Część V
Ewolucja materii Wszechświata
Spis treści podrozdziałów
Tytuły są podlinkowane. Wystarczy kliknąć, aby przenieść się bezpośrednio do wybranego podrozdziału.
5.1 Czy na pewno wiemy, co to jest materia?
5.2 Wydobyć z mroku zapomnienia propozycję naukowej teorii supersymetrii sprzed 20 lat.
5.6 Kosmologia plazmowa i jej szwedzcy ojcowie z polskim śladem w Raciborzu.
5. 1 Czy na pewno wiemy, co to jest materia?
Tytuł tego rozdziału w zamierzeniu miał być inny: „Ewolucja Wszechświata”. Mogłoby to tak pozostać, gdyby Wszechświat był bytem jednoczęściowym, monolitem. Już wiemy, że tak nie jest: zostało uzasadnione, że Wszechświat składa się z różnego rodzaju materii oraz z informacji, a właściwie jej treści (kontentu). Zgoda, ta treść musi być transportowana z jednego nośnika na inny nośnik i do tego służy „wypożyczona” część zasobów energetycznych nadal pozostających w pojęciu materii. Ale „treść” pozostaje treścią, i powiedzmy więcej: jest niezniszczalna, tak samo jak niezniszczalna pozostaje energia. Choć takie stwierdzenie burzy nasze dotychczasowe wiedzę i wyobrażenia, to jednak w tej opowieści trzeba będzie się z tym pogodzić. Nikt i nic nie ma wpływu na zmianę treści, a jeśli tak, to nie możemy mówić i pisać o jej ewolucji. Ewolucji podlega „materia” i, żeby tym się zajmować, powinniśmy upewnić się, czy na pewno mamy jasność w kwestii znaczenia tego pojęcia. A więc sięgnijmy do Słownika Języka Polskiego, PWN. Oto pierwsze znaczenie:
1. ogół przedmiotów fizycznych poznawalnych za pomocą zmysłów lub istniejących obiektywnie, tj. niezależnie od poznania
No cóż. Materia, a właściwie niektóre jej postaci w tym opowiadaniu, jak już wiemy, nie jest ani poznawalna za pomocą zmysłów, ani nie możemy mieć pewności, że istnieje obiektywnie, tj. niezależnie od poznania. Ta baśń nie idzie w „baśniowości” aż tak daleko. Zapewniam Czytelnika, że sprawdziłem wiele innych źródeł leksykalnych, wniosek był niezmienny: coś nie jest dobrze albo z tą opowieścią, albo z powszechnym rozumieniem pojęcia materii. Może jedno i drugie.
A jednak znalazłem wyjście, a raczej jego inspirację. W dokumencie odkrytym na pustyni egipskiej koło osady Nadż-Hammadi w Górnym Egipcie w 1945 roku, wśród ocalonych, choć uszkodzonych papirusów był jeden w języku koptyjskim, zatytułowany Ewangelia Marii. Badania archeologiczne wskazują na jego pochodzenie z V wieku. Na podstawie jeszcze innych znalezisk, albo raczej ich resztek, przypuszcza się, że został spisany znacznie wcześniej (w II lub III wieku) w języku greckim, a jego treścią mają być ustne przekazy Marii Magdaleny, która po śmierci Nauczyciela stała się Apostołką Apostołów i nadal jest za taką uznawana przez pokaźną część wiernych, niekiedy kwestionowaną. Moje dużo wcześniejsze zainteresowania apokryfami biblijnymi obu Testamentów opłaciły się, bo już na początku pierwszej ocalonej karty koptyjskiej znalazłem taki oto fragment przekładu dialogu Marii z Nauczycielem:
„Czym jest materia?
Czy będzie trwać wiecznie?”
Nauczyciel odrzekł:
„Wszystko, co zrodzone, wszystko, co stworzone,
wszystkie cząstki natury
zazębiają się i są ze sobą połączone.
Wszystko, co złożone, zostanie rozwiązane,
wszystko powróci do swoich korzeni,
materia powróci do początków materii.
Kto ma uszy do słuchania, niech słucha.”
(Przekład z koptyjskiego i komentarze Jean-Yves Leloup, 1996. Polski przekład z francuskiego: Paweł Sachs, Wyd. Purana, Wrocław 2006. Istnieje także polski przekład z języka koptyjskiego przez księdza prałata Wincentego Myszora (1941–2017), profesora nauk humanistycznych na Uniwersytecie Śląskim w Katowicach, patrologa, koptologa, znawcę tekstów gnostyckich. Na razie dla mnie niedostępny.)
Ilustracja 14-1. Karta nr 7 papirusu z Nadż Hammadi z Ewangelią Marii, obecnie przechowywanego w dziale egiptologii Muzeum Narodowego w Berlinie.
Będzie usprawiedliwione podejrzenie, że autor tej książki-baśni chce epatować Czytelników i tym się kierując w kwestii naukowej, aktualnej w XXI wieku, sięga do Ewangelii z II/III wieku. To nieźle wygląda, przyznaję. Zapewniam jednak: jest to wynik przypadku, może sprowokowanego tym, że kilkanaście lat wcześniej żywo zainteresowałem się historią chrystianizmu i chrześcijaństwa, jeszcze wcześniej niż budową i ewolucją Wszechświata. Nawet gdyby dopatrzeć się tutaj śladów taniego epatowania, to proszę zauważyć, że ten fragment Apokryfu jest niezwykle celny, w sposób naj-bardziej zwięzły wzmiankuje o naj-istotniejszych atrybutach pojęcia materii, o co Nauczyciel został zapytany przez Marię Magdalenę. Jestem tym zbulwersowany nie mniej niż Czytelnik.
Jakież to atrybuty?
*) Materia to „wszystkie cząstki natury”.
**) Materia nie będzie trwać wiecznie i „wszystko powróci do swoich korzeni”, czyli „do początków materii”.
***) „Wszystko, co złożone” (czyli wszystkie struktury złożone) „zostanie rozwiązane” (czyli sprowadzone do form najprostszych, z których się wywodzi).
****) Wszystko się zazębia i jest ze sobą połączone.
Profesjonalny fizyk, wybiegający poza utarte formuły, w XXI wieku zapewne streściłby to krócej, być może tak:
materia to złożone i zróżnicowane zespoły i struktury cząstek, uformowane i zmienne pod wpływem wewnętrznych i zewnętrznych oddziaływań ze strony innych cząstek, powodujących w rezultacie nieustanne ubytki dysponowanej energii i informacji, a przez to zmierzające do uproszczenia struktury cząstki zgodnie z prawem entropii, skutkującym powrotem tych struktur do ich form pierwotnych.
Trzeba zauważyć dla ścisłości, że z dalszych części dokumentu wynika, że termin „materia” był przed dwoma tysiącleciami także oznaką zamożności (mieć materię to mieć cenny kruszec, tkaninę i inne ówcześnie cenne materiały). Nie zmienia to wrażenia odnoszącego się do fizykalnego (w dzisiejszym znaczeniu) aspektu odpowiedzi Nauczyciela. A że ta odpowiedź miała również swój kontekst moralny, świadczy jeszcze mocniej o ogólności definicji. Wzmiankowano o tym w ostatnim akapicie rozdziału 1, temat godzien odrębnego dyskursu naukowego.
Czy trzeba jeszcze tu coś dodać, żeby pójść z tą opowieścią dalej? Nie odczuwam takiej potrzeby.
5. 2 Wydobyć z mroku zapomnienia propozycję naukowej
teorii supersymetrii sprzed 20 lat.
Nie zamierzam przedstawić tutaj w szczegółach idei teorii supersymetrii sprzed 20 lat. A zatem tylko w kilku zdaniach: jej propozycja była wynikiem ujawniających się niedostatków Modelu Standardowego cząstek elementarnych, z których zbudowany jest Wszechświat i dzięki którym istnieje. Te cząstki to „budulec”: kwarki (6 rodzajów), leptony (6 rodzajów: elektrony, miony, taony i 3 rodzaje neutrin: elektronowy, mionowy i taonowy) oraz „cząstki przenoszące oddziaływania”, czyli bozony (5 rodzajów: fotony, gluony, wuony, zetony i od niedawna bozony Higgsa). Wielu autorów nie bez powodów określa Model jako szczytowe osiągnięcie umysłu ludzkiego, ponieważ był wynikiem przewidywań teoretycznych, które zostały potem potwierdzone doświadczalnie. Z czasem jednak pojawiły się wątpliwości, czy ten sukces ma cechę kompletności. Kolejne teorie, jak teoria strun, a następnie właśnie teoria supersymetrii oraz oczekiwane z napięciem i nadzieją wyniki doświadczeń w powstających ogromnym kosztem akceleratorach i zderzaczach cząstek nie rozpraszały wątpliwości, raczej je utrwalały. Tak było w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego stulecia. Obie wspomniane kandydatki na „teorie naukowe”, nawzajem zresztą się wspierające lub uzupełniające z powodu uporczywego braku potwierdzeń doświadczalnych, utraciły w drugiej dekadzie obecnego wieku atrakcyjność, godną solidnego wsparcia finansowego, i stopniowo idą w zapomnienie, czego widocznym skutkiem jest rzadkość pojawiających się niekiedy publikacji. Dobrym przykładem takiej sytuacji jest jedyna znana mi monografia autorstwa profesora fizyki na Uniwersytecie Michigan p. Gordona Kane’a, obecnie emerytowanego dyrektora Michigan Center for Theoretical Physics, Supersymmetry: Squarks, Photinos and the Unveiling of the Ultimate Laws of Nature, wydana w 2000 roku. W Polsce dostępna pt. Supersymetria od 2006 roku, dzięki przekładowi pp. Agnieszki i Tomasza Krzysztoniów i Wydawnictwu Prószyński i S-ka. Zdaniem Autora monografii oraz współpracujących badaczy, Model Standardowy wymaga zasadniczej rewizji przez uzupełnienie zestawu cząstek elementarnych drugim zestawem podobnych cząstek, nazwanych superpartnerami. Każda z cząstek elementarnych, która znalazła się na liście Modelu Standardowego, powinna mieć, według proponowanej teorii, swojego partnera charakteryzującego się „lustrzanym odbiciem” parametrów oryginału. Zaproponowano nawet zgrabną terminologię cząstek „budulcowych” przez dodanie na początku nazwy litery „s” (np. selektron), a dla superbozonów końcówki „ino” (np. photino), tak, jak to użyto w podtytule oryginału książki. Wyjaśnienie to zakończę przytoczeniem tabeli zatytułowanej „Cząstki i superpartnerzy” z omawianej książki.
Ilustracja 14-2. Tabela „Cząstki i superpartnerzy” z książki prof. Gordona Kane’a Supersymetria.
Propozycja rzeczywiście rozwiązywała większość wątpliwości i szybko znalazła poparcie badaczy, szczególnie w zakresie teorii strun. Obie teorie nawzajem się uzupełniały, ale niestety złączył je także podobny los: nie znalazły potwierdzenia doświadczalnego.
