Wys�ano dnia 28-05-2006 o godz. 12:00:00 przez pala2 686
 | Każda śmierć wszechświata to początek życia kolejnego - tak było, jest i zawsze będzie - twierdzą naukowcy z USA i Wielkiej Brytanii. |
Obraz historii Wszechświata przypomina nieco ser szwajcarski. Od czasu do czasu zieją z niego dziury naszej niewiedzy. I tak jest np. z Wielkim Wybuchem. Niecałe 14 mld lat temu zdarzyło się coś, co dało początek wszystkiemu. Model Wszechświata funkcjonuje wstecz do punktu, w którym od Wielkiego Wybuchu upłynęło zaledwie 10-43 s. Ale najważniejsze jest to, co stało się wcześniej. Tego, niestety, nie wiemy. Tak samo jak nie wiemy, dlaczego materia (z której jesteśmy zbudowani) nie zniknęła w zderzeniu z antymaterią. Inną dziurą w serze jest problem tzw. stałej kosmologicznej. Jej historia to historia wyobrażeń fizyków o Wszechświecie. Wyobrażeń, które przez dziesiątki lat się zmieniały.
Największy błąd Einsteina?
Wszystko zaczęło się w 1917 roku, gdy Albert Einstein doszedł do wniosku, że jego równania ogólnej teorii względności są niekompletne. Wynikało z nich bowiem, że Wszechświat powinien być tworem dynamicznym, a tymczasem z ówczesnych obserwacji wynikało, że jest jak najbardziej statyczny. W tamtym czasie astronomowie cały Wszechświat utożsamiali jedynie z naszą galaktyką Drogi Mlecznej. Einstein założył istnienie siły, która miała nie pozwolić na zapadanie się Wszechświata pod wpływem grawitacji. Tym samym do swoich równań dodał nowy człon zwany stałą kosmologiczną. Teraz wszystko się zgadzało. Wszechświat zarówno w rzeczywistości, jak i w rozważaniach teoretycznych był tworem statycznym i niezmiennym. Taki stan naukowego zadowolenia trwał jednak bardzo krótko.
W 1923 roku amerykański astronom Edwin Hubble odkrył, że Droga Mleczna to zaledwie mały wycinek Wszechświata, a kilka lat później zaobserwował, że galaktyki oddalają się od nas tym szybciej, im dalej się znajdują (to tzw. prawo Hubble'a). Dzisiaj wiemy, że kwazary z samych krańców Wszechświata oddalają się od nas z prędkością prawie 95 proc. prędkości światła! Obserwacje Hubble'a Wszechświat statyczny zamieniły w dynamiczny, a stała kosmologiczna została przez samego Einsteina nazwana "największą pomyłką życia". Zupełnie niepotrzebnie.
Dzisiaj wiemy, że nie dość, że przestrzeń kosmiczna się rozszerza, to na dodatek ta ekspansja przyspiesza. Nie powinno tak być, gdyby we Wszechświecie istniała tylko "zwykła" (czyli taka jak my sami) materia. Do wyjaśnienia potrzebna jest jakaś siła odpychająca... np. ta, którą opisuje stała kosmologiczna. Ta sama stała, która prawie 80 lat temu została z równań Einsteina wyrzucona, od kilku lat jest znowu w łaskach naukowców.
Wieczny czas
Problem w tym, że zmierzona stała kosmologiczna jest aż o 120 rzędów wielkości mniejsza, niż wynikałoby to z obliczeń teoretycznych narzuconych przez teorię Wielkiego Wybuchu. - Nieoczekiwanie mała wartość stałej kosmologicznej jest jedną z największych zagadek fizyki - powiedział profesor Neil Turok z uniwersytetu w Cambridge w Wielkiej Brytanii, współautor pomysłu wszechświatów cyklicznych. - Można założyć, że tak po prostu jest, albo można się to starać zrozumieć - dodał. Niestety, teoria Wielkiego Wybuchu w tym miejscu według autorów pracy z "Science" zostawia zbyt wiele otwartych pytań. Przynajmniej na niektóre z nich można byłoby odpowiedzieć, gdyby założyć, że czas wcale nie rozpoczął się około 14 mld lat temu, tylko znacznie, znacznie wcześniej. Dzisiaj teoria mówi, że czas zaczął swój bieg w chwili Wielkiego Wybuchu. Razem z nim powstały energia i przestrzeń. Wcześniej nie było nic. Tymczasem pomysł fizyków - Neila Turoka z uniwersytetu w Cambridge i Paula Steinhardta z uniwersytetu w Princeton polega na tym, że w rzeczywistości Wszechświat jest dużo starszy, niż nam się wydaje. Materia, która dzisiaj buduje gwiazdy, planety czy w końcu nas samych, nie została 14 mld lat temu stworzona, lecz jedynie... przetworzona. Według uczonych Wszechświat przechodzi kolejne fazy ekspansji i zapadania się. Każde zapadanie oznacza śmierć starego świata, ale równocześnie narodziny nowego. Przy czym czas nie zeruje się z każdym aktem śmierci czy narodzin, tylko rozpoczął swój bieg znacznie wcześniej. Jak dawno? Być może jest wieczny, trwa od zawsze. Czy to rozwiązuje problemy ze stałą kosmologiczną? Według autorów pracy wydrukowanej w "Science" - tak. Po każdym z takich narodzin stała kosmologiczna miałaby być bardzo duża, ale z czasem jej wartość malałaby. Gdy z wartości dodatniej zamieniłaby się w ujemną, wszystko zaczęłoby się zapadać i w efekcie materia zostałaby skupiona w jednym punkcie. W tym samym, z którego za chwilę narodziłby się nowy świat. Świat, w którym stała kosmologiczna znowu miałaby dużą wartość. Tym samym historia zatoczyłaby koło.
