Józef Gelbard
Grawitacja Wszechświata
1. Gęstość Wszechświata w
pierwszym (newtonowskim) podejsciu
Ci, którzy powiedzą sobie: „proszę, oto kosmologii naiwnej ciąg dalszy”, na pewno tego czytać nie będą. Artykuł poprzedni też
porzucili z niesmakiem i poczuciem wyższości „wtajemniczonego”. A ja swoje. Zazdroszczę tym, którzy są tak bardzo
wszystkiego pewni.
W artykule poprzednim stwierdzilismy, że masa Wszechświata (mowa o masie umownej) stopniowo wzrasta, w dodatku wzrasta w
sposób skoordynowany ze wzrostem jego rozmiarów. To skłania (nie tylko mnie) do zadania pytania: Jaka jest jego
gęstość? Czy pozostaje stała? Oczywiście, że nie, gdyż
objętość wzrasta szybciej, w przypadku kuli
proporcjonalnie do trzeciej potęgi jej
promienia i nie jest istotne jaka jest faktyczna
topologia Wszechświata. Mimo wszystko, dla
oszacowania, warto wykonać odpowiednie obliczenia. W tym celu zakładamy
(roboczo), że Wszechświat jest kulą o promieniu równym promieniowi
Schwarzschilda. Można to zrobić pod warunkiem płaskości geometrii
Wszechświata*. To oczywiście spore uproszczenie, ale
nie kłóćmy się o wartość drobnych odchyleń. Chodzi o ideę i o oszacowania
majace tę ideę potwierdzić lub obalić. W obydwu przypadkach będzie OK.
Czy rzeczywiście geometria Wszechświata jest płaska?
Zgodnie z koncepcją tej pracy, płaskość przestrzeni jest immanentną cechą
Wszechświata jako całości. Przesłanką dla takiego postawienia sprawy jest teza,
że „budulcem przestrzeni jest względny ruch obiektów materialnych”, a nie ekspansja przestrzeni zakrzywionej grawitacją, nie ekspansja, której
przyczyną sprawczą, zgodnie z dzisiejszym widzeniem spraw, bynajmniej nie jest
grawitacja (ta przecież tylko przyciąga). Bazę motywacyjną dla takiego
podejścia stanowi też (wysłowiona już) jedna z konkluzji bazujących na zasadzie
kosmologicznej, wskazująca na to, że wypadkowe natężenie globalnego pola
grawitacyjnego równe jest zeru.
Dziś powszechnie bazuje się na równaniu Friedmanna i na aktualnej wiedzy
o mikroświecie, a płaskość Wszechświata argumentuje się inaczej. Płaskość
oznacza, że parametr gęstości (stosunek średniej gęstości Wszechświata do
gęstości krytycznej)
Ω = 1. Jak najbardziej wiarygodne
obliczenia wskazują na to, że gdyby w pierwszej sekundzie od początku ekspansji
parametr ten był tylko nieco większy od jedności, to Wszechświat już dawno by
się zapadł. Gdyby był tylko nieco mniejszy od jedności, to nie mogłyby powstać
atomy (w skutek zbyt szybkiego rozproszenia materii). Po prostu nie
istnielibyśmy. A przecież upłyneło już może nawet 15 mld. lat od początku
ekspansji. Robert Dicke w jednym ze swych wykładów przedstawił to w sposób
bardzo poglądowy: „Gdy wiek Wszechświata równy był jednej sekundzie, wartość
parametru Ω nie mogła przekraczać przedziału: 1±0,00000000000000001”, aby
Wszechświat posiadał dzisiejsze cechy budowy materii i dynamiki rozwoju**. Czy
to powód dla przyjęcia zasady antropicznej? Osobiście zasadę tę odrzucam.
Powód: poniżej.
Co do płaskości Wszechświata panuje więc
consensus omnium.
Obliczmy więc gęstość Wszechświata:
Tutaj R – promień Schwarzschilda (grawitacyjny)
Wszechświata: R = 2GM÷c^2. Wobec zakładanej płaskości można Wszechświat
traktować jako kulę o promieniu R. Otrzymujemy więc:
Jak widać, sądzac po tym wzorze, gęstość
Wszechświata (a także gęstość obiektu zamkniętego promieniem grawitacyjnym,
nazywanego czarną dziurą) jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu jego masy,
która, jak już wiemy, wzrasta.
Ciekawe
więc jaka jest zależność tej gęstości od czasu. W
tym celu skorzystamy z zapostulowanej już w poprzednim artykule (a
także w mym drugim blogu) równości
promieni grawitacyjnego i hubblowskiego. Należy też
uwzględnić prawo Hubble`a.
Tak na marginesie trzeba przyznać, że
dopiero po jakimś czasie od początku ekspansji, cechy Wszechświata mogły odpowiadać tym warunkom. Na temat tego, co się
działo wcześniej, można snuć hipotezy i budować modele. Z przekonaniem jednak
można stwierdzić, że na samym początku Wszechświat ekspandował w sposób
nieliniowy. Naprzeciw tej tezie wychodzi hipoteza inflacji. Można jednak tę
nieliniowość opisać inaczej, wraz z uniknięciem niekonsekwencji jakie wnosi
sobą ta hipoteza. Wystarczy przyjąć, że początkowe wymiary Wszechświata nie
były zerowe. Wówczas nieliniowość wzrostu rozmiarów jest rzeczą naturalną wobec
docelowej prędkości c. Model odpowiadający tej tezie opisany jest, szczególnie artykule
czwartym pierwszej serii drugiegi blogu. Samą nieliniową ekspansję
mojego chowu, nie bazującą na przesłankach „inflacyjnych” nazwałem: Urela
(ultra-relativistic acceleration). W tych bardzo wczesnych czasach nie istniało
też oddziaływanie elektromagnetyczne, a więc nie istniało ograniczenie co do
prędkości ekspansji - tak można by sądzić.
Przekształcamy więc najpierw wzór na promień Schwartzschilda:
i stosujemy prawo Hubble’a w odniesieniu do horyzontu: c = HR, rugując tym R ze wzoru na gęstość (1). Otrzymujemy więc:
Tutaj t jest wiekiem Wszechświata.