Jeżeli teraz wrócimy do naszej opowieści, nie będziemy zdziwieni takim obrotem sprawy, a to z następujących powodów:
*) Wiemy z rozdziału 3 w Części I, że cztery rodzaje materii i zawarte w niej cząstki są naznaczone od narodzin „stygmatami czasu”, jako wyznacznikami przynależności do określonej pragmy, czyli wirtualnego kierunku przemian przyczyny w skutek. Wynika to z jednej z podstawowych zasad budowy i egzystencji Wszechświata, zwanej kosmologiczną zasadą przyczynowości. Taka zasada w fizyce klasycznej nieuchronnie prowadzi do determinizmu, wywołując zdecydowany sprzeciw fizyków kwantowych. Ale nie na darmo umysł ludzki jest nie tylko odkrywczy, ale i przewrotny. Zasada przyczynowości nie dotyczy pojedynczych cząstek, a nawet ich „chmur”, dotyczy natomiast prawdopodobieństwa ich uformowania się na przeciąg bliski zeru moment trwania (bo przecież nie nazwiemy tego „czasem”), po to aby znów pojawić się w nieprzewidywalnym miejscu i nieprzewidywalnej formie. Czy fizyków kwantowych zadowoli taki „indeteminizm kwantowy”? Wątpliwe, ale czy jest coś, co może ich naprawdę zadowolić? Zasada przyczynowości nie jest prawem fizyki, jest tylko domniemaną zasadą ewolucji. Ponadto jest pojęciem filozoficznym, a więc uniwersalnym, będącym przedmiotem dyskursu od ponad 20 wieków.
Istoty obdarzone świadomością, przynależące do koinomaterii (czyli „naszej”), nie są w stanie skomunikować się bezpośrednio z pragmą o ortogonalnym stygmacie czasu. Na razie pośrednio też nie, ale miejmy nadzieję, że w wyniku postępów nauki okaże się to kiedyś możliwe. Tak więc ucieka nam możliwość zaobserwowania superpartnerów w zderzaczach nawet o coraz większej energii i coraz czulszych detektorach.
**) Jeżeli Model Standardowy istotnie wymaga uzupełnienia o superpartnerów, to, z opisanego tutaj punktu widzenia, powinno się ich poszukiwać również wśród trzech innych materii i w razie ich znalezienia powinny stać się składnikiem „znowelizowanego Modelu Standardowego”.
***) Żeby nie było nieporozumienia: nie chodzi tutaj o dodatkowe trzy Modele bez naruszania istniejącego, sprawa jest nieco bardziej skomplikowana. Przypomnijmy sobie jeszcze inną hipotezę z rozdziału 3 i przyjrzyjmy się ponownie Ilustracji 3-1. Stygmat grupowy nazwany tam kwadrupolem albo czteroczasem należy traktować jako dwa duopole: jeden złożony z dwóch ortogonalnych monostygmatów koinomaterii i sprochnomaterii (np. typu N) i drugi duopol, złożony z dwóch ortogonalnych monostygmatów antymaterii i sprochnomaterii (typu S). Obydwa duopole są względem siebie ortogonalne, co znaczy, że dla obserwatora zewnętrznego one się „nie widzą”, podobnie jak ciągi kostek domino na ilustracjach 3-2, 3-3 i 3-4, ale dla „kwantowego” są współuwikłane, co daje się doświadczalnie zaobserwować.
****) Ale i to, to nie wszystko: obie pary duopoli złożone z ortogonalnych monopoli są ze sobą nierozerwalnie skojarzone, tzn. są związane ogromną siłą grawitacji dodatniej (z jednej strony) i grawitacji ujemnej (z drugiej strony). Wyjaśniono to zjawisko wcześniej, w podrozdziale 9.2. Mamy więc do czynienia z konstruktem wprawdzie nieskomplikowanym, ale niezmiernie kłopotliwym do objaśnień słownych, z powodu braku adekwatnej terminologii i koniecznością tworzenia neologizmów, mogących bardzo irytować czytelnika lub słuchacza.
Reasumując, kiedy mówimy o uzupełnieniu propozycji teorii supergrawitacji, nie mamy na myśli „dorobienia” trzech takich samych modeli do istniejącego Modelu Standardowego z podobnymi cząstkami elementarnymi, ale inaczej nazwanymi, lecz raczej zastąpienie tego ostatniego przez jeden spójny (co może okazać się niezwykle trudne) albo dwa komplementarne. Czy taki „zrewidowany” Model Standardowy może być w przewidywalnej przyszłości potwierdzony doświadczalnie? Patrząc z obecnej perspektywy, jest to bardzo to wątpliwe, co nie wróży przyznania niebagatelnych nakładów finansowych na takie przedsięwzięcia. Nadzieją jest podjęcie badań przez teoretyków.
Wielką słabością tego fragmentu opowieści jest to, że nie proponuje ona mocno uzasadnionej wizji cząstek elementarnych nowo rozważanych rodzajów materii. Nie zostawimy jednak tej ważnej kwestii całkiem na uboczu, tylko z powodu niedostatków wyobraźni.
Będzie całkowicie usprawiedliwione, jeśli uznamy, że akceptowany obecnie przez naukę Model Standardowy powinien być modelem wyjściowym do dalszych spekulacji na ten temat. Proponowany przez badaczy model supersymetrycznych partnerów znanej nam materii budzi natomiast poważne wątpliwości, a nawet sprzeciw. Zwróćmy uwagę na załączoną wyżej tablicę z książki prof. Kane’a. Rzuca się w oczy, że wśród wymienionych cząstek elementarnych nie ma ani antycząstek oryginalnych, ani ich superpartnerów. Czyżby proponowana dwie dekady temu propozycja pomijała superpartnerów antycząstek? Nie budziłoby to wątpliwości, ponieważ Autor nie zapomina o nich w tekście i to w kilku miejscach. Na 77 stronie polskiego wydania napisano:
Złożoność świata można opisać prostą strukturą opartą na elektronie, dolnym i górnym kwarku oraz ich oddziaływaniach. To samo można zrobić w ramach koncepcyjnie prostej struktury opartej na zbiorze cząstek Modelu Standardowego, ich antycząstek i superpartnerów. Superpartnerów opisuje się prostą terminologią i notacją, każdy superpartner oznaczany jest znakiem tyldy, umieszczonym nad symbolem cząstki.
Musimy spostrzec poważną sprzeczność w rozumieniu antymaterii (a zatem także ich superpartnerów) w wykładzie profesora Kane’a z jednej strony oraz w prezentowanej tu w kilkunastu już rozdziałach „nienaukowej hipotezy” z drugiej strony. Zrozumiałe, że mogło ulec zapomnieniu to, co napisano w podrozdziale 7.1, a jako że problem dla tradycjonalistów może być szokujący, powtórzę fragment tamtego tekstu:
… Istotą mojej hipotezy jest twierdzenie, że ani pozyton, ani pozytron nie są antyelektronami, czyli nie wchodzą w znaczeniowy zakres antymaterii. A więc czym są?
Nie wdając się w polemikę na temat nieszczęsnych pozytonów/pozytronów, w dalszej części tego opisu przez antymaterię będę rozumiał:
*) materię o grawitacji dodatniej i ładunkach elektrostatycznych oraz innych podstawowych liczbach kwantowych przeciwnych w porównaniu z tymi danymi dla materii zwykłej, oraz
**) materię, której cząstki elementarne wraz z ich fotonami są obecne w niedostępnej dla nas bezpośrednio pragmie, wyróżnionej stygmatami czasu kwantowego przeciwnymi (czyli odwróconymi o 1800) w stosunku do stygmatów, jakimi jest naznaczona materia zwykła, zaliczająca nas do pragmy, jakiej na co dzień doświadczamy.
W przytoczonym fragmencie dotyczącym wyłącznie klasycznych pojęć materii i antymaterii nie ma wzmianki o jeszcze dwóch innych rodzajach materii, odznaczających się grawitacją ujemną, którą wcześniej nazwałem sprochnomaterią. Cząstki elementarne tej materii, jeśli taka istnieje, muszą zostać uwzględnione w przyszłym Modelu Materii Kosmicznej.
Mój początkowy entuzjazm dla proponowanej teorii supersymetrii wynikał z faktu, że superpartnerów szuka się współcześnie tylko tam, gdzie domyślnie „powinny być”, z pominięciem niedostępnych dla nas rodzajów materii, a zatem, w moim odczuciu, zarysowała się nowa szansa na przypomnienie tak atrakcyjnej idei, jaką jest supersymetria, będąca (w skali makroskopowej) podstawą całej koncepcji opisanej w niniejszej opowieści.
Pół biedy z „antysupersymetrią”: superpartnerem antyelektronu pozostanie „santyelektron”, superpartnerem antyprotonu będzie „santyproton”, jeżeli tylko autorzy tych propozycji terminologicznych pozostaną przy nich. Ale co z superpartnerami sprochnomaterii? Strach mnie ogarnia, bo przychodzi mi nazwać coś tak „nieprawdopodobnego”, co w gruncie rzeczy nie wiadomo, czy fizykalnie istnieje, jako pierwszemu autorowi. Pocieszam się tym, że robię to tylko na użytek tego opowiadania albo baśni, jeśli ktoś tak to nazwie. Proszę więc nie zżymać się na dźwięk tych niezbyt zgrabnych nowotworów językowych, miejmy nadzieję, że w nieodległej przyszłości nauka upora się z tym ku zadowoleniu większości.
A więc proponuję nazwać sprochnomaterialny odpowiednik elektronu „magnetronem”, a jego superpartnera „smagnetronem”. Magnetrony powinny być ponadto oznaczone przyrostkiem: wielką literą N, jeżeli zawierają monopole magnetyczne N oraz wielką literą S, jeżeli zawierają monopole magnetyczne S. W ten sposób upieczemy dwie pieczenie na jednym ogniu: powołamy do życia „zagubione” monopole magnetyczne, bez powodzenia poszukiwane od dziesięcioleci przez badaczy zawartości Wszechświata i autorów Modelu Kosmologicznego „Lambda CDM”, a także, mam nadzieję, unikniemy ewentualnych kłopotów z prawami autorskimi do terminu „magnetron” i nieporozumieniem znaczeniowym z mikrofalową lampą samowzbudną.
Oczywiście ośmielam się formułować jedynie „próbki” możliwych terminów dla cząstek i materii, których rzekomo w przyrodzie nie ma. Z całym naciskiem powtarzam: robię to tylko na użytek tego opowiadania albo tej baśni, jak kto woli. Chyba lepsze to niż operowanie i epatowanie publiczności takimi pojęciami, jak WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), LSP (Lightest Symmetric Particle), Ciemna Materia (której zawartość we Wszechświecie jest mierzona z dokładnością do ułamka %), Ciemna Energia, inflatony i wiele jeszcze innych terminów i akronimów „naukowych”, które dla publiczności znaczą tylko jedno: to może jest coś, ale nie wiadomo co.
Proszę Wysoki Sąd o wzięcie pod uwagę licznych okoliczności łagodzących!
5. 3 Etapy ewolucji.
