Điều gì đã xảy ra trước Vụ nổ lớn? Câu trả lời thông thường cho câu hỏi đó thường là, Không có gì giống như ‘trước Vụ nổ lớn. '' Đó là sự kiện bắt đầu tất cả. Nhưng câu trả lời đúng, theo nhà vật lý Sean Carroll, là, Chúng tôi chỉ không biết. Carroll, cũng như nhiều nhà vật lý và vũ trụ học khác đã bắt đầu xem xét khả năng có thời gian trước Vụ nổ lớn, cũng như các lý thuyết thay thế về cách thức vũ trụ của chúng ta hình thành. Carroll đã thảo luận về loại nghiên cứu đầu cơ này trong một cuộc thảo luận tại Hội nghị của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ vào tuần trước tại St. Louis, Missouri.
Đây là một thời gian thú vị để trở thành một nhà vũ trụ học, Carroll Carroll nói. Chúng tôi vừa được chúc phúc vừa bị nguyền rủa. Nó có một thời kỳ hoàng kim, nhưng vấn đề là mô hình chúng ta có trong vũ trụ không có ý nghĩa gì.
Đầu tiên, có một vấn đề về hàng tồn kho, trong đó 95% vũ trụ không được tính đến. Các nhà vũ trụ học dường như đã giải quyết vấn đề đó bằng cách pha chế vật chất tối và năng lượng tối. Nhưng bởi vì chúng tôi đã tạo ra vật chất và phù hợp với dữ liệu không có nghĩa là chúng tôi hiểu bản chất của vũ trụ.
Một bất ngờ lớn khác về vũ trụ của chúng ta đến từ dữ liệu thực tế từ tàu vũ trụ WMAP (Thăm dò bất đẳng hướng lò vi sóng Wilkinson) đang nghiên cứu về Nền vi sóng vũ trụ (CMB), tiếng vang vang dội của Vụ nổ lớn.
Ảnh chụp nhanh WMAP về cách thức vũ trụ ban đầu cho thấy nó nóng, dày đặc và trơn tru [entropy thấp] trên một vùng không gian rộng, Carroll nói. Chúng tôi không hiểu tại sao lại như vậy. Đó là một bất ngờ lớn hơn nhiều so với vấn đề hàng tồn kho. Vũ trụ của chúng ta chỉ trông không tự nhiên. Carroll cho biết các trạng thái của entropy thấp là rất hiếm, cộng với tất cả các điều kiện ban đầu có thể có thể phát triển thành vũ trụ như chúng ta, phần lớn áp đảo có entropy cao hơn nhiều, không thấp hơn.
Nhưng hiện tượng đáng ngạc nhiên nhất về vũ trụ, Carroll nói, là mọi thứ thay đổi. Và tất cả xảy ra theo một hướng nhất quán từ quá khứ đến tương lai, trong toàn vũ trụ.
Một số người khác gọi nó là mũi tên của thời gian. Mũi tên thời gian này xuất phát từ định luật nhiệt động lực học thứ hai, gọi entropy. Luật pháp quy định rằng các hệ thống khép kín luôn chuyển từ trật tự sang rối loạn theo thời gian. Định luật này là cơ bản cho vật lý và thiên văn học.
Một trong những câu hỏi lớn về các điều kiện ban đầu của vũ trụ là tại sao entropy bắt đầu quá thấp? Bí mật và entropy thấp gần Big Bang chịu trách nhiệm cho tất cả mọi thứ về mũi tên thời gian mà Carroll nói Carroll. Cuộc sống và cái chết, ký ức, dòng chảy của thời gian. Các sự kiện xảy ra theo thứ tự và có thể đảo ngược.
Mỗi khi bạn làm vỡ một quả trứng hoặc làm đổ một cốc nước mà bạn đang làm vũ trụ học quan sát, thì Carroll Carroll nói.
Do đó, để trả lời câu hỏi của chúng ta về vũ trụ và mũi tên thời gian, chúng ta có thể cần phải xem xét những gì đã xảy ra trước Vụ nổ lớn.