Dlaczego gdy stała kosmologiczna ma wartość dodatnią, wszystko się rozszerza, a gdy ujemną, zapada? Bo stała kosmologiczna opisuje właśnie tę tajemniczą energię próżni, która przeciwstawiając się przyciągającej sile grawitacji, rozpycha wszystko dookoła. Gdy siła ta zmienia swój znak z dodatniego na ujemny, zmienia się "kierunek" jej działania. Teraz już nic nie rozdyma, tylko - tak jak grawitacja - dąży do ściśnięcia wszystkiego w jednym punkcie.
Prawda czy fałsz?
Niestety, Turok i Steinhardt nie podali przepisu, jak sprawdzić doświadczalnie, czy mają rację. Czy ich model jest zatem niesprawdzalny? Po Wielkim Wybuchu nastąpił okres tzw. inflacji - bardzo szybkiego pęcznienia Wszechświata. Po tym właśnie okresie powinno w przestrzeni kosmicznej pozostać echo w postaci tzw. fal grawitacyjnych. Pomimo usilnych starań do dzisiaj ich jednak nie wykryto. Gdyby Wszechświat rzeczywiście był cykliczny, fale grawitacyjne powstałe w fazie inflacji byłyby zbyt słabe, żeby można je było kiedykolwiek uchwycić. Tak więc, tak długo, jak fale grawitacyjne wywołane inflacją nie zostaną wykryte, nie ma powodów, żeby sądzić, że Turok i Steinhardt są w błędzie. Jeżeli jednak zostaną zarejestrowane, będzie to oznaczało śmierć pomysłu wszechświatów cyklicznych.
Największy błąd Einsteina?
Wszystko zaczęło się w 1917 roku, gdy Albert Einstein doszedł do wniosku, że jego równania ogólnej teorii względności są niekompletne. Wynikało z nich bowiem, że Wszechświat powinien być tworem dynamicznym, a tymczasem z ówczesnych obserwacji wynikało, że jest jak najbardziej statyczny. W tamtym czasie astronomowie cały Wszechświat utożsamiali jedynie z naszą galaktyką Drogi Mlecznej. Einstein założył istnienie siły, która miała nie pozwolić na zapadanie się Wszechświata pod wpływem grawitacji. Tym samym do swoich równań dodał nowy człon zwany stałą kosmologiczną. Teraz wszystko się zgadzało. Wszechświat zarówno w rzeczywistości, jak i w rozważaniach teoretycznych był tworem statycznym i niezmiennym. Taki stan naukowego zadowolenia trwał jednak bardzo krótko.
W 1923 roku amerykański astronom Edwin Hubble odkrył, że Droga Mleczna to zaledwie mały wycinek Wszechświata, a kilka lat później zaobserwował, że galaktyki oddalają się od nas tym szybciej, im dalej się znajdują (to tzw. prawo Hubble'a). Dzisiaj wiemy, że kwazary z samych krańców Wszechświata oddalają się od nas z prędkością prawie 95 proc. prędkości światła! Obserwacje Hubble'a Wszechświat statyczny zamieniły w dynamiczny, a stała kosmologiczna została przez samego Einsteina nazwana "największą pomyłką życia". Zupełnie niepotrzebnie.
