Alam semesta memulai kehidupan kosmiknya dengan sebuah ledakan dahsyat
hampir empat belas miliar tahun yang lalu,
dan telah berkembang sejak saat itu.
Tapi ke mana alam semesta berkembang?
Itu pertanyaan yang rumit.
Ini alasannya:
Persamaan Einstein tentang relativitas umum
menggambarkan ruang dan waktu sebagai sesuatu yang saling terhubung
dasar dari alam semesta.
Ini berarti apa yang kita ketahui sebagai ruang dan waktu
hanya ada sebagai bagian dari alam semesta dan bukan di luarnya.
Sekarang, ketika benda sehari-hari mengembang, mereka bergerak keluar
menuju lebih banyak ruang.
Tetapi jika tidak ada ruang untuk berkembang,
bahkan apa arti dari berkembang?
Pada tahun 1929 pengamatan astronomi Edwin Hubble
memberi kami jawaban yang pasti.
Surveinya tentang langit malam menemukan semua galaksi yang jauh
menyusut, atau menjauh, dari Bumi.
Terlebih lagi, semakin jauh galaksi, maka semakin cepat ia menyusut.
Bagaimana kita bisa menafsirkan hal ini?
Pertimbangkan sepotong roti kismis yang mengembang di oven.
Adonan naik dengan jumlah yang sama pada masing-masing
dan setiap kismis.
Jika kita menganggap kismis sebagai pengganti galaksi,
dan adonan sebagai ruang di antara mereka,
kita dapat membayangkan bahwa peregangan atau ekspansi
dari ruang intergalaksi akan membuat galaksi menyusut antara satu sama lain,
dan untuk galaksi mana pun, tetangganya yang jauh akan menyusut ke jarak yang
lebih besar dari yang di dekatnya
dalam waktu yang sama.
Tentu saja, persamaan relativitas umum memprediksi sebuah
tarik-menarik kosmik antara gravitasi dan ekspansi.
Hanya dalam kekosongan gelap antar galaksi di mana ekspansi menang,
dan ruang meregang.
Jadi, itulah jawaban kita.
Alam semesta mengembang pada dirinya sendiri.
Berdasarkan itu, kosmolog mendorong batas-batas model matematika
untuk berspekulasi tentang apa, jika ada, yang berada di luar ruang dan waktu kita.
Ini bukan tebakan liar, tetapi hipotesis yang mengatasi
kekurangan dalam teori ilmiah Big Bang.
Big Bang memprediksi bahwa materi akan didistribusikan merata di alam semesta,
sebagai gas tipis -- tetapi kemudian, bagaimana galaksi dan bintang terbentuk?
Model inflasi menggambarkan era singkat
dari ekspansi yang sangat cepat
yang menghubungkan fluktuasi kuantum pada energi alam semesta awal,
dengan pembentukan gumpalan gas yang akhirnya mengarah ke galaksi.
Jika kita menerima paradigma ini, mungkin itu berarti alam semesta kita mewakili
satu wilayah dalam realitas kosmik besar yang mengalami inflasi tanpa akhir.
Kita tidak tahu apa-apa tentang kenyataan inflasi spekulatif ini,
kecuali untuk prediksi matematika bahwa ekspansi tanpa akhir
mungkin didorong oleh keadaan energi kuantum yang tidak stabil.
Namun, pada banyak daerah setempat, energi dapat menetap secara acak
berkesempatan menjadi stabil, menghentikan inflasi, membentuk gelembung alam semesta.
Setiap gelembung alam semesta —kita adalah salah satunya
—akan dijelaskan oleh teori Big Bang dan hukum fisika mereka sendiri.
Alam semesta kita menjadi bagian dari multiversum yang lebih besar,
di mana tingkat inflasi abadi yang fantastis tidak memungkinkan
bagi kita untuk menemukan alam semesta tetangga.
Big Bang juga meramal di alam semesta awal yang panas, kekuatan fundamental kita
dapat bersatu menjadi satu kekuatan super.
Teori dawai matematika menyarankan deskripsi unifikasi ini,
menjadi struktur dasar untuk kuark sub-atom dan elektron.
Dalam model yang diusulkan ini, dawai yang bergetar adalah pembangun alam semesta.
Model yang bersaing untuk teori ini telah digabung menjadi deskripsi terpadu,
dan menyarankan untuk berinteraksi dengan permukaan masif berdimensi tinggi, bran.
Alam semesta kita mungkin terkandung dalam satu bran seperti itu,
mengambang di dimensi tinggi tak dikenal, dinamakan "the bulk," atau hyperspace.
Bran lain —yang berisi alam semesta lain —dapat hidup berdampingan di hyperspace,
dan bran tetangga bahkan dapat berbagi kekuatan fundamental seperti gravitasi.
Baik inflasi abadi dan bran menggambarkan multiversum,
tapi saat alam semesta terisolasi dalam inflasi abadi, bran dapat bertabrakan.
Gema dari tabrakan tersebut dapat muncul di latar belakang gelombang mikro kosmik
— membawa radiasi ke alam semesta kita, itu peninggalan dari era Big Bang awal.
Namun, sejauh ini, kami belum menemukan gema kosmik seperti itu.
Beberapa curiga hipotesis multiversum yang berlainan, menyatu menjadi deskripsi umum,
atau digantikan oleh sesuatu yang lain.
Seperti yang ada sekarang, mereka adalah eksplorasi spekulatif model matematika.
Sementara model ini terinspirasi dan dipandu oleh banyak eksperimen ilmiah,
hanya ada sedikit percobaan objektif untuk mengujinya secara langsung.
Sampai Edwin Hubble berikutnya datang,
mungkin ilmuwan akan dibiarkan berdebat tentang keanggunan setiap model mereka ...
dan terus bermimpi tentang apa, jika ada, yang ada di luar alam semesta kita.