Wat het voor die oerknal gebeur?

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Wat het die heelal laat ontstaan? Die grondoorsaak moet spesiaal wees, sê wetenskaplikes. Maar as ons die begin van alles aan die Oerknal toeskryf, ontstaan die vraag: wat het voor dit gebeur? Die skrywer bied 'n fassinerende redenasie oor die begin van tyd.

Om die wetenskap te vra wat voor die tyd was, is soos om te vra "Wie was jy voor jy gebore is?"

“Wetenskap stel ons in staat om te bepaal wat in een triljoenste van’n sekonde ná die Oerknal gebeur het.

“Maar ons sal skaars ooit weet wat die Oerknal veroorsaak het.

“Dit is teleurstellend, maar sommige dinge is heeltemal onkenbaar. En dit is goed.

Kom ons wees eerlik: dit is nogal vreemd om te dink dat die geskiedenis van die Heelal begin het met 'n soort verjaardag 13,8 miljard jaar gelede. Dit strook met baie godsdienstige uitgangspunte waarvolgens die kosmos deur ingryping van bo tot stand gekom het, hoewel die wetenskap niks daaroor sê nie.

Wat het voor die begin van tyd gebeur?

As alles wat gebeur het 'n oorsaaklike verband het, wat het dan die ontstaan van die heelal veroorsaak? Om 'n baie moeilike vraag oor die Eerste Oorsaak te beantwoord, gebruik godsdienstige mites oor die skepping van die wêreld wat kulturele antropoloë soms "positiewe wese" of 'n bonatuurlike verskynsel noem. Aangesien tyd op 'n stadium in die verre verlede 'n begin gehad het, moet die Eerste Oorsaak spesiaal wees. Dit moet 'n oorsaaklose rede wees, 'n verskynsel wat pas gebeur het, en niks het dit voorafgegaan nie.

Maar as ons die begin van alles aan die Oerknal toeskryf, ontstaan die vraag: wat het voor dit gebeur? Wanneer ons met onsterflike gode te doen het, is dit 'n heel ander saak, want vir hulle is tydloosheid nie 'n vraag nie. Gode bestaan buite tyd, en ons nie. Vir ons is daar nie iets soos "voor tyd" nie. Daarom, as ons die vraag vra wat voor die Oerknal gebeur het, sal dit ietwat sinneloos wees, selfs al moet ons die betekenis vind. Stephen Hawking het dit eenkeer gelykgestel aan die vraag "Wat is noord van die Noordpool?" En ek hou van die frase "Wie was jy voor jy gebore is?"

Aurelius Augustinus het veronderstel dat tyd en ruimte saam met die skepping van die wêreld verskyn het. Vir hom was dit natuurlik goddelike voorsienigheid. En vir die wetenskap?

In die wetenskap, om te verstaan hoe die Heelal ontstaan, ontwikkel en volwasse is, gaan ons terug in tyd en probeer om te rekonstrueer wat besig was om te gebeur. Soos paleontoloë identifiseer ons "fossiele", dit wil sê die oorblyfsels van materie uit vervloë dae, en dan leer ons met hulle hulp van verskeie fisiese verskynsels wat in daardie tyd bestaan het.

Ons aanvaar met vertroue dat die Heelal al miljarde jare uitbrei, en dat hierdie proses nou voortduur. In hierdie geval beteken "uitbreiding" dat die afstande tussen sterrestelsels toeneem; sterrestelsels beweeg weg van mekaar teen 'n spoed wat afhang van wat in die heelal in verskillende tydperke was, dit wil sê watter materie die ruimte gevul het.

Die oerknal was nie 'n ontploffing nie

Wanneer ons oor die Oerknal en die uitbreiding praat, verbeel ons ons die ontploffing wat alles begin het. Daarom het ons dit so genoem. Maar dit is 'n wanopvatting. Die sterrestelsels beweeg weg van mekaar, want hulle word letterlik geskei deur die uitstrek van die ruimte self. Soos elastiese materiaal, strek die ruimte en dra sterrestelsels saam, soos die stroom van 'n rivier stompe daarmee wegvoer. Sterrestelsels kan dus nie rommel genoem word wat van 'n ontploffing vlieg nie. Daar was geen sentrale ontploffing nie. Die heelal brei uit in alle rigtings, en dit is heeltemal demokraties. Elke punt is ewe belangrik. Iemand in 'n verre sterrestelsel sien die verwydering van ander sterrestelsels op dieselfde manier as ons.

(Let wel: Nabygeleë sterrestelsels het afwykings van hierdie kosmiese vloei wat "plaaslike beweging" genoem word. Dit word deur swaartekrag veroorsaak. Byvoorbeeld, die Andromeda-newel nader ons.)

Keer terug na die verlede

As ons die kosmiese fliek agteruit draai, sal ons sien hoe materie al hoe meer in die krimpende ruimte gedruk word. Die temperatuur styg, die druk styg en verval begin. Molekules breek af in atome, atome in kerne en elektrone, atoomkerne in protone en neutrone, en dan protone en neutrone in kwarks. Hierdie opeenvolgende ontbinding van materie in sy mees basiese en elementêre bestanddele vind plaas soos die horlosie in die teenoorgestelde rigting na die ontploffing tik.

