Sir Roger Penrose (Festival della Scienza from Genova)
Praca opublikowana w
serwisie Arxiv.org relacjonuje wyniki poszukiwania wzorów w kształcie
pierścieni na mapie kosmicznego promieniowania tła. Poszukiwania
zakończyły się sukcesem! A to może oznaczać, że Wielki Wybuch nie był
absolutnym początkiem i przed nim już istniał kosmos, gwiazdy i
galaktyki.
Kosmiczne promieniowanie mikrofalowe
tła, które zewsząd dobiega do Ziemi, to najstarszy świadek dawnych
dziejów naszego Wszechświata. Pochodzi z okresu kilkuset tysięcy lat po
Wielkim Wybuchu. To promieniowanie plazmy, rozpalonej do kilku tysięcy
stopni, która wypełniała w tamtym czasie przestrzeń kosmiczną.Do obecnych czasów to promieniowanie ostygło - stanowi dziś mikrofalowy "szum" o temperaturze ledwie 2,7 stopnia powyżej zera absolutnego, wypełniający całą przestrzeń kosmiczną. Odkryto go przypadkiem w latach 60. zeszłego wieku. Niesie najstarszy obraz, czy też zdjęcie kosmosu, jakim dziś dysponujemy.
Mikrofale są tłumione w atmosferze, więc najlepiej rejestruje się je z balonów stratosferycznych lub satelitów. Na początku lat 90. zeszłego wieku odkryto drobne różnice temperatury w tym mikrofalowym szumie. Pierwotna plazma wypełniająca kosmos nie miała jednakowej temperatury - w jednych miejscach była gęściejsza i gorętsza, a w innych rozrzedzona i zimniejsza. Kiedy się narysuje obszary chłodniejsze i cieplejsze, powstanie mapa nieba przypominająca cętkowaną skórę leoparda. To z tych zagęszczeń powstały późniejsze struktury - galaktyki i gromady galaktyk.
Tajemnicze kręgi
Od niedawna dysponujemy najdokładniejszą mapą pierwotnych mikrofal, którą wykonał europejski satelita Planck. Trzech astrofizyków - Daniel An z Uniwersytetu Stanowego Nowego Jorku, Krzysztof Meissner z Uniwersytetu Warszawskiego oraz Paweł Nurowski z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN w Warszawie - wykryli teraz na tej mapie niespodziewany wzór. To kręgi (czy też pierścienie), których standardowe teorie nie potrafią wyjaśnić.
Oto mapa mikrofalowego promieniowania tła i 149 kręgów wykrytych przez polsko-amerykański zespół badaczy:
.
Cykliczna kosmologia
Według standardowej teorii Wielkiego Wybuchu nic takiego nie powinno się tworzyć. Takie kręgi przewiduje natomiast teoria brytyjskiego uczonego sir Rogera Penrose'a, zgodnie z którą Wszechświat nie miał początku, ani nie będzie miał końca. Przechodzi wieczne cykle, a każdy z nich zaczyna się Wielkim Wybuchem.
Sir Roger Penrose jest emerytowanym profesorem uniwersytetu w Oksfordzie, jednym z najwybitniejszych matematyków i fizyków naszych czasów. Największe zaszczyty - Nagroda Wolfa (1988 r.), także tytuł szlachecki od angielskiej królowej (1994 r.) - spotkały Penrose'a za prace z ogólnej teorii względności Einsteina. Jako pierwszy wykazał, że we wnętrzu czarnej dziury pojawia się osobliwość - punkt, w którym gęstość materii staje się nieskończenie duża. Potem wspólnie ze Stephenem Hawkingiem udowodnił, że nieodłączną cechą równań Einsteina jest także to, że w dalekiej przeszłości Wszechświat musiał być w podobnie ekstremalnym stanie, nieskończenie gęsty i gorący, jak środek czarnej dziury. Można by więc rzec, iż matematycznie dowiódł, że Wszechświat miał początek.
W swej nowej teorii, którą nazywa modelem - CCC, czyli cyklicznej kosmologii konforemnej - sir Penrose dokonuje jednak dramatycznego zwrotu. Twierdzi, że Wielki Wybuch był początkiem, ale tylko jednego z cykli Wszechświata, których zapewne jest nieskończenie wiele. Penrose nazywa te cykle eonami.
Szalona teoria Penrose'a
Co ta teoria mówi? Jak już wiadomo, przestrzeń kosmiczna zamiast spowalniać - zaczyna coraz szybciej się rozszerzać. Źródłem tego jest tajemnicza ciemna energia, o której wciąż mało wiemy. Jedno jest tylko coraz bardziej pewne - kosmos staje się coraz większy i zimniejszy, gromady galaktyk coraz bardziej samotne, a promieniowanie rozrzedzone. Wszystkie gwiazdy, w tym Słońce, z czasem wypalą się i ostygną. Cała materia stopniowo wpadnie do czarnych dziur, które też będą powoli znikały, gdyż - zgodnie z teorią Hawkinga - zamienią się w promieniowanie.
