Apa yang terjadi sebelum Big Bang? Jawaban konvensional untuk pertanyaan itu biasanya, "Tidak ada yang namanya‘ sebelum Big Bang. '"Itulah peristiwa yang memulai semuanya. Tetapi jawaban yang tepat, kata fisikawan Sean Carroll, adalah, "Kami tidak tahu." Carroll, serta banyak fisikawan dan kosmolog lain mulai mempertimbangkan kemungkinan waktu sebelum Big Bang, serta teori-teori alternatif tentang bagaimana jagat raya kita terbentuk. Carroll membahas "penelitian spekulatif" jenis ini selama pembicaraan di Pertemuan Masyarakat Astronomi Amerika pekan lalu di St. Louis, Missouri.
"Ini adalah waktu yang menarik untuk menjadi seorang kosmologis," kata Carroll. “Kami berdua diberkati dan dikutuk. Ini adalah zaman keemasan, tetapi masalahnya adalah bahwa model yang kita miliki tentang alam semesta tidak masuk akal. "
Pertama, ada masalah inventaris, di mana 95% dari alam semesta tidak terhitung. Para kosmolog tampaknya telah memecahkan masalah itu dengan meramu materi gelap dan energi gelap. Tetapi karena kita telah "menciptakan" materi agar sesuai dengan data tidak berarti kita memahami sifat alam semesta.
Kejutan besar lainnya tentang alam semesta kita berasal dari data aktual dari pesawat ruang angkasa WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) yang telah mempelajari Cosmic Microwave Background (CMB) "gema" Dentuman Besar.
"Gambaran WMAP tentang bagaimana alam semesta awal terlihat menunjukkan itu menjadi panas, padat dan halus [entropi rendah] di atas wilayah ruang yang luas," kata Carroll. “Kami tidak mengerti mengapa demikian. Itu kejutan yang lebih besar daripada masalah inventaris. Alam semesta kita tidak terlihat alami. " Carroll mengatakan keadaan entropi rendah jarang terjadi, ditambah dengan semua kondisi awal yang mungkin bisa berevolusi menjadi alam semesta seperti kita, mayoritas besar memiliki entropi jauh lebih tinggi, bukan lebih rendah.
Tetapi satu-satunya fenomena paling mengejutkan tentang alam semesta, kata Carroll, adalah bahwa segalanya berubah. Dan itu semua terjadi dalam arah yang konsisten dari masa lalu ke masa depan, di seluruh alam semesta.
"Ini disebut panah waktu," kata Carroll. Panah waktu ini berasal dari hukum kedua termodinamika, yang memanggil entropi. Undang-undang menyatakan bahwa selalu, sistem tertutup bergerak dari urutan ke kekacauan dari waktu ke waktu. Hukum ini sangat mendasar bagi fisika dan astronomi.
Salah satu pertanyaan besar tentang kondisi awal alam semesta adalah mengapa entropi dimulai begitu rendah? "Dan entropi rendah dekat Big Bang bertanggung jawab atas segala hal tentang panah waktu," kata Carroll. "Hidup dan mati, memori, aliran waktu." Acara terjadi secara berurutan dan tidak dapat dibatalkan.
"Setiap kali Anda memecahkan telur atau menumpahkan segelas air, Anda melakukan kosmologi pengamatan," kata Carroll.
Oleh karena itu, untuk menjawab pertanyaan kita tentang alam semesta dan panah waktu, kita mungkin perlu mempertimbangkan apa yang terjadi sebelum Big Bang.
Carroll bersikeras ini adalah masalah penting untuk dipikirkan. "Ini bukan hanya teologi rekreasi," katanya. “Kami ingin kisah alam semesta yang masuk akal. Ketika kita memiliki hal-hal yang tampaknya mengejutkan, kita mencari mekanisme dasar yang membuat puzzle itu bisa dipahami. Alam semesta entropi rendah adalah petunjuk untuk sesuatu dan kita harus bekerja untuk menemukannya. "
Saat ini kami tidak memiliki model alam semesta yang baik, dan teori saat ini tidak menjawab pertanyaan. Relativitas umum klasik memprediksi alam semesta dimulai dengan singularitas, tetapi tidak dapat membuktikan apa pun sampai setelah Big Bang.
Teori inflasi, yang mengusulkan periode ekspansi alam semesta yang sangat cepat (eksponensial) selama beberapa saat pertama, tidak membantu, kata Carroll. “Itu hanya memperburuk masalah entropi. Inflasi membutuhkan teori kondisi awal. "
Ada model-model lain di luar sana juga, tetapi Carroll mengusulkan, dan tampaknya mendukung gagasan multi-semesta yang terus menciptakan alam semesta "bayi". "Alam semesta kita yang teramati mungkin bukan keseluruhan cerita," katanya. "Jika kita adalah bagian dari multiverse yang lebih besar, tidak ada keadaan setimbang maksimal-entropi dan entropi dihasilkan melalui penciptaan alam semesta seperti milik kita."
Carroll juga membahas penelitian baru yang telah dia dan tim fisikawan lakukan, melihat, sekali lagi, hasil dari WMAP. Carroll dan timnya mengatakan data menunjukkan bahwa alam semesta "miring."
Pengukuran dari WMAP menunjukkan bahwa fluktuasi pada latar gelombang mikro sekitar 10% lebih kuat di satu sisi langit daripada di sisi lain.
Penjelasan untuk "alam semesta berat di satu sisi" ini akan terjadi jika fluktuasi ini mewakili struktur yang tersisa dari alam semesta yang menghasilkan alam semesta kita.
Carroll mengatakan semua ini akan terbantu oleh pemahaman yang lebih baik tentang gravitasi kuantum. “Fluktuasi kuantum dapat menghasilkan alam semesta baru. Jika fluktuasi termal di ruang yang sunyi dapat menyebabkan bayi semesta, mereka akan memiliki entropi mereka sendiri dan dapat terus menciptakan alam semesta. ”
Memang, - dan Carroll menekankan hal ini - setiap penelitian tentang topik ini umumnya dianggap spekulasi saat ini. "Semua ini bukan barang mapan," katanya. “Saya berani bertaruh bahkan uang bahwa ini salah. Tapi mudah-mudahan saya akan bisa kembali dalam 10 tahun dan memberi tahu Anda bahwa kami sudah memikirkan semuanya. "
Diakui, sebagai penulis, mencoba merangkum pembicaraan dan gagasan Carroll menjadi sebuah artikel pendek tentu tidak membuat mereka adil. Lihatlah Carroll tentang gagasan ini dan lainnya di blognya, Cosmic Variance. Juga, baca ringkasan besar pembicaraan Carroll, yang ditulis oleh Chris Lintott untuk BBC. Saya sudah merenungkan pembicaraan Carroll selama lebih dari seminggu sekarang, dan merenungkan awal waktu - dan bahkan mungkin ada waktu sebelum waktu - telah dibuat untuk minggu yang menarik dan menawan. Apakah waktu itu telah membawa saya maju atau mundur dalam pemahaman saya masih harus dilihat!