Ewolucja Wszechświata odbywa się w czterech etapach:
- eksflacja, czyli dynamiczny wzrost połączony ze zmianą kształtu przestrzeni wypełnionej plazmą, której stygnięcie inicjuje powstawanie elementarnych cząstek materii w procesie przypominającym krystalizację albo koagulację,
- ekspansja, czyli uformowanie się czterech przestrzeni wypełnionych cząstkami materii, które zostały wyemitowane z przestrzeni eksflacji, z zachowaniem ich odrębności grawitacyjnej, połączone ze wzrostem aż do osiągnięcia maksymalnych rozmiarów wskutek wyczerpania zasobów energii z poprzedniego cyklu,
- deflacja, czyli jakby odwrotność poprzedniego etapu: po osiągnięciu maksymalnych możliwych rozmiarów wyekspandowana przestrzeń wraz z wypełniającą materią musi się zacząć kurczyć, tracąc oczywiście stopniowo własne zasoby energii,
- zapaść, znana w literaturze pod nazwą „kolaps” i następująca po tej zapaści pragmatropia oraz narodziny nowego cyklu.
Podział ewolucji Wszechświata na etapy jest typowo „ziemskim” nawykiem do systematyzowania zjawisk. Trzeba zdawać sobie sprawę, że zaproponowana wyżej systematyka i chronologia są zwodnicze. Procesy ewolucyjne Przyrody nie są ciągłe, ale jest to nieciągłość w skali kwantowej, w strukturach subatomowych, a więc niedostrzegalna dla naszych zmysłów, a niekiedy nawet dla wyrafinowanych narzędzi, jakimi się posługujemy. Nawet zjawiska pragmatropii towarzyszące zakończeniu cyklu Wszechświata i osiągnięciu przez następujący po nim kolejny cykl stanu równowagi termicznej, uważane za „skokowe” (jak w przypadku Wielkiego Wybuchu), mogą trwać setki milionów, a nawet miliard lat. Są więc astrofizycznymi procesami. Bardziej krotochwilni autorzy usiłują (słusznie) wzmóc percepcję czytelników i używają w takich okolicznościach wyrazów dźwiękonaśladowczych w rodzaju „paff”, „bum”, „bang” „pstryk” i innych. A więc i ja chciałbym wzmóc zainteresowanie ewentualnego Czytelnika i dla np. pragmatropii proponuję onomatopeiczny okrzyk „aaauuuoooach!”. Oczywiście liczba liter powinna być znacznie, znacznie zwielokrotniona.
Niestety, zaproponowane etapy ewolucji Wszechświata mają więcej wad: stanowią tylko o materii, nie uwzględniają obiegu informacji, bez której nie sposób pojąć istoty wielu odkryć astrofizyki doświadczalnej. Przyjmijmy więc z konieczności, że w dalszych wyjaśnieniach w tym rozdziale będziemy uwzględniać głównie ewolucję termodynamiczną, ograniczając kwestię informacji do dywagacji. Sprawa obiegu informacji już była przedmiotem wstępnych wyjaśnień w podrozdziale 8.4 części I i bardzo zachęcam do chwilowego oderwania się od tekstu w tym miejscu, celem przypomnienia sobie tego, co tam napisałem. A napisałem m.in. to, że rozwinięcie tematu wymaga znajomości niektórych stwierdzeń, które czytelnik znajdzie dopiero „w dalszej części” opowieści. Postaram się dotrzymać obietnicy.
5. 4 Eksflacja
O eksflacji wspomniałem już w podrozdziale 9.1 części I w aspekcie naukowego pojęcia tzw. inflacji, czyli niezwykle gwałtownej ekspansji materii po Wielkim Wybuchu (w literaturze anglojęzycznej skrót BB) pod wpływem tzw. pola inflatonowego. Eksflacja w naszym tu rozumieniu zasadniczo rożni się od naukowej inflacji, stąd zresztą odmienna przydana tutaj jej nazwa. Polega to przede wszystkim na tym, że istotą eksflacji jest płynna transformacja powierzchni ze sferycznej, pozostałej po poprzednim cyklu, na dyskową, będącą boolowską sumą powierzchni torusa i pseudotorusa, znanych nam już z rozdziału 5 części I i ilustracji 5-1. Przypomnimy tylko związaną z tymi powierzchniami uwagę: obie te powierzchnie różnią się znakiem krzywizny Gaussa, torus w znacznej części ma dodatnią, a pseudotorus, także w znacznej części, ujemną. Wartości bezwzględne tych krzywizn są takie same, a zatem obie powierzchnie zamknięte są w pełni komplementarne i nie stwarzają sobie nawzajem jakichkolwiek fizycznych kłopotów. W ten sposób Natura w etapie eksflacji stwarza warunki do wyłonienia się materii o przeciwnych znakach stałych grawitacji, coś jakby kołyski dla spodziewanych bytów, o szczególnych własnościach i potrzebach. Wiemy już, że jedną z nich jest materia o grawitacji odpychającej, co dla współczesnej nauki może wydać się szokujące.
Dodać jeszcze trzeba, że w następstwie wyżej wspomnianej transformacji w etapie eksflacji wewnątrz rozwiniętego dysku, w wyniku stopniowego chłodzenia się wypełniającej go plazmy, wyłania się (lub użyjmy obrazowego określenia: „krystalizuje”) materia, tworząc jakby obłoki cząstek, które nasuwają porównanie z zarodkiem przyszłego Wszechświata. Jeśli chodzi o wspomnianą plazmę, przyznajmy otwarcie: nie wiemy o niej nic oprócz tego, że jest jakąś fazą stanu skupienia materii, powstającą w ekstremalnie wysokich temperaturach, od tzw. temperatury Plancka, równej ok. 1,5×1032 K dla pierwszej pragmatropii, do ok. 1027 K dla ostatniej, czyli dwunastej w rozpatrywanym wielowszechświecie. Naukowcy często nazywają ją „zupą kwarkowo-gluonową”, podejrzewając, że jest mieszaniną cząstek subjądrowych, kwarków i gluonów, jako że siły je wiążące prawdopodobnie przezwyciężają działanie tak wysokich temperatur.
W tej opowieści daleki jestem od tego rodzaju kulinarnych analogii. Przez plazmę będę rozumiał nieznany nam rodzaj płynu, pozbawionego struktury wewnętrznej („zupa” bez takiej struktury byłaby niejadalna), mającego jedną szczególną własność: niezwykle małą lepkość. Lepkość jest miarą wewnętrznego tarcia wynikającego z przesuwania się względem siebie warstw płynu podczas przepływu (nie jest to natomiast opór przeciw płynięciu, powstający na granicy płynu i ścianek naczynia, w warstwie granicznej – Wikipedia). Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów), jej jednostką jest paskal-sekunda (Pa x s).
Spośród znanych powszechnie cieczy najmniejszą lepkość ma woda w temperaturze 25 stopni: 0,89 mPa.s, największą smoła: ok. 107 Pa.s. Powietrze w temperaturze 0 stopni ma lepkość ok. 17 μPa.s. A plazma eksflacyjna? Oczywiście nie wiemy, ale możemy spekulować, że lepkość plazmy jest tak mała, że siły znikomej lepkości powodują, iż nie wywiera na ścianki ciśnienia, warstwy przylegające do takich ścianek pozostaję niemal nieruchome. Ma to duże znaczenie w najbliższych wyjaśnieniach. I jeszcze jedna uwaga: jeżeli plazma charakteryzuje się tak małą lepkością, że można mówić nawet o jej nadciekłości, to wydaje się, że taki płyn jest niezmiernie wrażliwy na obecność turbulencji w trakcie przepływu, co skutkuje powstawaniem sił, które mają wyeliminować przyczyny tych turbulencji. Domyślamy się, że tymi przyczynami są krystalizujące się w plazmie cząstki materii, co tłumaczyłoby ucieczkę tych cząstek do przestrzeni ekspansji. Niestety, nie napotkałem naukowego potwierdzenia tego zjawiska, ale przecież w baśni, jaką jest ta opowieść, jest to, jak na razie, dopuszczalne. Sądzę, że takie wyjaśnienie jest jednak trochę lepsze niż scenariusze wymienione w następnym podrozdziale.
Otóż ta plazma w miarę postępu eksflacji stygnie i dzieje się to, poczynając od geometrycznego środka rozwiniętego dysku, oddzielnie dla obszaru graniczącego z torusem, gdzie zbierają się powstające cząstki materii opisanej geometrią eliptyczną, oraz oddzielnie dla obszaru graniczącego z antytorusem, gdzie gromadzą się nowe cząstki opisywane geometrią hiperboliczną. Stygnięcie plazmy jest najszybsze w rejonach bliskich centrum dysku, jako że te obszary mają najwięcej czasu na stygnięcie od początku eksflacji. Pamiętajmy, że eksflacja, w przeciwieństwie do „inflacji”, jest procesem niespiesznym.
Zastanawiające jest, czy wobec takich własności plazmy w ogóle potrzebne są powierzchnie torusa i antytorusa, które za chwilę zobaczymy. Odpowiedź jest krótka: dla ewolucji w etapie eksflacji nie są potrzebne, zwłaszcza że nie wiadomo, pod wpływem jakich oddziaływań obie przestrzenie miałyby powstać. Plazma jest prawdopodobnie płynem jednorodnym, pozbawionym grawitacji. Jeśli się mylę, to tym lepiej, ale już dla grupowania się „krystalizującej” materii, a także dla zainicjowania ewolucji w etapie ekspansji, obie przestrzenie są niezbędne. To są właśnie te „kołyski”, o których wspomniałem nieco wcześniej.
Trzy wybrane fazy etapu eksflacji pokazane są na ilustracji 14-3. Ilustracja 14-3C pokazuje finał eksflacji, kiedy ustaje zasilanie energią pozostałą po pragmatropii poprzedniego cyklu i ekspansja osiąga swój szczyt. Trzeba dodać, że ekspansja cząstek odbywa się razem z tym fragmentem eksflacji, w którym one jeszcze powstają. Granica zakończenia jednego etapu i rozpoczęcia drugiego jest więc niejednoznaczna, o czym uprzedzałem na wstępie.
Ilustracja 14-3 A,B,C. Wybrane trzy fazy etapu eksflacji. Wewnątrz horyzontu torusa i antytorusa powstają z plazmy najmniejsze ze znanych cząstek materii (w domyśle kwarki i gluony oraz ich antycząstki), które napierają na górne i dolne powierzchnie płaskie obu figur. W kolorze granatowym cząstki o geometrii hiperbolicznej, zielono-żółte o geometrii eliptycznej
5. 5 Ekspansja
Zastanówmy się teraz, bogatsi o wiedzę wyłożoną w rozdziale 7 części I, nad następującym zagadnieniem: chociaż powierzchnie przestrzeni wypełnionej stygnącą plazmą nie są tożsame z powierzchniami horyzontów znanych nauce czarnych dziur, to jednak gwiazdy bliźniacze po połączeniu się, albo raczej zderzeniu, otrzymują wspólny horyzont, którego pokonanie kosztuje ok. 62% poprzednio dysponowanej energii oraz stanowi skuteczną barierę dla wypływu informacji.
Wiadomo, że cząstki, które „wykrystalizowały się” po obniżeniu temperatury plazmy wewnątrz torusa i antytorusa, napierają na wewnętrzną powierzchnię horyzontu, żeby z niego uciec do wnętrza innej przestrzeni, właściwej ze względu na ich „wrodzoną” geometrię.