Ostatecznie dochodzimy do wzoru na średnią gęstość
Wszechświata:
Widzimy, że gęstość średnia Wszechświata zależna
jest wsposób jawny od wielkości współczynnika H, proporcjonalna do jego
kwadratu (lub odwrotnie proporcjonalna do kwadratu wieku Wszechświata).
Zauważmy też, że w ostatnim wzorze nie ma stałej c. Wartość prędkości
światła nie ma więc, w myśl tej zależności, wpływu na przebieg zmian gęstości
Wszechświata. Nie oznacza to wcale, że prędkość ta jest naprawdę stała wobec
czasu globalnego.
Godne
podkreślenia jest to, że wzór ten wyprowadziliśmy wychodząc z przyjętego w poprzednim artykule postulatu o równości promieni
grawitacyjnego i hubblowskiego. Do wzoru tego dojdziemy też inną drogą.
Postulat ten dziś zaskakuje, w każdym razie tych, którym przedstawiam swe
przemyślenia. Jak się okaże dalej (o dziwo),
postulat ten prowadzi do wyniku zbieżnego z obliczeniem przewidującym rozwój
Wszechświata zgodny z modelem krytycznym, stanowiącym, jak wiadomo, jedną z trzech
opcji wynikających z równania Friedmanna. Zatem, ta moja „inna droga” nie jest „aż tak” pozbawiona sensu pomimo, że nie w pełni zbieżna jest z wersją
friedmannowską, nawet w odniesieniu do „krytyczności”. Chodzi o to, że pomimo płaskości Wszechświat (modelowany tutaj)
jednak mimo wszystko nie będzie ekspandował asymptotycznie ku nieskończoności
(którą przewiduje równanie Friedmanna dla modelu krytycznego), w związku z periodycznością
jego cech fizycznych i przestrzennych. Tak, periodycznością, nie tylko
postulowaną, wprost uzasadnianą na bazie różnorodnych kryteriów do tego
stopnia, że „nie może być inaczej”. Czy to wyłącznie moje subiektywne przekonanie? Oczywiście nie. Wielu
mądrzejszych ode mnie przekonanych jest o periodyczności Przyrody. Przekonanie
to ma też swoje zaplecze w starożytnej myśli filozoficznej (nie wyłączając
spuścizny intelektualnej ludów Ameryki przed najazdem barbarzyńskich
Europejczyków). [Dzisiaj po zbrodniach jakich dokonywali przez dwa tysiące
lat swego rozwoju nabierają wodę w usta i chełpią się polityczną poprawnością,
sami sobie szykując grób, bo
znaleźli się ci, którzy wiedzą czego chcą (ich naśladować). Gog i Magog (przepraszam za skojarzenia).] Alternatywa w postaci
pół-nieskończoności (bo Wszystko miało początek i ciągnie w nieskończoność),
choć poparta przez autorytety kościoła, nie wydaje mi się poważną. Wprost
sprawia wrażenie ontologicznej fuszerki. Stwórca nie był partaczem!
Dziś, ta dziwna alternatywa przyjmowana jest jakby
z natury rzeczy, w dodatku z „głębokim zrozumieniem”.
A my mamy (tutaj) płaskość przestrzeni w połączeniu z
cyklicznością. Wraz z tym, w koncepcji, którą przedstawiam, mowa o rozwoju
Wszechświata: zdeterminowanym, zachodzącym w jednym, jedynym kierunku. Mowa o
procesie jedynym możliwym w tym sensie, że nie może istnieć jakakolwiek
alternatywa różnych opcji (jak to jest z trzema modelami w równaniu
Friedmanna). Tutaj nie chodzi o treść moich ustaleń, nie chodzi o „ten właśnie model”, a o jednoznaczność bytu obiektywnego. Chodzi o ideę jednoznaczności.
Więcej (niż jedna) możliwości po prostu nie ma. Oznacza to, że nawet ten
konkretny, przedstawiony tu model Wszechświata, jest bardziej wiarygodny w
odniesieniu do obiektywnie istniejącej przyrody, niż ten tradycyjny.
Wszechświat po prostu nie jest „taki albo siaki”. Także rozważanie spraw w kategorii prawdopodobieństwa, tutaj (tak
sądzę) mija się z celem. Wszechświat jako taki jest, podkreślam znów,
zdeterminowany. Nie opisuje go jakaś tam funkcja falowa. Wszechświat jest
wprost rodzajem absolutu, a ludzka percepowalność nie ma z tym nic wspólnego.
Epistemologiczna nadbudowa nie powinna mieć wpływu na to jakie obiektywne fakty
poznajemy i poznamy w przyszłości. A zasada antropiczna? Dla mnie to rodzaj
kuriozum, którego przesłanek „emocjonalnych” nie podzielam. Przesadny antropocentryzm? Nawrót (podświadomy)
hierarchizmu Tomasza z Akwinu i geocentryzmu w nowym wydaniu? Nawroty? Cóż, cykliczność nie omija też nas.
Zasada ta jest też chyba przede wszystkim wynikiem frustracji nauki na rozstaju
dróg. Zachęcam do lektury książki Lee Smolina***. Jeśli zasada antropiczna jest konsekwencją dzisiejszych
paradygmatów, to znak, że należy z niektórych z nich zrezygnować. Przy badaniu
Przyrody wskazówkę stanowić powinna prostota i rezygnacja z antropocentryzmu
przy badaniu obiektywnych praw przyrody.
Inna
sprawa, że samo dociekanie, empiria, wraz z różnorodnością interpretacji, cała
dynamika poznawcza, mająca swe główne źródło w ciekawości świata, to rzecz nad
wyraz interesująca i godna odrębnych badań. To rzecz zbożna. Poszukiwania
prawdy przyrodniczej (i innych prawd obiektywnych), to także jeden z zasadniczych elementów tego,
co stanowić powinno bazę dla myśli humanistycznej, nawet jeśli poszukiwania te
odżegnują się od „antropo-aktywizmu”. Jakże wielu zadeklarowanych humanistów cechuje wprost paranoiczna
nienawiść (oczywiście w stosunku do ludzi)... Zauważyć to można, już choćby, w
licznych notkach i komentarzach Salonowych (Salon24.pl),
już nie mówiąc o mniej inteligentnych portalach. Wśród prawdziwych
badaczy Natury (także natury ludzkiej) nienawiść
jest zjawiskiem raczej dosyć rzadkim.
