Strona główna > Moje przemyślenia
> Wszechświat
Czy nasz
Wszechświat jest w Kosmosie jedynym?
(głos w dyskusji)
Wiele
osób interesujących się kosmologią i filozofią, czytelników wydawnictw i prasy
popularyzującej najnowsze osiągnięcia nauki w dziedzinie astronomii, fizyki i
kosmologii, zadaje sobie to pytanie. Wiedza nasza na ten temat jest coraz
większa, ale wciąż daleka od takiego poziomu, który pozwoliłby nam uzyskać
bardziej usystematyzowany i jednoznaczny obraz tego, co dzieje się wokół nas.
Wiele wskazuje na to, że Wszechświat
powstał w wyniku procesu, który naukowcy nazywają Wielki Wybuch (Big
Bang). Teoria Wielkiego Wybuchu już od dawna przestała być jedynie
wyróżniającym się poglądem i stała się obecnie wśród kosmologów prawie
jednomyślnie akceptowaną teorią. Według niej w czasie Wielkiego Wybuchu, mówiąc
w wielkim skrócie, struktura, która została przez kosmologów nazwana osobliwością
początkową (initial singularity),
będąca tworem o prawie nieskończenie wielkiej gęstości, posiadającym różnorakie
niewyobrażalne właściwości fizyczne, o niewyobrażalnie wysokiej masie,
skomprymowanej do niewyobrażalnie małej objętości, uległa nagle lawinowym, a
później coraz wolniejszym przeobrażeniom w szereg kolejnych postaci, które po
około 13,7 miliardach lat ewolucji dały w wyniku Wszechświat taki, jakim
oglądamy go obecnie.
W
momencie Wielkiego Wybuchu narodził się więc Nasz Wszechświat i
wszystko co na nim się znajduje. Jego materia i energia oraz wszystkie związki
występujące pomiędzy nimi a także właściwe im parametry fizyczne. W owej chwili
rozpoczął się także Nasz Czas i powstała Nasza Przestrzeń.
Tym, co
działo się pomiędzy narodzinami Naszego Wszechświata a chwilą
obecną, zajmuje się kosmologia i historia. Tym, co stanie się w przyszłości –
futurologia.
Nas
natomiast interesuje pytanie: co było jeszcze wcześniej, a więc przed Wielkim
Wybuchem?
Nie
mamy, bo nie możemy posiadać, absolutnie żadnej doświadczalnej wiedzy o tym, co
działo się przed początkiem Naszego Czasu. Możemy jedynie
spekulować.
Teoria Wielkiego
Wybuchu nie daje odpowiedzi na to pytanie. W szczególności nie mówi ona:
1. czy Wielki Wybuch jest
absolutnym początkiem wszelkiego fizycznego świata (wtedy na gruncie kosmologii
pytanie "co było przed Wielkim
Wybuchem?" traci sens).
2.
czy
jest tylko względnym początkiem nowego stadium (tzn. że świat fizyczny istniał
już wcześniej, tylko nieznana jest jego postać).
Leon Max Lederman, jeden z największych
autorytetów tematu, napisał: Na Samym Początku była pustka - zadziwiająca
forma próżni - nicość nie zawierająca żadnej przestrzeni, żadnego czasu, żadnej
materii, żadnego światła, żadnego dźwięku. Jednak prawa natury były na swoim
miejscu i ta dziwna próżnia posiadała potencjał. [...] W logiczny sposób
opowieść zaczyna się od początku. Ale ta opowieść dotyczy wszechświata i,
niestety, nie mamy żadnych danych na temat Samego Początku. Żadnych,
zero. Nie wiemy nic o wszechświecie, aż do momentu, gdy osiąga on dojrzały wiek
bilionowej trylionowej części sekundy - to jest, pewnego bardzo krótkiego czasu
po stworzeniu w Wielkim Wybuchu. Kiedy czytasz lub słyszysz cokolwiek na temat
narodzin wszechświata to znaczy, że ktoś to zmyśla. Jesteśmy w sferze rozważań
filozoficznych. Tylko Bóg wie co stało się na Samym Początku.[1]
Zamiast
zmyślać, spróbujmy więc pospekulować, wykorzystując do tego celu logiczne
rozumowanie oparte na posiadanej już przez ludzkość, aktualnej wiedzy.
