Ha megkérdeznénk az embereket, hogyan képzelik el az ősrobbanást, a legtöbben valószínűleg ugyanazt a képet rajzolnák le. Egyetlen parányi pont lebeg az üres semmiben, majd hatalmas robbanással szétszórja az anyagot minden irányba, létrehozva a galaxisokat, a csillagokat és végül minket is.
Ez a kép látványos, mégis alapvetően félrevezető. Az igazat megvallva az ősrobbanás-elmélet egyáltalán nem azt állítja, hogy a Világegyetem egy pontból „felrobbant”, és nem is próbál választ adni arra, hogyan keletkezett maga a Világegyetem. Az elmélet sokkal szerényebb – ugyanakkor rendkívül sikeres – feladatra vállalkozik.
Azt írja le, hogyan fejlődött a Világegyetem egy rendkívül forró és sűrű állapotból egészen a mai napig.
Amikor egyre távolabbi galaxisokat figyelünk meg, valójában egyre mélyebbre tekintünk a múltba. Mivel a fénynek idő kell, hogy elérjen hozzánk, egy tízmilliárd fényévre lévő galaxist úgy látunk, amilyen tízmilliárd évvel ezelőtt volt. Ezek a megfigyelések következetesen azt mutatják, hogy a korai Világegyetem sokkal sűrűbb és forróbb volt, mint ma.
Ha gondolatban visszatekerjük az időt, a galaxisok közelebb kerülnek egymáshoz, az anyag egyre sűrűbben tölti ki a teret, a hőmérséklet pedig folyamatosan emelkedik. A jelenlegi fizikai elméleteink ezt a folyamatot egészen egy rendkívüli határig képesek leírni. Ez az úgynevezett Planck-korszak, amikor a Világegyetem körülbelül 10⁻⁴³ másodperces volt.
Ezen a ponton azonban a történet megszakad.
Nem azért, mert biztosan itt kezdődött minden, hanem azért, mert a ma ismert fizika itt már nem működik. Az általános relativitáselmélet, amely kiválóan írja le a gravitációt, és a kvantummechanika, amely az elemi részecskék világát magyarázza, ezen a szélsőséges energiaszinten már nem illeszthető össze. Egyszerűen nincs még olyan elméletünk, amely ezt az állapotot megfelelően leírná. Ezért a fizikusok nagyon óvatosan fogalmaznak.
Az ősrobbanás-elmélet nem azt mondja, hogy „itt keletkezett a Világegyetem”, hanem azt, hogy „ettől a pillanattól kezdve már értjük a fejlődését.” Ami korábban történt – ha egyáltalán értelmezhető a „korábban” szó –, egyelőre nyitott kérdés.
Ez elsőre talán csalódásnak hangzik, valójában azonban a tudomány egyik legőszintébb álláspontja. A kutatók nem próbálnak bizonytalanságokra biztos válaszokat adni. Inkább világosan kijelölik azt a pontot, ameddig a megfigyelések és a matematika megbízhatóan elvezetnek.
Legalább ennyire félreértett az is, hogy az ősrobbanást sokan egy hagyományos robbanásként képzelik el. Amikor felrobban egy bomba, a törmelék egy már létező térben repül szét. Van középpont, és van egy környezet, amelybe a robbanás kitágul. A Világegyetem esetében azonban nem erről van szó. Nem létezett egy üres tér, amelybe az anyag szétrepült volna. Maga a tér tágult. A galaxisok nem egy középpontból repülnek kifelé, hanem a köztük lévő tér növekszik. Emiatt bármelyik galaxisból úgy látszik, mintha minden más távolodna tőle. Nincs kitüntetett középpont, nincs olyan hely, ahol az ősrobbanás „megtörtént”, az ősrobbanás mindenhol egyszerre zajlott le.
Ez szinte felfoghatatlannak tűnik, pedig pontosan ezt támasztják alá a kozmológiai megfigyelések. A korai Világegyetem minden ismert irányban rendkívül hasonló tulajdonságokat mutatott. Nem egyetlen pontból indult el a tágulás, hanem maga az egész tér volt forró és sűrű.
Felmerül azonban a következő logikus kérdés. Ha mindenhol jelen volt az anyag, akkor honnan származott?