Wracając do wzoru (3) zauważmy też, że nie
występuje w nim masa pomimo, że gęstość, to masa właściwa. W gruncie rzeczy
tego należało oczekiwać zważywszy na to, że masa jest wielkością ekstensywną.
Oznacza to jednoznaczność, można by rzec: absolutność. W każdym razie Stwórca
wiedział co robi. Chyba właśnie tędy wieść powinna droga ku zrozumieniu
Przyrody.
Ile wynosi średnia gęstość Wszechświata?
Każdy może to sobie policzyć.
2. Gęstość krytyczna
Powyżej wyznaczyliśmy
gęstość Wszechświata bazując na zapostulowanej wcześniej równości promieni
Wszechświata: hubblowskiego i grawitacyjnego. Dodatkowo przyjąłem za bazę
płaskość geometrii wszechświata, argumentując to w sposób, trzeba przyznać,
dość niekonwencjonalny. Przedstawiłem też przesłanki dla tej samej konkluzji
(płaskość), jak najbardziej zbieżne z dzisiejszym widzeniem spraw. W tym
przypadku panuje więc, jak zauważyłem, consensus omnium.
Tym razem, dla konfrontacji z poglądem
wyrażonym w tej pracy, zajmiemy się gęstością krytyczną. Posiadać ją
powinien Wszechświat ewoluujący zgodnie z modelem krytycznym, jednym z trzech
przewidywanych przez równanie Friedmanna. Uczynimy to stosując dwa różne
podejścia. Pierwsze, to właściwie opis metody zastosowanej przez Stevena
Weinberga w jego słynnej książce pt. „Pierwsze trzy minuty” (Iskry 1980).
Wybieramy w sposób losowy jakąś galaktykę. Jej masa równa jest m,
a prędkość radialna względem nas (w sensie kosmologicznym) równa jest v.
Jej odległość od nas równa jest r. My stanowimy początek układu
współrzędnych i oczywiście centrum Wszechświata. Każdy obserwator to powie
niezależnie od tego w jakiej galaktyce mieszka, zgodnie z zasadą kosmologiczną.
Wybrana przez nas galaktyka znajduje się na powierzchni fikcyjnej kuli o
promieniu r, obejmującej określoną liczbę galaktyk, wśród nich naszą
(wraz z materią międzygalaktyczną), której masa wynosi M*. Oprzemy się na newtonowskim prawie powszechnego
ciążenia. Wiadomo, że pozostała część Wszechświata, ponad wybraną przez nas
galaktyką, nie ma wpływu grawitacyjnego na wynik naszych rozważań. Tak samo,
jak warstwa o dowolnej grubości zalegająca powyżej osoby mierzącej swój ciężar,
a znajdującej się na określonej głębokości pod powierzchnią ziemi. Tam o jego
ciężarze decyduje wyłącznie masa tej części Kuli Ziemskiej, która znajduje się
poniżej. W samym centrum ciężar każdego ciała równy jest zeru. Wykazać to można
rachunkiem. Bardziej ogólny opis tej prawidłowości wyraża prawo Gaussa, słuszne
także w odniesieniu do pola elektrostatycznego. Energia potencjalna galaktyki
równa jest:
Jej prędkość radialna, zgodnie z prawem
Hubble’a: v = Hr, więc jej energia kinetyczna:
Zatem łączna energia:
Co wolno zrobić, gdyż wychodzimy z
założenia, że przestrzeń jest płaska.
Otrzymujemy:
(Pamiętamy, że gęstość lokalna, choć o
znaczeniu kosmologicznym, w myśl zasady kosmologicznej, wszędzie jest
jednakowa.)
Wybrana przez nas galaktyka może znajdować się na samym horyzoncie, bo
przecież nie ograniczaliśmy odległości w
jakiej się ona znajduje. Wówczas masa łączna znajdująca się „pod” nią: M(*) → M jest masą całego Wszechświata. Wzory powyższe oczywiście
pozostają w mocy. Przedysktujmy wzór (4). Od razu widać, że istnieją tu trzy
możliwości. Gdy E > 0, co oznacza, że wartość liczbowa energii potencjalnej
mniejsza jest niż wartość energii kinetycznej, grawitacja jest zbyt słaba by
zahamować ekspansję – model otwarty. Gdy E < 0, sytuacja odwrotna,
grawitacja jest wystarczająco silna by zatrzymać ekspansję i spowodować w
następstwie tego zapadanie się Wszechświata. Oczywiście mowa tu o modelu
zamkniętym. Jeśli E = 0, Wszechświat rozwija się według modelu krytycznego. Ten
właśnie przypadek interesuje nas. Ze wzoru (4) otrzymujemy:
Tutaj: ρc - gęstość krytyczna Wszechświata. Jak widać
otrzymaliśmy, zupełnie inną drogą, wzór (3). Otrzymaliśmy wzór na gęstość
krytyczną identyczny ze wzorem na gęstość Wszechświta, bazującym na postulacie
o równości promieni grawitacyjnego i hubblowskiego. Tutaj jednak, to jedna z
trzech możliwości. Mimo wszystko w związku z dość wyraźnymi przesłankami
wskazującymi na płaskość przestrzeni Wszechświata, uwaga badaczy koncentruje
się właśnie na tej opcji. Problem polega na tym, że obserwacyjnie stwierdzona
masa (a właściwie parametr gęstości pochodzący od masy materii widocznej, a
nawet ciemnej), jest zbyt mała, by
zapewnic krytyczność.
W
związku z tym rzeczą zrozumiałą jest poszukiwanie dodatkowej masy (dla
uzyskania masy krytycznej). W koncepcji proponowanej w tej pracy problem
ten nie istnieje, a „doszlusowanie” masy równoważnej ciemnej energii (ponoć aż
70% masy Wszechświata) jest chyba sporym
nieporozumieniem, jest wprost fikcją, mnożeniem bytów ponad potrzebę. Być może
szwankuje dzisiejsza koncepcja pomiaru Ω. To światoburcze podejście zbieżne
jest z wyrażoną już opinią, że Wszechświat dostępny obserwacji jest
zupełnością, w przeciwieństwie do obowiązujących dziś poglądów (by nie powiedzieć: przesądów). By udobruchać co
bardziej gniewnych czytelników przyznaję, że na razie opinia ta nie jest
ostatecznym wyrokiem skazującym na banicję dzisiejsze widzenie spraw. Jeśli
już, to zesłać trzeba by było (w każdym przypadku) piszącego te słowa pomimo,
że bazuje on na przesłankach dość racjonalnych, nie mniej zresztą, niż te,
które są przyczyną emocji. Tak się jakoś składa, że on ma już zsyłkę za sobą. Z
zupełnie innego powodu. Ale mniejsza o to.
