wszechświat
Autor: Mirosław Dworniczak | dodano: 2019-12-08
Co z tym wszechświatem?

Fot. Indigo Images

Trzeba przyznać, że starożytni uczeni mieli znacznie lepiej niż my. Ich wszechświat był prosty, trwały i niezmienny. Zwyczajnie istniał i musiał być wieczny – bez początku i końca. Dziś jednak dzięki obserwacjom astronomicznym, ale też pracom koncepcyjnym wielu teoretyków wiemy znacznie więcej.

W 1912 r. amerykański astronom Vesto Slipher zauważył, że widma niemal wszystkich obserwowanych galaktyk spiralnych wykazują niewielkie przesunięcie ku czerwieni. Każdy pierwiastek „świeci” w charakterystyczny sposób, a wszystkie emitowane długości fali składają się na jego widmo. Jeśli jednak rejestrujemy światło docierające do nas z odległych galaktyk, wszystkie charakterystyczne pasma dla danych pierwiastków – identycznych z tymi, które występują na Ziemi – są zawsze dokładnie tak samo przesunięte w kierunku fal dłuższych (czyli w widmie światła widzialnego, np. w tęczy, w kierunku światła czerwonego). Slipher zinterpretował to jako odpowiednik klasycznego efektu Dopplera, z którego wynikało, że galaktyki te oddalają się od Układu Słonecznego. I tak wszechświat ruszył z miejsca.

Slipher nie poszedł jednak dalej w swoich rozważaniach i na kolejny krok trzeba było poczekać jeszcze dobrą dekadę, do momentu, gdy na scenę wkroczył Edwin Hubble. Dysponując potężnym teleskopem Mount Wilson, dokonał on bardziej precyzyjnych pomiarów prędkości ucieczki galaktyk i sformułował prawo, które dziś znamy jako prawo Hubble’a–Lemaître’a. Zauważył też zależność pomiędzy odległością danej galaktyki a przesunięciem widma – im dalej jest galaktyka, tym przesunięcie jest większe, a więc tym szybciej oddala się od nas. Skoro galaktyki oddalają się od siebie, to – cofając się w czasie – powinniśmy dotrzeć do momentu, gdy wszystkie były w jednym miejscu. I tak dochodzimy do „punktu zero”. W tym momencie zrodziło się wiele pytań, z których najważniejsze brzmiało: jeśli wszechświat miał punkt zero w czasie, to co spowodowało ekspansję i co było wcześniej? I tak naprawdę do dziś nie mamy jednoznacznej odpowiedzi na te pytania.

Wielki Wybuch

Nazwa ta, wymyślona przed Freda Hoyle’a, w założeniu miała wykpić hipotezę o początku wszechświata. Wiadomo jednak, że każda teoria jest dopóty ważna, dopóki nie sfalsyfikują jej wyniki obserwacji. I to Hubble wyrzucił model statyczny do kosza. Na szczęście były już spójne równania wyjaśniające ekspansję. Teoria znowu zgadzała się z eksperymentem.

Powstała jednak alternatywna teoria, sformułowana przez Hoyle’a, Bondiego i Golda, nazwana teorią stanu stacjonarnego. Jej źródłem była zasada kosmologiczna, zgodnie z którą gęstość wszechświata musi być niezmienna w czasie. Jednak jeśli jakaś ilość materii znajduje się w rosnącej objętości, gęstość musi maleć. Teoria stanu stacjonarnego w ciekawy sposób obchodzi zasadę kosmologiczną. Uczeni uznali bowiem, że brakująca materia po prostu powstaje z niczego, a więc wszechświat może się rozszerzać. Teoria stanu stacjonarnego upadła jednak dość szybko w związku z odkryciem tzw. promieniowania mikrofalowego tła, nazywanego popularnie echem Wielkiego Wybuchu. Dziś uznaje się, że do Wielkiego Wybuchu doszło i kolejne eksperymenty jak najbardziej go potwierdzają.