W końcu całą przestrzeń wypełni tylko ocean promieniowania, którego temperatura będzie się zbliżała do zera bezwzględnego.
To niezwykle odległa perspektywa, dzieli nas od niej niewyobrażalna liczba lat. - Ale czas nie ma tu żadnego znaczenia - mówi Penrose. - Bo dla promieniowania czas nie istnieje.
To jeden z zadziwiających wniosków teorii względności Einsteina. Im szybciej się poruszamy, tym bardziej nasz wewnętrzny zegar zwalnia. Dla poruszającego się z prędkością światła promieniowania - czas po prostu staje w miejscu. Zegar przestaje tykać. A ponieważ w tym odległym kosmosie, oprócz promieniowania nie będzie nic innego, nie będzie też czasu.
Wraz z czasem straci także sens pojęcie odległości - pamiętajmy, że nie będzie żadnych materialnych obiektów, a więc żadnego wzorca metra, a także zegara, który by odmierzał odległość pokonaną przez promień światła (tak jak dziś definiuje się jednostkę metra).
Ściślej rzecz biorąc, geometria przestrzeni kosmicznej nie będzie miała określonej skali. Cały monstrualnie wielki Wszechświat nagle straci miarę dla swojej wielkości. Prof. Penrose dowodzi, że rozdęty i wypełniony zimnym promieniowaniem kosmos stanie się w gruncie rzeczy bardzo podobny do tego, który istniał tuż po Wielkim Wybuchu, kiedy też dominowało promieniowanie, ale gorące. Różnica tkwi tylko w skali. Gdyby go nagle przeskalować, tj. sprasować tryliony razy, to z matematycznego punktu widzenia (a dokładniej w wyniku przekształcenie konforemnego) dostaniemy zupełnie to samo.
Naukowiec więc sugeruje, że rozszerzanie się kosmosu i wynikła z tego bezbrzeżna, zimna pustka mogą w dalekiej przyszłości przerodzić się w ponowny... Wielki Wybuch (przyszła teoria kwantowej grawitacji wyjaśni, jak zachodzi taki proces - mówi Penrose).
I tak w koło będą przebiegały kolejne cykle, zwieńczone czy też zaczęte Wielkimi Wybuchami, zwane eonami.
To można sprawdzić!
- Zaletą mojej teorii jest to, że można ją potwierdzić albo obalić pewnymi obserwacjami - mówił dwa lata temu "Wyborczej". - Jeśli będziemy analizować promieniowanie mikrofalowe tła, zgodnie z moją teorią powinniśmy w nim zaobserwować pewne sygnały.
Według Penrose'a w mikrofalowym promieniowaniu tła, tym szczątkowym promieniowaniu z niemowlęcego okresu Wszechświata, powinno zapisać się echo wielkich kataklizmów, np. zderzenia galaktyk, które wydarzyły się w poprzednim eonie przed Wielkim Wybuchem. Byłby to ślad fal grawitacyjnych, które rozchodzą się koncentrycznie od miejsca, w którym nastąpił taki kataklizm. W mikrofalowym szumie powinniśmy dostrzec koncentryczne pierścienie, dokładnie takie, jakie teraz znaleźli astrofizycy.
W ubiegły czwartek opowiadał o tym prof. Marek Abramowicz w warszawskim Centrum Nauki "Kopernik" na cotygodniowym wykładzie z cyklu "Drogi do rzeczywistości". Prof. Abramowicz, który kieruje katedrą astrofizyki w Chalmers University of Technology w Göteborgu, przed każdym wykładem krótko relacjonuje, co nowego dzieje się w astrofizyce. Artykuł o znalezieniu kręgów na mikrofalowej mapie nieba uznał za najciekawszą z prac, jakie się ukazały w poprzednim tygodniu na świecie. - Ale wątpię w to, czy jej wnioski są prawdziwe - zaznaczył uczony.
Analizowanie mikrofalowej mapy nieba kryje w sobie pułapkę, o której także wspominają astrofizycy w cytowanej pracy. Mamy tylko jeden Wszechświat i jedną taką mapę. Wszelkie wzory, jakie na niej wykryjemy, mogą być po prostu przypadkiem - statystyczną fluktuacją. I jak na razie nie bardzo wiadomo, jak można rozstrzygnąć, czy kręgi są rzeczywiste, czy tylko statystyczną fatamorganą. Wprawdzie astrofizycy w swojej pracy wyliczają, że prawdopodobieństwo tego, że są one fluktuacją, wynosi mniej niż 5 proc., ale może akurat nasz Wszechświat należy do takich 5-procentowych wyjątków.
Niezależnie od tego, czy to prawda, fascynująca jest wizja, że możemy żyć teraz w jednym z kolejnych eonów, które wiecznie następują po sobie. Historia, jak wiadomo, lubi się powtarzać.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz