nga Neil Turok, The Conversation
Ne jetojmë në një epokë të artë për të mësuar rreth universit. Teleskopët tanë më të fuqishëm kanë zbuluar se kozmosi është jashtëzakonisht i thjeshtë në shkallët më të mëdha të dukshme. Po ashtu, “mikroskopi” ynë më i fuqishëm, Large Hadron Collider, nuk ka gjetur asnjë devijim nga fizika e njohur në shkallët më të vogla.
Këto zbulime nuk ishin ato që prisnin shumica e teoricienëve. Sot, qasja teorike dominuese kombinon teorinë e fijes (string theory), një kornizë matematike e fuqishme që ende nuk ka dhënë ndonjë parashikim të suksesshëm fizik, dhe inflacionin kozmik – idenë që, në një fazë shumë të hershme, universi u zgjerua në mënyrë të shfrenuar në madhësi. Së bashku, teoria e fijes dhe inflacioni parashikojnë një kozmos jashtëzakonisht kompleks në shkallët e vogla dhe krejtësisht kaotik në shkallët shumë të mëdha.
Natyra e kompleksitetit të pritshëm mund të marrë forma të ndryshme të çuditshme. Në këtë bazë, dhe pavarësisht mungesës së dëshmive vëzhguese, shumë teoricienë promovojnë idenë e një multiversi: një kozmos i pakontrolluar dhe i paparashikueshëm që përbëhet nga shumë universe, secili me prona fizike dhe ligje krejtësisht të ndryshme.
Deri më tani, vëzhgimet tregojnë të kundërtën. Çfarë duhet të kuptojmë nga kjo mospërputhje? Një mundësi është që thjeshtësia e dukshme e universit është thjesht një aksident i gamës së kufizuar të shkallëve që mund të vëzhgojmë sot, dhe kur vëzhgimet dhe eksperimentet të arrijnë në shkallë më të vogla apo më të mëdha, kompleksiteti i parashikuar do të zbulohet.
Mundësia tjetër është që universi është vërtet shumë i thjeshtë dhe i parashikueshëm në shkallët më të mëdha dhe më të vogla. Besoj se kjo mundësi duhet të merret shumë më seriozisht. Sepse, nëse është e vërtetë, mund të jemi më afër se sa e kemi imagjinuar për të kuptuar misteret më themelore të universit. Dhe disa nga përgjigjet mund të jenë tashmë duke na vështruar në sy.
Problemi me teorinë e fijes dhe inflacionin
Ortodoksia aktuale është kulminimi i dekadave përpjekjesh nga mijëra teoricienë seriozë. Sipas teorisë së fijes, blloqet bazë të universit janë laket dhe pjesët e vogla të fijes nënatomike që vibrojnë. Siç kuptohet aktualisht, teoria funksionon vetëm nëse ka më shumë dimensione hapësinore sesa tre që përjetojmë. Kështu që, teoricienët e fijes supozojnë se arsyeja që nuk i zbulojmë këto dimensione është se janë shumë të vogla dhe të mbledhura.
Fatkeqësisht, kjo e bën teorinë e fijes të vështirë për t’u testuar, pasi ka një numër thuajse të paimagjinueshëm mënyrash në të cilat dimensionet e vogla mund të mbështillen, secila duke dhënë një grup të ndryshëm ligjesh fizike në dimensionet e mbetura, të mëdha.
Ndërkohë, inflacioni kozmik është një skenar i propozuar në vitet 1980 për të shpjeguar pse universi është kaq i lëmuar dhe i rrafshët në shkallët më të mëdha që mund të shohim. Ideja është që universi i foshnjërisë ishte i vogël dhe me gunga, por një shpërthim ekstrem i zgjerimit ultra të shpejtë e bëri atë jashtëzakonisht të madh, duke e lëmuar dhe rrafshuar në përputhje me atë që shohim sot.
Inflacioni është gjithashtu i popullarizuar sepse potencialisht shpjegon pse densiteti i energjisë në universin e hershëm ndryshonte pak nga vendi në vend. Kjo është e rëndësishme sepse rajonet më të dendura do të kishin kolapsuar më vonë nën gravitetin e tyre, duke formuar galaktikat.
Për tre dekada, variacionet e densitetit janë matur gjithnjë e më saktë si nga hartëzimi i rrezatimit mikrovalë kozmik – rrezatimi nga big bangu – ashtu edhe nga shpërndarja tridimensionale e galaktikave.
