#
Vem är vi? Var kommer vi ifrån? Vad är vårt syfte? Dessa frågor har inspirerat och ofta plågat filosofer, teologer och forskare sedan urminnes tider, eftersom de har sökt efter svar som vi kanske aldrig kommer att få. Vetenskapen har alltså försökt förklara livet och den verklighet som omger oss genom att "resa" genom tiden till universums ursprung, till det primordiala ögonblick från vilket allting började. Enligt astrofysiker över hela världen utlöstes detta ursprung av en gigantisk explosion: Big Bang.
Enligt forskaren Georges Lemaître, som senare stöddes och utvecklades av George Gamow, expanderade universum under sin födelse från en punkt med oändlig densitet till dess att det skapade sig självt. Den kosmologiska Big Bang-modellen bygger följaktligen på idén att universum började expandera med mycket hög hastighet under en begränsad tid i det förflutna från ett tillstånd av extrem krökning, temperatur och densitet, vilket genererade rymdtid. Inte bara det, utan man tror att denna process fortsätter än idag.
Vad är universum
Innan vi ger oss ut i rymden och börjar förklara universums ursprung på något sätt, är det lämpligt att definiera vad som menas med termen universum, i vetenskapliga termer förstås. Enligt litteraturen definieras universum vanligen som det komplex som omfattar hela rymden och vad den innehåller, dvs. materia och energi, planeter, stjärnor, galaxer och innehållet i den intergalaktiska rymden.
Den observerbara delen av universum är, åtminstone för närvarande och med den teknik vi har till vårt förfogande, cirka 93 miljarder ljusår i diameter, vilket enligt experterna tyder på att det har styrts av samma fysiska lagar och konstanter under större delen av sin historia och i hela den observerbara utsträckningen. Inte nog med det, dess "struktur" gör det möjligt att dra slutsatser i de tidiga delarna, vilket gör det särskilt svårt att rekonstruera dess historia med exakthet.
I alla fall är Big Bang-teorin som bekant den mest allmänt accepterade kosmologiska modellen som beskriver universums födelse. Enligt beräkningar, som naturligtvis baseras på vår lokala tidsram, skulle denna händelse ha inträffat för cirka 13,8 miljarder år sedan. Teoretiskt sett finns det största observerbara avståndet i det observerbara universumet. Studier av flera supernovor har visat att universum fortsätter att expandera stadigt, och många modeller har skapats för att förutsäga dess slutliga öde. 1929 tillkännagav Edwin Hubble att han upptäckte att universum expanderar.
Genom att observera olika galaxer kunde han upptäcka att de flesta av dem rörde sig bort från jorden, eftersom deras spektrum var orienterade mot det röda. Han observerade också att ju större avstånd de hade från jorden, desto snabbare avlägsnade de sig. Denna situation kan förklaras med den första kosmologiska principen, enligt vilken "universums struktur och egenskaper i stor skala är desamma överallt och vid alla tidpunkter". Detta är i korthet den berömda formeln v = H r, där v är hastigheten för att avlägsna sig, r avståndet och H, ett tal som kallas Hubbles konstant, är 53 km/s per miljon parsec.
Universums ursprung: Big Bang-teorin
Hubbles observationer utmanade effektivt den dominerande synen på universum som stationärt. Om universum expanderar måste dess täthet faktiskt variera. Sedan dess har teorin ändrats på lämpligt sätt och säger att det måste ske en kontinuerlig skapelse av materia motsvarande en väteatom per kubikcentimeter var miljon miljard år. Först senare antogs det att universum föddes genom en explosion för över 13 miljarder år sedan och att den återkommande rörelsen var en följd av denna explosion.
Explosionen är känd som Big Bang. Fysikerna å sin sida är osäkra på vad som föregick den stora kosmiska explosionen: vissa föreslår modeller av ett cykliskt universum, andra beskriver ett ursprungligt tillstånd utan gränser, från vilket rymdtiden uppstod och expanderade i Big Bang-ögonblicket. Andra menar till och med att vårt universum bara är ett av många som kan finnas.
Big Bang-modellen, en term som myntades av Fred Hoyle 1949 i ett radioprogram på BBC och som då användes med en nedsättande innebörd, är allmänt erkänd som den modell som ligger närmast till hands när det gäller att förklara universums uppkomst och den har segrat i forskarvärlden på grundval av astronomiska bevis och observationer. Den goda överensstämmelsen mellan den kosmiska mängden av lätta grundämnen som väte och helium och de värden som förutses som ett resultat av den primordiala nukleosyntesprocessen, i kombination med förekomsten av kosmisk bakgrundsstrålning med ett spektrum i linje med den svarta kroppens, har övertygat de flesta forskare om att en Big Bang-liknande händelse inträffade för mer än 13 miljarder år sedan.
