Pertanyaannya sebesar semesta dan (hampir) setua waktu: Dari mana saya berasal, dan mengapa saya ada di sini? Itu mungkin terdengar seperti permintaan seorang filsuf, tetapi jika Anda menginginkan respons yang lebih ilmiah, cobalah bertanya kepada kosmologis.
Konten terkait
- Kuartet Langka Kuasa Ditemukan di Alam Semesta Awal
Cabang fisika ini bekerja keras mencoba memecahkan kode sifat realitas dengan mencocokkan teori-teori matematika dengan sejumlah bukti. Saat ini sebagian besar kosmolog berpikir bahwa alam semesta diciptakan selama big bang sekitar 13, 8 miliar tahun yang lalu, dan ia berkembang dengan laju yang terus meningkat. Kosmos ditenun menjadi kain yang kita sebut ruang-waktu, yang disulam dengan jaring kosmik galaksi yang cemerlang dan materi gelap yang tak terlihat.
Kedengarannya agak aneh, tetapi tumpukan gambar, data eksperimental, dan model yang disusun selama beberapa dekade dapat mendukung deskripsi ini. Dan ketika informasi baru ditambahkan pada gambar, para kosmolog sedang mempertimbangkan cara yang lebih liar untuk menggambarkan alam semesta — termasuk beberapa proposal aneh yang tetap berakar pada sains yang kuat:
Apakah koleksi laser dan cermin ini membuktikan bahwa alam semesta adalah hologram 2D? (Fermilab) Alam semesta adalah hologram
Lihatlah hologram standar, dicetak pada permukaan 2D, dan Anda akan melihat proyeksi 3D gambar. Kurangi ukuran masing-masing titik yang membentuk gambar, dan hologram menjadi lebih tajam. Pada 1990-an, fisikawan menyadari bahwa sesuatu seperti ini bisa terjadi dengan alam semesta kita.
Fisika klasik menggambarkan struktur ruang-waktu sebagai struktur empat dimensi, dengan tiga dimensi ruang dan satu waktu. Teori relativitas umum Einstein mengatakan bahwa, pada tingkat paling dasar, jalinan ini harus halus dan berkelanjutan. Tapi itu sebelum mekanika kuantum melompat ke tempat kejadian. Sementara relativitas sangat bagus dalam menggambarkan alam semesta pada skala yang terlihat, fisika kuantum memberi tahu kita semua tentang cara benda bekerja pada tingkat atom dan partikel subatom. Menurut teori kuantum, jika Anda memeriksa struktur ruang-waktu yang cukup dekat, itu harus dibuat dari butiran-butiran kecil informasi, masing-masing seratus miliar miliar kali lebih kecil dari proton.
Fisikawan Stanford, Leonard Susskind dan pemenang hadiah Nobel, Gerard 't Hooft, masing-masing telah mempresentasikan perhitungan yang menunjukkan apa yang terjadi ketika Anda mencoba menggabungkan deskripsi kuantum dan relativistik ruang-waktu. Mereka menemukan bahwa, secara matematis, kain harus berupa permukaan 2D, dan butirannya harus bertindak seperti titik-titik dalam gambar kosmik yang luas, yang mendefinisikan "resolusi" dari alam semesta 3D kita. Mekanika kuantum juga memberi tahu kita bahwa biji-bijian ini harus mengalami kegugupan acak yang kadang-kadang bisa mengaburkan proyeksi dan karenanya dapat dideteksi. Bulan lalu, fisikawan di Laboratorium Akselerator Nasional Fermi Departemen Energi AS mulai mengumpulkan data dengan pengaturan laser dan cermin yang sangat sensitif yang disebut Holometer. Instrumen ini disetel dengan halus untuk mengambil gerakan sangat kecil dalam ruang-waktu dan mengungkapkan apakah itu sebenarnya kasar pada skala terkecil. Eksperimen itu harus mengumpulkan data selama setidaknya satu tahun, jadi kita mungkin tahu segera jika kita hidup di hologram.
Alam semesta adalah simulasi komputer
Sama seperti plot Matrix, Anda mungkin hidup dalam program komputer yang sangat canggih dan bahkan tidak mengetahuinya. Beberapa versi dari pemikiran ini telah diperdebatkan sejak lama sebelum Keanu mengucapkan “whoa” pertamanya. Plato bertanya-tanya apakah dunia seperti yang kita rasakan itu adalah ilusi, dan matematikawan modern bergulat dengan alasan matematika itu universal — mengapa tidak peduli kapan atau di mana Anda melihat, 2 + 2 harus selalu sama dengan 4? Mungkin karena itu adalah bagian mendasar dari cara alam semesta dikodekan.
Pada 2012, fisikawan di University of Washington di Seattle mengatakan bahwa jika kita hidup dalam simulasi digital, mungkin ada cara untuk mengetahuinya. Model komputer standar didasarkan pada kisi 3D, dan kadang kala kisi itu sendiri menghasilkan anomali tertentu dalam data. Jika alam semesta adalah grid yang luas, gerakan dan distribusi partikel berenergi tinggi yang disebut sinar kosmik dapat mengungkap anomali serupa — kesalahan dalam Matriks — dan memberi kita intip pada struktur grid. Sebuah makalah 2013 oleh insinyur MIT Seth Lloyd membangun kasus untuk putaran menarik pada konsep: Jika ruang-waktu terbuat dari bit kuantum, alam semesta harus menjadi satu komputer kuantum raksasa. Tentu saja, kedua gagasan itu menimbulkan kebingungan: Jika alam semesta adalah program komputer, siapa atau apa yang menulis kodenya?
