เกิดอะไรขึ้นก่อนบิ๊กแบง?

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

อะไรทำให้จักรวาลเกิดขึ้น? นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าสาเหตุที่แท้จริงต้องเป็นเรื่องพิเศษ แต่ถ้าเราถือว่าจุดเริ่มต้นของทุกสิ่งมาจากบิ๊กแบง คำถามก็เกิดขึ้น: เกิดอะไรขึ้นก่อนหน้านั้น ผู้เขียนให้เหตุผลที่น่าสนใจเกี่ยวกับการเริ่มต้นของเวลา

การถามวิทยาศาสตร์ว่าก่อนหน้านั้นเป็นอย่างไร ก็เหมือนถามว่า "คุณเป็นใครก่อนเกิด?"

“วิทยาศาสตร์ช่วยให้เราสามารถระบุได้ว่าเกิดอะไรขึ้นในหนึ่งล้านล้านวินาทีหลังจากบิ๊กแบง

“แต่เราแทบจะไม่เคยรู้ว่าอะไรเป็นสาเหตุของบิ๊กแบง

“มันน่าผิดหวัง แต่บางสิ่งก็ไม่สามารถเข้าใจได้อย่างสมบูรณ์ และนี่เป็นสิ่งที่ดี

พูดตามตรง: ค่อนข้างแปลกที่คิดว่าประวัติศาสตร์ของจักรวาลเริ่มต้นด้วยวันเกิดเมื่อ 13.8 พันล้านปีก่อน สิ่งนี้สอดคล้องกับหลักคำสอนทางศาสนาหลายประการ ตามที่จักรวาลถูกสร้างขึ้นผ่านการแทรกแซงจากเบื้องบน แม้ว่าวิทยาศาสตร์ไม่ได้กล่าวถึงเรื่องนี้ก็ตาม

เกิดอะไรขึ้นก่อนเวลาเริ่ม

หากทุกสิ่งที่เกิดขึ้นมีความสัมพันธ์เชิงสาเหตุ อะไรเป็นสาเหตุของการเกิดขึ้นของจักรวาล? เพื่อตอบคำถามที่ยากมากเกี่ยวกับสาเหตุแรก ตำนานทางศาสนาเกี่ยวกับการสร้างโลกใช้สิ่งที่นักมานุษยวิทยาวัฒนธรรมบางครั้งเรียกว่า "สิ่งมีชีวิตในเชิงบวก" หรือปรากฏการณ์เหนือธรรมชาติ เนื่องจากเวลามีจุดเริ่มต้นในอดีตอันไกลโพ้น สาเหตุแรกจึงต้องมีความพิเศษ ต้องเป็นเหตุผลที่ไร้สาเหตุ เป็นปรากฏการณ์ที่เพิ่งเกิดขึ้น และไม่มีอะไรเกิดขึ้นก่อน

แต่ถ้าเราถือว่าจุดเริ่มต้นของทุกสิ่งมาจากบิ๊กแบง คำถามก็เกิดขึ้น: เกิดอะไรขึ้นก่อนหน้านั้น เมื่อเราจัดการกับเทพเจ้าอมตะ นี่เป็นเรื่องที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง เนื่องจากความไร้กาลเวลาสำหรับพวกเขานั้นไม่ใช่คำถาม พระเจ้ามีอยู่นอกเวลาและเราทำไม่ได้ สำหรับเรา ไม่มีคำว่า "ก่อนเวลา" ดังนั้น หากเราถามคำถามว่าเกิดอะไรขึ้นก่อนบิ๊กแบง มันก็จะไร้ความหมายบ้าง แม้ว่าเราจะต้องค้นหาความหมายก็ตาม สตีเฟน ฮอว์คิงเคยเทียบเคียงกับคำถามที่ว่า "ทิศเหนือของขั้วโลกเหนือคืออะไร" และฉันชอบวลีที่ว่า "คุณเป็นใครก่อนคุณเกิด"

ออเรลิอุส ออกุสตีน ตั้งสมมติฐานว่าเวลาและพื้นที่ปรากฏขึ้นพร้อมกับการสร้างโลก สำหรับเขา แน่นอนว่าเป็นความรอบคอบของพระเจ้า และสำหรับวิทยาศาสตร์?