Då var mänskligheten bara en projektion av en mycket avlägsen framtid. Före Big Bang tror man att universum var koncentrerat i en sfär med oändlig temperatur och densitet. I den måste det ha funnits en plasma, ett särskilt tillstånd av materia där kärnor och elektroner kan röra sig kaotiskt och som består av kvarkar och gluoner. Den mycket instabila situationen orsakade explosionen, som följdes av fyra på varandra följande faser som brukar kallas "epoker": kvantåldern, den elektrosvaga epoken, den strålningsdominerade epoken och den materiedominerade epoken.
Big Bang-teorin bygger på två grundläggande antaganden, nämligen fysikens lagars universalitet och den kosmologiska principen som säger att universum är homogent och isotropt på en stor skala. Även om rekonstruktionen är korrekt och trovärdig under vissa förhållanden har teorin, som så ofta, begränsningar. Det räcker med att tänka på att densitet och temperatur ökar i en omvänd process i förhållande till expansionen, om man i idealfallet går bakåt i tiden, fram till ett ögonblick då dessa värden tenderar mot oändligheten och volymen mot noll. Observationen innebär att nuvarande fysiska teorier inte längre är tillämpliga, vilket leder till den process som allmänt kallas singularitet. Det är just av denna anledning som Big Bang verkar otillräcklig för att förklara det ursprungliga tillståndet, men ger en bra beskrivning av universums utveckling från en viss punkt i dess långa historia.
Bortom Big Bang
Universums ursprung enligt Big Bang-modellen bygger därför på teorier som är tillförlitliga och bekräftade av observationer, endast för att beskriva universums utveckling från den primordiala nukleosyntesen och framåt. Följaktligen är senare uttalanden om universums övergripande form och dess utveckling i en avlägsen framtid särskilt osäkra. Eftersom ljusets hastighet är begränsad, begränsas observationen av vad vi kan definiera som en oöverkomlig horisont, som inte tillåter någon ytterligare extrapolering.
Modellen bygger dessutom på antaganden om rymdtidens topologiska egenskaper och dess regelbundenhet och är i själva verket endast och ytterst hypotetisk. De nuvarande tekniska framstegen, och den nyligen gjorda observationen av mörk energi, har dock gjort det möjligt för oss att förbättra vår kunskap om universum, inklusive dess utveckling.
En av de mest kända nya teorierna är den om att universum fortsatte att expandera fram till en viss punkt och sedan slutade växa. Enligt andra experter kommer universums utbredningshastighet att gradvis minska och accelerationen vid 0 kommer att bli negativ, vilket leder till en Big Crunch och en återgång till singularitetens tillstånd. Andra menar att universum aldrig kommer att sluta expandera och cykliskt skapa förutsättningar för att liv ska kunna existera, även om det är primitivt.
Den sista hypotesen är kopplad till Alan Guths namn, som 1984 accepterades av de flesta forskare och ansågs vara extremt trovärdig. Big Bang-teorin, som formulerades av Alexander Friedmann 1929 och kompletterades av George Gamow 1940, behåller sin auktoritet, även om den erkänner sina egna begränsningar. Vad som kom före Big Bang förblir ett mysterium, eftersom astrofysikerna vägrar att lägga fram för många hypoteser, vilket gör att vi har en historia som kanske aldrig kommer att få en förklaring som tillfredsställer alla.
Universums ursprung: alternativa teorier
Som ett omfattande och typiskt sett splittrat ämne är frågan om universums ursprung en fråga som oundvikligen har inspirerat många. Detta ledde till lika många teorier och till att en icke-standardiserad kosmologi uppstod. Som du kanske redan har gissat hänvisar denna term till alla kosmologiska modeller av universum som har föreslagits, eller fortfarande föreslås, som ett alternativ till kosmologins standardmodell, eller dess hänvisning till Big Bang. I rymdobservationens historia har många forskare uttryckligen kritiserat Big Bang-modellen, antingen genom att helt förkasta dess grundläggande antaganden eller genom att lägga till nya antaganden som ansågs vara avgörande för att skapa nya teoretiska modeller av universum.
Särskilt på 1940- och 1960-talen var forskarsamhället skarpt splittrat mellan de ivriga anhängarna av Big Bang-modellen och de som förespråkade konkurrerande teorier som byggde på modellen om ett stabilt tillstånd. Idag är det mycket få astrofysiker som diskuterar dess giltighet. Bland företrädarna för den icke-standardiserade kosmologin bör flera namn från den vetenskapliga världen, som var aktiva särskilt under 1900-talet, nämnas, t.ex. Fred Hoyle, Paul Dirac, Kurt Gödel, Geoffrey Burbidge, Margaret Burbidge, Halton Arp, Jayant V. Narlikar, Hannes Alfvén, Eric Lerner, Dennis Sciama, Ernst Mach, Thomas Gold, Hermann Bondi, Fritz Zwicky, Christof Wetterich, Mordehai Milgrom och Johan Masreliez.