Universets opprinnelse – begynnelsen på alt – er et spørsmål der vitenskapelige og religiøse fortellinger noen ganger blir uklare. Dette er ikke fordi de nærmer seg problemet på samme måte; klart de ikke gjør det. Det er fordi spørsmålet som stilles til begge er det samme. Vi vil vite hvordan alt ble til. Vi vil vite det, for ellers ville historien vår vært ufullstendig. Vi er skapninger av dette universet, og historien om universet er fundamentalt også vår historie.
Det er ingen tvil om at moderne kosmologi og astronomi har produsert en bemerkelsesverdig fortelling om universets tidlige historie. Men kan vitenskapen virkelig gi et svar?
I likhet med deg og meg har universet bursdag. Vi vet at det startet for 13,8 milliarder år siden, og vi kan med sikkerhet beskrive hvordan det unge universet utviklet seg fra et hundredels sekund etter Big Bang, selv om det er noen viktige hull i historien vi ennå ikke har fyllt.
Den kunnskapen er en fenomenal prestasjon. Men spørsmålet som henger igjen er hvor nærme kilden vitenskapen kan komme.
Livets historie
Ting blir fort komplisert hvis vi fortsetter med bursdagsanalogien. Du og jeg har foreldre. Foreldrene våre har også foreldre, og så videre. Vi kan spore denne kontinuiteten tilbake til den første levende enheten, det vi kaller vår siste felles stamfar – sannsynligvis en bakterie som levde for over 3 milliarder år siden.
Når vi først finner den stamfaren, står vi overfor et annet vanskelig spørsmål: Hvordan ble dette første levende vesenet til hvis det ikke var noe levende som kunne føde det? Den eneste akseptable vitenskapelige forklaringen er at liv må ha kommet fra ikke-liv. Det oppsto for minst 3,5 milliarder år siden fra den økte kompleksiteten til kjemiske reaksjoner blant biomolekylene som er tilstede i den opprinnelige jorden.
Abonner for kontraintuitive, overraskende og virkningsfulle historier levert til innboksen din hver torsdag
Hva med universet? Hvordan ble det til hvis det ikke var noe før?
Hvis livets opprinnelse er mystisk, er opprinnelsen til universet uendelig mye mer. Tross alt inkluderer universet, per definisjon, alt som finnes. Hvordan kan alt komme fra ingenting?
Vitenskapens jobb er å utvikle forklaringer uten å ty til guddommelig intervensjon. Vi bruker naturlovene som vår blåkopi. Denne begrensningen gjør det til en enorm konseptuell utfordring for vitenskapen å beskrive universets opprinnelse. Dette problemet er kjent i filosofien som den første årsaken. Hvis universet dukket opp av seg selv, var det forårsaket av en uårsaket årsak. Den ble til uten en kilde før den. Vitenskapen opererer innenfor klare konseptuelle grenser. For å forklare opprinnelsen til alt, må vitenskapen forklare seg selv. Og for å gjøre dette, trenger vi en ny vitenskapelig forklaring.
Historien om universet kan ikke starte på den andre siden
Nåværende beskrivelser av universets opprinnelse hviler på de to søylene i 20th århundres fysikk. Den første søylen er generell relativitetsteori – Einsteins teori om at tyngdekraften skyldes krumningen av rommet forårsaket av tilstedeværelsen av masse. Den andre søylen er kvantefysikk, som beskriver verden av atomer og subatomære partikler. Å kombinere de to er ganske rimelig, gitt at i sin spede begynnelse var hele universet lite nok til at kvanteeffekter var viktige. Nåværende modeller av universets opprinnelse — fra strengteori til løkke kvantegravitasjon til kvantekosmologi til et univers som spretter mellom ekspansjon og sammentrekning — bruk de bisarre effektene beskrevet av kvantefysikk for å forklare det som ser ut til å være uforklarlig. Spørsmålet er i hvilken grad de virkelig kan forklare den første årsaken.
På samme måte som en radioaktiv kjerne forfaller spontant, kunne hele kosmos ha oppstått fra en tilfeldig energisvingning – en romboble som dukket opp fra “ingenting”, mengdefysikere vanligvis kaller vakuumet.