Zaczęło się od żartu

Współczesne koncepcje wieloświata, czyli mnogości wszechświatów, rozpoczęły się od żartu Erwina Schrödingera, który podczas wykładu w Dublinie w 1952 r. stwierdził, że jakkolwiek zabrzmi to jak szaleństwo, ale z jego równań można wnioskować, że rozwiązania niekoniecznie muszą oznaczać alternatywę, ale że to wszystko może się dziać jednocześnie. Osobą najściślej kojarzoną z koncepcją wieloświata jest Hugh Everett III. Ten błyskotliwy doktorant legendarnego Johna Wheelera jeszcze przed trzydziestką opublikował pracę, w której postulował, że w każdym momencie, gdy coś może się zdarzyć na kilka sposobów, zdarza się (patrz ramka). Brzmi to nieco jak szalona fantazja, ale teoria kwantowa sama w sobie jest bardzo szalona (poczytajcie o eksperymencie z dwiema szczelinami). Jeśli rzeczywiście żyjemy w wieloświecie, automatycznie rozwiązuje się także znany problem kota Schrödingera. On nie jest żywy albo martwy, ale w jednym z wszechświatów żyje, a w drugim – już nie. To samo dotyczy każdego z nas. W „naszym” wszechświecie żyjemy tak, jak żyjemy, ale w sytuacji, w której podejmujemy jakąś decyzję (iść w lewo czy w prawo?), wszystko się rozdwaja i powstają alternatywne wszechświaty. To trochę tak jak w znakomitym filmie Kieślowskiego „Przypadek”, tylko tam pokazane są trzy wykluczające się wzajemnie warianty, a zgodnie z koncepcją Everetta one wszystkie gdzieś tam się dzieją.

Praca Everetta spotkała się ze zdecydowanym sceptycyzmem ówczesnych tuzów fizyki, przede wszystkim Nielsa Bohra. Zniechęcony Everett porzucił więc na jakiś czas fizykę teoretyczną i zatrudnił się w wojsku. Po jakimś czasie powrócił do teorii, ale już nie dotykał koncepcji wieloświata.

Problemem tej koncepcji jest fakt, iż do tej pory nikt nie znalazł sposobu, aby można ją było zweryfikować doświadczalnie. Wszechświaty powstające po każdym zdarzeniu istnieją sobie równolegle, ale się nie przenikają ani nie stykają. Zgodnie z aktualnym stanem wiedzy z „naszego” wszechświata nie da się żadnego innego zaobserwować. Możemy więc wierzyć we wszechświaty równoległe, ale nauka opiera się na twardych dowodach.

 

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 12/2019 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
05/2020
04/2020
Kalendarium
Maj
28
W 1742 r. w Londynie otwarto pierwszy na świecie kryty basen pływacki.
Warto przeczytać
W zagubionej w lesie deszczowym Papui Nowej Gwinei jest maleńka wioska Gapun, w której mieszka 200 osób. Tylko 45 z nich mówi rdzennym językiem tayapu i z roku na rok jest ich coraz mniej. Amerykański antropolog Don Kulick postanawia udokumentować proces wymierania tego języka.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Mirosław Dworniczak | dodano: 2019-12-08
Co z tym wszechświatem?

Fot. Indigo Images

Trzeba przyznać, że starożytni uczeni mieli znacznie lepiej niż my. Ich wszechświat był prosty, trwały i niezmienny. Zwyczajnie istniał i musiał być wieczny – bez początku i końca. Dziś jednak dzięki obserwacjom astronomicznym, ale też pracom koncepcyjnym wielu teoretyków wiemy znacznie więcej.

W 1912 r. amerykański astronom Vesto Slipher zauważył, że widma niemal wszystkich obserwowanych galaktyk spiralnych wykazują niewielkie przesunięcie ku czerwieni. Każdy pierwiastek „świeci” w charakterystyczny sposób, a wszystkie emitowane długości fali składają się na jego widmo. Jeśli jednak rejestrujemy światło docierające do nas z odległych galaktyk, wszystkie charakterystyczne pasma dla danych pierwiastków – identycznych z tymi, które występują na Ziemi – są zawsze dokładnie tak samo przesunięte w kierunku fal dłuższych (czyli w widmie światła widzialnego, np. w tęczy, w kierunku światła czerwonego). Slipher zinterpretował to jako odpowiednik klasycznego efektu Dopplera, z którego wynikało, że galaktyki te oddalają się od Układu Słonecznego. I tak wszechświat ruszył z miejsca.

Slipher nie poszedł jednak dalej w swoich rozważaniach i na kolejny krok trzeba było poczekać jeszcze dobrą dekadę, do momentu, gdy na scenę wkroczył Edwin Hubble. Dysponując potężnym teleskopem Mount Wilson, dokonał on bardziej precyzyjnych pomiarów prędkości ucieczki galaktyk i sformułował prawo, które dziś znamy jako prawo Hubble’a–Lemaître’a. Zauważył też zależność pomiędzy odległością danej galaktyki a przesunięciem widma – im dalej jest galaktyka, tym przesunięcie jest większe, a więc tym szybciej oddala się od nas. Skoro galaktyki oddalają się od siebie, to – cofając się w czasie – powinniśmy dotrzeć do momentu, gdy wszystkie były w jednym miejscu. I tak dochodzimy do „punktu zero”. W tym momencie zrodziło się wiele pytań, z których najważniejsze brzmiało: jeśli wszechświat miał punkt zero w czasie, to co spowodowało ekspansję i co było wcześniej? I tak naprawdę do dziś nie mamy jednoznacznej odpowiedzi na te pytania.