Dodajmy, że jeśli mimo wszystko istnieje coś poza horyzontem (tak sądzi
większość zainteresowanych), rozważanie tego czegoś miałoby wyłącznie charakter
spekulacji, niewiele wnoszącej do wizji ostatecznej przez jej
niesprawdzalność.
Oto wartość liczbowa gęstości krytycznej, odpowiadająca przyjętej przez
nas wartości współczynnika
H = 20:
Jest
to oczywiście wartość dzisiejsza. Porównajmy tę wartość z gęstością wyznaczoną
na podstawie oszacowanej przez nas w poprzednim
artykule, masy Wszechświata i odpowiadającemu jej promieniowi
Schwarzschilda. Oto obliczenie tej gęstości:
Wyniki
powyższych obliczeń są bardzo zbliżone do siebie. Świadczy to chyba na korzyść
przedstawionej tu koncepcji.
Uczyńmy krok następny. Oto równanie
Friedmanna:
gdzie, a – czynnik skali Wszechświata
(kropka u góry oznacza jego pochodną względem czasu), k – wielkość stała w
czasie i w przestrzeni, opisuje geometrię Wszechświata, rodzaj jego krzywizny.
k > 0 oznacza krzywiznę sferyczną Wszechświata zamkniętego, k < 0 –
krzywiznę hiperboliczną Wszechświata otwartego, a k = 0 – przestrzeń płaską, w
której Wszechświat ewoluuje według modelu krytycznego. Dodać do tego należy, że
wielkość c^2 (kwadrat prędkości światła) na ogół, szczególnie w pismach
fachowych jest pomijana poprzez przyjęcie, że równa jest jedności. Ma to
uzasadnienie nie tylko praktyczne (uproszczenie rachunków). Ale nie
zbaczajmy z tematu.
Czynnik skali (a) jest funkcją czasu i związany jest bezpośrednio
z tempem ekspansji. Jeśli w ciągu jakiegoś czasu czynnik na przykład potraja
się, oznacza to, że potroiły się też rozmiary Wszechświata. Ekspansja ta jednak
nie jest „wybuchem granatu”. Jest rozszerzaniem się przestrzeni, w której
zawarta jest materia (zgodnie z dzisiejszym pojmowaniem sprawy). Powoduje to,
że odległości wzajemne galaktyk (w skali kosmologicznej) wciąż wzrastają,
pomimo, że nie chodzi tu o ich względny ruch w sensie
newtonowskim. Czy można więc powiedzieć że ruch w skali kosmologicznej
nie jest jakością kinematyczną w sensie newtonowskim? Wynikałby stąd bardzo
wygodny wniosek, że „prędkość” względna obiektów przekraczać może, nawet
znacznie, prędkość światła w próżni. Wystarczy, że są one odpowiednio odległe
od siebie. Stało się to ponoć już w
czasie tak zwanej inflacji, a istnienie tych odpowiednio odległych jest jej
konsekwencją.
Zatem cała ekspansja jest sprawą „osobistą” czasoprzestrzeni, a
galaktyki pozostają, w gruncie rzeczy, w spoczynku względem siebie (nie licząc
nie liczacych się lokalnych ruchów własnych), pomimo ekspansji i wzajemnego
oddalania się wskutek niej. [Czy onaczałoby to, że
ruch faktyczny ma charakter wyłącznie lokalny, a kosmologia, to cos innego?] Jaka jest ta stała odległość między nimi
(gdyby nie uwzględniać friedmannowskiej
ekspansji)? – można by zapytać. Bardzo interesujące pytanie, szczególnie wobec
przyjętej, przez niektórych, nawet a priori, tezy, że Wszystko zaczęło się od
punktowej (powiedzmy: prawie) osobliwości. Czy mowa tu więc o samowoli i
aktywiźmie samej przestrzeni wobec bezwolności i bierności materii? A gdyby tak
całkiem bez materii? Dlaczego nie? Model de Sittera to nie łaska? Tak, ale
wielkość zakrzywienia bezpośrednio zależy od łącznej masy. Także masy
najmniejszych ciał, nawet cząstek elementarnych... Zgodnie z koncepcją zaprezentowaną w tej
pracy, mającą między innymi służyć za test sprawdzający (swą alternatywnością),
być może dla dobra dzisiejszych przekonań, chodzi mimo wszystko o rzeczywisty
ruch, z tym, że w zamkniętej (nie newtonowsko-nieskończonej) przestrzeni.
Zamkniętej tym, że tworzy ją określona formacja topologiczna, na której
własności wskazują cechy ewolucji Wszechświata, zasugerowane w tekście i w
różnych kontekstach. Formacja ta czyni Wszechświat tworem periodycznie
zmiennym.
Powróćmy do równania Friedmana. Zwróćmy uwagę na pierwszy człon jego
prawej strony, a właściwie na wymiar: 1/s^2 (kwadrat odwrotności jednostki
czasu). Ten sam wymiar ma oczywiście strona lewa, w której występuje czynnik
skali a. Wymiar lewej strony wskazuje na to, że sam czynnik skali
posiada wymiar długości. Chodzi więc o kwadrat stosunku prędkości i odległości.
Sens odległości tu jest jednak inny niż zwykle, bo chodzi tu o wielkość
związaną z ekspansją przestrzeni. Można wykazać niesprzeczność tezy, że
wielkość stanowiąca lewą stronę równania równa jest kwadratowi współczynnika
Hubble’a. Stąd zresztą od razu wynika, że współczynnik ten określa „tempo
ekspansji”. Otrzymujemy więc:
Równanie Friedmana możemy więc zapisać w
nieco zmienionej postaci:
Stąd możemy obliczyć gęstość krytyczną. W
tym przypadku krzywizna (k) równa jest zeru. Zatem:
Otrzymujemy znany nam wzór. Zapostulowana
równość promieni: grawitacyjnego i hubblowskiego prowadzi do tego samego wzoru.