Carroll nhấn mạnh đây là những vấn đề quan trọng để suy nghĩ. Đây không chỉ là thần học giải trí, còn ông nói. Chúng tôi muốn một câu chuyện về vũ trụ có ý nghĩa. Khi chúng ta có những thứ có vẻ đáng ngạc nhiên, chúng ta tìm kiếm một cơ chế cơ bản làm cho câu đố trở nên dễ hiểu. Vũ trụ entropy thấp là đầu mối của một cái gì đó và chúng ta nên làm việc để tìm thấy nó.
Ngay bây giờ, chúng tôi không có một mô hình tốt về vũ trụ, và các lý thuyết hiện tại không thể trả lời các câu hỏi. Thuyết tương đối rộng cổ điển dự đoán vũ trụ bắt đầu bằng một điểm kỳ dị, nhưng nó có thể chứng minh bất cứ điều gì cho đến sau Vụ nổ lớn.
Lý thuyết lạm phát, trong đó đề xuất một giai đoạn mở rộng cực kỳ nhanh chóng (theo cấp số nhân) của vũ trụ trong những khoảnh khắc đầu tiên, không giúp ích được gì, Carroll nói. Đây chỉ là vấn đề entropy tồi tệ hơn. Lạm phát đòi hỏi một lý thuyết về điều kiện ban đầu.
Ngoài ra còn có các mô hình khác, nhưng Carroll đã đề xuất, và dường như ủng hộ ý tưởng về đa vũ trụ tiếp tục tạo ra các vũ trụ trẻ em. Vũ trụ quan sát của chúng ta có thể không phải là toàn bộ câu chuyện, ông nói. Nếu chúng ta là một phần của đa vũ trụ lớn hơn, không có trạng thái cân bằng entropy tối đa và entropy được tạo ra thông qua việc tạo ra các vũ trụ như của chúng ta.
Carroll cũng thảo luận về nghiên cứu mới mà ông và một nhóm các nhà vật lý đã thực hiện, nhìn lại, một lần nữa, kết quả từ WMAP. Carroll và nhóm của ông nói rằng dữ liệu cho thấy vũ trụ bị phá hủy.
Các phép đo từ WMAP cho thấy các dao động trong nền vi sóng mạnh hơn khoảng 10% ở một phía của bầu trời so với phía bên kia.
Một lời giải thích cho vũ trụ nặng về một phía của người Viking này sẽ là nếu những biến động này thể hiện một cấu trúc còn sót lại từ vũ trụ tạo ra vũ trụ của chúng ta.
Carroll cho biết tất cả những điều này sẽ được giúp đỡ bằng cách hiểu rõ hơn về lực hấp dẫn lượng tử. Biến động lượng tử có thể tạo ra vũ trụ mới. Nếu dao động nhiệt trong một không gian yên tĩnh có thể dẫn đến vũ trụ bé, chúng sẽ có entropy riêng và có thể tiếp tục tạo ra vũ trụ.
Cấp, - và Carroll nhấn mạnh điểm này - bất kỳ nghiên cứu về các chủ đề này thường được coi là đầu cơ tại thời điểm này. Không ai trong số này là công cụ được thiết lập vững chắc, ông nói. Tôi sẽ đặt cược ngay cả tiền rằng điều này là sai. Nhưng hy vọng tôi sẽ có thể quay lại sau 10 năm và nói với bạn rằng chúng tôi đã tìm ra tất cả.
Phải thừa nhận rằng, với tư cách là nhà văn, cố gắng gói gọn các cuộc nói chuyện và ý tưởng của Carroll Carroll vào một bài viết ngắn chắc chắn không làm họ công bằng. Hãy xem Carroll Carroll tiếp nhận những khái niệm này và nhiều hơn nữa tại blog của anh ấy, Cosmic Variance. Ngoài ra, hãy đọc một bản tóm tắt tuyệt vời về cuộc nói chuyện Carroll Carroll, được viết bởi Chris Lintott cho BBC. Tôi đã nghiên cứu về Carroll Carroll trong hơn một tuần nay và suy ngẫm về sự khởi đầu của thời gian - và thậm chí có thể có thời gian trước thời gian - đã tạo nên một tuần thú vị và quyến rũ. Cho dù thời gian đó đã đưa tôi tiến hay lùi trong sự hiểu biết của tôi vẫn được nhìn thấy!
