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.

Co było przed?

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.

 

Warszawa, wrzesień 2007     

Masz uwagi lub komentarz?Napisz

 

Powrót



[1] Wikipedia – Wielki Wybuch

[2] Wikipedia – Czarna dziura