Sam postulat ma więc jakieś uzasadnienie, nawet, jeśli stanowi niespodziankę.
Zwróciłem już na to uwagę wcześniej.
Kosmologia powszechnie akceptowana dziś, jest
domeną ogólnej teorii względności, będącej teorią zakrzywionej czasoprzestrzeni
(w tym istota grawitacji według tej teorii), zakrzywionej na ile się da
w przypadku bardzo wielkich gęstości i w skalach rozmiarowych odpowiednio
małych (czy rzeczywista kulka może być punktem?). Dalej nawet ta teoria załamuje
się, chyba, że ją skwantujemy...Nie, kwantowanie nie może sprowadzać rzeczy do
punktu z powodu właściwej mu nieoznaczoności i fluktuacji pola tym większych,
im głębiej schodzimy w eksploracji małości. Jakiego pola?... Nic dziwnego, że
jak dotąd nie ma jednoznacznych (tym bardziej zgodnych z doświadczeniem),
wiążących wyników badań w tej kwestii, a teorie dzisiejsze, choć zadziwiają
pomysłowością, w punktowej nieskończoności, mijają się ze sobą (i z prawdą).
Tak nawiasem mówiąc, jeśli
OTW załamuje się w określonej skali rozmiarowej, to, czy wnioski bazujące na
niej, a dotyczące tej własnie skali są słuszne? Na myśli mam osobliwość
czarnych dziur. Pomińmy jednak ten
drażliwy temat, przynajmniej na razie.
Czy
„załamanie się” OTW jest skutkiem jej geometryczności? [Newtonowska teoria
grawitacji operuje siłą centralną, przy czym w punkcie centralnym natężenie
pola praktycznie równe jest zeru, gdyż nie istnieją ciała o punktowych
rozmiarach.] Chodzi raczej o coś innego. Po pierwsze, zakłada się a priori, że
grawitacja to tylko i wyłącznie przyciąganie; po drugie, przyjmuje się w tej
teorii (milcząco, jakby w tajemnicy i wstydliwie – pod dywan) ciągłość (nie
ziarnistość) przestrzeni, a wraz z nią materii. Stąd możliwość (Czyżby?)
istnienia punktowej osobliwości, powstałej z zapaści grawitacyjnej obiektu
wystarczająco masywnego. „Wystarczająco”? Istnienie tego ograniczenia
(wyłącznie przyciąganie), a także osobliwości, stwarza wątpliwości, nie tylko
natury intuicyjnej. Dotyczy to także początków Wszechświata. Punktowa
osobliwość oznacza bowiem nieskończone zakrzywienie przestrzeni (Czy to
fizycznie realne?); poza tym nie tylko grawitacja tutaj decyduje. Osobliwość
czarnej dziury przecież właściwie sprowadza się do rozmiarów Plancka (A
fluktuacje?), w dodatku tam gdzieś wyżej, na linii horyzontu, zachodzi
nieprzerwanie kreacja i anihilacja cząstek wirtualnych, co jest powodem
istnienia promieniowania Hawkinga. Zatem czarna dziura (singularna) jest w
gruncie rzeczy wynikiem owocnej współpracy ogólnej teorii względności z
mechaniką kwantową (nie jest li tylko rezultatem dociekań w ramach OTW).
Współpracy w koncepcji, a nie w istocie obiektywnych cech fizykalnych układów.
Współpracy pomimo, że teorie te ontologicznie są sobie obce (jeśli nie
wykluczają się nawzajem). Współpracy głęboko w podwymiarach, tam, gdzie obie
teorie załamują się...
W pracy tej, jak już wspominałem
niejednokrotnie, podjęta została próba koherentnego opisu Wszechświata na bazie
newtonowskiego prawa grawitacji, wraz z uwzględnieniem efektów przewidywanych
przez szczególną teorię względności. Możliwe to jest dzięki stwierdzonej
obserwacyjnie płaskości geometrii Wszechświata, która, sądząc po określonych
argumentach, jest cechą właściwą mu w sposób obiektywny. „Dziwny kolaż
absolutnego czasu z jego względnością” – ktoś by powiedział. Ale to nie prawda.
Chodzi o coś zupełnie innego. Otóż mam na myśli (być może tymczasowy) powrót do
oddziaływań (sił), zastępujących zakrzywioną czasoprzestrzeń. To „siłowe”
podejście, jak się dalej okaże, w odniesieniu do skal (prawie) nieskończonej
małości, otwiera nowe możliwości. Na przykład pozwala na wprowadzenie bytu
absolutnie elementarnego. Daje to szansę na opis tej podpercepcyjnej
rzeczywistości, bardziej spójny ze znanymi nam faktami przyrodniczymi, w dodatku
opis na bazie praw znanych i stosowanych z pełnym powodzeniem od dawna. Przyroda
jest jedna, a jej cechy obiektywne nie zależą od skali rozmiarowej. Co
innego jej opis siłą rzeczy bazujący na empirii i cechach postrzegawczości
badacza. Mieszanie ontologii z epistemologią dziś jest normalką.
Wcześniej zwróciłem
już uwagę na to, że wprowadzenie bytu
absolutnie elementarnego (artykuł pierwszy pierwszej
serii drugiego blogu) stworzyło logiczną bazę dla wyjaśnienia równości
masy bezwładnej i grawitacyjnej, równości stanowiącej, jak dotąd postulat,
mający uzasadnienie empiryczne. Ale to nie wszystko. Ma to głębszy sens, z tym,
że pod warunkiem przyjęcia tezy o absolutnej jedności świata – we wszystkich
skalach, w myśl zdania zapisanego powyżej tłustym drukiem. Istnienie bytu
absolutnie elementarnego wskazujące też na ziarnistość bytu materialnego już w
skali faktycznie (a nie percepcyjnie) najmniejszej, świadczy o istnieniu
skwantowania (porcja) w tej najmniejszej skali. Twierdzę, że ta absolutna i skonkretyzowana najmniejszość istnieje, a
uzasadniają to cechy tego bytu elementarnego absolutnie. Jakie? Opisałem to w artykułach pierwszej serii drugiego blogu.