Każde
zdarzenie ma swoją przyczynę. Jest oczywiste, że Wielki Wybuch, a więc i Nasz
Czas, został czymś wywołany. Jeżeli odrzucimy pokusę nazwania tego Aktem
Stworzenia z woli Boga, to musimy przyjąć, że inicjatorem mogła być
przyczyna natury fizycznej – przekroczenie jakiegoś krytycznego progu w jakimś
odbywającym się dynamicznie procesie któremu podlegała osobliwość początkowa, o
której była mowa na wstępie. Do momentu Wielkiego Wybuchu proces przekształcania
owej osobliwości
początkowej był stabilny, ale po przekroczeniu krytycznego progu (nie
wiemy jakiego i wszystko wskazuje na to, że nigdy tego nie będziemy wiedzieli),
rozpoczął się lawinowy proces Wielkiego Wybuchu w wyniku którego powstał
Nasz
Wszechświat i Nasza
Czasoprzestrzeń.
Jest
logiczne, że taka sytuacja oznacza, iż ta osobliwość początkowa, z której w
wyniku Naszego Wielkiego Wybuchu powstał Nasz Wszechświat i rozpoczęła się Nasza Czasoprzestrzeń,
musiała już istnieć przed Naszym Czasem – a więc w Innym
Czasie. Miała swój początek w Innej Czasoprzestrzeni i pochodziła z Innego
Wszechświata. Musimy więc przyjąć do wiadomości, że przed Naszym
Czasem, który rozpoczął bieg w momencie Naszego Wielkiego Wybuchu,
był co najmniej jeden Inny Czas, w którym istniała owa osobliwość
początkowa, oraz co najmniej jeden Inny Wszechświat, który musiał
uprzednio, zgodnie z logiką, mieć swój początek w Swoim Wielkim Wybuchu.
Jak
dotąd, nie ma żadnego logicznego powodu pozwalającego twierdzić, że tak nie
mogło się dziać. Istnieją natomiast przesłanki przemawiające za tym, że tak
mogło być.
Poszlaką
wskazującą kierunek poszukiwań źródeł osobliwości początkowych jest istnienie
w Naszym
Wszechświecie odkrytych stosunkowo niedawno, bo w drugiej połowie XX
wieku, ciał niebieskich nazwanych czarnymi dziurami. Jak wiadomo, są to
„pułapki materii”. Istnienie czarnych dziur wynikało już z równań Ogólnej
Teorii Względności, sformułowanej przez Alberta Einsteina w 1915 r. Czarna
dziura powstaje, kiedy gwiazda o masie przynajmniej 40-krotnie
większej od Słońca zapada się pod wpływem sił własnej grawitacji po wyczerpaniu
paliwa atomowego, dając twór o takim zagęszczeniu materii, że jego pole
grawitacyjne wywołuje przechwytywanie otaczających go cząstek materii. Granica,
po przejściu której nie jest już możliwe wyrwanie się z pola grawitacyjnego
czarnej dziury, nazywana jest horyzontem zdarzeń. Ma to ten skutek, że czarna
dziura nie emituje ze swego wnętrza żadnych sygnałów mogących nieść o niej
informacje – ani fal korpuskularnych, ani elektromagnetycznych. Wiemy o niej
tylko dzięki temu, że na firmamencie przedstawia się jako czarna plama
zasłaniająca inne ciała niebieskie, znajdujące się za nią w stosunku do
obserwatora. Wokół czarnej dziury obserwuje się jedynie lej stworzony z cząstek
wpadających do jej pola grawitacyjnego. Jest oczywiste, że wewnątrz horyzontu
zdarzeń dzieją się procesy, o których nasza nauka nie może mieć żadnego
doświadczalnego pojęcia, choć istnieje wiele teorii i spekulacji na ten temat.
Możemy przypuszczać z dużym prawdopodobieństwem, że mimo teoretycznie
postulowanego zjawiska „parowania”, masa, gęstość i temperatura takiego obiektu
astronomicznego ciągle rośnie wskutek procesu bezustannego przechwytywania z
otoczenia nowych cząstek materii.
