Hapo mwanzo kulikuwa na ... vizuri, labda hapakuwa na mwanzo. Labda ulimwengu wetu umekuwepo kila wakati - na nadharia mpya ya mvuto wa quantum inaonyesha jinsi hii inaweza kufanya kazi.
"Kuna mambo mengi kwa kweli ambayo watu wengi huhusisha na hadithi za kisayansi au hata ndoto," Bruno Bento, mwanafizikia anayesoma asili ya wakati katika Chuo Kikuu cha Liverpool nchini Uingereza, aliiambia Live Science.
Katika kazi yake, alitumia nadharia mpya ya mvuto wa quantum inayoitwa nadharia ya seti za sababu, ambayo nafasi na wakati zimegawanywa katika sehemu tofauti za wakati wa nafasi. Kulingana na nadharia hii, katika kiwango fulani, kuna kitengo cha msingi cha wakati wa nafasi.
Bento na washirika wake walitumia mbinu hii ya sababu kuchunguza mwanzo wa ulimwengu. Waligundua kwamba inawezekana kabisa kwamba ulimwengu haukuwa na mwanzo - daima ulikuwepo katika siku za nyuma zisizo na mwisho na hivi karibuni tu uligeuka kuwa kile tunachokiita Big Bang.
Quantum ya mvuto.
Mvuto wa Quantum labda ndio shida inayosumbua zaidi katika fizikia ya kisasa. Tuna nadharia mbili zenye ufanisi zaidi za ulimwengu: fizikia ya quantum na uhusiano wa jumla. Fizikia ya Quantum imefafanua kwa mafanikio nguvu tatu kati ya nne za kimsingi za asili (sumaku-umeme, mwingiliano dhaifu, na mwingiliano mkali) hadi mizani ndogo ndogo. Kwa upande mwingine, uhusiano wa jumla ni maelezo yenye nguvu zaidi na kamili ya mvuto kuwahi kuvumbuliwa.
Lakini kwa nguvu zake zote, uhusiano wa jumla haujakamilika. Katika angalau sehemu mbili maalum katika Ulimwengu, hisabati ya uhusiano wa jumla haifanyi kazi, bila kutoa matokeo ya kuaminika: katika vituo vya shimo nyeusi na mwanzoni mwa Ulimwengu. Maeneo haya yanaitwa "singularities," kumaanisha pointi katika muda wa anga ambapo sheria zetu za sasa za fizikia huporomoka, na ni ishara za onyo za hisabati kwamba uhusiano wa jumla unajishinda. Ndani ya umoja hizi zote mbili, mvuto huwa na nguvu sana katika mizani ya urefu mdogo sana.
Kwa hiyo, ili kufunua siri za umoja, wanafizikia wanahitaji maelezo ya microscopic ya mvuto wenye nguvu, pia huitwa nadharia ya quantum ya mvuto. Kuna wagombea wengi, ikiwa ni pamoja na nadharia ya kamba na mvuto wa kitanzi wa quantum.
Na kuna njia nyingine ambayo inabadilisha kabisa uelewa wetu wa nafasi na wakati.
Nadharia ya kuweka sababu
Katika nadharia zote za kisasa za fizikia, nafasi na wakati zinaendelea. Wanaunda kitambaa laini chini ya ukweli wote. Katika muda unaoendelea wa nafasi, pointi mbili zinaweza kuwa karibu na kila mmoja katika nafasi iwezekanavyo, na matukio mawili yanaweza kutokea karibu na kila mmoja kwa wakati iwezekanavyo.
Lakini mbinu nyingine, inayoitwa nadharia ya kuweka angani, hufikiria upya wakati wa anga kama msururu wa vipande tofauti au “atomu” za angani. Nadharia hii ingeweka vikomo vikali kuhusu jinsi matukio yanavyoweza kuwa karibu katika anga na wakati, kwa kuwa hayawezi kuwa karibu zaidi ya saizi ya “atomu.”
