Hvordan ble universet til å være?
Det er kanskje det største Store mysteriet, og roten til alle de andre. Humanitetens største spørsmål - Hvordan begynte livet? Hva er bevissthet? Hva er mørk materie, mørk energi, tyngdekraft? - stamme fra det.
"Alle andre mysterier ligger nedstrøms dette spørsmålet," sa Ann Druyan, forfatteren og enken til astronomen Carl Sagan. "Det betyr noe for meg fordi jeg er menneske og ikke liker å ikke vite."
Selv når teoriene som prøver å løse dette mysteriet blir stadig mer komplekse, blir forskere hjemsøkt av muligheten for at noen av de mest kritiske leddene i deres resonnementkjede er gale.
Grunnleggende mysterier
I følge standard Big Bang-modellen ble universet født i en inflasjonsperiode som begynte for rundt 13,8 milliarder år siden. Som en raskt ekspanderende ballong, svulmet den fra en størrelse mindre enn et elektron til nesten sin nåværende størrelse i løpet av et lite stykke fra et sekund.
Opprinnelig ble universet bare gjennomsyret av energi. Noe av denne energien samlet seg inn i partikler, som samlet seg til lette atomer som hydrogen og helium. Disse atomene klumpet seg først sammen i galakser, deretter stjerner, inni hvis brennende ovner alle de andre elementene var smidd.
Dette er det generelt avtalte bildet av universets opprinnelse som avbildet av forskere. Det er en kraftig modell som forklarer mange av de tingene forskere ser når de ser opp på himmelen, for eksempel romtidens bemerkelsesverdige glatthet på store skalaer og jevn fordeling av galakser på motsatte sider av universet.
Men det er ting med denne historien som gjør noen forskere urolige. For det første kan ideen om at universet gjennomgikk en periode med rask inflasjon tidlig i sin historie ikke direkte testes, og den er avhengig av eksistensen av en mystisk energiform i universets begynnelse som for lengst er forsvunnet.
"Inflasjon er en ekstremt kraftig teori, og ennå har vi ingen anelse om hva som forårsaket inflasjon eller om det til og med er riktig teori, selv om det fungerer ekstremt godt," sa Eric Agol, en astrofysiker ved University of Washington.
For noen forskere er inflasjon et klønete tilskudd til Big Bang-modellen, en nødvendig kompleksitet lagt til for at den passer sammen med observasjoner. Dette ville ikke være det siste tilskuddet.
"Vi har også lært at det må være mørk materie i universet, og nå mørk energi," sa Paul Steinhardt, en teoretisk fysiker ved Princeton University. "Så måten modellen fungerer i dag er at du sier: 'OK, du tar litt Big Bang, du tar litt inflasjon, du stiller det inn for å ha følgende egenskaper, så legger du til en viss mengde mørk materie og mørk energi.' Disse tingene henger ikke sammen i en sammenhengende teori. "
Steinhardt bekymrer seg for at kosmologene opptrer mer som ingeniører enn forskere. Hvis en observasjon ikke samsvarer med den gjeldende modellen, knytter de en annen komponent til eller toner med eksisterende for å passe. Komponentene er ikke tilkoblet, og det er ingen grunn til å legge dem til, bortsett fra å samsvare med observasjoner. Det er som å prøve å fikse en gammel bil ved å legge til nye deler fra nyere, men forskjellige modeller. Disse delene kan fungere på kort sikt, men til slutt trenger du en ny bil.
Et tidløst univers
De siste årene har Steinhardt samarbeidet med Anna Ijjas, en teoretisk fysiker ved Harvard University, om et radikalt alternativ til standard Big Bang-modellen.
I følge ideen deres, kalt hoppende kosmologi, ble universet født ikke bare en gang, men muligens flere ganger i uendelige sykluser av sammentrekning og ekspansjon. Teorien erstatter "big bang" med en "big bounce", som jevnt forbinder perioder med sammentrekning og utvidelse av universet og løser mange av problemene som plager inflasjonsteorien.
Paret hevder at deres ekpyrotiske, eller "sykliske" teori ville forklare ikke bare inflasjon, men også andre kosmiske mysterier, inkludert mørk materie, mørk energi og hvorfor universet ser ut til å utvide seg på et stadig akselererende klipp.
Mens kontroversiell, spretter kosmologi opp muligheten for at universet er tidløst og selvfornyende. Det er utsiktene kanskje enda mer imponerende enn et univers med en bestemt begynnelse og slutt, for det vil bety at stjernene på himmelen, til og med de eldste, er som kortvarige ildfluer i den store tingenes opplegg.
"Jeg vil håpe at den innsatsen samfunnet strømmer inn i vitenskapelig forskning er å bringe oss nærmere grunnleggende sannheter, og ikke bare en måte å lage nyttige verktøy på," sa California Institute of Technology-astronom Richard Massey. "Men jeg er like livredd for å finne ut at alt jeg vet er galt, og håper i all hemmelighet at jeg ikke gjør det."
Denne artikkelen ble oppdatert 27. juni 2019 av Live Science-bidragsyter Tim Childers.