Dla fizyka klasycznego, który chciałby zainteresować się opisywaną koncepcją, sprawa jest stosunkowo prosta: cząstki wszystkich czterech rodzajów materii tworzą cztery odrębne fale materii, postępujące w kierunku biegunów pod naciskiem jakiejś ogromnej energii, co do której fizyk nie ma dużo do powiedzenia. Nazywa ją więc „ciemną energią” i obiecuje, że poznanie jej natury jest kwestią niedługiego czasu. Te cztery fale spełniają warunek ortogonalności i nie wchodzą sobie w paradę.
Jeżeli ten fizyk będzie chciał przypodobać się koledze kwantowemu, to zgodzi się, żeby wspomnianych fal nie określać jako materialne, ale jako fale gęstości prawdopodobieństwa tego, że w jakiejś umówionej objętości jednostkowej napotka się przynajmniej jedną cząstkę.
Fizyk kwantowy zaneguje przede wszystkim jakieś „postępowanie fali”, jakikolwiek ruch fali. Nie ma ruchu, nie ma prędkości ani przyśpieszenia, nie ma momentu pędu. A co jest? Jest tylko i wyłącznie „stawanie się” cząstek na niewyobrażalnie krótki moment (być może rzędu 10-43 sekundy) i jest to efektem współdziałania pola energetycznego, zwanego „polem Higgsa”, z cząstkami przenoszącymi te oddziaływania, zwanymi bozonami Higgsa, niekiedy nawet, dużo na wyrost, „boskimi cząstkami”.
Możliwe są różne scenariusze, np. dyfuzja cząstek przez „pajęczynę” stanowiącą powierzchnię horyzontu albo domniemanie, że nowo powstałe cząstki mają z jakichś powodów jeszcze tak wielką energię kinetyczną, że łamiąc stałą świetlną, wydostają się wraz z informacją (lub przynajmniej z jej częścią) na zewnątrz horyzontu. Zawsze słuszne jest podejrzewanie, że poszukiwany scenariusz wprawdzie istnieje, ale z różnych powodów nie jest nam jeszcze znany w stopniu przynajmniej pobudzającym wyobraźnię. Z pewnością może być brany pod uwagę scenariusz oparty na fenomenie efektu tunelowego. Nie zlekceważmy tej ostatniej możliwości. Bariera potencjału, jaką musiałaby pokonać cząstka „chcąca” przedostać się na drugą stronę pragmatropii, musiałaby mieć ogromną energię, której źródła nie podejmuję się tutaj uzasadnić. Fizycy kwantowi twierdzą jednak, że jeżeli „moment trwania” wyskoku energii cząstki z niejasnych powodów jest bardzo krótki, cząstka ta może wirtualnie przeskoczyć barierę, a jej istnienie po drugiej stronie tej bariery staje się realne. Może to wydawać się wyłącznie teoretyczną ideą, ale jeżeli weźmiemy pod uwagę wszystko to, co napisaliśmy i jeszcze napiszemy o szybkości światła, możliwość taka godna jest uwagi, tym bardziej że jest nieprzewidywalna i spełnia warunek indeterminizmu. Takie nagłe skoki energii mogą zachodzić pod wpływem super szybkich fotonów, których szybkość przekracza o kilka rzędów wielkości stałą świetlną. Skąd się biorą takie fotony i w ogóle czy mogą być one odebrane, a następnie wyemitowane przez cząstki realnie istniejącej materii? To zagadnienie, do którego wrócimy w ostatniej części tej książki.
Wracając do zasadniczego tematu tego rozdziału, widać, że musimy się zdecydować, czy chcemy występować jako obserwatorzy zewnętrzni (klasyczni), czy jako obserwatorzy wewnętrzni (kwantowi). Oczywiście można próbować stać jednocześnie na tych dwóch chybotliwych podstawach, przy czym, jak twierdzę, niejednoznaczność wyboru wcześniej czy później sprawi kłopoty.
Przedstawię więc obrazy, na których koino- i antymaterie, a także obie sprochnomaterie będą wypełniać właściwe dla nich przestrzenie w sposób przypominający napełnianie naczynia płynem.
Jakaż to energia nimi włada? Jeżeli napiszę, że „ciemna”, to mogę być pewny, że czytelnik zachowujący w sobie nadzieję, że się tu czegoś nowego dowie, wyrzuci te karty na makulaturę. Proszę tylko nie pomylić pojemników na śmieci!
Wróćmy na krótko do rozdziału 4, zwłaszcza do podrozdziału 4.3 i zamieszczonych tam ilustracji. Umawialiśmy się dużo wcześniej, że masy wszystkich czterech materii zostały w etapie eksflacji wyemitowane w takich samych ilościach. Nie ja to wymyśliłem, zrobili to kosmolodzy zajmujący się Wielkim Wybuchem i swoje twierdzenia podpierają solidną dokumentacją naukową. Jak jednak to interpretować w przypadku napełniania naczyń o dość nietypowych kształtach? Definiując intropię, uwzględniłem ten fakt, operując pojęciem „rozciągłości” albo „rozległości” względem krzywoliniowej „osi symetrii poprzecznej”. W przypadku strumieni materii o grawitacji dodatniej (elksjomaterii) tą osią jest trójwymiarowa „złota” spirala logarytmiczna, natomiast w przypadku sprochnomaterii trójwymiarowa traktrysa o promieniu równym umownej jedności.
Zmienna rozciągłość poprzeczna strumieni jest wynikiem działania grawitacji o obu znakach, a także naukowej entropii w interpretacji Rogera Penrose’a. Zaznaczam ten fakt, bo Uczony był chyba pierwszym, który zwrócił uwagę, że rozkłady przestrzenne materii w 'zamkniętym pudle’, będące efektem działania entropii, są odmienne – ściśle biorąc, dokładnie odwrotne – w zależności od tego, czy grawitacja (dodatnia) jest 'włączona’, czy nie. Długo nie mogłem w to uwierzyć, choć uzasadnienie jest wyjątkowo proste i zrozumiałe. Bazując na spostrzeżeniu Penrose’a, rozciągnąłem jego słuszność na entropię sprochnomaterii uwięzionej w zamkniętym pudle, w obecności grawitacji ujemnej, uzupełniając w ten sposób rozważania na temat prawa grawitacji odpychającej.
Kiedy zaczyna się etap ekspansji? Pytanie zasadne, bo niemal natychmiast po wydostaniu się cząstek materii spod otoczenia przez plazmę zaczynają się kłopoty tych cząstek. A było tak spokojnie…
Kłopot polega na tym, że w nowej przestrzeni okazuje się, że na te cząstki nie czekają przygotowane wcześniej „kołyski”, jak to miało miejsce w otoczeniu plazmy. Przestrzeń nie jest zgrupowana według znaku swojej krzywizny, a wobec wielkich gradientów oddziałujących sił o płaskości (czyli zerowej krzywiźnie) nie ma co marzyć. Pokazuje to ilustracja 14-3 A. Wprawdzie jakieś pozostałości poprzedniej selekcji w torusie i antytorusie są widoczne, ale jeszcze bardziej widoczne są strefy, w których następuje kolizja cząstek o przeciwnej geometrii, co powoduje, że te strefy stają się „ścianami ognia” wskutek anihilacji. Materie w tych strefach zamieniają się w energię cieplną, rozpraszaną na cały formujący się Wszechświat. Proces ten ma charakter ciągły, dopóki z plazmy napływa materia oraz dopóki zakazane strefy nie zostaną „wypalone”. Taki właśnie przypadek widzimy na ilustracji 14-3 B. Jednak mimo pozornego cofnięcia się stref, proces, który jest właściwie przykładem procesu ortogonalizacji, w zmienionej, łagodniejszej formie trwa nadal. W rezultacie obrzeża wklęsłobocznego rombu, wolnego od kolizji, są obramowane krawędziami o bardzo wysokiej temperaturze, tak wysokiej, że fotony docierające w odległe rejony Układu Słonecznego mają temperaturę dochodzącą do 10 mK, a skuteczna temperatura chaotycznego promieniowania docierającego do nas z rombu, jak zmierzono w misji satelity Planck, osiąga wartość ok. 17 mikrokelwinów (μK). W kosmologii to nie jest wcale mało.
Ilustracja 14-3. Formowanie się równikowej szczeliny Plancka z cząstek czterech materii po sforsowaniu pseudohoryzontu eksflacji.
A – przed ortogonalizacją, B – po ortogonalizacji. Zabarwiona na czerwono krawędź powstałej szczeliny równikowej, zarejestrowana na mapach ESA z misji satelity Planck, oznacza, że proces ortogonalizacji trwa ciągle, aż do końca cyklu.
Dobrze będzie wiedzieć więcej o tym rombie, którego będziemy nazywać „równikową szczeliną Plancka”. Nie jest to termin oficjalny, ani ze strony kosmologów akademickich, ani ze strony współautorów wielkiego sukcesu misji Planck. A w ogóle gdzie ona się znajduje?
Ilustracje od 14-11 do 14-15 wyjaśniają wszystko. Równikowe szczeliny Plancka przylegają do zewnętrznej powierzchni dysku (torusa i antytorusa) w jego centrum. Jak pamiętamy, dysk jest wspólną podstawą dwóch półkulistych wszechświatów, z których jeden zamieszkujemy. A zatem równikowe szczeliny Plancka są dwie, a dłuższe osie ich symetrii, zgodnie z obowiązującą w tej koncepcji zasadą ortogonalności, są wzajemnie prostopadłe.
Obie szczeliny w trakcie ewolucji pozostają w kształcie niezmienne, nie obracają się, a jedynie podlegają ewolucji skali. Są więc trwałym znamieniem map szumów promieniowania tła, niestety, są dostępne dla astrofizyków doświadczalnych tylko pojedynczo, tzn. w półkuli Wszechświata, w której jesteśmy i niezmiennie mieszkamy.
Folgując wyobraźni, można uznać powierzchnię szczeliny równikowej za rodzaj błony przylepionej trwale do zewnętrznej powierzchni dysku. Jeśli w podrozdziale 5.4 (tej części) pozwoliliśmy sobie na nazwanie chmury krystalizujących się w plazmie cząstek materii „zarodkiem powstającego Wszechświata”, to „błonę” szczeliny równikowej możemy nazwać „macicą” Wszechświata.
Pozostaje jeszcze bardzo wiele kwestii budzących wątpliwości i nowe pytania. Z pewnością jedno z nich to pytanie: właściwie dlaczego materia w etapie ekspansji ekspanduje? Co ją do tego zmusza?
Na temat „ciemnej energii” pozwoliłem sobie kilka akapitów wcześniej na uszczypliwą uwagę. Proszę naukowców o wyrozumiałość: dialog z oszołomami, a nawet „oszustami”, jak ich (nas) nazywa uznany polski profesor „z dorobkiem”, niestety kosztuje. Ileż to wymaga cierpliwości, a z pewnością czasu na stracenie!
