Big Bang umumnya dianggap sebagai awal dari semuanya: Sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu, alam semesta yang dapat diamati berlalu ledakan dan diperluas menjadi ada.
Tapi apa yang terjadi sebelum Big Bang?
Jawaban singkat: Kami tidak tahu. Jawaban panjang: Bisa jadi banyak hal, masing-masing membengkokkan pikiran dengan caranya sendiri.
Pada awalnya
Hal pertama yang harus dipahami adalah apa sebenarnya Big Bang itu.
"Big Bang adalah momen dalam waktu, bukan titik di luar angkasa," kata Sean Carroll, seorang ahli fisika teoretis di Institut Teknologi California dan penulis "Gambaran Besar: Tentang Asal Usul Kehidupan, Makna, dan Alam Semesta Sendiri" (Dutton, 2016).
Jadi, mungkin saja alam semesta di Dentuman Besar sangat kecil atau sangat besar, kata Carroll, karena tidak ada cara untuk melihat ke masa lalu pada hal-hal yang bahkan tidak dapat kita lihat hari ini. Yang benar-benar kita ketahui adalah bahwa itu sangat, sangat padat dan sangat cepat menjadi kurang padat.
Sebagai akibat wajar, sebenarnya tidak ada apa pun di luar alam semesta, karena alam semesta, menurut definisi, adalah segalanya. Jadi, di Big Bang, semuanya lebih padat dan lebih panas daripada sekarang, tetapi tidak ada yang lebih "luar" daripada hari ini. Sedemikian menggoda untuk mengambil pandangan seperti dewa dan membayangkan Anda bisa berdiri dalam kehampaan dan melihat alam semesta bayi yang hancur sebelum Big Bang, itu tidak mungkin, kata Carroll. Alam semesta tidak berkembang ke ruang angkasa; ruang itu sendiri diperluas.
"Tidak masalah di mana Anda berada di alam semesta, jika Anda melacak kembali 14 miliar tahun, Anda sampai pada titik di mana itu sangat panas, padat dan berkembang pesat," katanya.
Tidak ada yang tahu persis apa yang terjadi di alam semesta sampai 1 detik setelah Big Bang, ketika alam semesta mendingin cukup untuk proton dan neutron untuk bertabrakan dan bersatu. Banyak ilmuwan berpikir bahwa alam semesta mengalami proses ekspansi eksponensial yang disebut inflasi pada detik pertama itu. Ini akan merapikan jalinan ruang-waktu dan dapat menjelaskan mengapa materi tersebar secara merata di alam semesta saat ini.
Sebelum ledakan
Ada kemungkinan bahwa sebelum Big Bang, alam semesta adalah bentangan tak terhingga dari suatu material padat, yang bertahan dalam kondisi mantap hingga, karena suatu alasan, Big Bang terjadi. Alam semesta yang sangat padat ini mungkin diatur oleh mekanika kuantum, fisika skala sangat kecil, kata Carroll. Maka, Big Bang akan mewakili momen ketika fisika klasik mengambil alih sebagai pendorong utama evolusi alam semesta.
Bagi Stephen Hawking, saat ini adalah yang terpenting: Sebelum Big Bang, katanya, berbagai peristiwa tidak dapat diukur, dan karenanya tidak terdefinisi. Hawking menyebut ini proposal tanpa batas: Waktu dan ruang, katanya, terbatas, tetapi mereka tidak memiliki batas atau titik awal atau akhir, sama seperti planet Bumi terbatas tetapi tidak memiliki tepi.
"Karena peristiwa sebelum Big Bang tidak memiliki konsekuensi pengamatan, orang mungkin juga memotongnya dari teori dan mengatakan bahwa waktu dimulai pada Big Bang," katanya dalam sebuah wawancara di acara National Geographic "StarTalk" pada 2018.
Atau mungkin ada hal lain sebelum Big Bang yang patut dipertimbangkan. Satu gagasan adalah bahwa Dentuman Besar bukanlah awal dari waktu, melainkan bahwa itu adalah momen simetri. Dalam ide ini, sebelum Big Bang, ada alam semesta lain, identik dengan alam semesta ini tetapi dengan entropi yang meningkat menuju masa lalu alih-alih menuju masa depan.
Meningkatnya entropi, atau meningkatnya gangguan dalam suatu sistem, pada dasarnya adalah panah waktu, kata Carroll, jadi di cermin alam semesta ini, waktu akan berjalan berlawanan dengan waktu di alam semesta modern dan alam semesta kita akan berada di masa lalu. Para pendukung teori ini juga menyarankan bahwa sifat-sifat lain dari alam semesta akan jatuh secara terbalik di alam semesta cermin ini. Sebagai contoh, fisikawan David Sloan menulis di Blog University of Oxford Science, asimetri dalam molekul dan ion (disebut chiralities) akan berada dalam orientasi yang berlawanan dengan apa yang ada di alam semesta kita.
Teori terkait menyatakan bahwa Big Bang bukanlah awal dari segalanya, tetapi lebih pada saat ketika alam semesta beralih dari periode kontraksi ke periode ekspansi. Gagasan "Big Bounce" ini menunjukkan bahwa mungkin ada Big Bang tanpa batas ketika alam semesta mengembang, berkontraksi, dan mengembang lagi. Masalah dengan ide-ide ini, kata Carroll, adalah tidak ada penjelasan mengapa atau bagaimana alam semesta yang mengembang akan berkontraksi dan kembali ke keadaan entropi rendah.
Carroll dan rekannya Jennifer Chen memiliki visi pra-Big Bang mereka sendiri. Pada tahun 2004, para ahli fisika menyarankan bahwa mungkin alam semesta seperti yang kita tahu adalah keturunan dari induk semesta dari mana sedikit ruang-waktu telah terkoyak.
Ini seperti nukleus radioaktif yang membusuk, Carroll berkata: Ketika sebuah nukleus meluruh, ia mengeluarkan partikel alfa atau beta. Alam semesta induk dapat melakukan hal yang sama, kecuali alih-alih partikel, ia memuntahkan bayi alam semesta, mungkin tanpa batas. "Ini hanya fluktuasi kuantum yang memungkinkan itu terjadi," kata Carroll. Bayi alam semesta ini adalah "alam semesta paralel secara harfiah," kata Carroll, dan tidak saling berinteraksi atau memengaruhi.
Jika itu semua terdengar agak trippy, itu - karena para ilmuwan belum memiliki cara untuk mengintip kembali bahkan ke Big Bang, apalagi apa yang datang sebelumnya. Ada ruang untuk dijelajahi, kata Carroll. Deteksi gelombang gravitasi dari tabrakan galaksi yang kuat pada tahun 2015 membuka kemungkinan bahwa gelombang ini dapat digunakan untuk memecahkan misteri mendasar tentang ekspansi alam semesta pada detik penting pertama itu.
Fisikawan teoretis juga memiliki pekerjaan yang harus dilakukan, kata Carroll, seperti membuat prediksi yang lebih tepat tentang bagaimana kekuatan kuantum seperti gravitasi kuantum dapat bekerja.
"Kita bahkan tidak tahu apa yang kita cari," kata Carroll, "sampai kita punya teori."