Waterstofatome verval byvoorbeeld ongeveer 400 000 jaar voor die Oerknal, atoomkerne in ongeveer een minuut en protone met neutrone in 'n honderdste van 'n sekonde (natuurlik in omgekeerde kyk). Hoe weet ons dit? Ons het die oorblyfsels van bestraling gevind van die tyd toe die eerste atome gevorm het (oorblyfsel mikrogolf agtergrondbestraling), en uitgepluis hoe die eerste kerne van ligte atome verskyn het toe die heelal net 'n paar minute oud was. Dit is juis die kosmiese fossiele wat ons die pad in die teenoorgestelde rigting wys.

Tans kan ons die toestande wat bestaan het toe die heelal een triljoenste van 'n sekonde was, eksperimenteel simuleer. Dit mag vir ons 'n onbeduidende waarde lyk, maar vir 'n ligte deeltjie van 'n foton is dit 'n lang tyd, wat dit toelaat om 'n afstand te vlieg wat 'n triljoen keer die deursnee van 'n proton is. Wanneer ons oor die vroeë Heelal praat, moet ons vergeet van menslike standaarde en idees oor tyd.

Natuurlik wil ons so na as moontlik kom aan die oomblik toe die tyd gelyk was aan 0. Maar een of ander tyd stamp ons teen die muur van onkunde en kan net ons huidige teorieë ekstrapoleer in die hoop dat dit ons ten minste sal gee 'n paar wenke van gebeure aan die begin van tyd, by sulke energieë en temperature wat ons nie in die laboratorium kan skep nie. Maar ons weet een ding vir seker. Wanneer tyd naby aan nul is, werk ons huidige teorie van die eienskappe van ruimte en tyd, wat Einstein se algemene relatiwiteitsteorie is, nie.

Dit is die gebied van kwantummeganika, waarin die afstande so klein is dat ons ruimte nie as 'n aaneenlopende vel moet voorstel nie, maar as 'n korrelstruktuur. Ongelukkig het ons nie 'n kwalitatiewe teorie wat sulke korreligheid van ruimte beskryf nie, aangesien daar geen fisiese wette van swaartekrag op 'n kwantumskaal (bekend as kwantumswaartekrag) is nie. Kandidate is natuurlik byvoorbeeld superstringteorie en lus-kwantumswaartekrag. Maar daar is tans geen bewyse dat hulle fisiese verskynsels korrek beskryf nie.

Kwantumkosmologie beantwoord nie die vraag nie

Nietemin vereis 'n persoon se nuuskierigheid dat die grense nader aan die nulwaarde van tyd gebring word. Wat kan jy sê? In die 1980's het Alexander Vilenkin, Andrei Linde, en James Hartl en Stephen Hawking drie modelle van kwantumkosmologie voorgestel, waarin die heelal as 'n atoom bestaan en die vergelyking soortgelyk is aan dié wat in kwantummeganika gebruik word.

In hierdie vergelyking is die heelal 'n golf van waarskynlikheid, wat in wese die tydlose kwantumgebied verbind met die klassieke een, waar daar tyd is, dit wil sê met die heelal waarin ons bewoon, en wat nou uitbrei. Die oorgang van kwantum na klassieke beteken letterlik die ontstaan van ruimte, wat ons die Oerknal noem. Dus, die Oerknal is 'n oorsaaklose kwantumskommeling, so lukraak soos radioaktiewe verval: van die afwesigheid van tyd tot die teenwoordigheid daarvan.

As ons aanvaar dat een van hierdie eenvoudige modelle korrek is, sou dit 'n wetenskaplike verduideliking van die Eerste Oorsaak wees? Kan ons heeltemal ontslae raak van die noodsaaklikheid van 'n oorsaak deur die waarskynlikhede van kwantumfisika te gebruik?

Ongelukkig nee. Natuurlik sou so 'n model 'n verstommende intellektuele prestasie wees. Dit sou 'n kolossale stap vorentoe wees om die oorsprong van alles te verstaan. Maar dit is nie genoeg nie. Wetenskap kan nie in 'n vakuum bestaan nie. Sy het 'n konseptuele apparaat nodig, soos konsepte soos ruimte, tyd, materie, energie. Sy het berekeninge nodig, sy het wette van behoud van hoeveelhede soos energie en momentum nodig. Jy kan nie 'n wolkekrabber uit idees bou nie, net soos jy nie 'n model sonder konsepte en wette kan skep nie. Om die wetenskap te vra om die Eerste Oorsaak te "verduidelik" is soos om die wetenskap te vra om sy eie struktuur te verduidelik. Dit is 'n versoek om 'n wetenskaplike model te verskaf wat nie presedente gebruik nie, daar is geen vroeëre konsepte om op te werk nie. Die wetenskap kan dit nie doen nie, net soos 'n mens nie sonder 'n brein kan dink nie.

Die raaisel van die hoofoorsaak bly onopgelos. As antwoord kan jy godsdiens en geloof kies, en jy kan ook aanneem dat die wetenskap mettertyd alles sal uitpluis. Ons kan ook, soos die antieke Griekse skeptikus Pyrrho, nederig erken dat daar perke aan ons kennis is. Ons kan ons verheug oor wat ons bereik het en voortgaan om te begryp, terwyl ons besef dat dit nie nodig is om alles te weet en alles te verstaan nie. Dit is genoeg dat ons steeds nuuskierig belangstel.

Nuuskierigheid sonder 'n raaisel is blind, en 'n raaisel sonder nuuskierigheid is gebrekkig.