Big Bang biasanya dianggap sebagai permulaan semuanya: Sekitar 13.8 bilion tahun yang lalu, alam semesta yang dapat dilihat boom dan berkembang menjadi.
Tetapi apa perkara seperti sebelum Big Bang?
Jawapan ringkas: Kami tidak tahu. Jawapan yang panjang: Ia boleh jadi banyak perkara, setiap mind-bending dengan cara tersendiri.
Pada permulaan
Perkara pertama untuk difahami adalah apa yang Big Bang sebenarnya.
"Big Bang adalah momen dalam masa, bukan titik di angkasa," kata Sean Carroll, seorang ahli fizik teori di California Institute of Technology dan pengarang "The Big Picture: Pada Asal Kehidupan, Maksud dan Alam Semesta Sendiri" (Dutton, 2016).
Oleh itu, mungkin bahawa alam semesta di Big Bang adalah kecil-kecil atau sangat besar, kata Carroll, kerana tidak ada cara untuk menoleh ke belakang pada masa di barang-barang yang tidak dapat kita lihat hari ini. Apa yang kita ketahui adalah bahawa ia sangat, sangat padat dan ia dengan cepat menjadi kurang padat.
Sebagai suatu tindak balas, tidak ada apa-apa di luar alam semesta, kerana alam semesta adalah, dengan definisi, semuanya. Oleh itu, di Big Bang, segala-galanya lebih padat dan lebih panas daripada sekarang, tetapi tidak ada "luar" daripadanya daripada hari ini. Seperti yang menggoda kerana ia mengambil pandangan yang menyerupai Tuhan dan membayangkan anda boleh berdiri dalam kekosongan dan melihat alam semesta bayi yang licin sebelum Big Bang, itu tidak mustahil, kata Carroll. Alam semesta tidak berkembang ke angkasa; ruang itu sendiri berkembang.
"Tidak kira di mana anda berada di alam semesta, jika anda menjejaki 1400000000000 tahun, anda sampai ke tahap ini di mana ia sangat panas, padat dan berkembang pesat," katanya.
Tidak ada yang tahu apa yang berlaku di alam semesta hingga 1 saat selepas Big Bang, ketika alam semesta menyejukkan cukup untuk proton dan neutron untuk bertabrakan dan tetap bersama. Ramai saintis berfikir bahawa alam semesta telah melalui proses pengembangan eksponen yang dipanggil inflasi semasa kedua pertama. Ini akan melembapkan kain ruang masa dan dapat menjelaskan mengapa perkara itu begitu teragih di alam semesta hari ini.
Sebelum bang
Ada kemungkinan sebelum Big Bang, alam semesta adalah hamparan tak terbatas, bahan padat, berterusan dalam keadaan mantap sehingga, atas sebab tertentu, Big Bang berlaku. Alam semesta yang lebih padat ini mungkin telah dikawal oleh mekanik kuantum, fizik skala yang sangat kecil, kata Carroll. Oleh itu, Big Bang akan mewakili momen bahawa fizik klasik mengambil alih sebagai pemacu utama evolusi alam semesta.
Bagi Stephen Hawking, masa ini adalah perkara penting: Sebelum Big Bang, beliau berkata, peristiwa tidak dapat diukur, dan dengan itu tidak dapat ditentukan. Hawking menyeru cadangan tak terbatas ini: Masa dan ruang, katanya, adalah terbatas, tetapi mereka tidak mempunyai apa-apa sempadan atau permulaan atau titik akhir, dengan cara yang sama bahawa planet Bumi adalah terhingga tetapi tidak mempunyai kelebihan.
"Memandangkan peristiwa sebelum Big Bang tidak mempunyai kesan pemerhatian, seseorang mungkin juga memotong mereka daripada teori dan mengatakan bahawa masa itu bermula di Big Bang," katanya dalam temu bual di pameran National Geographic "StarTalk" pada 2018.
Atau mungkin terdapat sesuatu yang lain sebelum Big Bang itu layak dipikir. Satu idea ialah Big Bang bukan permulaan masa, tetapi sebaliknya ia adalah momen simetri. Dalam idea ini, sebelum Big Bang, terdapat satu lagi alam semesta, sama dengan yang satu ini tetapi dengan entropi yang semakin meningkat ke arah masa lalu daripada masa depan.
Meningkatkan entropi, atau peningkatan gangguan dalam sistem, pada dasarnya adalah panah masa, kata Carroll, jadi dalam alam semesta cermin ini, masa akan berjalan bertentangan dengan masa di alam semesta moden dan alam semesta kita akan di masa lalu. Penyokong teori ini juga mencadangkan bahawa sifat-sifat lain alam semesta akan menjadi flip-flopped di alam semesta cermin ini. Sebagai contoh, ahli fizik David Sloan menulis di University of Oxford Science Blog, asimetri dalam molekul dan ion (disebut chiralities) akan berada dalam orientasi yang bertentangan dengan apa yang mereka berada di alam semesta kita.
Teori yang berkaitan berpendapat bahawa Big Bang bukanlah permulaan segala-galanya, melainkan seketika sesaat ketika alam semesta beralih dari tempoh penguncupan kepada tempoh pengembangan. Aksi "Big Bounce" ini menunjukkan bahawa terdapat Big Bangs yang tidak terhingga apabila alam semesta mengembang, kontrak dan berkembang lagi. Masalahnya dengan idea-idea ini, Carroll berkata, tidak ada penjelasan mengapa atau bagaimana alam semesta yang berkembang akan mengikat dan kembali ke keadaan entropi yang rendah.
Carroll dan rakannya Jennifer Chen mempunyai visi pre-Big Bang sendiri. Pada tahun 2004, ahli fizik mencadangkan bahawa mungkin alam semesta seperti yang kita ketahui adalah keturunan dari alam semesta induk yang mana sedikit ruang-waktu telah merosot.
Ia seperti penyusutan nukleus radioaktif, Carroll berkata: Apabila nukleus mereput, ia meletus zarah alfa atau beta. Alam semesta induk boleh melakukan perkara yang sama, kecuali daripada zarah, ia melayang alam semesta bayi, mungkin tak terhingga. "Ia hanya turun naik kuantum yang membolehkannya berlaku," kata Carroll. Alam semesta bayi ini adalah "alam semesta yang sejajar," kata Carroll, dan tidak berinteraksi dengan atau mempengaruhi satu sama lain.
Sekiranya semua itu agaknya trippy, itu adalah kerana para saintis tidak mempunyai jalan untuk kembali ke sekeliling Big Bang, apalagi apa yang terjadi sebelum ini. Terdapat bilik untuk dijelajahi, walaupun, kata Carroll. Pengesanan gelombang graviti dari perlanggaran galaksi yang kuat pada tahun 2015 membuka kemungkinan bahawa gelombang ini boleh digunakan untuk menyelesaikan misteri asas tentang pengembangan alam semesta dalam detik penting pertama.
Fizik teori juga mempunyai tugas untuk dilakukan, kata Carroll, seperti membuat ramalan yang lebih tepat tentang bagaimana daya kuantum seperti graviti kuantum mungkin berfungsi.
"Kami tidak tahu apa yang kami cari," kata Carroll, "sehingga kita mempunyai teori."