Jeżeli wiele gwiazd lub czarnych dziur połączy
się ze sobą, to może powstać czarna dziura o masie miliony razy większej od
Słońca. Astronomowie podejrzewają istnienie czarnych dziur tego typu w sercach
wielu galaktyk. Istnienie takiej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki jest
prawie pewne. Obserwacje ruchów ciasno skupionych gwiazd w pobliżu środka
naszej galaktyki wskazują, że poruszają się one dookoła małego obiektu o
ogromnej masie zlokalizowanej w niewielkiej objętości. Według obecnego stanu
wiedzy astrofizyki, jedynym tak masywnym obiektem o tak małym promieniu może
być supermasywna czarna dziura.[2]
Ogólna Teoria
Względności Einsteina przewiduje istnienie we wnętrzu czarnej dziury osobliwości
– miejsca o masie względnie nieskończonej i niemal zerowej objętości. Jest to
miejsce gdzie krzywizna czasoprzestrzeni staje się nieskończona, a
oddziaływanie grawitacyjne staje się nieskończenie silne. Można mniemać, że we
wnętrzu osobliwości czarnej dziury odbywają się procesy, które mogą
doprowadzić do powstania warunków tworzących osobliwość początkową, stanowiącą,
po zainicjowaniu, tworzywo dla Wielkiego Wybuchu i powstania Nowego
Wszechświata oraz Nowej
Czasoprzestrzeni.
Można
więc postawić tezę, że czarne dziury są matecznikami, w których mogą powstawać Nowe
Wszechświaty. Istnieją tam prawdopodobnie warunki, w jakich mogą
przebiegać procesy powstawania tworów o parametrach osobliwości początkowych.
Jeżeli procesy, przebiegające w czarnych dziurach rzeczywiście doprowadzają do
powstania osobliwości początkowej oraz posiadają swój krytyczny próg, po
przekroczeniu którego następuje zainicjowanie Wielkiego Wybuchu, to nieuchronnie
następują wtedy narodziny jakiegoś Nowego Wszechświata oraz jego Własnej Czasoprzestrzeni.
Hipoteza
ta wymaga potwierdzenia doświadczalnego. Gdyby astronomowie stwierdzili, że
któraś z obserwowanych obecnie czarnych dziur nagle zniknęła z firmamentu bez
śladu, stanowiłoby to mocny argument na jej poparcie. Oznaczać by to mogło, że
nastąpił w niej Wielki Wybuch i znikła ona z Naszego Wszechświata gdyż
stała się Inną Czasoprzestrzenią w postaci Innego Wszechświata.
Postawiona
hipoteza prowadzi do skonstruowania modelu, w którym ów pierwotny niematerialny
stan, który Leon Max Lederman opisuje słowami „Na Samym Początku była pustka
- zadziwiająca forma próżni - nicość nie zawierająca żadnej przestrzeni,
żadnego czasu, żadnej materii, żadnego światła, żadnego dźwięku. Jednak prawa
natury były na swoim miejscu i ta dziwna próżnia posiadała potencjał.”,
dał początek materialnemu Wszechświatowi Pierwotnemu, który
następnie dał początek wielu innym pokoleniom Wszechświatów Potomnych i
Ich Czasoprzestrzeniom. Każdy z
nich rozwijałby się niezależnie od poprzedniego, obok niego i w nieświadomości
jego istnienia, bo w innym wymiarze czasowym i w innej
przestrzeni. Każdy z nich mógłby następnie dawać początek kolejnym tego
rodzaju Wszechświatom Potomnym.
W tym
ujęciu ilość czasoprzestrzeni i materii Kosmosu,
rozumianego jako zbiór odrębnych Wszechświatów miałyby postać nieskończoną,
mimo że poszczególne jego części składowe (Wszechświat Pierwotny, Wszechświaty Potomne
i ich Czasoprzestrzenie) mogłyby mieć wymiary skończone. W tym sensie
byłby to twór nieskończony, wieczny, nieograniczony w materii, czasie i
przestrzeni, w trakcie permanentnej ewolucji.