Wielki Wybuch

Nazwa ta, wymyślona przed Freda Hoyle’a, w założeniu miała wykpić hipotezę o początku wszechświata. Wiadomo jednak, że każda teoria jest dopóty ważna, dopóki nie sfalsyfikują jej wyniki obserwacji. I to Hubble wyrzucił model statyczny do kosza. Na szczęście były już spójne równania wyjaśniające ekspansję. Teoria znowu zgadzała się z eksperymentem.

Powstała jednak alternatywna teoria, sformułowana przez Hoyle’a, Bondiego i Golda, nazwana teorią stanu stacjonarnego. Jej źródłem była zasada kosmologiczna, zgodnie z którą gęstość wszechświata musi być niezmienna w czasie. Jednak jeśli jakaś ilość materii znajduje się w rosnącej objętości, gęstość musi maleć. Teoria stanu stacjonarnego w ciekawy sposób obchodzi zasadę kosmologiczną. Uczeni uznali bowiem, że brakująca materia po prostu powstaje z niczego, a więc wszechświat może się rozszerzać. Teoria stanu stacjonarnego upadła jednak dość szybko w związku z odkryciem tzw. promieniowania mikrofalowego tła, nazywanego popularnie echem Wielkiego Wybuchu. Dziś uznaje się, że do Wielkiego Wybuchu doszło i kolejne eksperymenty jak najbardziej go potwierdzają.

Zaczęło się od żartu

Współczesne koncepcje wieloświata, czyli mnogości wszechświatów, rozpoczęły się od żartu Erwina Schrödingera, który podczas wykładu w Dublinie w 1952 r. stwierdził, że jakkolwiek zabrzmi to jak szaleństwo, ale z jego równań można wnioskować, że rozwiązania niekoniecznie muszą oznaczać alternatywę, ale że to wszystko może się dziać jednocześnie. Osobą najściślej kojarzoną z koncepcją wieloświata jest Hugh Everett III. Ten błyskotliwy doktorant legendarnego Johna Wheelera jeszcze przed trzydziestką opublikował pracę, w której postulował, że w każdym momencie, gdy coś może się zdarzyć na kilka sposobów, zdarza się (patrz ramka). Brzmi to nieco jak szalona fantazja, ale teoria kwantowa sama w sobie jest bardzo szalona (poczytajcie o eksperymencie z dwiema szczelinami). Jeśli rzeczywiście żyjemy w wieloświecie, automatycznie rozwiązuje się także znany problem kota Schrödingera. On nie jest żywy albo martwy, ale w jednym z wszechświatów żyje, a w drugim – już nie. To samo dotyczy każdego z nas. W „naszym” wszechświecie żyjemy tak, jak żyjemy, ale w sytuacji, w której podejmujemy jakąś decyzję (iść w lewo czy w prawo?), wszystko się rozdwaja i powstają alternatywne wszechświaty. To trochę tak jak w znakomitym filmie Kieślowskiego „Przypadek”, tylko tam pokazane są trzy wykluczające się wzajemnie warianty, a zgodnie z koncepcją Everetta one wszystkie gdzieś tam się dzieją.

Praca Everetta spotkała się ze zdecydowanym sceptycyzmem ówczesnych tuzów fizyki, przede wszystkim Nielsa Bohra. Zniechęcony Everett porzucił więc na jakiś czas fizykę teoretyczną i zatrudnił się w wojsku. Po jakimś czasie powrócił do teorii, ale już nie dotykał koncepcji wieloświata.

Problemem tej koncepcji jest fakt, iż do tej pory nikt nie znalazł sposobu, aby można ją było zweryfikować doświadczalnie. Wszechświaty powstające po każdym zdarzeniu istnieją sobie równolegle, ale się nie przenikają ani nie stykają. Zgodnie z aktualnym stanem wiedzy z „naszego” wszechświata nie da się żadnego innego zaobserwować. Możemy więc wierzyć we wszechświaty równoległe, ale nauka opiera się na twardych dowodach.