W poprzednich artykułach wspomniałem już z jak niewyobrażalnie ogromnym [wciąż rozszerzającym się] tworem mamy do czynienia badając wszechświat [8,8 x 10^26 metra /92 miliardy lat świetlnych/]. Skoro więc jest to "obiekt" w jakimś sensie ograniczony, warto zastanowić się jaki ma kształt i co może znajdować się poza nim? Czy mamy na ten temat jakieś naukowe teorie? Oczywiście, że tak – dziś krótko o tym jaki i dlaczego właśnie taki kształt mógłby mieć nasz wszechświat oraz co może znajdować się „poza” nim. A więc jaki kształt ma wszechświat? Jest to pytanie za ‘przynajmniej’ nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Zacznijmy od początku – stan dzisiejszej wiedzy daje nam przekonanie, że wszystko zaczęło się niemal 14 miliardów lat temu od Wielkiego Wybuchu. Pozostałością po tamtych zdarzeniach jest przewidziane w 1948 roku, przez Georga Gamowa „mikrofalowe promieniowanie tła” inaczej zwane też „promieniowaniem reliktowym”, za którego obserwacyjne potwierdzenie 30 lat później Noblem zostali nagrodzeni inni badacze - Arno Penzias i Robert Wilson. Jaki ma to związek z kształtem wszechświata? Definitywnie ogromny – dzięki badaniom promieniowania reliktowego udało nam się zrobić jego „zdjęcie” w wieku zaledwie 380 tysięcy lat i jest to jak na razie jedyna taka mapa jaką dysponujemy. Warto nadmienić, że na stan obecnej wiedzy nie jesteśmy w stanie ‘zajrzeć’ dalej wstecz niż graniczne 380 tysięcy lat, ponieważ wcześniej wszechświat wypełniała plazma [był niewyobrażalnie gorący, o energiach cząstek tak dużych, że nie był przezroczysty dla promieniowania]. Właśnie na podstawie tych danych i tej mapy powstawały kolejne teorie dotyczące kształtu wszechświata, natomiast jest wiele interpretacji, ponieważ badacze wyciągają różne wnioski. Głównym problemem jest fakt, iż ludzie są więźniami dwóch wymiarów – nie jesteśmy w stanie wyobrazić sobie wygiętej powierzchni mającej trzy [lub więcej] wymiarów. Jakie ograniczenia są przez to nałożone? Płaszczyzna rządzi się zupełnie innymi prawami niż zakrzywiona przestrzeń [w niej np. twierdzenie Pitagorasa wcale nie obowiązuje, dwa punkty łączy więcej niż tylko jeden możliwy odcinek, a proste równoległe mogą się przeciąć]. Fakt, iż te fundamentalne w naszym świecie zasady załamują się sprawia nam ogromne problemy przy próbie wyobrażenia, a tym bardziej udowodnienia teorii. Przechodząc do sedna pytania o kształt – jakie są obecnie najbardziej prawdopodobne teorie? Pierwszą z nich jest wszechświat w kształcie dwunastościanu. Co ciekawe jako pierwszy kształt taki sugerował już Platon niemal 2 500 lat temu, natomiast rzeczowe argumenty świadczące o słuszności tej teorii należą do Jeana-Pierra Luminet’a i jego zespołu z Observatorie de Paris, którzy w 2003 roku przeanalizowali dane zebrane z sondy WMAP [rzeczonej mapy rozkładu temperatur i gęstości z wszechświata mającego 380 tysięcy lat]. Drugą ciekawą teorią o której chciałem opisać jest model kosmologiczny wszechświata Friedmana - oparty na jego równaniach opisujących ekspansję. Zawierają stałą „k”, która jest niezależna od miejsca w przestrzeni – jest parametrem opisującym lokalną geometrię. W zależności od wartości jakie przyjmuje ta stała otrzymujemy trzy różne możliwe geometrię. Dla k = 0 wszechświat jest płaski i obowiązuje w nim geometria euklidesowa [są zachowane kąty i odległości]. Dla parametru k większego od zera wszechświat jest zamknięty [przyjmuje kształt sfery, więc obowiązuje w nim geometria sferyczna – np. suma kątów w trójkącie jest większa niż 180 stopni]. Dla k < 0 mówimy, że wszechświat jest hiperboliczny [inaczej zwany otwartym – przyjmuje kształt przypominający siodło] Znamy już możliwe kształty jakie może przyjmować wszechświat, więc zastanówmy się chwile co znajduje się poza jego granicami? [o ile one rzeczywiście istnieją]. Swoją drogą warto wtrącić, że fakt nieposiadania granic przez jakiś obiekt nie determinuje tego, że jest on nieskończony – najłatwiej wyobrazić to sobie patrząc na Ziemię. Poruszając się po niej dowolnie długo w dowolnym kierunku nie natrafimy na żadną granicę [możemy wrócić do punktu startowego], ale obserwator z np. Międzynarodowej Stacji Kosmicznej łatwo stwierdzi, że jest ona obiektem skończonym.
Pierwszą ciekawą teorią jest wieloświat. Kwantowa hipoteza wielu światów Hugh Everetta III jak poprawnie powinna się ją nazywać zakłada, że wszystko co może się zdarzyć, dzieje się w alternatywnej rzeczywistości, która przypomina ogromne rozgałęziające się w każdej chwili drzewo [w prostym ujęciu za każdym razem, gdy cząsteczka ma wybór jaką drogą ma się poruszyć powstają alternatywne wszechświaty i w każdym z nich wybiera ona inną drogę]. Kolejną interesującą teorią multiświata jest ta opisana w M-teorii [unifikującej wszystkie zgodne wersje teorii superstrun]. Od poprzedniej rozróżnia ją to, że w każdym możliwym wszechświecie mogą istnieć różne prawa fizyki. Według obliczeń profesorów Linde i Vanchurin liczba takich uniwersów może wynosić 10^100 [więcej niż liczba atomów w obserwowalnym wszechświecie szacowana na 10^80]. Ciekawą teorię wysnuł również fizyk Lee Smolin, który założył, że każda czarna dziura to zalążek kolejnego wszechświata z lekko innymi prawami fizyki [wedle niej nasze uniwersum to czarna dziura w „wyższym” wszechświecie”]. Ciekawe jest to, że hipoteza w sporej części została potwierdzona wzorami matematycznymi, natomiast duże znaczenie ma w tym przypadku interpretacja, dlatego nie jest ona tak popularna. Inną równie interesującą teorię, co prawda nie wskazującą na to co znajduje się poza granicami widzialnego wszechświata wysnuł zespół Aleksandra Kashlinsky’ego. W 2008 roku zaobserwowali oni wielkoskalowy ruch materii [setki gromad galaktyk zaczęły się przesuwać w stosunku do mikrofalowego promieniowania tła z prędkością dochodzącą do 1000 km/s w kierunku punktu na niebie zlokalizowanego w okolicach gwiazdozbioru Centaura i Żagla]. Teoria nie została potwierdzona, ale zastanawiające jest jak olbrzymi obiekt mógłby spowodować takie nagłe i olbrzymie przyśpieszenie ruchu w swoim kierunku? 😊 Na zdjęciu mapa fluktuacji temperatury mikrofalowego promieniowania tła zmierzonego przez satelitę Planck [przedrostek piko na skali oznacza jedną bilionową – 10^-12] Źródła: Stephen Hawking – „Jeszcze krótsza historia czasu” Michał Heller – „Ostateczne wyjaśnienie wszechświata” Krzysztof Meissner – „Przyszłość wszechświata” – wykład z 15.03.2016 /https://www.youtube.com/watch?v=azHLkRvDhJs/ Tomasz Rożek – „Zrobieni w balona – kształt wszechświata” /http://www.kopernik.org.pl/…/zrobieni-w-balona-ksztalt-wsz…/ Opracowanie własne
0 Komentarze
Odpowiedz |
nawigacja
Grudzień 2018
Kategorie
Wszystkie
|