Det interessante er at denne boblen kunne vært en fluktuasjon av null energi, på grunn av en smart kompensasjon mellom materiens positive energi og tyngdekraftens negative energi. Dette er grunnen til at mange fysikere som skriver for et generelt publikum selvsikkert sier at universet kom fra “ingenting” – kvantevakuumet er det ingenting – og erklærer stolt at saken er avsluttet. Dessverre er ikke ting så enkelt.
Dette såkalte ingenting, fysikernes kvantevakuum, er langt fra den metafysiske forestillingen om fullstendig tomhet. Vakuumet er faktisk en enhet fylt med aktivitet, der partikler dukker opp og forsvinner som bobler i en kokende gryte. For å definere vakuumet, må vi ta utgangspunkt i mange grunnleggende konsepter, som rom, tid, energisparing og gravitasjons- og materiefelt. Modellene vi konstruerer er avhengige av naturlover som kun har blitt testet for situasjoner langt unna det ekstreme miljøet i det opprinnelige universet.
Kvantevakuumet er allerede en struktur med enorm kompleksitet. Å bruke det som utgangspunkt er å begynne historien om universet på den andre siden av boken.
Våre forsøk på å forstå hvordan universet begynte krever at vi ekstrapolerer det vi vet til energier 15 størrelsesordener over det vi kan teste (det er tusen billioner ganger). Vi håper at ting vil gi mening, og foreløpig kan vi ikke forutsi at de ikke vil gjøre det. Imidlertid er disse spådommene om det tidlige universet basert på hva vi kan måle med maskinene våre, og ved å bruke nåværende modeller for høyenergifysikk. Disse modellene er også basert på hva vi kan måle, og på hva vi anser som rimelig ekstrapolering. Dette er greit, og det er tilnærmingen vi må ta for å skyve grensene for kunnskap inn i ukjente riker. Men vi bør ikke glemme hva dette teoretiske rammeverket hviler på og hevde at vi med sikkerhet vet hvordan vi skal konseptualisere universets opprinnelse. Å nevne multiverset, si at det er evig, og konkludere med at universet vårt er en boble som spirer fra det, bringer oss ikke nærmere et reelt svar.
Universet vil ydmyke hvem som helst
Det ser ikke ut til at vitenskapen slik den er formulert nå kan svare på spørsmålet om universets opprinnelse. Det den kan gjøre er å fremskaffe modeller som beskriver mulige scenarier. Disse modellene er utmerkede verktøy som vi kan bruke for å flytte kunnskapens grenser til tidligere og tidligere tider, i håp om at observasjoner og data vil lede oss videre.
Dette er imidlertid veldig forskjellig fra å forklare livets opprinnelse gjennom kompleks kjemi. For å forklare opprinnelsen til alt, trenger vi en vitenskap som er i stand til å forklare seg selv og opprinnelsen til dens lover. Vi trenger en metateori som forklarer opphavet til teorier. Et multivers er ikke en vei ut. Vi krever fortsatt det konseptuelle apparatet rom, tid og felt for å beskrive det. Vi har heller ingen anelse om hvordan naturlovene kan variere mellom dette multiversets forskjellige grener.
Det uendelige og dets motsetning, intetheten, er essensielle verktøy for matematikk. Men de er veldig farlige som begreper for å beskrive den fysiske virkeligheten. De er labyrinter hvor det er for lett å gå seg vill, som Jorge Luis Borges minner oss om i Babels bibliotek.
Å identifisere en konseptuell vitenskapelig vanskelighet blir ofte hånet som å innta en defaitistisk posisjon. Det retoriske spørsmålet som følger er: “Skal vi gi opp da?” Selvfølgelig skal vi ikke det. Kunnskap utvikles bare hvis vi presser den fremover og tar risiko ved å gjøre det. Det er ingen feil i vår drivkraft til å forstå et dypt mysterium gjennom fornuft og vitenskapelig metodikk. Det er dette vi gjør best. Det som er en feil er å hevde at vi vet mye mer enn vi gjør, og at vi har forstått ting som et øyeblikks ettertanke vil fortelle oss at vi er veldig langt unna å forstå. Det er mange spørsmål som krever intellektuell ydmykhet, og opprinnelsen til universet er fremst blant dem.