Què va passar abans del big bang?

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Què va fer sorgir l'univers? La causa arrel ha de ser especial, diuen els científics. Però si atribuïm l'inici de tot al Big Bang, sorgeix la pregunta: què va passar abans? L'autor ofereix un raonament fascinant sobre l'inici dels temps.

Preguntar a la ciència què era abans de temps és com preguntar-se "Qui eres tu abans de néixer?"

La ciència ens permet determinar què va passar en una bilió de segon després del Big Bang.

Però gairebé mai sabrem què va causar el Big Bang.

És decebedor, però algunes coses són completament desconegudes. I això és bo.

Siguem sincers: és força estrany pensar que la història de l'Univers va començar amb una mena d'aniversari fa 13.800 milions d'anys. Això està en línia amb molts principis religiosos, segons els quals el cosmos es va crear mitjançant la intervenció des de dalt, encara que la ciència no en diu res.

Què va passar abans de l'inici del temps?

Si tot el que va passar té una relació causal, aleshores què va provocar l'aparició de l'univers? Per respondre a una pregunta molt difícil sobre la Primera Causa, els mites religiosos sobre la creació del món utilitzen allò que els antropòlegs culturals anomenen de vegades "ésser positiu" o un fenomen sobrenatural. Com que el temps va tenir un començament en algun moment del passat llunyà, la Primera Causa ha de ser especial. Ha de ser una raó sense causa, un fenomen que acaba de passar, i res el va precedir.

Però si atribuïm l'inici de tot al Big Bang, sorgeix la pregunta: què va passar abans? Quan es tracta de déus immortals, això és una qüestió completament diferent, ja que per a ells l'atemporal no és una qüestió. Els déus existeixen fora del temps, i nosaltres no. Per a nosaltres, no existeix "abans del temps". Per tant, si ens fem la pregunta del que va passar abans del Big Bang, serà una mica inútil, fins i tot si necessitem trobar-ne el significat. Stephen Hawking una vegada ho va equiparar amb la pregunta "Què hi ha al nord del pol nord?" I m'agrada la frase "Qui eres abans de néixer?"

Aureli Agustí va plantejar la hipòtesi que el temps i l'espai van aparèixer juntament amb la creació del món. Per a ell, és clar, la providència divina. I per a la ciència?

En ciència, per entendre com es va originar, desenvolupar i madurar l'Univers, retrocedim en el temps, intentant reconstruir el que estava passant. Com els paleontòlegs, identifiquem "fòssils", és a dir, les restes de matèria d'antiguitat, i després amb la seva ajuda coneixem diversos fenòmens físics que existien en aquella època.

Assumim amb confiança que l'Univers s'ha expandit durant milers de milions d'anys i que aquest procés continua ara. En aquest cas, "expansió" vol dir que les distàncies entre galàxies augmenten; les galàxies s'allunyen unes de les altres a una velocitat que depèn del que hi havia dins de l'univers en diferents èpoques, és a dir, quina matèria omplia l'espai.

El big bang no va ser una explosió

Quan parlem del Big Bang i de l'expansió, ens imaginem l'explosió que va començar tot. Per això l'hem anomenada així. Però això és una idea errònia. Les galàxies s'estan allunyant les unes de les altres, perquè estan literalment separades pel propi estirament de l'espai. Com el teixit elàstic, l'espai s'estira i porta galàxies amb ell, com el corrent d'un riu s'emporta troncs amb ell. Per tant, les galàxies no es poden anomenar deixalles volant d'una explosió. No hi va haver cap explosió central. L'univers s'està expandint en totes direccions, i és completament democràtic. Cada punt és igual d'important. Algú en una galàxia llunyana veu l'eliminació d'altres galàxies de la mateixa manera que ho fem nosaltres.

(Nota: les galàxies properes tenen desviacions d'aquest flux còsmic anomenat "moviment local". Això és causat per la gravetat. Per exemple, la nebulosa d'Andròmeda s'acosta a nosaltres.)

Tornar al passat

Si fem girar la pel·lícula còsmica cap enrere, veurem com la matèria s'esprem cada cop més en l'espai que es redueix. La temperatura augmenta, la pressió augmenta i comença la decadència. Les molècules es descomponen en àtoms, els àtoms en nuclis i electrons, els nuclis atòmics en protons i neutrons, i després protons i neutrons en quarks. Aquesta descomposició seqüencial de la matèria en els seus components més bàsics i elementals es produeix a mesura que el rellotge avança en sentit contrari cap a l'explosió.

