Hur började universum?

Varför är vi här? Hur började universum? Enligt Boshongo-folket i centrala Afrika fanns det före oss bara mörker, vatten och den stora guden Bumba. En dag spydde Bumba, som hade ont i magen, upp solen. Solen avdunstade en del av vattnet och lämnade land kvar. Fortfarande med obehag kräktes Bumba upp månen, stjärnorna och sedan leoparden, krokodilen, sköldpaddan och slutligen människorna.

Denna skapelsemyten, liksom många andra, brottas med den typ av frågor som vi alla fortfarande ställer oss i dag. Som tur är, vilket kommer att bli tydligt, har vi nu ett verktyg som kan ge oss svaren: vetenskapen. När det gäller dessa existensens mysterier upptäcktes de första vetenskapliga bevisen på 1920-talet, när Edwin Hubble började göra observationer med ett teleskop på Mount Wilson i Kalifornien. Till sin förvåning upptäckte Hubble att nästan alla galaxer rörde sig bort från oss. Ju längre bort galaxerna låg, desto snabbare rörde de sig dessutom bort. Universums expansion var en av de viktigaste upptäckterna genom tiderna. Detta fynd förändrade debatten om huruvida universum hade en början.

Om galaxer rör sig isär för närvarande måste de därför ha varit närmare varandra tidigare. Om deras hastighet hade varit konstant skulle de alla ha legat ovanpå varandra för miljarder år sedan. Var det så här universum började? På den tiden var många forskare missnöjda med att universum hade en början eftersom det verkade innebära att fysiken hade brutit samman. Man skulle vara tvungen att åberopa en utomstående instans, som man för enkelhetens skull kan kalla gud, för att avgöra hur universum började. De förde därför fram teorier där universum expanderade i dagsläget men inte hade någon början.

Den kanske mest kända föreslogs 1948. Den kallades steady state-teorin och föreslog att universum hade funnits i all evighet och skulle ha sett likadant ut i alla tider. Denna sista egenskap hade den stora fördelen att vara en förutsägelse som kunde testas, en viktig ingrediens i den vetenskapliga metoden. Och det visade sig att den saknades.

Observationella bevis som bekräftade idén om att universum hade haft en mycket tät början kom i oktober 1965, med upptäckten av en svag bakgrund av mikrovågor i hela rymden. Den enda rimliga tolkningen är att denna ”kosmiska mikrovågsbakgrund” är strålning som är kvar från ett tidigt varmt och tätt tillstånd. När universum expanderade svalnade strålningen tills den bara blev den rest som vi ser idag. Teorin gav snart stöd åt denna idé.

Med Roger Penrose från Oxford University visade jag att om Albert Einsteins allmänna relativitetsteori är korrekt skulle det finnas en singularitet, en punkt med oändlig täthet och krökning av rymdtiden, där tiden har en början. Universum började i Big Bang och expanderade snabbt. Detta kallas ”inflation” och var extremt snabbt: universum fördubblades i storlek många gånger på en liten bråkdel av en sekund. Inflationen gjorde universum mycket stort, mycket jämnt och mycket platt. Det var dock inte helt jämnt: det fanns små variationer från plats till plats. Dessa variationer gav så småningom upphov till galaxer, stjärnor och solsystem. Vi har vår existens att tacka för dessa variationer. Om det tidiga universum hade varit helt slätt skulle det inte ha funnits några stjärnor och livet skulle därför inte ha kunnat utvecklas. Vi är en produkt av primordiala kvantfluktuationer. Som det kommer att bli tydligt återstår många enorma mysterier. Ändå närmar vi oss stadigt svaren på de urgamla frågorna: Var kom vi ifrån? Och är vi de enda varelserna i universum som kan ställa dessa frågor?

Denna berättelse av Stephen Hawking publicerades ursprungligen som introduktion till New Scientists bok The Origin of (Almost) Everything