Co było przed Wielkim Wybuchem? Naukowcy chcą zajrzeć dalej

Badacze chcą zajrzeć za znane granice ogólnej teorii względności. Zamiast szukać rozwiązań „na papierze”, liczą je wprost, numerycznie. Ta strategia sprawdziła się przy próbie zrozumienia w jaki sposób łączą się ze sobą czarne dziury i dochodzi do emisji fal grawitacyjnych. Teraz ma pomóc odpowiedzieć na pytanie, co działo się u zarania kosmosu, gdy „czas” jeszcze nie istniał.

Tzw. relatywistyka numeryczna powstała w latach 60. i 70. jako narzędzie do modelowania zderzeń czarnych dziur i kształtu fal grawitacyjnych. Dziesięć lat po pierwszej detekcji fal grawitacyjnych, naukowcy są przekonani, że metoda ta sprawdziła się naprawdę dobrze. Jak by nie patrzeć, pozwala przewidywać zjawiska, których nie umiemy w żaden sposób rozwiązać analitycznie. Badacze proponują, by tę samą metodę zastosować do najtrudniejszych pytań kosmologii.

W centrum zainteresowania grupy naukowców znajduje się okres inflacji kosmicznej, czyli ulotny ułamek sekundy po początku Wszechświata, gdy całość wszechświata rozszerzała się w zawrotnym tempie. Inflacja wyjaśnia, czemu kosmos wydaje się tak jednorodny w każdym kierunku. Problem jedynie w tym, że wciąż nie znamy przyczyny tejże inflacji.

Jeden z autorów najnowszego opracowania wskazuje, że metody relatywistyki numerycznej teoretycznie można wykorzystać nawet do tego, aby spróbować dowiedzieć się, jak doszło do Wielkiego Wybuchu. Jest to kwestia, która jak na razie pozostaje bez odpowiedzi, z tego prostego powodu, że według obecnie przyjmowanej wiedzy, przed Wielkim Wybuchem czas - jak go obecnie rozumiemy - nie istniał.

Symulacje mogą wskazać warunki, pola i interakcje wykraczające poza „ramy” naszego Wszechświata. W takim ujęciu mieszczą się hipotezy wszechświata cyklicznego czy też wieloświata. Jeżeli któraś z nich faktycznie jest prawdziwa, jej ślady mogłyby pojawić się w numerycznych rozwiązaniach równań opisujących początek wszechświata.

Warto jednak pamiętać, że zadanie to jest ekstremalnie wymagające obliczeniowo. Możliwe jednak, że rosnąca moc superkomputerów oraz coraz lepsze komputery kwantowe wkrótce będą w stanie podjąć się tego wyzwania.