ในทางวิทยาศาสตร์ เพื่อที่จะเข้าใจว่าจักรวาลกำเนิด พัฒนา และเติบโตอย่างไร เราย้อนเวลากลับไปพยายามสร้างสิ่งที่เกิดขึ้นใหม่ เช่นเดียวกับนักบรรพชีวินวิทยา เราระบุ "ฟอสซิล" ได้ นั่นคือ เศษของสสารจากวันที่ล่วงไป และด้วยความช่วยเหลือจากพวกมัน เราเรียนรู้เกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางกายภาพต่างๆ ที่มีอยู่ในเวลานั้น

เราสันนิษฐานได้อย่างมั่นใจว่าจักรวาลมีการขยายตัวเป็นเวลาหลายพันล้านปี และกระบวนการนี้ยังคงดำเนินต่อไปในขณะนี้ ในกรณีนี้ "การขยายตัว" หมายความว่าระยะห่างระหว่างดาราจักรเพิ่มขึ้น กาแล็กซีเคลื่อนที่ออกจากกันด้วยความเร็วที่ขึ้นกับสิ่งที่อยู่ภายในจักรวาลในยุคต่างๆ กัน นั่นคือสิ่งที่สำคัญในอวกาศเต็มไปหมด

บิ๊กแบงไม่ใช่ระเบิด

เมื่อเราพูดถึงบิ๊กแบงและส่วนเสริม เรานึกภาพการระเบิดที่เริ่มต้นทุกอย่าง นั่นคือเหตุผลที่เราตั้งชื่อมันอย่างนั้น แต่นี่เป็นความเข้าใจผิด กาแล็กซีต่างเคลื่อนออกจากกัน เพราะมันแยกจากกันอย่างแท้จริงด้วยการแผ่ขยายของอวกาศเอง เช่นเดียวกับผ้ายืดหยุ่น อวกาศยืดออกและบรรทุกกาแล็กซีไปด้วย ในขณะที่กระแสน้ำพัดเอาท่อนซุงไปด้วย ดังนั้นกาแล็กซีจึงเรียกว่าเศษซากที่ปลิวจากการระเบิดไม่ได้ ไม่มีการระเบิดกลาง จักรวาลกำลังขยายตัวในทุกทิศทาง และเป็นประชาธิปไตยอย่างสมบูรณ์ แต่ละจุดมีความสำคัญเท่าเทียมกันบางคนในดาราจักรอันไกลโพ้นเห็นการกำจัดกาแล็กซีอื่นแบบเดียวกับที่เราทำ

(หมายเหตุ: กาแลคซีใกล้เคียงมีการเบี่ยงเบนจากการไหลของจักรวาลที่เรียกว่า "การเคลื่อนที่ในพื้นที่" ซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วง ตัวอย่างเช่น เนบิวลาแอนโดรเมดากำลังเข้าใกล้เรา)

ย้อนอดีต

หากเราหมุนภาพยนตร์จักรวาลไปข้างหลัง เราจะเห็นว่าสสารถูกบีบมากขึ้นเรื่อยๆ ในพื้นที่ที่หดตัว อุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความดันเพิ่มขึ้น และการสลายตัวเริ่มต้นขึ้น โมเลกุลแตกตัวเป็นอะตอม อะตอมเป็นนิวเคลียสและอิเล็กตรอน นิวเคลียสของอะตอมเป็นโปรตอนและนิวตรอน จากนั้นโปรตอนและนิวตรอนก็กลายเป็นควาร์ก การสลายตัวของสสารตามลำดับนี้เป็นองค์ประกอบพื้นฐานและพื้นฐานที่สุดเกิดขึ้นเมื่อนาฬิกาเดินในทิศทางตรงกันข้ามกับการระเบิด