Czy koncepcja ta jest nie do przyjęcia? Wszechświat, to nie tylko ogrom miliardów lat świetlnych. To także świat małości, w skali
nie mniej, nawet bardziej rozległej, poczynając od skali naszych zmysłów. W sumie od 10^26m do 10^-35m.
Wróćmy ku skalom bliższym naszej
percepcji. W kontekście dotychczasowych rozważań opis grawitacji Wszechświata,
jakby trochę inny, stanowi naturalną potrzebę. Kto wie, możliwe, że grawitacja
jest nawet kluczem do wszystkiego, jak wspomniałem, niezależnie od skali.
Zmierzyć bezpośrednio pole grawitacyjne
nie sposób (w przeciwieństwie do pola magnetycznego, na przykład). Nie istnieje
przyrząd służący do tego. Próbuje się jednak (z powodzeniem wątpliwym, acz z
samozaparciem i nakładami pieniężnymi nie do pogardzenia) wykryć fale
grawitacyjne, których możliwemu istnieniu nie sprzeciwia się ogólna teoria
względności. Można by nawet rzec, że przewiduje, pomimo, że (od razu wymyślone)
grawitony, mające przenosić siły grawitacyjne, są bozonami****, czyli tworami
na wskroś kwantowymi, co nie sprzyja koherentności zapatrywań, choć przy tym
świadczy o tym, że próby połączenia OTW z mechaniką kwantową są tak stare, jak
obydwie te teorie. [Poszukujemy kwantowej reprezentacji
grawitacji, więc muszą być jakieś fale (grawitacyjne) i jakieś cząstki
(grawitony). I to już wystarczy, by uczynić z tego prawdę.]
Niektóre
„automatyczne” sądy widzą w grawitonach i falach grawitacyjnych analogię do
dualizmu korpuskularno-falowego. Czy słusznie? Fale grawitacyjne spowodowane są
przez określone zdarzenia, jak na przykład kolaps grawitacyjny gwiazdy,
zdarzenia związane z szybkimi zmianami natężenia pola grawitacyjnego w jakimś
ograniczonym obszarze. Zaraz, zaraz, czy rzeczywiście w otoczeniu
kolapsującej gwiazdy zmienia się natężenie pola grawitacyjnego? Jeśli tak, to
pod warunkiem zmiany masy grawitacyjnej układu, co nie jest możliwe, jeżeli z
natury nie istnieje odpychanie grawitacyjne. Jeśli
masa kolapsującej gwiazdy nie zmienia się, to gdzieś
tam ponad nią nie zmienia się też natężenie pola grawitacyjnego. Dziura
niedziura – na jedno wychodzi. Grawitony zaś są bozonami przekazującymi
siły grawitacyjne, istniejące w najbardziej nawet stabilnych układach. Muszę
się przyznać, że istnienie grawitonów poddawałem
w wątpliwość już niejednokrotnie i będę to robił
dalej, już nawet
zdążyłem sprowadzić
ich istnienie do absurdu. To taki dzisiejszy flogiston. Jednak ostatnie słowo
nie do mnie należy (śmiem przypuszczać, że także nie do dzisiejszych
autorytetów).
Fale
grawitacyjne, (bez jekiegokolwiek związku z grawitonami, wymyślonymi dla
zadośćuczynienia wymogom kwantyzacji) jak powyżej wspomniałem, właściwie
zdradzać mogą tylko zachodzenie zdarzeń w układach lokalnych nie stanowiących
istotnego składnika grawitacji globalnej o zasięgu kosmologicznym. Być może
jakąś rolę fale grawitacyjne (a właściwie lokalne zmiany natężenia pola
grawitacyjnego) odegrać mogą w bardzo bujnie dziś rozwijającej się astrologii.
Mówię poważnie. Chodzi o to, że zmiany (okresowe) ziemskiego środowiska
grawitacyjnego (spowodowane np. przez ruchy planet), choć na powierzchni Ziemi
bardzo słabe energetycznie, mogą mieć jakiś wpływ na procesy zachodzące w
ziemskiej tektonice, jak i w organizmach żywych. Jeśli zwierzęta czują
zbliżające się trzęsienie ziemi, mimoza więdnie na myśl (ludzką) o jej
spaleniu, a my, ludzie, czujemy się tak, czy owak w określonym dniu (nie tylko
z powodu biometeorologii), dlaczego zmiany pola grawitacyjnego wskutek ruchów
planet nie miałyby wpływać na organizmy żywe? Czy tylko dlatego, gdyż my,
naukowcy, nie potrafimy tego zmierzyć i zaszufladkować zgodnie z tym, co wydaje
się nam, że wiemy? [Tak swoją drogą można by wyselekcjonować pewne
organizmy, szczególnie wrażliwe (np. wychodować odpowiednie szczepy bakterii),
by służyły do detekcji mikrozmian pola grawitacyjnego, na przykład dla
uprzedzenia o zbliżających się trzęsieniach ziemi. Zachodziłyby
w nich zmiany metabolizmu powodujące mikrozmiany elektrochemiczne, od razu
wykrywalne naszymi przyrządami. Á propos, tym chciałem się zająć
pracując przed wielu laty w zakładzie biofizyki Akademii Medycznej. To był
krótki epizod. Taka sobie
fantazja? Znamy większe fantazje, które się ziściły.]
Ogromne nakłady na wykrycie fal grawitacyjnych nie oznaczają wcale
powodzenia. Chciałbym otrzymać, powiedzmy jeden promil tego, gdyby okazało się,
za sprawą przeprowadzonych badań, że nakłady te nie mają sensu, gdyż bazują na
przypuszczeniach nie koniecznie słusznych. Czysty zarobek dla państwa. Inna
sprawa, że na ogół dzielimy się, nawet hojnie, nie zarobkiem, a stratami.
