Jedno od najvećih pitanja o našem svemiru je odakle sve dolazi. Kada smo otkrili da su divovske spirale na nebu galaksije koje se ne razlikuju mnogo od vlastitog Mliječnog puta, prvo smo počeli shvaćati veličinu onoga što opažamo. Ti udaljeni "otoci svemira" nisu u Mliječnom putu: oni su zbirke milijardi ili trilijuna zvijezda, razdvojene milijunima ili milijardama svjetlosnih godina u svemiru.
Kad smo otkrili da je dalja galaksija od nas, što brže napušta našu perspektivu, pred nama se otvorila znatiželjna stvar, što je u skladu s općom relativnošću: možda se ne galaksije odmiču od našeg mjesta, već se samo tkivo prostora širi. Ako je to slučaj, tada se svemir ne mora samo proširiti, već i ohladiti, a valna duljina svjetlosti se s vremenom mora protezati na sve niže i niže energije. Pored toga, možemo ekstrapolirati to ne samo naprijed, već i unatrag: u vrijeme kada je svemir bio manji.
Gledajući u tom smjeru, vidimo da je svemir bio gušći, topliji, širi se brže i kompaktniji. Svemir je u svojoj najranijoj mladosti bio toliko energičan da su se neutralni atomi rastrgali, a čak i prije toga nisu mogli formirati čak ni pojedina atomska jezgra.
Takva slika - Veliki prasak - potvrđena je otkrićem relikvijskog zračenja, kozmičkom mikrovalnom pozadinom, mjerenjima njegovog spektra i fluktuacija, kao i otkrićem primarnih elemenata koji su ostali od tada. Ali koliko god moglo biti primamljivo otići sve do izuzetno vrućeg i gustog stanja, do singularnosti, to je u našem svemiru jednostavno nemoguće.
Vidite, postoje ozbiljni problemi koji nastaju ako pokušate ići ovako daleko ovako daleko:
- Svemir se ne bi proširio u neograničeno vrijeme, ne bi se odmah urušio, ne bi dopustio formiranje zvijezda ili galaksija, ako početna brzina širenja i gustoća energije ne bi bili savršeno uravnoteženi.
Promotivni video:
- Svemir bi imao različite temperature u različitim smjerovima - koje ne promatramo - ako nešto ne bi dovelo do ujednačene raspodjele temperature.
- Svemir bi bio ispunjen visokoenergetskim relikvijama kakve nikada nisu pronađene, kao rezultat proizvoljne ekstrapolacije u prošlost.
I opet, kada promatramo svemir, vidimo zvijezde i galaksije; ona ima istu temperaturu u svim smjerovima; nisu vidljive visokoenergetske relikvije.
Rješenje ovih problema bila je teorija kozmičke inflacije koja je zamijenila ideju singularnosti razdobljem eksponencijalne ekspanzije prostora i koja je propisala tako početne uvjete da ne bi mogao doći do Velikog praska. Osim toga, inflacija je stvorila šest predviđanja onoga što bismo trebali promatrati u našem svemiru:
- Savršeno ravni svemir.
- Svemir s fluktuacijama na skali većoj od svjetlosti mogao bi svladati.
- Svemir s maksimalnom temperaturom koja neće biti proizvoljno visoka.
- Univerzum, čija je fluktuacija bila s jedne strane adijabatna ili jednaka entropija.
- Svemir, čiji je spektar fluktuacija nešto manji od prirode invariantne ljestvice (n_s <1).
- Napokon, Svemir s određenim spektrom gravitacijskih fluktuacija valova.
Prvo je potvrđeno, šesto se još traži.
Sljedeće logično pitanje o našem podrijetlu bit će, naravno, odakle dolazi inflacija? Je li ta država bila vječna u odnosu na prošlost (to jest, nije imala porijeklo i uvijek je postojala) do kraja i stvaranja Velikog praska? Je li to stanje imalo početak kada je izišlo iz neinflatornog stanja svemirskog vremena neko određeno vrijeme u prošlosti? Ili je to bilo u cikličkom stanju kada je vrijeme bilo zatvoreno u petlji?
Teško u ovome je što ne možemo primijetiti ništa u našem Svemiru, što nam je omogućilo da odaberemo jednu od ove tri mogućnosti. U svim, osim najopterećenijih modela inflacije (i osim onih koje smo isključili), na naš svemir utjecali su samo posljednjih 10 (-33) sekundi inflacije ili tako nešto. Eksponencijalna priroda inflacije briše svaku informaciju koja je rođena prije nje, odvajajući je od svega što možemo promatrati, izbacujući je iz našeg promatračkog svemira.
Ali ono što nam ostaje u obliku promatranog Univerzuma je ogromno: 46 milijardi svjetlosnih godina u radijusu, 1012 galaksija, 1024 zvijezde, 1080 atoma i oko 1090 fotona. Ali ovi brojevi, iako astronomski, su konačni i ne daju nam nikakve podatke o onome što se događalo u svemiru prije ovog sitnog posljednjeg djelića sekunde inflacije. Možemo napraviti teorijske proračune kako bismo pokušali izbaciti još neke pretpostavke, ali sve će ovisiti o odabranom modelu. S izuzetkom nekoliko određenih modela koji bi ostavili u našem svemiru vidljive tragove (većina ne), ne možemo znati kako - ili čak i ako - svemir započeo svoj početak.
Ukupna količina informacija koja nam je dostupna u Svemiru je ograničena, a s njom i količina znanja koju o njoj možemo dobiti. Međutim, treba još puno toga naučiti, još se puno toga što znanost ne zna. Ali neke stvari koje najvjerojatnije nikad nećemo znati. Svemir je možda beskonačan, ali naše znanje o njemu nikada neće biti.