ตัวอย่างเช่น อะตอมของไฮโดรเจนสลายตัวก่อนบิ๊กแบงประมาณ 400,000 ปีก่อนบิ๊กแบง นิวเคลียสของอะตอมในเวลาประมาณหนึ่งนาที และโปรตอนที่มีนิวตรอนในเสี้ยววินาที (แน่นอนว่าเมื่อมองย้อนกลับ) เรารู้เรื่องนี้ได้อย่างไร? เราพบเศษของรังสีตั้งแต่ตอนที่อะตอมแรกก่อตัว (รังสีไมโครเวฟพื้นหลังที่ระลึก) และพบว่านิวเคลียสแรกของอะตอมของแสงปรากฏขึ้นอย่างไรเมื่อเอกภพมีอายุเพียงไม่กี่นาที สิ่งเหล่านี้คือฟอสซิลของจักรวาลที่ชี้ทางให้เราเห็นในทิศทางตรงกันข้าม

ในปัจจุบัน เราสามารถทดลองจำลองสภาวะที่มีอยู่เมื่อเอกภพมีขนาดหนึ่งในล้านล้านวินาที สำหรับเรา อาจดูเหมือนเป็นค่าเล็กน้อย แต่สำหรับอนุภาคเบาของโฟตอน นี่เป็นเวลานาน ปล่อยให้มันบินได้ในระยะทางที่มากกว่าหนึ่งล้านล้านเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของโปรตอน เมื่อเราพูดถึงเอกภพยุคแรก เราควรลืมมาตรฐานของมนุษย์และแนวคิดเกี่ยวกับเวลา

แน่นอน เราต้องการเข้าใกล้ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในขณะที่เวลาเท่ากับ 0 แต่เมื่อถึงจุดหนึ่ง เราก็ชนเข้ากับกำแพงแห่งความโง่เขลา และสามารถคาดการณ์ทฤษฎีปัจจุบันของเราได้เพียงด้วยความหวังว่าพวกเขาจะให้เราอย่างน้อย ร่องรอยบางอย่างที่จะเกิดขึ้นในช่วงเริ่มต้น ณ พลังงานและอุณหภูมิที่เราไม่สามารถสร้างได้ในห้องปฏิบัติการ แต่เรารู้สิ่งหนึ่งอย่างแน่นอน เมื่อเวลาใกล้เป็นศูนย์ ทฤษฎีปัจจุบันของเราเกี่ยวกับคุณสมบัติของอวกาศและเวลา ซึ่งเป็นทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์จะไม่ทำงาน

นี่คือขอบเขตของกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งระยะทางนั้นเล็กมากจนเราต้องจินตนาการว่าอวกาศไม่ใช่แผ่นที่ต่อเนื่องกัน แต่เป็นโครงสร้างที่ละเอียด น่าเสียดายที่เราไม่มีทฤษฎีเชิงคุณภาพที่อธิบายความละเอียดของอวกาศดังกล่าว เนื่องจากไม่มีกฎแรงโน้มถ่วงทางกายภาพในระดับควอนตัม (เรียกว่าแรงโน้มถ่วงควอนตัม) ผู้สมัครแน่นอน ตัวอย่างเช่น ทฤษฎีซูเปอร์สตริงและแรงโน้มถ่วงควอนตัมลูป แต่ขณะนี้ยังไม่มีหลักฐานว่าอธิบายปรากฏการณ์ทางกายภาพได้อย่างถูกต้อง

จักรวาลวิทยาควอนตัมไม่ตอบคำถาม

อย่างไรก็ตาม ความอยากรู้ของบุคคลนั้นต้องการให้เขตแดนเข้าใกล้ค่าของเวลาเป็นศูนย์ สิ่งที่คุณสามารถพูดได้? ในช่วงปี 1980 Alexander Vilenkin, Andrei Linde และ James Hartl และ Stephen Hawking ได้เสนอแบบจำลองจักรวาลวิทยาควอนตัมสามแบบ ซึ่งจักรวาลมีอยู่ในรูปของอะตอม และสมการก็คล้ายกับที่ใช้ในกลศาสตร์ควอนตัม

