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