Veliki prasak često se opisuje kao eksplozivno rođenje svemira – jedinstveni trenutak kada su prostor, vrijeme i materija nastali iz ničega.
Ali šta ako to nije bio početak svega? Šta ako je naš svemir nastao iz nečega drugog – nečega istovremeno poznatog i radikalnog?
U novom radu objavljenom u časopisu Physical Review D, moji saradnici i ja predlažemo izuzetno zanimljivu alternativu. Naši proračuni sugeriraju da Veliki prasak nije bio početak, već posljedica gravitacijskog kolapsa koji je stvorio masivnu crnu rupu, nakon čega je uslijedio “odskok” (bounce) unutar nje, piše Science Alert.
Ova ideja, koju nazivamo “svemir-crna rupa”, nudi radikalno drugačiji pogled na porijeklo kosmosa, a utemeljena je isključivo na poznatoj fizici i opažanjima.
Zašto sumnjamo u standardni model?
Današnji standardni kosmološki model – baziran na Velikom prasku i kosmičkoj inflaciji (ideji da se rani svemir naglo i brzo širio) – uspješno objašnjava strukturu i razvoj svemira. Ali ima cijenu: ne odgovara na neka od najdubljih pitanja.
Prvo, model počinje sa singularnošću – tačkom beskonačne gustine u kojoj zakoni fizike prestaju važiti. To nije samo tehnički problem, već duboka teorijska nedoumica.
Da bi objasnili ravnomjernu strukturu svemira, fizičari su uveli fazu kosmičke inflacije, koju pokreće nepoznato polje s čudnim osobinama. Kasnije su, da bi objasnili ubrzano širenje svemira danas, dodali još jedan “misteriozni” sastojak: tamnu energiju.
Drugim riječima, standardni model funkcioniše – ali samo ako ubacimo sastojke koje nikad nismo direktno posmatrali. A temeljna pitanja ostaju: Odakle sve dolazi? Zašto je svemir tako ravnomjeran, velik i “ravan”?
Novi pristup: gledati unutra, ne unazad
Naš novi model pristupa ovim pitanjima drugačije – gledajući unutra, a ne unazad. Umjesto da počnemo s ekspanzijom svemira i pokušavamo otkriti kako je sve počelo, mi razmatramo šta se događa kada se gusta masa materije uruši pod sopstvenom gravitacijom.
To je poznat proces: zvijezde se urušavaju u crne rupe, koje su među najbolje proučenim objektima u fizici. No, šta se dešava unutar crne rupe, iza horizonta događaja, ostaje misterija.
Godine 1965., britanski fizičar Roger Penrose dokazao je da gravitacioni kolaps pod određenim uslovima mora završiti singularnošću. Njegovo otkriće, kasnije prošireno od strane Stephena Hawkinga i drugih, dovelo je do shvatanja da su singularnosti – poput one u Velikom prasku – neizbježne. Penrose je za ovo dobio Nobelovu nagradu 2020. godine.
Ali postoji važna napomena: ti teoremi su zasnovani na klasičnoj fizici. Kada uključimo kvantnu mehaniku, koja upravlja mikrosvijetom atoma i čestica, priča se možda mijenja.
Rješenje bez singularnosti
U našem novom radu pokazujemo da gravitacioni kolaps ne mora završiti singularnošću. Pronašli smo tačno analitičko rješenje – matematički rezultat bez aproksimacija. Naša matematika opisuje kako oblak materije može dostići visoku gustinu i zatim odbiti (bounce), prelazeći u novu fazu širenja.
Ali kako je to moguće ako Penroseovi teoremi to zabranjuju?
Ključ je u kvantnom principu isključenja, koji kaže da dva identična fermiona (poput elektrona) ne mogu zauzeti isto kvantno stanje. To pravilo sprečava materiju da se sabije do beskonačne gustine.
Rezultat? Kolaps se zaustavlja i preokreće. Odbijanje nije samo moguće – već je neizbježno u pravim uslovima.
I što je najvažnije: sve se dešava u okviru poznate fizike – opšte relativnosti i kvantne mehanike. Nema potrebe za egzotičnim poljima, dodatnim dimenzijama ili spekulativnim teorijama.
Šta nastaje iz odbijanja?
Ono što se pojavljuje s druge strane tog odbijanja je svemir zapanjujuće sličan našem. Još zanimljivije, odbijanje prirodno stvara dvije faze ubrzanog širenja – inflaciju i tamnu energiju – bez potrebe za dodatnim teorijama.
Provjerljive predikcije
Snaga ovog modela je u tome što daje predikcije koje se mogu testirati. On predviđa malo, ali stvarno pozitivno zakrivljenje prostora – što znači da svemir nije savršeno ravan, već blago zakrivljen poput površine Zemlje.
Ovo zakrivljenje je ostatak prvobitne male pregustine koja je izazvala kolaps. Ako buduća posmatranja, poput misije Euclid, potvrde to zakrivljenje, to bi bio snažan dokaz da je naš svemir nastao iz odbijanja.
Model takođe predviđa tačnu stopu širenja svemira danas – što je već potvrđeno.
Šire implikacije
Ovaj model ne samo da rješava tehničke probleme standardne kosmologije – on bi mogao pomoći u razumijevanju porijekla supermasivnih crnih rupa, prirode tamne materije i formiranja galaksija.
Ovim pitanjima bavit će se buduće misije poput Arrakhis, koja će proučavati strukture poput halo zvijezda i satelitskih galaksija, koje su teško uočljive sa Zemlje. Ove strukture mogu biti povezane s reliktnim kompaktnim objektima – poput crnih rupa – koje su preživjele fazu kolapsa i odbijanja.
Naš svemir unutar crne rupe?
Model “svemir-crna rupa” nudi potpuno novu perspektivu: naš vidljivi svemir možda se nalazi unutar crne rupe koja je nastala u većem, “roditeljskom” svemiru.
Mi nismo posebni – baš kao što Zemlja nije bila centar svemira u doba Galileja.
Ne svjedočimo rođenju svega iz ničega, već smo dio kosmičkog ciklusa – oblika svemirske reinkarnacije koju oblikuju gravitacija, kvantna mehanika i njihova duboka povezanost.
Tuzlanska Republika
