Hvordan blev universet til at være?
Det er måske det største store mysterium, og roden til alle de andre. Menneskets største spørgsmål - Hvordan begyndte livet? Hvad er bevidsthed? Hvad er mørk stof, mørk energi, tyngdekraft? - stamme fra det.
"Alle andre mysterier ligger nedstrøms for dette spørgsmål," sagde Ann Druyan, forfatteren og enken af astronom Carl Sagan. "Det betyder noget for mig, fordi jeg er menneske og ikke kan lide at ikke vide."
Selv når teorierne, der forsøger at løse dette mysterium, bliver stadig mere komplicerede, er forskere hjemsøgt af muligheden for, at nogle af de mest kritiske led i deres ræsonnementskæde er forkerte.
Grundlæggende mysterier
I henhold til standard Big Bang-modellen blev universet født i en periode med inflation, der begyndte for omkring 13,8 milliarder år siden. Som en hurtig ekspanderende ballon svulmede den fra en størrelse mindre end et elektron til næsten sin nuværende størrelse inden for en lille brøkdel af et sekund.
Oprindeligt var universet kun gennemsyret af energi. En del af denne energi samledes i partikler, der samledes i lette atomer som brint og helium. Disse atomer klumpede først sammen i galakser, derefter stjerner, inden for hvis ildovne alle de andre elementer blev smedet.
Dette er det generelt aftalte billede af vores universets oprindelse som afbildet af forskere. Det er en magtfuld model, der forklarer mange af de ting, som videnskabsmænd ser, når de ser op på himlen, såsom den tidens bemærkelsesværdige glatthed på store skalaer og den jævne fordeling af galakser på modsatte sider af universet.
Men der er ting ved denne historie, der gør nogle forskere urolige. For det første kan ideen om, at universet gennemgik en periode med hurtig inflation tidligt i dets historie, ikke direkte testes, og den er afhængig af eksistensen af en mystisk form for energi i universets begyndelse, der længe er forsvundet.
"Inflation er en ekstremt kraftig teori, og alligevel har vi stadig ingen idé om, hvad der forårsagede inflation, eller om det endda er den rigtige teori, skønt den fungerer ekstremt godt," sagde Eric Agol, en astrofysiker ved University of Washington.
For nogle forskere er inflation en clunky tilføjelse til Big Bang-modellen, en nødvendig kompleksitet, der er knyttet til, at den passer med observationer. Dette ville ikke være den sidste tilføjelse.
"Vi har også lært, at der skal være mørk stof i universet, og nu mørk energi," sagde Paul Steinhardt, en teoretisk fysiker ved Princeton University. "Så hvordan modellen fungerer i dag er, at du siger: 'OK, du tager nogle Big Bang, du tager lidt inflation, du indstiller det for at have følgende egenskaber, så tilføjer du en vis mængde mørkt stof og mørk energi.' Disse ting hænger ikke sammen i en sammenhængende teori. "
Steinhardt bekymrer kosmologer fungerer mere som ingeniører end forskere. Hvis en observation ikke stemmer overens med den aktuelle model, vedhæfter de en anden komponent eller tænker på eksisterende, så de passer. Komponenterne er ikke forbundet, og der er ingen grund til at tilføje dem undtagen for at matche observationer. Det er som at prøve at løse en gammel bil ved at tilføje nye dele fra nyere, men forskellige modeller. Disse dele fungerer muligvis på kort sigt, men til sidst har du brug for en ny bil.
Et ageless univers
I de senere år har Steinhardt arbejdet med Anna Ijjas, en teoretisk fysiker ved Harvard University, om et radikalt alternativ til standard Big Bang-modellen.
Ifølge deres idé, kaldet hoppende kosmologi, blev universet født ikke bare en gang, men muligvis flere gange i uendelige cykler af sammentrækning og ekspansion. Teorien erstatter "big bang" med en "big bounce", der glat forbinder perioder med sammentrækning og udvidelse af universet og løser mange af de problemer, der plager inflationsteorien.
Parret hævder, at deres ekpyrotiske eller "cykliske" teori ikke kun ville forklare inflation, men også andre kosmiske mysterier, herunder mørkt stof, mørk energi, og hvorfor universet ser ud til at ekspandere ved et stadigt accelererende klip.
Mens kontroversiel, hoppende kosmologi rejser muligheden for, at universet er tidløst og selvfornyende. Det er et udsyn, måske endda mere ærefrygtindgydende end et univers med en bestemt begyndelse og slutning, for det ville betyde, at stjernerne på himlen, selv de ældste, er som kortvarige ildfluer i det store skema af ting.
"Jeg vil gerne håbe, at den indsats, samfundet strømmer ind i videnskabelig forskning, bringer os tættere på de grundlæggende sandheder og ikke kun en måde at fremstille nyttige værktøjer på," sagde Californiens Institut for Teknologi-astronom Richard Massey. "Men jeg er lige så bange for at finde ud af, at alt, hvad jeg ved, er forkert, og håber i hemmelighed, at jeg ikke gør det."
Denne artikel blev opdateret 27. juni 2019 af Live Science-bidragyder Tim Childers.