Erre jelenleg nincs elfogadott válasz. Léteznek különböző elképzelések. Az egyik legismertebb a kozmikus infláció, amely szerint a Világegyetem a legkorábbi pillanatokban elképesztően gyors táguláson ment keresztül. Más modellek ciklikusan ismétlődő Világegyetemről beszélnek, míg vannak olyan elképzelések is, amelyek szerint a mi Világegyetemünk egy sokkal nagyobb multiverzum része lehet. Ezek azonban egyelőre elméletek. Nincs olyan megfigyelés, amely egyértelműen eldöntené, melyik áll közelebb a valósághoz.
Az egyik legizgalmasabb kérdés ezért ma már nem az, hogy „mi volt az ősrobbanás?”, hanem az, hogy egyáltalán betekinthetünk-e valaha az ősrobbanás előtti állapotba.
Ehhez olyan új megfigyelési módszerekre lenne szükség, amelyek képesek áthatolni azon a fizikai „függönyön”, amelyet ma a Planck-korszak jelent számunkra. Elképzelhető, hogy a jövő gravitációshullám-detektorai vagy egy még meg sem alkotott kvantumgravitációs elmélet egyszer választ ad erre.
Addig azonban az egyik legfontosabb tanulság az, hogy az ősrobbanás nem a tudomány végső magyarázata a kezdetre. Sokkal inkább egy rendkívül pontos leírás arról, hogyan alakult át a Világegyetem egy elképzelhetetlenül forró és sűrű állapotból azzá a kozmosszá, amelyben ma több százmilliárd galaxis, billiónyi csillag és végső soron mi magunk is létezünk. Hogy mi volt ez előtt, és volt-e egyáltalán „ezelőtt”, továbbra is a modern fizika egyik legnagyobb megválaszolatlan kérdése.
Bár én egy képzetlen medvebocs vagyok, de érdekel a mindent körülölelő világ. Hogyan kerülhettek olyan távol a galaxisok, hogy a fénynek is több milliárd évre van szüksége ahhoz, hogy megérkezzen az ismeretlenből?
A közöttük lévő tér tágulása miatt. A galaxisok egyben maradnak, mert ősszetartja őke a gravitáció, de a köztük lévő tér tágul. A ma megfigyelhető legtávolabbi galaxisok fénye gyakran 13–13,5 milliárd éve indult el felénk. Csakhogy a foton útja közben a tér folyamatosan tágult. Emiatt a fénynek egyre hosszabb utat kellett megtennie, mert miközben haladt felénk, a cél és a kiindulási pont közötti távolság is nőtt. Éppen ezért láthatunk ma olyan galaxisokat is, amelyek jelenleg már olyan gyorsan távolodnak a tér tágulása miatt, hogy a most kibocsátott fényük soha nem fog eljutni hozzánk. Mi még csak azt a fényt látjuk, amelyet akkor bocsátottak ki, amikor sokkal közelebb voltak.
Bár én egy képzetlen medvebocs vagyok, de érdekel a mindent körülölelő világ. Hogyan kerülhettek olyan távol a galaxisok, hogy a fénynek is több milliárd évre van szüksége ahhoz, hogy megérkezzen az ismeretlenből? Azt a választ kaptam, hogy ezt már egyszer kérdeztem. Mivel nem emlékszem, hogy mi volt – ha volt, ha volt egyáltalán – a válasz ezért újra kérdezem.
A közöttük lévő tér tágulása miatt. A galaxisok egyben maradnak, mert ősszetartja őke a gravitáció, de a köztük lévő tér tágul. A ma megfigyelhető legtávolabbi galaxisok fénye gyakran 13–13,5 milliárd éve indult el felénk. Csakhogy a foton útja közben a tér folyamatosan tágult. Emiatt a fénynek egyre hosszabb utat kellett megtennie, mert miközben haladt felénk, a cél és a kiindulási pont közötti távolság is nőtt. Éppen ezért láthatunk ma olyan galaxisokat is, amelyek jelenleg már olyan gyorsan távolodnak a tér tágulása miatt, hogy a most kibocsátott fényük soha nem fog eljutni hozzánk. Mi még csak azt a fényt látjuk, amelyet akkor bocsátottak ki, amikor sokkal közelebb voltak.