Në shumicën e modeleve të inflacionit, shpërthimi i hershëm ekstrem i zgjerimit që e lëmoi dhe e rrafshoi universin gjithashtu gjeneroi valë gravitacionale me gjatësi të gjatë – dridhje në strukturën e hapësirë-kohës. Këto valë, nëse do të vëzhgoheshin, do të ishin një sinjal “djegës” që konfirmon se inflacioni ka ndodhur me të vërtetë. Megjithatë, deri tani vëzhgimet nuk kanë zbuluar asnjë sinjal të tillë. Në vend të kësaj, ndërsa eksperimentet janë përmirësuar, gjithnjë e më shumë modele inflacioni janë përjashtuar.
Gjithashtu, gjatë inflacionit, rajone të ndryshme të hapësirës mund të përjetojnë sasi shumë të ndryshme zgjerimi. Në shkallë shumë të mëdha, kjo prodhon një multivers të universiteteve post-inflacionare, secili me prona fizike të ndryshme.
Skenari i inflacionit bazohet në supozime për format e energjisë së pranishme dhe kushtet fillestare. Ndërsa këto supozime zgjidhin disa mistere, ato krijojnë të tjera. Teoricienët e fijes dhe të inflacionit shpresojnë që diku në multiversin inflacionar të pafund, ekziston një rajon hapësire dhe kohe me pronat e duhura për t’iu përshtatur universit që shohim.
Megjithatë, edhe nëse kjo është e vërtetë (dhe asnjë model i tillë nuk është gjetur ende), një krahasim i drejtë i teorive duhet të përfshijë një “faktor Occam,” i cili mat briskun e Occam-it, që penalizon teoritë me shumë parametra dhe mundësi përballë atyre më të thjeshta dhe më parashikuese. Injorimi i këtij faktori nënkupton që po supozojmë se nuk ka alternativë ndaj hipotezës komplekse dhe të paparashikueshme – një pretendim që besoj se ka pak bazë.
Gjatë dekadave të fundit, ka pasur shumë mundësi për eksperimente dhe vëzhgime që të zbulonin sinjale specifike të teorisë së fijes ose të inflacionit. Por asnjëra nuk është parë. Përsëri dhe përsëri, vëzhgimet dolën më të thjeshta dhe më minimale sesa pritej.
Është koha, besoj, të pranojmë dhe të mësojmë nga këto dështime dhe të fillojmë të kërkojmë seriozisht alternativa më të mira.
Një alternativë më e thjeshtë
Kohët e fundit, kolegu im Latham Boyle dhe unë kemi tentuar të ndërtojmë teori më të thjeshta dhe më të testueshme që heqin qafe inflacionin dhe teorinë e fijes. Duke marrë shkas nga vëzhgimet, ne kemi tentuar të trajtojmë disa nga misteret më të thella kozmike me minimumin e supozimeve teorike.
Përpjekjet tona të para tejkaluan shpresat tona më optimiste. Koha do të tregojë nëse do t’i mbijetojnë shqyrtimeve të mëtejshme. Megjithatë, përparimi që kemi bërë deri tani më bind se, me shumë gjasa, ka alternativa ndaj ortodoksisë standarde – e cila është bërë një xhaketë e ngushtë nga e cila duhet të shpëtojmë.
Shpresoj që përvoja jonë të inkurajojë të tjerët, veçanërisht studiuesit më të rinj, që të eksplorojnë qasje të reja të udhëhequra nga thjeshtësia e vëzhgimeve – dhe të jenë më skeptikë ndaj parakonceptimeve të të moshuarve të tyre. Në fund të fundit, duhet të mësojmë nga universi dhe të përshtatim teoritë tona me të, e jo anasjelltas.
Boyle dhe unë filluam duke trajtuar një nga paradokset më të mëdha të kozmologjisë. Nëse ndjekim universin që zgjerohet prapa në kohë, duke përdorur teorinë e gravitetit të Ajnshtajnit dhe ligjet e njohura të fizikës, hapësira zvogëlohet në një pikë të vetme, “singularitetin fillestar.”
Në përpjekje për të kuptuar këtë fillim të pafundësisht të dendur dhe të nxehtë, teoricienë, përfshirë Roger Penrose, fitues të Çmimit Nobel, kanë theksuar një simetri të thellë në ligjet bazë që qeverisin dritën dhe grimcat pa masë. Kjo simetri, e quajtur simetri konformale, do të thotë që as drita dhe as grimcat pa masë në të vërtetë nuk përjetojnë zvogëlimin e hapësirës në big bang.
Duke shfrytëzuar këtë simetri, mund të ndjekim dritën dhe grimcat deri në fillim. Duke bërë kështu, Boyle dhe unë zbuluam se mund të përshkruajmë singularitetin fillestar si një “pasqyrë”: një kufi reflektues në kohë (me kohën që ecën përpara nga njëra anë, dhe mbrapsht nga ana tjetër).
Impiantimi i big bangut si një pasqyrë shpjegon bukur shumë tipare të universit që ndryshe do të dukeshin në kundërshtim me ligjet më bazë të fizikës.