Odpowiedź
na pytanie, do czego można by przyrównać taki twór i dokąd zmierzałaby taka
ewolucja a także rozwinięcie teorii takiego hipotetycznego modelu, będącego
wynikiem jedynie spekulacji myślowej, nie popartego żadnym faktem
doświadczalnym, powinna leżeć w rękach naukowców, w tym szczególnie
astrofizyków, kosmologów, filozofów i teologów.
W
dalszym ciągu jednakże bez odpowiedzi pozostaje podstawowe pytanie: w jaki
sposób pierwotna niematerialna pustka
Samego Początku Lederman’a stała się pierwszym materialnym Kosmosem, początkiem wszystkich Wszechświatów
Następnych?
Wróćmy
teraz ponownie do tego szczególnego momentu, w którym proces przekształcania osobliwości
czarnej dziury stał się lawinowy, czego skutkiem było jej
przekształcenie w osobliwość początkową Wielkiego Wybuchu. Zastanówmy się, czym
ta zmiana dynamiki procesu mogłaby być wywołana? Jest oczywiste, że musiała ją
zainicjować sytuacja wyjątkowa, osobliwa, taka, w której ciągłość co najmniej
jednego, a może wielu parametrów procesu została zerwana i nastąpiła nagła,
skokowa zmiana jego/ich wartości lub wręcz jego/ich zanik.
Nie mamy
oczywiście żadnych doświadczalnych danych pomiarowych, bo z natury rzeczy nie
możemy ich mieć. Możemy jedynie spekulować.
Jakie
procesy zachodzą w czarnej dziurze? Zapewne są ich tysiące, a o większości z
nich nie mamy żadnego pojęcia. Wśród nich jest wszakże jeden o którym na pewno
wiemy, że istnieje – jest specyficzny dla czarnej dziury, według obecnego stanu
wiedzy nigdzie indziej nie zachodzący, a ściśle związany z samą jej istotą.
Czarne dziury są mianowicie jedynymi dotąd znanymi osobliwymi miejscami we Wszechświecie, gdzie II-ga zasada
termodynamiki, mówiąca o stałym wzroście entropii sumy składników
układu (charakteryzowanej jako stopień nieuporządkowania, rozproszenia czy
chaosu), przyjmuje odwrotny kierunek. W obszarze czarnej dziury przebiega
bowiem proces koncentracji materii, w przeciwieństwie do pozostałych obszarów
wszechświata, gdzie materia ulega rozproszeniu. O ile, zgodnie z II-gą zasadą
termodynamiki, entropia wszechświata jako całości rośnie (być może do wartości
nieskończenie wielkiej), to lokalnie w czarnej dziurze przebiega proces odwrotny
– jej entropia maleje.
W tej sytuacji pojawia się pytanie: do jakiej teoretycznie
możliwej minimalnej wartości entropia osobliwości czarnej dziury może
zmaleć? Czy do nieskończenie małej, czy może do zera? A może wręcz do wartości
ujemnej? Jeżeli entropia tego obszaru czarnej dziury może zmaleć do wartości
zerowej, to moment osiągnięcia tej wartości na osi czasowej niewątpliwie może
stanowić punkt wyjątkowy, niezwykły, powodujący takie szczególne, osobliwe
i ekstremalne warunki (np. krzywizna czasoprzestrzeni i pole grawitacyjne
osiągają wartość nieskończenie wielką), mogące wywołać takie nagromadzenie
skokowego zerwania ciągłości parametrów lub ich zanik, że mogłyby one stanowić
ów poszukiwany detonator dla Wielkiego Wybuchu i powstania Nowego Wszechświata.
W takim sensie osiągnięcie zerowej wartości entropii w
czarnej dziurze musiałoby być interpretowane jako początek jej nowego
bytowania, od zerowej wartości entropii ponownie w kierunku jej wartości
dodatnich, ale już w postaci Nowego Wszechświata i Nowej
Czasoprzestrzeni.
Weryfikacja
stopnia prawdopodobieństwa tej hipotezy, podobnie jak i poprzedniej, będzie
wymagać czasu i leżeć w rękach naukowców.
Masz uwagi lub komentarz? – Napisz