut och “frysa”. Det kommer att bli universums värmedöd. Även känd som Big Freeze, beskriver denna teori universums slutliga öde när det närmar sig maximal entropi. När denna tröskel nås finns det ingen mer termisk energi eller värme. Stjärnor kan inte genomgå kärnfusion, så inget liv kan existera.
Men ett spännande alternativ, även om det inte har så mycket vetenskaplig tyngd, är att innan allt fryser kan universum falla tillbaka – alla galaxer klumpar ihop sig, snurrar närmare och närmare istället, tills det komprimeras igen till en punkt. . Astronomer kallar det Big Crunch. (Big Bang, Big Crunch… Jag anar ett tema här.) I en avlägsen framtid, när allt kondenserar, drar ihop sig mer och mer, kan det återigen skapa förutsättningar för en Big Bang.
Detta är grundförutsättningen bakom teorin om det cykliska eller oscillerande universum, som faktiskt går tillbaka till 1930-talet. Till och med Albert Einstein lekte med idén om ett universum som springer fram och tillbaka, dör och sträcker sig om och om igen. Ungefär som den romantiska komedin från 1993″jordsvins dag“, med Bill Murray i huvudrollen som en väderman som fastnat i en tidsslinga, som återupplever samma dag om och om igen, vårt universum kunde upprepade gånger cykla genom olika iterationer. Crunch, bang, crunch, bang.
Vid den tiden var Richard Chace Tolman, en amerikansk fysiker och kosmolog, den första som verkligen populariserade denna idé, men han försökte först motbevisa den. I början av 1900-talet var Big Bang-teorin inte vanlig. De flesta trodde att universum alltid hade funnits där och alltid skulle finnas. Faktum är att “Big Bang” under många år användes med hån, ett sätt att att avslå hur löjlig idén var för astronomer. Men Tolman märkte att förhållandet mellan väte och helium – de två vanligaste grundämnena i universum – inte kunde ha hänt i ett statiskt universum. En explosion startade förmodligen saker.
1934 publicerade Tolman sin bok “Relativity, Thermodynamics and Cosmology”, delvis inspirerad av beskrivningar av en expanderande universumsmodell som först föreslogs av Edwin Hubble 1929. Han och Hubble publicerade faktiskt tillsammans en gång, en artikel som beskrev universums expansion. Det är helt klart att stjärnor och galaxer utvecklas som i vår ballongmetafor. Vad som var mindre tydligt för Tolman och andra astronomer var om gravitationen så småningom skulle föra samman universum eller inte. “Han tog möjligheten av ett oscillerande universum på största allvar,” sa a Biografi av Tolman säger.
Vill du ha fler hälso- och vetenskapsberättelser i din inkorg? Prenumerera på Showens veckobrev Den vulgära vetenskapsmannen.
När Big Bang blev en accepterad vetenskaplig teori, försvann teorin om oscillerande universum. Men vissa fysiker, som Paul Steinhardt och Neil Turok, tog idén, finjusterade den något och blåste nytt liv i den. En central del av den uppdaterade teorin rör mörk energi, en mystisk och inte helt förstådd aspekt av universum som tros vara drivkraften bakom vårt expanderande universum.
I deras bok från 2007 “Endless Universe: Beyond the Big BangSteinhardt och Turok beskriver hur de kom fram till denna teori genom att postulera att mörk energi kunde ha existerat före Big Bang och är så kraftfull att den så småningom kommer att sammanföra universum med hjälp av en rörelse som “liknar en “fjäder” som sträcker ut “branes”. ” En term som används i teoretisk fysik för att beskriva en typ av struktur i universum.
Om detta vore sant betyder det att vårt universum är på en till synes oändlig loop, en kosmisk version av Groundhog Day på en rytm som spänner över miljarder, om inte biljoner år.
“Potentiell energi skulle bara märkas igen efter nio miljarder år av expansion och densiteten av materia och strålning hade sjunkit under den potentiella energin”, skrev Steinhardt och Turok. “Först då skulle den potentiella vårenergin ta över, precis som den gjorde före smällen. Återigen skulle den fungera som en källa till mörk energi som påskyndar sträckningen av branes, precis vad vi bevittnar idag…”
“Naturligtvis, om det kunde hända en gång, skulle ingenting hindra hela processen från att hända igen och igen. Detonationen kunde fortsätta i all oändlighet”, fortsatte Steinhardt och Turok. “Plötsligt och oavsiktligt hade vi återupplivat en uråldrig idé som vi hade lärt oss var omöjlig: ett cykliskt universum.”
Om detta vore sant betyder det att vårt universum är på en till synes oändlig loop, en kosmisk version av Groundhog Day på en rytm som spänner över miljarder, om inte biljoner år. Ändå är teorin inte allmänt accepterad inom vetenskapen. Det skulle vara ganska svårt att testa teorin om oscillerande universum, eftersom ingen information sannolikt skulle överleva cykeln med en Big Bang eller Big Crunch, även om matematisk fysiker Roger Penrose har hävdat att svarta hål från tidigare universum kan ha överlevt övergången.
Det finns många modeller av universum, men för att en modell ska vara användbar måste den vara testbar. Big Bang Theory är den bästa modellen vi har av hela universum, hur det bildades och vart det är på väg. Detta kan vara helt fel, men lycka till med att motbevisa det. Men tills vi vet mer om mörk energi – utan tvekan den mest mystiska av materien och energin i universum – har vi kanske inte tillräckligt med bevis som pekar på en upprepad cykel, universell död och återfödelse.
Men konstigt nog kan det finnas andra universum med olika fundamentala konstanter som har en cyklisk kvalitet. Naturligtvis skulle existensen av andra universum kräva att multiversteorin är verklig. För övrigt, även om det finns aspekter av vårt universum som tyder på att vi kan leva i ett multiversum, så är det också det ej bevisbart.
Läs mer
om universums ursprung