ในสมการนี้ จักรวาลเป็นคลื่นแห่งความน่าจะเป็น ซึ่งโดยพื้นฐานแล้ว เชื่อมโยงภูมิภาคควอนตัมที่ไร้กาลเวลากับภูมิภาคคลาสสิก ที่ซึ่งมีเวลา นั่นคือจักรวาลที่เราอาศัยอยู่ และซึ่งขณะนี้กำลังขยายตัว การเปลี่ยนจากควอนตัมเป็นแบบคลาสสิกหมายถึงการเกิดขึ้นของอวกาศ สิ่งที่เราเรียกว่าบิ๊กแบง ดังนั้น บิ๊กแบงจึงเป็นความผันผวนของควอนตัมที่ไม่มีสาเหตุ สุ่มเป็นการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี: ตั้งแต่ไม่มีเวลาจนถึงการมีอยู่ของมัน

สมมติว่าหนึ่งในแบบจำลองง่ายๆ เหล่านี้ถูกต้อง จะเป็นคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับสาเหตุแรกหรือไม่ เราสามารถกำจัดความจำเป็นของสาเหตุทั้งหมดโดยใช้ความน่าจะเป็นของฟิสิกส์ควอนตัมได้หรือไม่

น่าเสียดายที่ แน่นอนว่าโมเดลดังกล่าวจะเป็นผลงานทางปัญญาที่น่าประหลาดใจ มันจะเป็นก้าวที่ยิ่งใหญ่ในการทำความเข้าใจที่มาของทุกสิ่ง แต่นี้ไม่เพียงพอ วิทยาศาสตร์ไม่สามารถอยู่ในสุญญากาศได้ เธอต้องการเครื่องมือทางความคิด เช่น อวกาศ เวลา สสาร พลังงาน เธอต้องการการคำนวณ เธอต้องการกฎการอนุรักษ์ปริมาณเช่นพลังงานและโมเมนตัม คุณไม่สามารถสร้างตึกระฟ้าจากแนวคิดได้ เช่นเดียวกับที่คุณไม่สามารถสร้างแบบจำลองได้โดยไม่มีแนวคิดและกฎหมาย การขอให้วิทยาศาสตร์ "อธิบาย" สาเหตุแรกก็เหมือนกับการขอให้วิทยาศาสตร์อธิบายโครงสร้างของตัวเอง นี่เป็นคำขอให้จัดทำแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ที่ไม่ใช้แบบอย่าง ไม่มีแนวคิดก่อนหน้านี้ที่จะดำเนินการ วิทยาศาสตร์ทำไม่ได้ เช่นเดียวกับที่คนเราไม่สามารถคิดได้หากไม่มีสมอง

ปริศนาของสาเหตุรากยังคงไม่คลี่คลาย คุณสามารถเลือกศาสนาและศรัทธาได้ และคุณยังสามารถสรุปได้ว่าวิทยาศาสตร์จะเข้าใจทุกอย่างเมื่อเวลาผ่านไป เราเองก็สามารถเช่นเดียวกับ Pyrho ที่ขี้ระแวงในกรีกโบราณ ยอมรับอย่างถ่อมตนว่าความรู้ของเรามีขีดจำกัด เราสามารถชื่นชมยินดีกับสิ่งที่เราประสบความสำเร็จและเข้าใจต่อไป ในขณะที่ตระหนักว่าไม่จำเป็นต้องรู้ทุกอย่างและเข้าใจทุกอย่าง ก็เพียงพอแล้วที่เราจะยังคงสนใจใคร่รู้ต่อไป

ความอยากรู้ที่ไม่มีปริศนาก็ทำให้ตาบอด และปริศนาที่ไม่มีความอยากรู้ก็มีข้อบกพร่อง