Dzisiaj wiemy, że nie dość, że przestrzeń kosmiczna się rozszerza, to na dodatek ta ekspansja przyspiesza. Nie powinno tak być, gdyby we Wszechświecie istniała tylko "zwykła" (czyli taka jak my sami) materia. Do wyjaśnienia potrzebna jest jakaś siła odpychająca... np. ta, którą opisuje stała kosmologiczna. Ta sama stała, która prawie 80 lat temu została z równań Einsteina wyrzucona, od kilku lat jest znowu w łaskach naukowców.
Wieczny czas
Problem w tym, że zmierzona stała kosmologiczna jest aż o 120 rzędów wielkości mniejsza, niż wynikałoby to z obliczeń teoretycznych narzuconych przez teorię Wielkiego Wybuchu. - Nieoczekiwanie mała wartość stałej kosmologicznej jest jedną z największych zagadek fizyki - powiedział profesor Neil Turok z uniwersytetu w Cambridge w Wielkiej Brytanii, współautor pomysłu wszechświatów cyklicznych. - Można założyć, że tak po prostu jest, albo można się to starać zrozumieć - dodał. Niestety, teoria Wielkiego Wybuchu w tym miejscu według autorów pracy z "Science" zostawia zbyt wiele otwartych pytań. Przynajmniej na niektóre z nich można byłoby odpowiedzieć, gdyby założyć, że czas wcale nie rozpoczął się około 14 mld lat temu, tylko znacznie, znacznie wcześniej. Dzisiaj teoria mówi, że czas zaczął swój bieg w chwili Wielkiego Wybuchu. Razem z nim powstały energia i przestrzeń. Wcześniej nie było nic. Tymczasem pomysł fizyków - Neila Turoka z uniwersytetu w Cambridge i Paula Steinhardta z uniwersytetu w Princeton polega na tym, że w rzeczywistości Wszechświat jest dużo starszy, niż nam się wydaje. Materia, która dzisiaj buduje gwiazdy, planety czy w końcu nas samych, nie została 14 mld lat temu stworzona, lecz jedynie... przetworzona. Według uczonych Wszechświat przechodzi kolejne fazy ekspansji i zapadania się. Każde zapadanie oznacza śmierć starego świata, ale równocześnie narodziny nowego. Przy czym czas nie zeruje się z każdym aktem śmierci czy narodzin, tylko rozpoczął swój bieg znacznie wcześniej. Jak dawno? Być może jest wieczny, trwa od zawsze. Czy to rozwiązuje problemy ze stałą kosmologiczną? Według autorów pracy wydrukowanej w "Science" - tak. Po każdym z takich narodzin stała kosmologiczna miałaby być bardzo duża, ale z czasem jej wartość malałaby. Gdy z wartości dodatniej zamieniłaby się w ujemną, wszystko zaczęłoby się zapadać i w efekcie materia zostałaby skupiona w jednym punkcie. W tym samym, z którego za chwilę narodziłby się nowy świat. Świat, w którym stała kosmologiczna znowu miałaby dużą wartość. Tym samym historia zatoczyłaby koło.
Dlaczego gdy stała kosmologiczna ma wartość dodatnią, wszystko się rozszerza, a gdy ujemną, zapada? Bo stała kosmologiczna opisuje właśnie tę tajemniczą energię próżni, która przeciwstawiając się przyciągającej sile grawitacji, rozpycha wszystko dookoła. Gdy siła ta zmienia swój znak z dodatniego na ujemny, zmienia się "kierunek" jej działania. Teraz już nic nie rozdyma, tylko - tak jak grawitacja - dąży do ściśnięcia wszystkiego w jednym punkcie.
Prawda czy fałsz?
Niestety, Turok i Steinhardt nie podali przepisu, jak sprawdzić doświadczalnie, czy mają rację. Czy ich model jest zatem niesprawdzalny? Po Wielkim Wybuchu nastąpił okres tzw. inflacji - bardzo szybkiego pęcznienia Wszechświata. Po tym właśnie okresie powinno w przestrzeni kosmicznej pozostać echo w postaci tzw. fal grawitacyjnych. Pomimo usilnych starań do dzisiaj ich jednak nie wykryto. Gdyby Wszechświat rzeczywiście był cykliczny, fale grawitacyjne powstałe w fazie inflacji byłyby zbyt słabe, żeby można je było kiedykolwiek uchwycić. Tak więc, tak długo, jak fale grawitacyjne wywołane inflacją nie zostaną wykryte, nie ma powodów, żeby sądzić, że Turok i Steinhardt są w błędzie. Jeżeli jednak zostaną zarejestrowane, będzie to oznaczało śmierć pomysłu wszechświatów cyklicznych.
| Komentarze |