Bagaimana keadaan alam semesta?
Ia mungkin Misteri Besar yang terbesar, dan akar semua yang lain. Soalan kemanusiaan - Bagaimana kehidupan bermula? Apakah kesedaran? Apakah benda gelap, tenaga gelap, graviti? - berpunca dari itu.
"Semua misteri lain terletak di hilir soalan ini," kata Ann Druyan, pengarang dan balu ahli astronomi Carl Sagan. "Ia penting untuk saya kerana saya adalah manusia dan tidak suka tidak mengetahui."
Walaupun teori-teori yang cuba menyelesaikan misteri ini semakin semakin rumit, saintis dihantui oleh kemungkinan bahawa beberapa pautan yang paling kritikal dalam rantaian pemikiran mereka salah.
Misteri asas
Menurut model Big Bang standard, alam semesta dilahirkan semasa tempoh inflasi yang bermula sekitar 13.8 bilion tahun yang lalu. Seperti belon yang berkembang pesat, ia membesar dari saiz yang lebih kecil daripada elektron hingga hampir saiz semasa dalam pecahan kecil sesaat.
Pada mulanya, alam semesta hanya diserap oleh tenaga. Sebahagian daripada tenaga ini terbalik ke dalam zarah, yang berkumpul menjadi atom ringan seperti hidrogen dan helium. Atom-atom ini berkumpul dahulu ke dalam galaksi, maka bintang-bintang, di dalam tungku yang berapi-api semua unsur-unsur lain dipalsukan.
Inilah gambaran umum tentang asal usul alam semesta seperti yang digambarkan oleh saintis. Ia adalah model yang kuat yang menerangkan banyak perkara saintis melihat ketika mereka melihat di langit, seperti kelancaran luar biasa ruang masa pada skala besar dan pengedaran galaksi walaupun pada sisi bertentangan alam semesta.
Tetapi ada perkara-perkara mengenai kisah ini yang membuat beberapa saintis tidak selesa. Sebagai permulaan, idea bahawa alam semesta yang menjalani tempoh inflasi yang cepat awal dalam sejarahnya tidak dapat diuji secara langsung, dan ia bergantung kepada wujudnya bentuk tenaga misterius di permulaan alam semesta yang telah lama hilang.
"Inflasi adalah teori yang sangat kuat, tetapi kita masih tidak tahu apa yang menyebabkan inflasi atau sama ada teori yang benar, walaupun ia berfungsi dengan sangat baik," kata Eric Agol, ahli astrofisika di Universiti Washington.
Bagi sesetengah saintis, inflasi merupakan tambahan yang kikuk kepada model Big Bang, kerumitan yang diperlukan untuk menjadikannya sesuai dengan pemerhatian. Ini tidak akan menjadi tambahan terakhir.
"Kami juga belajar bahawa terdapat perkara gelap di alam semesta, dan kini tenaga gelap," kata Paul Steinhardt, ahli fizik teori di Princeton University. "Jadi cara model berfungsi hari ini ialah anda berkata, 'Baiklah, anda mengambil beberapa Big Bang, anda mengambil beberapa inflasi, anda tune itu untuk mempunyai sifat-sifat berikut, maka anda menambah sejumlah bahan gelap dan tenaga gelap.' Perkara-perkara ini tidak berkaitan dengan teori yang koheren. "
Steinhardt bimbang kosmologi bertindak lebih sebagai jurutera daripada saintis. Sekiranya pemerhatian tidak sepadan dengan model semasa, mereka melampirkan komponen atau pengikat lain dengan yang sedia ada. Komponen tidak bersambung dan tidak ada alasan untuk menambahkannya kecuali untuk memadankan pemerhatian. Ia seperti cuba membaiki kereta lama dengan menambah bahagian baru dari model baru tetapi berbeza. Bahagian-bahagian itu boleh bekerja dalam jangka pendek, tetapi akhirnya, anda memerlukan sebuah kereta baru.
Alam semesta
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, Steinhardt telah bekerjasama dengan Anna Ijjas, seorang ahli fizik teori di Harvard University, dengan alternatif radikal terhadap model Big Bang standard.
Mengikut gagasan mereka, yang dipanggil memantulkan kosmologi, alam semesta dilahirkan bukan sekadar sekali, tetapi mungkin beberapa kali dalam kitaran pengekalan dan perkembangan yang tidak berkesudahan. Teori ini menggantikan "big bang" dengan "lantunan besar", yang lancar menghubungkan tempoh penguncupan dan pengembangan alam semesta dan menyelesaikan banyak isu yang melanda teori inflasi.
Pasangan itu mendakwa bahawa teori ekpyrotik atau "siklik" mereka akan menerangkan bukan sahaja inflasi, tetapi juga misteri kosmik yang lain, termasuk materi gelap, tenaga gelap dan kenapa alam semesta semakin berkembang pada klip yang semakin mempercepatkan.
Walaupun kontroversial, memantulkan kosmologi menimbulkan kemungkinan bahawa alam semesta adalah awet muda dan pembaharuan diri. Ia adalah prospek yang mungkin lebih menakutkan daripada alam semesta dengan permulaan dan akhir yang pasti, kerana itu bermakna bintang-bintang di langit, bahkan yang paling tua, adalah seperti kunang-kunang berpenduduk dalam skema besar perkara.
"Saya berharap agar usaha masyarakat menumpukan kepada penyelidikan saintifik menjadikan kita lebih dekat dengan kebenaran asas, dan bukan hanya satu cara untuk membuat alat yang berguna," kata ahli astronomi Institut Teknologi California, Richard Massey. "Tetapi saya sama-sama ketakutan untuk mengetahui bahawa segala yang saya tahu adalah salah, dan secara rahsia berharap saya tidak melakukannya."
Artikel ini dikemaskinikan pada 27 Jun, 2019, oleh Tim Childers Penyelidikan Sains Langsung.