Proszę Czytelniczkę i Czytelnika, aby nie zrażali się trudnościami ze zrozumieniem niektórych wywodów i powrócili do rozdziału 9 części I. Są tam propozycje nowe i być może z punktu widzenia nauki akademickiej błędne. Nie mnie o tym wyrokować. Proszę także brać pod uwagę, że jeśli wywód jest w całości niezrozumiały, zawsze winę za to ponosi autor, znaczy bowiem, że sam niezupełnie rozumie własne postulaty.
W rozpatrywanym obecnie temacie przyczyn ekspansji zawarty jest następujący postulat:
przyczyną ekspansji są zasoby energii grawitacyjnej, zdefiniowanej przez tzw. prawa traktrysy, z którymi, o dziwo, wiele właścicieli piesków ma do czynienia podczas spacerów, ale nie zdają sobie z tego sprawy. Bo też jest to niekonwencjonalna energia i niekonwencjonalna grawitacja. No tak, ale proszę z tego nie wyciągać od razu wniosku, że naukowcy nie lubią psów, a nawet jeśli lubią, to się wymigują od spacerów z nimi. Tak czy owak, oni z pewnością zauważyliby kosmologiczne aspekty takich spacerów.
Przyjrzyjmy się ponownie ilustracji 14-3, a zwłaszcza oznaczonej literą B. Powiedziałem już, i to więcej niż raz, że w wyniku pragmatropii, podobnie jak w przypadku Wielkiego Wybuchu, wszystkie cztery rodzaje materii powstają w takiej samej ilości. Patrząc na ilustrację 14-3 A, łatwo można się z tym zgodzić, gorzej z ilustracją B. U zarania etapu ekspansji, a potem w trakcie ortogonalizacji sprochnomaterie zostały ściśnięte, przez co ich jednostkowe gęstości są kilkadziesiąt razy większe niż gęstości elksjomaterii w sąsiadujących przestrzeniach. Po to właśnie był im (i nam przy okazji) potrzebny antytorus ze „ściśniętym gardłem”. To chyba oczywiste, że sprochnomaterie napierają na te drugie, które, co tu ukrywać, nie mają się gdzie cofnąć, ale mają jeden stopień swobody: ruch w górę (w półkuli północnej) albo w dół (w półkuli południowej). Materia o grawitacji ujemnej w pierwszych fazach etapu ekspansji pełni więc rolę konia pociągowego dla elksjomaterii, której do takiego wysiłku wcale się nie spieszy.
Zobaczmy ponownie ilustracje poglądowe w części IV: 13-6 i 13-7. Widać wyraźnie, że taka wygodna dla elksjomaterii sytuacja nie potrwa długo. Pojawia się konieczność zmiany konia pociągowego. Od pewnego momentu, gdzieś w połowie aktu ekspansji, relacje gęstości jednostkowej ulegają odwróceniu: teraz bliskie naszym zmysłom materie o grawitacji dodatniej przejmują pałeczkę i pchają te drugie, które także nie mogą się cofnąć, bo dokąd? Oczywiście w górę i w dół, odpowiednio dla rozpatrywanej półkuli.
Już słyszę pytanie: cóż to szczególnego tkwi w tych biegunach, do których dążą wszystkie materie? Jeszcze można by jakoś usprawiedliwić ruch w górę, ale w dół? Pachnie herezją.
Profesorze, Sir Rogerze Penrose, pozwoli Pan, że podeprę się Pańskim autorytetem. W trzech swoich wspaniałych książkach tłumaczy Pan, Sir, że tam w tych biegunach wszystkie materie naszego Wszechświata będą przeżywać swoją tragedię, osiągną bowiem maksimum swojej entropii. Zapachniało zbliżającą się śmiercią, ale nie przesadzajmy, jeszcze pożyją dość długo, ale kierunku zmian entropii, zgodnie z nauką akademicką, no i z Panem, Sir, odwrócić nie można. Żegnaj, Młodości!
Opowieść o etapie ekspansji, naszej ekspansji wraz całym Wszechświatem, nie kończy się w tym miejscu. Dużo się jeszcze w niej dzieje. Zaczęliśmy od jego narodzin, zmierzamy wraz z resztą materii w stronę biegunów, idźmy więc dalej w tym kierunku, tam będą wydarzenia nadzwyczaj interesujące. „Oglądając się za siebie” widzimy charakterystyczny kształt równikowej szczeliny Plancka, coś jakby analog Krzyża Południa na ziemskiej półkuli południowej. Nie jesteśmy bardzo przesadni w tej analogii. Proszę przyjąć do wiadomości, że z map ESA CMB (Cosmic Microwave Background) jednoznacznie wynika, że jesteśmy mieszkańcami południowej półkuli Wszechświata (ilustracja 13-9). Jeżeli jeszcze zgodzimy się powtórnie obejrzeć ilustracje 13-11 i 13-12, upewnimy się, że „idąc w kierunku bieguna”, natrafimy na drugą szczelinę Plancka w kształcie regularnego wklęsłobocznego rombu. Nie można się pomylić, charakterystyczne oprócz kształtów jest to, że osie symetrii podłużnej obu szczelin są do siebie prostopadłe albo prawie prostopadłe (por. ilustracje 13-10 i 13-11).
Pochodzenie szczelin biegunowych różni się zasadniczo od opisanej historii powstania szczelin równikowych. Jeżeli znajdziemy się w pobliżu biegunów, ale nie za blisko, i gdyby udało nam się jakimś cudem zrobić przekrój poprzeczny przez cały Wszechświat w tym miejscu, istota szczelin biegunowych będzie oczywista.
Nie widzimy tylko abstrakcyjnej figury przekroju. Są autentycznym tworem fizycznym, co po raz pierwszy (miejmy nadzieję nie ostatni) pokazała misja ESA z satelitą Planck. Te szczeliny są obrazem przekroju przez cztery „wiązki” ekspandującej materii, które w strefach podbiegunowych zaczynają na siebie zachodzić, powodując znane już zjawisko „płonącej ortogonalizacji”. Stąd właśnie te czerwone obrzeża szczelin, stąd także zmierzające do wewnątrz (a prawdopodobnie również na zewnątrz) Wszechświata promieniowanie chaotyczne o znacznie mniejszej temperaturze.
Istnieje jednak pewna rozbieżność. Dotychczas traktowaliśmy półkule Wszechświata jako nierotujące, chociaż wiele wskazuje na to, że powinny rotować. Dlaczego? Z kilku powodów. Przede wszystkim położenie osi Wszechświata nie może wyróżniać jakiegokolwiek kierunku, jakiejkolwiek płaszczyzny. Ponadto wiele przemawia za tym, że sferyczne protogwiazdy z ilustracji 13-1 A,B,C rotowały i musiały przekazać swoim potomnym choćby część momentu pędu. Wrócimy do tego ważnego problemu w podrozdziale 5.7, dotyczącym etapu deflacji Wszechświata.
Jeżeli rotacja półkul Wszechświata ma miejsce, to szczeliny biegunowe powinny zmieniać swoje położenie kątowe względem szczelin równikowych. A czy zmieniają? Tego nie wiemy, może się kiedyś (za kilkaset lat) dowiemy, powtarzając misję Plancka, tyle że z większą rozdzielczością. Ale mamy rozum i intuicję. Jeżeli teraz, w XXI wieku ery nowożytnej, stwierdzamy, że szczeliny Plancka są ortogonalne, co byłoby przypadkiem bardzo szczególnym, to czy powinniśmy konstatować, że po prostu jesteśmy szczęściarzami? Że Kosmos sprzyja w ten sposób naukowcom na ziarenku planety Ziemia, gdzieś tam w otchłaniach tego Kosmosu? To byłoby naiwnością, chyba niedopuszczalną w nauce, a nawet w takich opowiadaniach, jak to, które właśnie czytacie.
A zatem rotują, a żeby zachować zerowy sumaryczny moment pędu, obie półkule powinny z punktu widzenia obserwatora wewnętrznego rotować w przeciwnych kierunkach, dokładnie z taką samą szybkością kątową. I teraz dopiero zobaczymy, jak ważne jest określenie statusu „obserwatora”. Obserwatorów jest dwóch, jeden w środku, w pobliżu równika, a drugi na zewnątrz. Zewnętrzny woła: „Ustaw kierunki obrotów na przeciwne, jeden w lewo, drugi w prawo”. „OK, woła Wewnętrzny, zrobione”. „Jak to, zrobione, kręcą się razem w tę samą stronę. Zrób coś pożytecznego”. „Jeśli koniecznie chcesz, to ustawię tak, żeby obie kręciły się w prawo”. „O, teraz jest dobrze”. „Coś mu odbiło” mruknął do siebie Wewnętrzny.
Skoro uporaliśmy się z poważnym problemem obserwatorów, to uspokajamy się, widząc, że szczelina równikowa jak była prawie nieruchoma, tak nadal nią pozostała, ale za to biegunowe kręcą się jak szalone w przeciwnych kierunkach. Niestety, po niedługim czasie przychodzi refleksja, nieobca, mam nadzieję, rasowym naukowcom: a może jednak było dobrze? Może Przyroda wie lepiej, co robi, niż ja? No, tak, ale obroty… itd. I właśnie wtedy „rasowy naukowiec” idzie do łazienki, żeby przemyć twarz zimną wodą, i co widzi? Wypływająca z umywalki woda tworzy wir z coraz większą szybkością, im bliżej do środka otworu wylotowego. „Eureka”, woła do żony po grecku, bo właśnie stamtąd wrócił. Nazajutrz jedzie do instytutu trzy godziny wcześniej niż zwykle i ogłasza gromkim głosem: „Panowie (właśnie tak), jeżeli półkula obraca się np. w lewo, to część podbiegunowa tejże półkuli powinna skręcać się w prawo o dokładnie taki sam kąt. Taki skręt jest prawem natury, a kątowe usytuowanie szczelin pozostaje niezmienne lub zmienia się mało. Hurra!”.
I nastała cisza, a Profesor wycedził: „No tak, to bardzo interesujące. Ja i mój przyjaciel (jakżeby inaczej) Archibald Wheeler także miewaliśmy dziwne pomysły”. I zamknął zebranie.
Ja także proponuję krótki odpoczynek, bo właśnie najtrudniejsze przed nami. Rzućmy okiem na zamieszczone niżej ilustracje 14-4 w wersjach statycznych i animowanych. Objaśnienia będą w dalszej części tekstu.
Czytelnicy nie będą niestety w pełni usatysfakcjonowani zamieszczonymi tu i dalej ilustracjami. Powodem są bardzo ograniczone możliwości sprzętu, którym się posługuję. Pokazanie istoty ewolucji wymaga na ogół zaawansowanej animacji w kilku wymiarach: rotacji, skrętu, skali, pozycji. Niektóre symulacje są szczególnie uciążliwe, np. symulacja skrętu, który musi przypominać wirowanie wypływającej wody z nieruchomej umywalki lub dysk akrecyjny.
A teraz czas na ważną przestrogę: w tej opowieści i zapewne w mnogich źródłach wiedzy trzeba rozróżniać pojęcia słów „skręt” (w języku angielskim twist) i „rotacja” (rotation, niekiedy revolution). Pułapkę widać już w poprzednim zdaniu: użyto słowa „wirowanie”, a przecież nie chodzi tam tylko o rotację przepływającego strumienia wokół jakiegoś „środka” obrotów, ale także o jego skręcanie się wokół wirtualnej „osi”, która wcale nie musi być prostą i na ogół taką nie jest, tylko na przykład krzywą, jak traktrysa lub spirala logarytmiczna.