Sebuah lubang hitam supermasif aktif di inti Centaurus A galaxy meledakkan pancaran radiasi ke ruang angkasa. (ESO / WFI (terlihat); MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss et al. (Microwave); NASA / CXC / CfA / R.Kraft et al. (X-ray)) Alam semesta adalah lubang hitam
Buku "Astronomi 101" apa pun akan memberi tahu Anda bahwa alam semesta meledak saat ledakan besar. Tapi apa yang ada sebelum titik itu, dan apa yang memicu ledakan itu? Sebuah makalah 2010 oleh Nikodem Poplawski, saat itu di Indiana University, membuat kasus bahwa alam semesta kita ditempa di dalam lubang hitam yang sangat besar.
Sementara Stephen Hawking terus mengubah pikirannya, definisi populer dari black hole adalah wilayah ruang-waktu yang begitu padat sehingga, melewati titik tertentu, tidak ada yang bisa lepas dari tarikan gravitasinya. Lubang hitam lahir ketika paket padat materi runtuh pada diri mereka sendiri, seperti selama kematian bintang-bintang besar dan kuat. Beberapa versi persamaan yang menggambarkan lubang hitam selanjutnya mengatakan bahwa materi yang dikompresi tidak sepenuhnya runtuh ke titik — atau singularitas — tetapi malah memantul kembali, memuntahkan materi yang teracak dan panas.
Poplawski menghitung angka-angkanya dan menemukan bahwa pengamatan terhadap bentuk dan komposisi alam semesta sesuai dengan gambaran matematika tentang lubang hitam yang dilahirkan. Keruntuhan awal akan sama dengan ledakan besar, dan segala sesuatu di dalam dan di sekitar kita akan dibuat dari komponen-komponen yang didinginkan dan disusun ulang dari bahan yang diacak itu. Bahkan lebih baik, teori ini menunjukkan bahwa semua lubang hitam di alam semesta kita sendiri mungkin merupakan pintu gerbang ke realitas alternatif. Jadi bagaimana kita mengujinya? Model ini didasarkan pada lubang hitam yang berputar, karena rotasi itu adalah bagian dari apa yang mencegah materi asli dari runtuh sepenuhnya. Poplawski mengatakan kita harus dapat melihat gema putaran yang diwarisi dari lubang hitam “induk” kita dalam survei galaksi, dengan kelompok besar bergerak dalam arah yang disukai, sedikit namun berpotensi terdeteksi.
Alam semesta adalah gelembung di lautan alam semesta
Teka-teki kosmik lain muncul ketika Anda mempertimbangkan apa yang terjadi pada irisan pertama sedetik setelah big bang. Peta cahaya peninggalan yang dipancarkan tak lama setelah alam semesta lahir memberi tahu kita bahwa waktu-ruang bayi tumbuh secara eksponensial dalam sekejap mata sebelum menetap ke tingkat ekspansi yang lebih tenang. Proses ini, yang disebut inflasi, cukup populer di kalangan kosmolog, dan mendapat dorongan lebih lanjut tahun ini dengan potensi (tetapi masih belum dikonfirmasi) penemuan riak di ruang-waktu yang disebut gelombang gravitasi, yang akan menjadi produk dari percepatan pertumbuhan yang cepat.
Jika inflasi dikonfirmasi, beberapa ahli teori akan berpendapat bahwa kita harus hidup di lautan berbusa banyak alam semesta. Beberapa model inflasi awal mengatakan bahwa sebelum big bang, ruang-waktu mengandung apa yang dikenal sebagai kekosongan palsu, bidang energi tinggi tanpa materi dan radiasi yang secara inheren tidak stabil. Untuk mencapai kondisi stabil, ruang hampa mulai menggelembung seperti panci berisi air mendidih. Dengan setiap gelembung, sebuah dunia baru lahir, memunculkan multiverse yang tak berujung.
Masalah dengan menguji ide ini adalah bahwa kosmos sangat besar — alam semesta yang teramati membentang sekitar 46 miliar tahun cahaya ke segala arah — dan bahkan teleskop terbaik kita pun tidak bisa berharap untuk mengintip permukaan gelembung sebesar ini. Maka, salah satu opsi adalah mencari bukti adanya gelembung semesta yang bertabrakan dengan yang lain. Hari ini peta terbaik kita tentang cahaya peninggalan big bang memang menunjukkan tempat dingin yang tidak biasa di langit yang bisa menjadi "memar" dari menabrak tetangga kosmik. Atau bisa jadi kebetulan statistik. Jadi tim peneliti yang dipimpin oleh Carroll Wainwright di University of California, Santa Cruz, telah menjalankan model komputer untuk mencari tahu jenis jejak lain apa yang akan ditinggalkan oleh tabrakan bergelora dalam gema big bang.