4. O grawitacji Wszechświata inaczej.
Zacznijmy od natężenia pola. Zauważmy, że
wszędzie, niezależnie od położenia obserwatora, jest ono równe zeru, gdyż siła
wypadkowa działająca na każdy obiekt równa jest zeru. Chodzi oczywiście o siłę
uśrednioną w skali kosmologicznej, zgodnie zresztą z zasadą kosmologiczną (jak
już wpominałem niejednokrotnie). Tak na marginesie dodajmy, że zerowanie się
natężenia pola pasuje do powracającej wciąż i uparcie eksponowanej (w różnych
miejscach) tezy, że prędkość względna kosmologiczna właściwa***** (dwóch
określonych obiektów) jest stała w czasie. Właściwość zerowania się natężenia
pola grawitacyjnego „we wnętrzu” Wszechświata przypomina zerowanie się pola
elektrycznego wewnątrz naładowanego przewodnika będącego w równowadze
elektrostatycznej. Różnica polega na tym, że nie ma sensu wyznaczanie natężenia
pola grawitacyjnego poza Wszechświatem, na zewnątrz, bo to „zewnątrz” po prostu
nie istnieje. Mimo wszystko ta analogia z całą pewnością nie jest przypadkowa.
Nawet sugerować może jakiś związek (wtórny) grawitacji z elektromagnetyzmem.
Być może elektromagnetyzm jest wtórnym efektem złożoności jakichś mikroukładów
grawitacyjnych. Czy posunąłem się zbyt daleko? A spostrzeżenie Teodora Kaluzy
sprzed prawie 90 lat?****** „To coś innego”...
Wracając
do sedna, zauważmy, że wskutek zerowej wartości natężenia pola, nie ma mowy o
odpychaniu, jako przyczynie oddalania się galaktyk. Implikacją tego byłoby też
niewzrastanie prędkości względnej. Wraz z tym nie ma mowy o przyciąganiu, co
oznacza, że prędkość względna (właściwa) także nie maleje. (Ewentualne poszukiwanie
pozagrawitacyjnych przyczyn odpychania byłoby (przynajmniej na tym etapie)
mnożeniem bytów ponad potrzebę.) To tak, jakby galaktyki oddalały się wzajemnie
ruchem bezwładnym. Nietrudno zauważyć w tym, związku pomiędzy stałością
prędkości względnej a „krytycznością” rozwoju Wszechświata. Dane obserwacyjne
wskazują na to, że „Wszechświat
ewoluuje właśnie zgodnie z modelem krytycznym, w każdym razie, jeśli odchylenie
od krytyczności istnieje, to jest ono niemierzalnie małe.” W gruncie
rzeczy wskazują na płaskość przestrzeni, jaką tworzy Wszechświat. Tak
prawdę mówiąc, nie chodzi tu wcale o jakąś krytyczność rozwoju. Raczej o to, że
dotychczasowe widzenie sprawy znajduje się w stanie krytycznym. Rozwój
Wszechświata, w świetle powyższych argumentów, nie może być bowiem inny, niż
jest, to znaczy równocześnie taki lub siaki. A może to tylko subiektywizm
pobożnych życzeń? Nie o to chodzi. Przestrzeń, jaką
tworzy Wszechświat jest płaska, euklidesowa, a to pociąga za sobą obserwowaną „krytyczność".
Zauważmy, że każdy obserwator, gdziekolwiek
by się znajdował, widzi siebie w centrum Wszechświata, otoczony ze
wszystkich stron miriadami galaktyk. Jakby się znajdował w środku Kuli
Ziemskiej, gdzie natężenie pola grawitacyjnego równe jest zeru. Wszechświat
jest miejscem geometrycznym takich punktów. Mimo wszystko nie jest kulą
pyłu, na którą patrzymy zzewnątrz i badamy (z zewnątrz) zakrzywienie
przestrzeni, jaką sobą tworzy, będąc obiektem wytwarzającym pole grawitacyjne.
Wszechświat jest wszystkim, więc „zewnętrzność” w stosunku do niego po prostu
nie istnieje. Nie dziw, że równanie Friedmanna nie przewiduje jednoznacznej
płaskości, pomimo, że obserwacje właśnie na nią wskazują. Choć to nawet
światoburcze, śmiem zauważyć, że równanie to nie jest adekwatne z cechami rzeczywistego
Wszechświata. Jest jedynie modelem na miarę danych, jakimi dysponowano już
wiele lat temu. Dziś kosmolodzy jednak z uporem trzymają się tego równania.
Psychologia? Jak się nie ma co się lubi, to się lubi co się ma... Jednak w
sukurs im przyszła hipoteza inflacji, która dopasowała swój przebieg do
potrzeb, czyniąc Wszechświat płaskim, zgodnie z obserwacją... W dodatku
pojawiła się ciemna energia, której matematyczną reprezentację, zgodnie z
postanowieniem ad hoc, stanowi reaktywowana po 80 latach stała kosmologiczna,
przyśpieszająca (rzekomo) ekspansję*******. Tak, ale przyśpieszenie podważa
płaskość Wszechświata... Szaaaa! Cśśśśśśś!
A co z
potencjałem? O potencjale elektrostatycznym wiemy, że jest stały (jednakowy we
wszystkich punktach naładowanego przewodnika). Symbolicznie zapisujemy to
następująco: Δj = 0 ó j =
const. Wynika to z zerowania się natężenia pola w znanym związku pomiędzy
natężeniem pola, a zmianą (gradientem) potencjału. Dokładnie tę samą właściwość
posiada centralne pole grawitacyjne Powyższe zdanie matematyczne sformułowane
jest identycznie dla obydwu pól. Określamy je jako pola zachowawcze. Sama
zależność wynika ze wzoru:
g = – gradj (Tłusty druk: w. wektorowa)
Potencjał grawitacyjny Wszechświata jest wszędzie taki sam.
A ile wynosi? By to obliczyć skorzystajmy ze wzorów:
Tutaj r jest odległością od centrum źródła pola. W
przypadku Wszechświata nie możemy tej odległości określić, gdyż centrum
geometryczne, zgodnie z zasadą kosmologiczną, nie istnieje. Jednak my
(obserwator) znajdujemy się w miejscu najbardziej zewnętrznym, najpóźniejszym.
Jesteśmy teraźniejszością, a wszystko poza nami jest przeszłością, tym
odleglejszą, im bliżej znajduje się horyzontu, bliżej momentu Wybuchu. Jesteśmy
odlegli od tego momentu o R, jak gdybyśmy się znajdowali na powierzchni kuli, w
której środku dokonał się Wielki Początek. Podkreślam, wyznaczamy potencjał u
nas, w centrum Wszechświata. Zgodnie z zasadą kosmologiczną jednak potencjał
powinien być jednakowy wszędzie. Już to
skłania do przyjęcia tezy, że: r = R. Dodatkowo, jeśli geometria Wszechświata
jest mimo wszystko płaska (euklidesowa), wówczas nic nie stoi na przeszkodzie
by uznać tę równość za w pełni uzasadnioną (Czy wyraża też prawdę obiektywną?).