Musiałem zrezygnować z pokazania kompletnego animowanego Wszechświata złożonego, jak wiadomo, z dwóch skorelowanych (współuwikłanych) półkul i ograniczyć się do jednej. Z wcześniejszych części książki wiadomo, że brakująca półkula jest kopią pokazanej, z zasadniczymi jednak różnicami: obie półkule są wzajemnie ortogonalne (kopia jest obrócona wokół wirtualnej osi pionowej o 90 stopni względem oryginału), i relacje kątowe dla skrętu i rotacji są w obu półkulach odwrotne. Proszę jednak mieć na względzie anegdotkę opowiedzianą w poprzednim akapicie. Kiedy obserwator zewnętrzny widzi, że półkule obracają się w tym samym kierunku, to obserwator w centrum bryły Wszechświata alarmuje, że kręcą się w przeciwnych kierunkach, jedna „w lewo”, a druga „w prawo”, lub na odwrót.
Jak widać, łatwo o nieporozumienia językowe, zapewne wiele uszło uwadze autora.
Tam, gdzie okazało się to możliwe i celowe, posłużyłem się obrazami statycznymi w kilku fazach cyklu ewolucyjnego. Wersje animowane ilustracji są oznaczane w adekwatnych miejscach tekstu. Jeśli czytelnik ma do czynienia z wersją elektroniczną, wystarczy dwukrotnie kliknąć w takim miejscu i ustawić optymalnie małą szybkość odtwarzania w Ulepszeniach.
Ilustracja 14-4. Etap ekspansji. A – faza zero, B – faza Φ-3, C – faza Φ-2, D – faza Φ-1 (szczyt ekspansji).
A więc co będzie tym zapowiedzianym „najtrudniejszym”? Przyznam się od razu: najtrudniejszym dla autora, nie dla czytelnika.
Chodzi o to, że w biegunach łączą się dwie antagonistyczne elksjomaterie: koinomateria i antymateria, które mogą świetnie koegzystować, ale tylko wtedy, gdy ich trajektorie są ortogonalne. W naszym przypadku nacierają na siebie jak dwa wojownicze barany, pod kątem 180 stopni. Nakłada się na to jeszcze obecność części obłoków sprochnomaterii. W fizyce akademickiej sprawa byłaby „prosta”: one po prostu się zanihilują. Ale fizyka akademicka nie dopuszcza, żeby wymienionym materiom towarzyszyły jeszcze dwie inne materie o grawitacji ujemnej, wzajemnie skorelowane. Rozważa się wprawdzie od ponad około stu lat istnienie jakiejś „ciemnej materii”, poszukiwania jej idą szerokim frontem i kolosalnym kosztem, nie wydaje się jednak, żeby przynosiło to znaczące efekty poznawcze, rosną natomiast stosy publikacji. Ta sytuacja zdaje się irytować młodych naukowców, o czym wspomniałem w podrozdziale 9.1. Przypomnę:
W numerze „Scientific American” („Świat Nauki”, nr 9, 2018) ukazał się artykuł pod zaskakującym tytułem: „Is Dark Matter Real?”, „Czy ciemna materia istnieje?”. Po 3,5 dekady poszukiwań? Autorzy stwierdzają tam m.in. „…zmiana równań grawitacji nadal wydaje się sensowną drogą postępowania”. Doceniam „odkrywczą” śmiałość autorów.
Pragnę dotrzymać obietnicy, że w tej opowieści nie będę (bo nie muszę) epatować czytelników ciemnymi składnikami Wszechświata i z tego powodu podrozdział o deflacji musi zostać poprzedzony propozycją (nie, nie moją) opisu zdarzeń, jakie nastąpiły po spotkaniu się czterech materii w biegunach.
5. 6 Kosmologia plazmowa i jej szwedzcy ojcowie z polskim
śladem w Raciborzu.
To, że coś się dzieje czytelnicy zauważyli już na ilustracji 14-4D: na szczycie wyekspandowanej do kresu możliwości piramidy Wszechświata zapaliło się czerwone światło. Miałem zamiar wyjaśnić to narodzinami gwiazdy lub klasycznej czarnej dziury w każdym z biegunów, z czego szybko zrezygnowałem. Żaden z tych scenariuszy nie był w pełnej zgodności z obserwacjami (Planck) i obliczeniami CMB.
Trzeba zacząć od dwóch nazwisk szwedzkich badaczy: Hannesa Alfvena i Oscara Kleina, „ojców” kosmologii plazmowej. W 1970 roku Alfven za osiągnięcia na tym polu został wyróżniony Nagrodą Nobla. Teraz, w drugiej dekadzie XXI wieku, prace obu uczonych są często przywoływane przy analizach zjawisk plazmowych, np. w Słońcu. Badania nad kosmologiczną plazmą stały się jednak ograniczone z wiadomych względów: trudności z eksperymentalnym potwierdzeniem teorii, tematyka nie zapewnia obiecującej kariery naukowej młodym fizykom, a nadzieje na kolejne granty raczej słabe.
Tym większe zdumienie i z domieszką słusznej dumy ogarnęło mnie, gdy szukając informacji o szczególnym rodzaju plazmy, jaki był niezbędny do finalizowania hipotez opisanych w tej opowieści i o jakim nie miałem pojęcia, czy w ogóle istnieje, napotkałem pochodzącą z 2006 roku publikację Uniwersytetu Cornella, znanego z preprintów publikacji przed ich standardową selekcją przez wydawców. Jest to publikacja obywateli Raciborza, powiatowego miasta w województwie śląskim, o bujnej historii. Miejskie godło pojawiło się w dokumentach w XIII wieku.
Autorzy to: pp. Andrzej Mercik i Szymon Mercik, a tytuł: An origin of the universe, a model alternative to Big Bang. Nie napotkałem żadnej wzmianki o tej publikacji w Polsce, wobec czego posłużę się moim wolnym tłumaczeniem tytułu: „Początek Wszechświata; alternatywny model wobec Wielkiego Wybuchu”. Super! Na ilustracji 14-5 pokazuję stronę tytułową preprintu na dowód, że (tym razem) nie fantazjuję.
Ilustracja 14-5. Strona tytułowa publikacji pp. Andrzeja Mercika i Szymona Mercika.
Trudno o celniejszą publikację dla moich poszukiwań, zwłaszcza że już na wstępie Autorzy powołują się na prace Kleina i Alfvena sprzed 40 lat. Publikacja robi wrażenie, 16 stron bardzo poprawnej angielszczyzny, autorzy w wieku twórczym, ok. 60 lat, no i temat…! I jeszcze coś: na drugiej stronie pojawia się termin: ambiplasma. Nie spotkałem takiego terminu nigdzie wcześniej, mam więc powód, żeby domniemywać, że nikomu nieznani badacze z południowych rubieży Rzeczpospolitej właśnie uruchamiają jakiś nieznany kierunek zainteresowań kosmologii, być może także akademickiej. Publikacja zrobiła na mnie dobre wrażenie: spójne trzymanie się zakreślonego tematu, konsekwentne dociekanie, do jakich własności ambiplazmy i Wszechświata doprowadzą ich obliczenia, niewymagające epatowania bardzo wyrafinowanymi metodami matematyki.
Nie miejsce tu na wyjaśnienie istoty pomysłów Panów Profesorów ze Sztokholmu oraz naszych współziomków z Raciborza. Podam jedynie najistotniejsze dla tej opowieści szczegóły.
Wspomniałem, że odrzuciłem pierwotne pomysły na skutki kolizji materii i antymaterii w biegunach i w ich pobliżu. Z map ESA (Ilustr. 13-9) wynika, że biegun jest najzimniejszym, wyraźnie zaznaczonym miejscem na mapie, nazwanym Cold Spot. Nie może to być więc analog wybuchu supernowej, ale może być czarna dziura Hawkinga. Z obliczeń Stephena Hawkinga przytoczonych przez Leonarda Susskinda w cytowanej już kilkakrotnie książce wynika, że temperatura czarnej dziury powstałej z zapaści gwiazdy o masie pięciokrotnie większej od masy Słońca byłaby rzędu 10-8 K. Dla gwiazdy o masie wybranego „kawałka” Wszechświata temperatura byłaby kilkadziesiąt rzędów wielkości mniejsza i zapewne tyle wynosi temperatura Cold Spot.
Niby jasne, ale co się dzieje z materią pochłoniętą przez tę domyślną dziurę? Jeśli chodzi o klasyczne czarne dziury, współczesna kosmologia akademicka nie ma większych kłopotów, kilka możliwych scenariuszy sprawę „załatwia”. Ale biegunowa dziura w naszej koncepcji nie jest zwykłą, powstaje w wyniku zapaści czterech rodzajów materii związanych ze sobą potężnymi siłami grawitacyjnymi, wielokroć przewyższającymi siły grawitacyjne masy konwencjonalnej czarnej dziury, znanej z bogatej literatury naukowej i nie tylko. Taka materia nie da się łatwo zniszczyć i może stworzyć zupełnie szczególną postać plazmy, w której najmniejsze cząstki i antycząstki o przeciwnych znakach grawitacji tworzą rodzaj płynu (ale nie „zupy”, błagam) o znacznie niższej temperaturze niż ta, którą znamy z etapu eksflacji, zachowującą strukturę cząsteczkową w najmniejszej znanej skali. Ta temperatura, zdaniem pp. Mercików, powołujących się na tzw. równanie Clapeyrona, jest mniejsza niż 5×1012 K. Przy niższych temperaturach (109 K) możliwa staje się nukleosynteza wolnych neutronów, jednak proporcje powstających nukleonów są nieprzewidywalne.
Oto właśnie ambiplazma. „Ambi-” sugeruje „niedookreśloność” podmiotu, „coś w rodzaju, ale jeszcze nie to”, natomiast „plazma” to płyn szczególny, wyróżniający się m.in. bardzo małą lepkością, a nawet nadciekłością. I właśnie ta nadciekłość może zmusza ambiplazmę do penetrowania połówek Wszechświata, od jej źródła (bieguna) do centrum torusa (por. ilustrację 14-4). Z wcześniejszych wyjaśnień i ilustracji, zwłaszcza dotyczących szczelin Plancka, wiemy, że przez umowną oś Wszechświata przebiega coś w rodzaju kanału („ambikanału”), przestrzeni wypełnionej jedynie fluktuacjami kwantowego promieniowania, którego obecność wykrył satelita misji Planck. Uzasadnione jest przypuszczenie, że tą drogą ucieka przed pragmatropią część informacji, tworząc niewidoczne dla nas dżety, co, jak wiadomo, przewidział i uzasadnił Hawking, wywołując poruszenie w środowiskach naukowych. Teraz już lepiej potrafimy sobie wyobrazić teleologicznie, a więc całkiem nienaukowo, sens istnienia „ambikanału”. A wyobrazić sobie to, to jakby trochę wiedzieć, jeszcze nie całkiem, ale blisko.
5. 7 Deflacja i zapaść
5. 7. 1 Lepsza deflacja, niż inflacja
To najważniejszy etap dla nas, żyjących istot na planecie Ziemia i na miliardach innych obiektów astronomicznych, na których taka forma istnienia jest możliwa, a to z tego powodu, że przypadło nam i im być świadkami dramatycznego obumierania wspólnego domu, czyli Wszechświata, a wraz z nim także naszego, zbiorowego i osobistego, mierzenia się z pojęciem kresu. Przypomina to losy tych rzesz ludzi, którzy po osiągnięciu szczytu możliwości fizycznych i intelektualnych, niekiedy połączonych z niepokojącymi aspiracjami do nadmiernej ekspansji, postrzegają, że właśnie nadszedł czas refleksji i rozważnego szafowania osiągniętymi możliwościami aktywności, ale przede wszystkim oswajania się z przemijalnością Wszystkiego.
Taki okres istnienia nie jest bynajmniej okresem zapowiadanego i oczekiwanego spokoju. Okazuje się niespodziewanie, że oto wkroczyliśmy na scenę wielowątkowego dramatu, a wraz z nami (albo my wraz z nim) Wszechświat. Autor tej opowieści chce o tym dramacie opowiedzieć na miarę możliwości swojej wyobraźni, a że sprawa dotyczy także nas, ludzi, postara się opowiedzieć więcej, niż początkowo zamierzał. Stąd wynikła sensowność podzielenia tego rozdziału na podrozdziały trzeciego rzędu, co powinno czytelnikom pozwolić uniknąć „zamętu” w powodzi informacji.
5. 7. 2 O deflacji i zapaści grawitacyjnej Wszechświata od nauki niewiele się na razie dowiedzieliśmy.
O kurczeniu się Wszechświata niczego nie wiemy, ponieważ w akademickiej nauce taki problem w ogóle nie istnieje. Istnieje odwrotny: nieograniczonego rozszerzania się Wszechświata i ciągle malejącej w nim gęstości materii. O grawitacyjnych zapaściach obiektów astronomicznych nauka wie sporo, w teorii czarnych dziur ten problem był podstawowy. Literatura jest obfita, prezentowane są różne scenariusze, każdy prawdopodobny. Z całą pewnością dokonano na tym polu imponującego postępu.
W tym podrozdziale przyjdzie nam, autorowi i czytelnikom, przegryźć bardzo gorzką pigułkę i otwarcie przyznać: nie wiemy nic o grawitacyjnym, a może bezgrawitacyjnym zachowaniu się obłoku plazmy w końcowych fazach etapu deflacji i w trakcie pragmatropii. Nie wiemy, czy i jak ewoluuje wtedy plazma, której temperatura w ostatniej fazie sięga ok. 1027 K. Możemy jednak snuć różne hipotezy, zachęcając innych czytelników do współudziału.
Kiedy czytamy o czarnych dziurach i ewolucji gwiazd w jakimś regionie Kosmosu, właściwie nie mamy kłopotu z zaakceptowaniem gwałtownego wzrostu ciśnienia, temperatury w wypadku zapaści, albo gwałtownego wzrostu objętości eksplodującego obiektu, jak na przykład supernowej. Znamy liczne prezentacje graficzne powierzchni horyzontu czarnej dziury, zazwyczaj w postaci miłego dla oczu lejka o kształcie dobrze znanym z innych dziedzin życia, np. z zabaw na trampolinie zwanej batutem.
Proszę wyobrazić sobie bardzo szczególną „czarną dziurę”, powstającą wskutek nadmiernego rozrzedzenia sprochnomaterii. Jeżeli przyjmujemy bez zastrzeżeń, że materia o dodatniej grawitacji po przekroczeniu pewnego progu gęstości może ulec zapaści, to czy logicznie rozumując, materia o grawitacji ujemnej, czyli materia o „wrodzonej” skłonności do rozrzedzania się, może rozrzedzać się bez ograniczeń? Tamta nie może, a ta tak? Czy szczeliny Plancka, znane nam z ilustracji 13-13, 13-14, 13-15, nie mogą być granicami horyzontów takich pseudoosobliwości, powstałych po przekroczeniu przez elksjomaterie maksymalnej krytycznej gęstości oraz po przekroczeniu przez sprochnomaterie minimalnej krytycznej gęstości? Założona symetria Wszechświata wyraźnie sprzyja temu, żeby oba warunki graniczne zdarzyły się w tej samej fazie ewolucji. Przy okazji: nie chciałbym, żeby zwrot „w tej samej fazie ewolucji” był jednoznacznie rozumiany jako „jednocześnie” albo „w tej samej chwili”. Proszę to przyjąć bez tłumaczenia, które by wykraczało poza ramy zwykłej opowieści, wystarczy pamiętać, że skoro w nauce wszystko jest wątpliwe, a przynajmniej za takie powinno być uważane, to wymaganie jednoznaczności od opowieści, czyli rodzaju baśni, byłoby nader pochopne.
Jakkolwiek takie rozważania wydają się do pewnego stopnia spójne, to jednak nasuwają się poważniejsze wątpliwości:
*) czy zapadający się Wszechświat zachowuje kształt i proporcje niezmienne w porównaniu z tymi, jakie uzyskał w końcowej fazie etapu ekspansji? Inaczej: czy zapadanie się to tylko problem skali?
**) czy zapadający się Wszechświat nadal rotuje, jeśli rotował w stanie ekspansji?
***) czy zapadający się Wszechświat po „nakręceniu” w etapie ekspansji teraz (czyli w etapie deflacji) nadal się skręca, a jeśli tak, to czy nadal w tym samym kierunku? A może się „odkręca”, żeby powrócić do stanu początkowego?
****) jak dalece muszą zostać zminimalizowane rozmiary Wszechświata, żeby uznać, że to koniec jego cyklu ewolucji? Czym właściwie dla ziemskiego obserwatora staje się „nasz” Wszechświat w fazie jego agonii, bo przecież nie „próżnią”, wytworem ograniczonej wyobraźni?
Moje próby wyjaśnienia tych wątpliwości będą raczej „założeniami”, jakie muszę poczynić po to, aby móc snuć tę opowieść dalej. Postaram się jednak nie lekceważyć znanych mi przesłanek, które w moim mniemaniu wspierają ich zasadność.
5. 7. 3 Czy zapadanie się Wszechświata dotyczy tylko skali?
Zapytajmy inaczej: czy po minięciu na trasie ewolucji punktu szczytowego ekspansji, po przebyciu 61,8% (Φ-1) całej trasy cyklu (100%), pojawiły się jakieś dostrzegalne czynniki, które by uzasadniały zmianę kształtu Wszechświata?
Przypomnijmy: zanim obie elksjomaterie osiągnęły ten punkt, chmura ambiplazmy już wystartowała z bieguna, w którym miała swój początek. Wystartowała w tym sensie, że tylko jej część zaczęła płynąć w kierunku centrum, nie odrywając się od reszty. Proszę wyobrazić sobie kroplę deszczu na szybie okiennej i zmianę kształtu tej kropli pod wpływem siły ciężkości. Kropla po prostu wydłuża się wzdłuż linii pionowej, przy czym dolna jej część staje się coraz grubsza, przyjmując znany kształt często wykorzystywany w biżuterii dla pań, którym ma przypominać raczej łzę niż deszcz. Do takiego kształtu przymuszają „kroplę/łzę” ambiplazmy siły wynikające z małej lepkości oraz siły grawitacyjne ze strony drugiej takiej kropli w drugiej półkuli Wszechświata. Zakładamy bowiem, że na początku spadania ambiplazma jest jeszcze na tyle chłodna, że wykazuje grawitację, jednak stopniowo malejącą w miarę jej zbliżania się do centrum i w miarę wzrostu jej temperatury. Z kolei siły malejącej lepkości plazmy, a być może jej nadciekłości, skierowane w jedyną możliwą stronę, czyli w kierunku centrum, rosną. Pogrubiona część tej gigakropli spływa coraz szybciej, tak samo jak kropla deszczu na szybie.
Wracając do obu materii, które w etapie ekspansji zmierzały do bieguna, czekała je niespodzianka: ambiplazmy było tam już coraz mniej, wskutek czego anihilacja tych materii stała się spowolniona, podobnie jak w reaktorze atomowym. Poza tym grawitacja, a być może także siły wynikające z prawa traktrysy, zmuszały jeszcze niezanihilowaną część materii do pogoni za plazmą w kierunku centrum. Pogoń ta była o tyle efektywna, że materii stawało się coraz mniej, energii plazmy coraz więcej, ponieważ plazma miała wzrastający apetyt na materię i tyła, a materii ubywało i „szczuplała”. W tej „pogoni” materie poniosły klęskę, główna część wielkiej kropli plazmy przyśpieszała bardziej niż robiła to materia. Zdyszane resztki materii osiągnęły więc swój cel dopiero na mecie, czyli w centrum, gdzie już czekały na nie nie jedna, ale dwie połączone ze sobą kule plazmy (bo w końcu taki kształt musiały przyjąć).
Czy ten proces, mocno sfabularyzowany w celu ułatwienia zrozumienia, mógł powodować zniekształcenia wyobrażonej struktury Wszechświata? Fizycy puryści zapewne powiedzą: tak, mógł. Pościgowi ambiplazmy, a następnie plazmy, musiały towarzyszyć przecież siły pływowe wydłużające kroplę, lecz ta kropla to jeszcze nie cały Wszechświat i niewielkie zmiany jej kształtu nie przekładają się na deformowanie całości. Podobnie jest ze skrętnością fal prawdopodobieństwa obu materii. Zmiany kąta skrętu nie mają wpływu na ostateczny kształt Wszechświata
A zatem odpowiedź na tytułowe pytanie jest jednoznaczna: kurczący się Wszechświat, w którym mamy przyjemność istnieć, zachowuje swój kształt i „tylko” coraz szybciej maleje.
5. 7. 4 Ale co z „ucieczką galaktyk” i z prawem Hubble’a – Lemaitre’a?
No i teraz zacznie się awantura. Była nieunikniona. Prawo Hubble’a i Lemaitre’a, solidnie potwierdzone obserwacyjnie, nie pozostawia złudzeń: galaktyki nieustannie się od siebie oddalają się, co może być, zdaniem nauki, ewidentnym dowodem na to, że zgodnie z wcześniejszymi przewidywaniami Wszechświat nieustannie się rozszerza. Przykład z nadmuchiwanym balonikiem i namalowanymi na nim kółeczkami, symbolizującymi galaktyki, trafia do wyobraźni i stał się szlagierem w literaturze popularnonaukowej.
Domyślam się, że po dotarciu do tego miejsca opowieści i przeczytaniu poprzedniego podrozdziału przerwaliście, Państwo Czytelnicy, dalsze czytanie tej książki i właśnie zastanawiacie się, co temu autorowi przyszło do głowy, że wymyślą coś zupełnie przeciwnego.