Per exemple, els àtoms d'hidrogen decauen uns 400.000 anys abans del Big Bang, els nuclis atòmics en aproximadament un minut i els protons amb neutrons en una centèsima de segon (quan es veu al revés, és clar). Com ho sabem això? Vam trobar les restes de radiació del moment en què es van formar els primers àtoms (radiació de fons relíquia de microones) i vam descobrir com van aparèixer els primers nuclis d'àtoms lleugers quan l'univers només tenia uns minuts d'antiguitat. Aquests són precisament els fòssils còsmics que ens indiquen el camí en sentit contrari.

Actualment, podem simular experimentalment les condicions que existien quan l'univers era una bil·lonèsima part de segon. Ens pot semblar un valor insignificant, però per a una partícula lleugera d'un fotó, això és molt de temps, la qual cosa li permet volar una distància que és un bilió de vegades el diàmetre d'un protó. Quan parlem de l'Univers primerenc, hauríem d'oblidar-nos dels estàndards humans i les idees sobre el temps.

Per descomptat, volem apropar-nos el més possible al moment en què el temps era igual a 0. Però en algun moment ens topem amb el mur de la ignorància i només podem extrapolar les nostres teories actuals amb l'esperança que ens donin almenys alguns indicis que succeeixen al principi dels temps, a aquestes energies i temperatures que no podem crear al laboratori. Però sabem una cosa del cert. Quan el temps és proper a zero, la nostra teoria actual de les propietats de l'espai i el temps, que és la teoria general de la relativitat d'Einstein, no funciona.

Aquest és l'àmbit de la mecànica quàntica, en què les distàncies són tan petites que hem d'imaginar l'espai no com una làmina contínua, sinó com una estructura granular. Malauradament, no tenim una teoria qualitativa que descrigui aquesta granularitat de l'espai, ja que no hi ha lleis físiques de la gravetat a escala quàntica (coneguda com a gravetat quàntica). Els candidats, per descomptat, són, per exemple, la teoria de supercordes i la gravetat quàntica de bucle. Però actualment no hi ha proves que descriguin correctament els fenòmens físics.

La cosmologia quàntica no respon a la pregunta

No obstant això, la curiositat d'una persona requereix que els límits s'apropin al valor zero del temps. Què pots dir? A la dècada de 1980, Alexander Vilenkin, Andrei Linde i James Hartl i Stephen Hawking van proposar tres models de cosmologia quàntica, en què l'univers existeix com un àtom i l'equació és similar a la que s'utilitza en la mecànica quàntica.

En aquesta equació, l'univers és una ona de probabilitat, que, en essència, connecta la regió quàntica atemporal amb la clàssica, on hi ha temps, és a dir, amb l'univers on habitem, i que ara s'està expandint. La transició del quàntic als clàssics significa literalment l'aparició de l'espai, el que anomenem el Big Bang. Així, el Big Bang és una fluctuació quàntica sense causa, tan aleatòria com la desintegració radioactiva: des de l'absència de temps fins a la seva presència.

Suposant que un d'aquests models senzills és correcte, seria una explicació científica de la Primera Causa? Podem desfer-nos del tot de la necessitat d'una causa utilitzant les probabilitats de la física quàntica?

Lamentablement no. Per descomptat, aquest model seria una proesa intel·lectual sorprenent. Seria un pas endavant colossal per entendre l'origen de tot. Però això no és suficient. La ciència no pot existir en el buit. Ella necessita un aparell conceptual, conceptes com espai, temps, matèria, energia. Necessita càlculs, necessita lleis de conservació de quantitats com l'energia i el moment. No es pot construir un gratacels amb idees, de la mateixa manera que no es pot crear un model sense conceptes i lleis. Demanar a la ciència que "expliqui" la Primera Causa és com demanar a la ciència que expliqui la seva pròpia estructura. Es tracta d'una petició d'aportar un model científic que no utilitzi precedents, no hi ha conceptes anteriors sobre els quals operar. La ciència no pot fer això, de la mateixa manera que una persona no pot pensar sense cervell.

L'enigma de la causa arrel segueix sense resoldre. Com a resposta, podeu triar la religió i la fe, i també podeu suposar que la ciència ho descobrirà tot amb el temps. També podem, com l'antic escèptic grec Pyrrho, reconèixer humilment que hi ha límits al nostre coneixement. Podem alegrar-nos del que hem aconseguit i seguir comprenent, alhora que ens adonem que no cal saber-ho tot i entendre-ho tot. N'hi ha prou amb que continuem interessant-nos de manera inquisitiva.

La curiositat sense endevinalla és cega, i una endevinalla sense curiositat és defectuosa.