Kwa mfano, ukiangalia skrini yako na kusoma hii, kila kitu kinaonekana kuwa laini na kinaendelea. Lakini ikiwa unatazama skrini sawa kupitia kioo cha kukuza, unaweza kuona saizi zinazogawanya nafasi, na unaona kuwa haiwezekani kuleta picha mbili kwenye skrini karibu zaidi ya pixel moja.
Nadharia hii ya fizikia ilimsisimua Bento. "Nilifurahi kupata nadharia hii ambayo sio tu inajaribu kuwa ya msingi iwezekanavyo - kwa kukaribia mvuto wa quantum na kwa kweli kufafanua upya wazo la anga - lakini pia kuweka wakati kati na maana yake ya kimwili. wakati huo utapita, jinsi maisha yako ya zamani yalivyo na ikiwa siku zijazo tayari zipo, "Bento aliiambia Live Science.
Mwanzo wa wakati
Nadharia ya kuweka sababu ni muhimu kwa asili ya wakati.
"Sehemu kubwa ya falsafa ya seti za sababu ni kwamba kupita kwa wakati ni kitu cha kimwili na hawezi kuhusishwa na udanganyifu fulani unaojitokeza au kwa kitu kinachotokea katika ubongo wetu ambacho hutufanya tufikiri kwamba wakati unapita; matembezi haya yenyewe ni dhihirisho la nadharia ya mwili, "Bento alisema. "Kwa hivyo, katika nadharia ya kuweka sababu, seti ya sababu itakua atomi moja kwa wakati na kuwa kubwa na kubwa."
Mbinu ya kuweka kisababishi huondoa vizuri tatizo la umoja wa Big Bang, kwa sababu umoja hauwezi kuwepo katika nadharia. Matter haiwezi kubanwa hadi pointi ndogo sana - zinaweza kuwa si chini ya ukubwa wa atomi katika muda wa anga.
Kwa hivyo mwanzo wa ulimwengu wetu unaonekanaje bila umoja wa Big Bang? Ilikuwa hapa ambapo Bento na mshirika wake Stav Zalel, mwanafunzi aliyehitimu katika Chuo cha Imperial London, walichukua uzi kwa kuchunguza kile nadharia ya kuweka sababu inasema kuhusu siku za mwanzo za ulimwengu. Kazi yao ilichapishwa mnamo Septemba 24 katika hifadhidata ya awali ya arXiv. (Nakala bado haijachapishwa katika jarida la kisayansi lililopitiwa na rika.)
Nakala hiyo iligundua "ikiwa inapaswa kuanza kuwepo kwa njia ya sababu," Bento alisema. "Katika uundaji wa asili na mienendo ya seti ya sababu, kwa kusema kimsingi, seti ya sababu hukua kutoka kwa chochote hadi kwenye ulimwengu tunaouona leo. Badala yake, hakungekuwa na Big Bang kama mwanzo katika kazi yetu, kwa kuwa seti ya causal ingekuwa isiyo na kikomo hadi zamani, na kwa hivyo kila wakati kuna kitu hapo awali. "
Kazi yao inadokeza kwamba ulimwengu unaweza kuwa haukuwa na mwanzo - kwamba umekuwepo sikuzote. Tunachoona kama Mlipuko Kubwa inaweza tu kuwa wakati maalum katika mageuzi ya mkusanyiko huu wa sababu unaoendelea kuwepo, na si mwanzo wa kweli.
Hata hivyo, bado kuna kazi nyingi ya kufanywa. Bado haijabainika ikiwa mbinu hii ya kisababishi cha bila malipo inaweza kuruhusu nadharia za kimaumbile ambazo tunaweza kufanya kazi nazo kuelezea mabadiliko changamano ya ulimwengu wakati wa Mlipuko Kubwa.
"Mtu bado anaweza kuuliza kama hii [njia ya sababu] inaweza kufasiriwa kwa njia ya 'smart', au ni nini mienendo kama hiyo ina maana ya kimwili katika maana pana, lakini tumeonyesha kuwa muundo unawezekana," Bento alisema. "Kwa hivyo angalau kihesabu inaweza kufanywa."