Gorąco dziękuję za okazane mi dotychczas zaufanie, ale jednocześnie proszę usilnie: nie wyrzucajcie Państwo jeszcze przez chwilę mojej opowieści do pojemnika z napisem „Makulatura” (jak już wcześniej, proszę i tym razem nie pomylić kubłów), w końcu w bajkach nie musi być wszystko tak bardzo oczywiste.Na przykład w bajce o Czerwonym Kapturku (Charles Perrault, 1697) od czasu jej powstania nie dowiedzieliśmy się, dlaczego Babcia sama mieszka w lesie z wilkami, aż pół godziny marszu od najbliższej wioski. Sprawia mi satysfakcję pewność, że w moim kraju taką „rodzinną” sytuacją staruszki zainteresowałyby się instytucje samorządowe i charytatywne.
Aby uprzedzić Państwa zamiar, śpiesznie oznajmiam: Edwin Powell Hubble i belgijski ksiądz katolicki Georges Lemaitre mieli w 1927 roku rację i nadal ją mają. Istotnie, galaktyki oddalają się od siebie i potwierdzi to nie tylko mieszkaniec planety Ziemia, ale również mieszkańcy innych obiektów astronomicznych zamieszkanych przez istoty rozumne. Tak, cały Wszechświat się kurczy, a galaktyki oddalają się od siebie. To nie są kpiny, to jest kwestia interpretacji poczynionych przez naukowców obserwacji, kłopot w kosmologii nierzadki, ale też częsty w naszym życiu osobistym.
Muszę poprosić Państwa o jeszcze jedno przed ostatecznym zniechęceniem dalszą lekturą: proszę powrócić do podrozdziału 6.4 części I i ilustracji 6-1. Napisałem tam, że znane ze szkoły prawo i wzór na siłę przyciągania grawitacyjnego prowadzi wprost do nieporozumień. Z dwoma przyciągającymi się samotnymi kulami ołowianymi możemy mieć do czynienia w laboratoriach i podręcznikach. W sytuacji, w jakiej znalazł się nasz Wszechświat w etapie ekspansji, mieliśmy do czynienia z problemem grawitacji co najmniej 2 z 4 ciał, do tego jeszcze o różnym znaku, jakby kłopotów i bez tego było mało. Nawet jeśli pominiemy sprochnomaterię, to i tak uczeni mieli co robić. Bez bardzo dokładnej znajomości rozkładu pola grawitacyjnego w dynamicznym układzie Słońce – Ziemia – Księżyc nie byłyby możliwe imponujące sukcesy eksploracji Wszechświata i lotów w Kosmos. Zbliżając się do bieguna, Wszechświat znalazł się w sytuacji podobnej do Księżyca między polami ściśniętej chmury plazmy pozostałej po poprzednim cyklu, a coraz gęstszej chmury ambiplazmy w centrum bieguna. Jedno „z tyłu” hamujące szybkość, a drugie „z przodu” powodujące przyspieszenie. Po minięciu punktu kulminacyjnego, przez to, że potężniejąca „kropla” ambiplazmy już wcześniej wyruszyła w stronę centrum na spotkanie ze swoją bliźniaczką z kompatybilnej z nią półkuli, materia z antymaterią znalazły się za źródłem grawitacji, a nie przed nim, jak w poprzednim etapie. „Za” znaczy, że obie materie są przyśpieszane, ponieważ chcą dogonić chmurę plazmy, której masa szybko rośnie, a więc przyśpieszenie również, natomiast „przed” znaczy, że szybkość ciała przyciąganego jednocześnie przez obie plazmy maleje. Zjawisko nagłego, jak na Wszechświat, przyśpieszenia kosmolodzy zauważyli i twierdzą, że przyśpieszanie materii (elksjomaterii i być może „ciemnej” także) po minięciu punktu kulminacyjnego zaczęło się ok. 5 miliardów lat temu. Z następnych wyjaśnień wyniknie, że taka wartość odstępu czasu klasycznego w historii Wszechświata jest bardzo prawdopodobna; co z tego, kiedy naukowcy nie wiedzą, co było i jest powodem tego zjawiska.
A teraz proszę wziąć ołówek i narysować trzy „galaktyki” na jednej linii, z których każda przyśpiesza. Załóżmy, że ta środkowa jest naszą Galaktyką. Spójrzmy do tyłu: ścigająca nas galaktyka zostaje w tyle, jeszcze nie osiągnęła przyśpieszenia naszej Galaktyki. Spójrzmy do przodu: cel naszej gonitwy, mając większe przyśpieszenie od naszego, ewidentnie się od nas oddala. Powoli zostajemy bez sąsiadów, chociaż Wszechświat się kurczy i, zgodnie z klasycznym prawem grawitacji Newtona dwóch ciał, sąsiadów powinniśmy mieć coraz więcej i coraz bliżej. No i bardzo dobrze, dzięki takiej sytuacji, jaka powstała w najbliższym naszym otoczeniu, nie pozabijamy się wszyscy wcześniej, nim osiągniemy centrum, w którym kropla plazmy o temperaturze zaledwie kilka rzędów wielkości mniejszej od temperatury Plancka już czeka na nas z otwartymi, jakże wymownie ciepłymi ramionami i z wielką radością, bo właśnie w ten sposób zapadający się nasz Wszechświat odrodzi się w postaci nowego, młodziutkiego kuzyna, wprawdzie trochę mniejszego, ale zawsze to coś. Non omnis moriar.
Naukowcy, z konieczności zwolennicy obowiązującego modelu kosmologicznego (innego właściwie nie ma), obliczyli na podstawie obserwacji i prawa Hubble’a, ile czasu minęło od Wielkiego Wybuchu do „teraz”. Wyniki tych obliczeń podawane są do publicznej wiadomości z rosnącą dokładnością po przecinku. Ostatnie dane to 13,82 miliarda lat, a nawet 13,799 ± 0,021 miliarda lat. W naszej hipotezie zostało to przyjęte z wielkim zadowoleniem, nie ma bowiem ewidentnego powodu, dla którego ten czas w odniesieniu klasycznym, jako „czas miniony” dzielący nas od narodzin, miałby być zasadniczo inny niż czas w naszej hipotezie, który jest „czasem przyszłości”, dzielącym nas od zguby. I tu, i tam powodem kolapsu jest grawitacja o promienistym rozkładzie pola. Jedynym dylematem jest to, czy dane dotyczą przeszłości, czy przyszłości. Teraz już widzicie Państwo, dlaczego fizyka kwantowa kwestionuje istnienie czasu. Po prostu, żeby nie mieć takiego, jak wyżej, kłopotu. Wznieśmy więc wspólnie podwójny toast dziękczynny adresowany do Panów Hubble’a i Lemaitre’a. Wszyscy zamieszani w opisywaną problematykę powinni czuć się usatysfakcjonowani, co, jak mniemam, jest raczej rzadko spotykaną konstatacją w tej książce.
Przyjrzyjmy się na wstępie ilustracjom 14-5 A i B. Przedstawiają pierwotny zamysł graficznej prezentacji deflacji.
Ilustracja 14-5. Etap deflacji. A – faza Φ-0,3 (0,86), B – faza Φ (koniec ewolucji cyklu).
Po przemyśleniu sprzeciw mój wzbudziły jednak widoczne na ilustracjach czerwone sfery, które zrodziły się w biegunach w wyniku kolizji czterech rodzajów materii i które początkowo uznałem za „gwiazdy” podążające do centrum dysku pod wpływem grawitacji. Było zbyt dużo wątpliwości. Czy takie „gwiazdy” z czterech składników mogą mieć nie zerową grawitację? Czy są one w stanie przecisnąć się do centrum dysku przez kanały łączące bieguny z centrum bez „rozwalenia” całej struktury Wszechświata? Czy jest możliwe, że będąc obiektami niezwykle gorącymi, o temperaturze porównywalnej z temperaturą Plancka, nie naruszają całej termiki Wszechświata na przykład w taki sposób, że rozkład temperatury promieniowania tła (CMB) w różnych fazach ewolucji cyklu przestaje być funkcją monotoniczną, podczas gdy obliczenia taką monotoniczność potwierdzają?
Koncepcja ambiplazmy /plazmy kosmicznej ratuje całą hipotezę cykliczności Wszechświata w tej opowieści, ponieważ czytelnicy już zapewne domyślają się, że „czerwone sfery”, po połączeniu się w centrum, zainicjują narodziny nowego cyklu, a Wszechświat okaże się samoodnawialny. Był już zarodkiem, produktem macicy, przeszedł stan intensywnego rozwoju, w szczycie tego rozwoju doszło do „samozapłodnienia” w biegunach, nadszedł w końcu czas deflacji, potrzebny na wydanie potomstwa i przygotowanie go do prawdopodobnie wrzaskliwego porodu. Są to oczywiście dywagacje antropocentryczne, dalekie nawet od udawanej naukowości, ale cóż, same się narzucają, jak sądzę raczej bez szkody dla naszej opowieści.
Na zamieszczonych wyżej ilustracjach 14-6 A,B,C może zwrócić uwagę to, że dysk utworzony w etapie eksflacji z torusa i antytorusa zachowuje do końca cyklu swoje rozmiary, tak jakby nie podlegał deflacji. Istotnie tak jest, a to z tego powodu, że powierzchnia wewnętrzna dysku jest także nośnikiem informacji o wszystkim, co się dzieje z materią wewnątrz niego. Ta informacja, jak wiadomo z wcześniejszych wyjaśnień, musi być zachowana również po tym, kiedy nastąpi końcowy akt zapaści. Czy szczeliny Plancka znane np. z ilustracji 14-3 [tu brak tekstu Autora, ciąg dalszy jest odpowiedzią na nie do końca zapisane pytanie].
Ilustracja 14-6. Deflacja z ambiplazmą („Łza” w kolorze czerwonym). A – klatka 70 (faza 0,13 po szczycie ekspansji), B – klatka 86, (0,39 po szczycie ekspansji), C – klatka 100 (koniec cyklu).
Pokazane to zostanie na ilustracji 14-7. Centralne dwie sfery, czerwona i ciemnozielona, to zmniejszona kopia ilustracji 14-6C z naniesionymi granatowymi „granulkami”, symbolizującymi infony rejestrowane na wewnętrznej powierzchni tej sfery ciemnozielonej, która powstała w finalnym akcie z torusa. W celu wyjaśnienia, jakie mogły być losy infonów w poprzednich cyklach, pokazałem dodatkowo sferę (jasnozielona), będącą pozostałością po poprzednim cyklu i przechowującą informację z tego cyklu. Każda kolejna sfera pozostała po zakończeniu cyklu ma promień Φ2 – krotnie większy, natomiast sfery pozostałe po cyklach, które dopiero nastąpią, będą malały ze współczynnikiem Φ-2.
Ilustracja 14-7. Finalna faza deflacji, w której pokazano wypływ informacji (granatowe kuleczki) do sfery ciemnozielonej przed pragmatropią materii. Jaśniejszym kolorem pokazano wypływ informacji w poprzednim cyklu do sfery o promieniu Φ2-większym.
5. 7. 5 Czy wreszcie dowiemy się dlaczego obiekty astronomiczne rotują?
5. 7. 6 Czy w etapie deflacji materia Wszechświata nadal się skręca, a jeśli
tak, to dlaczego i w którą stronę?
5. 7. 7 Jakie może być kryterium „śmierci” Wszechświata?
5. 7. 8 Co się dzieje z informacją po stwierdzeniu – w tej opowieści – śmierci
cyklu ewolucyjnego?