Az első számítások egy korábbi univerzumról

Korábban már több kutató felvetette, hogy az Ősrobbanás "előtt" is létezett valamilyen univerzum, de csak a mostani számítások adtak először olyan matematikai leírást, amelyből ennek létezése és téridő-geometriájának jellege durván közelíthető.

Forrás: STScIAz Abell 1689 galaxishalmaz

Volt-e egyáltalán valami a 13-14 milliárd éve bekövetkezett Ősrobbanás előtt? Az elméleti fizika legújabb eredményei alapján már van értelme ennek a kérdésnek, és lehetséges válaszok is születnek. Az általános relativitáselmélet szerint az Ősrobbanás a kezdet, ekkor született az anyag és vele a téridő szerkezete. A klasszikus elméletek alapján azonban nem adható válasz arra kérdésre, hogy mi volt "korábban".

A relativitáselmélet alapján az időben visszafelé haladva, az Ősrobbanás pillanatához közeledve matematikai eszközeink felmondják a szolgálatot, a rendkívül sűrű anyag viselkedését nem tudják leírni másutt bevált egyenleteink. A kutatók ezen a ponton vetették be a kvantumfizika eszközeit.

A kvantumfizika és az általános relativitáselmélet kombinálásával Abhay Ashtekar professzor (Pennsylvania Állami Egyetem, USA) és tanítványai olyan modellt dolgoztak ki, amellyel az időben visszafelé modellezve a folyamatokat keresztülhaladtak az Ősrobbanás pillanatán, és egy fizikailag a mienkhez hasonló, "korábbi" univerzum képe bontakozott ki előttük.

A rangos szaklap, a Physical Review Letters hasábjain közölt tanulmányuk szerint az előző világegyetem összehúzódóban volt, téridő-geometriája pedig a mienkhez hasonló lehetett. A gravitációs erők egyre kisebbre zsugorították ezt a miénket "megelőző" univerzumot, mígnem a téridő kvantumtulajdonságai miatt a tömegvonzás taszítássá alakult át. Ashtekar és munkatársai szerint a klasszikus Ősrobbanás, tehát a Big Bang helyett valamiféle "nagy visszapattanás" (Big Bounce) ment végbe.

A kutatókat meglepte az eredmény. Számításaikat a paraméterek változtatásával sokszor megismételték, de a "nagy visszapattanás" nem tűnt el. Korábban már több kutató felvetette, hogy az Ősrobbanás "előtt" is létezett valamilyen univerzum, de csak a mostani számítások adtak először olyan matematikai leírást, amelyből ennek létezése és téridő-geometriájának jellege durván közelíthető.

A kvantumfizika és az általános relativitáselmélet ötvözésének problémája évtizedek óta foglalkoztatja a fizikusokat. A négy alapvető kölcsönhatás egységes elméletének megalkotása komoly nehézségbe ütközik. Ashtekar és munkatársai olyan modellel dolgoztak, amely szerint a téridő geometriájának is diszkrét, "atomos" szerkezete van - az ismerős, folytonos téridő ennek a közelítő leírása. Modelljükben a téridő egydimenziós kvantumszálakból szövődött. Az előző univerzumban a "mi" Ősrobbanásunk pillanatához közeledve ez a szövet szétszakad, felfeslik, és a geometria kvantumjellege lesz meghatározó. Ekkor alakul a tömegvonzás taszítóvá, megkezdődik a nagy visszapattanás, új, táguló Világegyetem indul fejlődésnek: a mi világunk.

Az új eredményt sokan fenntartásokkal fogadják. Nem kizárt azonban, hogy fizikai ismereteink fejlődésével idővel eljutunk arra a szintre, hogy a mi Világegyetemünk "előtt" létezett, más világegyetemekről is gondolkodjunk. Az ekkor felbukkanó elméleti fizikai problémák mellett olyan fogalmi nehézségekkel is szembesülünk majd, mint amit pl. az "előtt" és a "más világegyetem" fogalmak jelentenek.

Jéki László