Oto wskazówka dla matematyków, mających przedstawić topologię
Wszechświata: środek kuli w percepcji pojedyńczego obserwatora – centrum
Wszechświata, w nieograniczonym zbiorze obserwatorów tworzy powierzchnię sfery
o promieniu grawitacyjno-hubblowskim. Wśród starożytnych znana była sentencja:
„Bóg
jest nieskończoną sferą, której środek jest wszędzie, a obwód nigdzie.” (wspomnę jeszcze o tym). Starożytni sporo wiedzieli.
To chyba twór o szczególnych cechach topologicznych, dla którego budowy
potrzebny jest też wymiar czasowy, jeśli uzasadniona jest teza o cyklicznej
zmienności inwariantu c. Wtedy też płaskość pomimo tej szczególnej geometrii nie
będzie można wykluczyć (jako stan, a topologia, to sprawa zmienności). Sam czas
– powinien istnieć czas globalny Wszechświata. Jaki to czas? To czas mierzony
przez nas. Dlaczego? Będzie o tym mowa dalej.
Otrzymujemy więc co następuje:
Do identycznego wzoru dojdziemy zupełnie inną drogą i w
innych okolicznościach, mianowicie rozważając (quasi-newtonowsko) grawitację na
linii (powierzchni) horyzontu grawitacyjnego określonych obiektów (nie tylko
Wszechświata). Ale nie uprzedzajmy faktów. Co istotniejsze tutaj, odkrywamy
rzecz co najmniej zastanawiającą. Zauważmy, że we wzorze (5) występuje stała
uniwersalna c, której wartość określa wielkość globalnego potencjału
grawitacyjnego. Jest to jednak stała elektrodynamiczna charakteryzująca
promieniowanie elektromagnetyczne. I ona właśnie stanowi parametr pola
grawitacyjnego. Czyżbyśmy wpadli na trop unifikacji dwóch najbardziej
podstawowych oddziaływań? A może po prostu elektromagnetyzm jest
percepowalnością określonych układów grawitacyjnych w odpowiednio małej
(podwymiarowej) skali? Już coś podobnego zostało wypowiedziane.
Spójrzmy znów na wzór (5). Czy sprawą
udowodnioną jest absolutna stałość w czasie inwariantu c? Sugerowaliśmy
zresztą już wcześniej, nawet tuż powyżej, możliwą jego zmienność. Kontynuując
dalej nasze rozważania, dojdziemy nawet do wniosku, że zmienność tej wielkości
jest jak najbardziej możliwa. Co by to miało oznaczać? Załóżmy, że wielkość c
monotonicznie zmierza do zera (matematycznie możliwa jest też wartość ujemna,
ale to nie ma znaczenia dla wartości potencjału w związku z tym, że we wzorze (5) wielkość
c występuje w drugiej potędze). Wynika stąd natychmiast (niezależnie
od bogatej już argumentacji wcześniejszej) możliwość istnienia cykliczności w
rozwoju Wszechświata (w skojarzeniu tak, jak parzysta funkcja cos). Już
dawno przyjęliśmy jako wprost obowiązujący, model Wszechświata oscylującego. W
tym kontekście zakończenie ekspansji zbieżne byłoby ze znikaniem potencjału
grawitacyjnego. Jeśli w dalszym ciągu inwariant c będzie malał (stanie
się ujemny), dla wartości samego potencjału nie będzie to miało znaczenia
(patrz uwaga powyżej), za to od razu nasuwa się wniosek o cykliczności, przy
czym wartość liczbową maksymalną posiadać powinien inwariant na samym początku
(można przyjąć, że) hubblowskiej ekspansji. Czy ujemna wartość inwariantu w
czasie kontrakcji oznacza, że w tym półokresie materię stanowi antymateria? Uzasadnia to pytanie fakt, że
materia (i antymateria) w całości, oddziaływuje elektromagnetycznie, a c jest
przecież stałą elektrodynamiczną. Neutrina i antyneutrina nie należą do
sprawy (i nie anihilują ze sobą, w każdym razie nie dają fotonów). To
wszystko jest jednak hipotezą, której potwierdzenia dziś nikt nie może
oczekiwać. Spekulacja? A niech tam. Jeszcze wrócimy do tych rozważań. Tak
przy okazji zauważmy, że zgodnie z naszym
wcześniejszym ustaleniem, globalna energia potencjalna Wszechświata, w
miarę jego ekspansji, wzrasta. Cykliczność rozwoju Wszechświata wymaga jednak,
by szybkość jej wzrostu stopniowo malała, aż do momentu inwersji, w którym
powinna (ta szybkość) zerować się. Może to nastąpić pod warunkiem zerowania się
inwariantu (w wyniku stopniowego malenia). Przy okazji warto przypomnieć sobie
postulat o stałości b.
Snujmy więc dalej nasze fantazje, nawet
jeśli gotować się będą na małym ogniu (Czy to chroni przed erupcją?). W epoce
jeszcze wcześniejszej, poprzedzającej to, co „odkryliśmy” w błogości ducha, w
archaicznej epoce pierwszej chwili (Odpychanie? Antygrawitacja?), oddziaływania
elektromagnetyczne jeszcze nie istniały. Prędkość ekspansji mogła więc być
większa niż światło. Z pojawieniem się cząstek oddziaływujących
elektromagnetycznnie wraz z wyizolowaniem się samego oddziaływania, grawitacja
stała się (w związku z maleniem koncentracji materii) ogólnie siłą przyciągania
(wcześniej było odpychanie). Być może elektromagnetyzm stanowi nierozłączne
dopełnienie grawitacji lub też grawitację w innym wymiarze? Już Kaluza zwrócił
na to uwagę. Być może w tym kontekście grawitacja (ta globalna) stanowi eter,
poszukiwany w dziewiętnastym wieku, który powołała do życia intuicja, a który
zniszczony został przez racjonalizm poszukiwań i jawnych działań naukowych.
Wszystko ma swój czas. To, co dawniej kołatało w podświadomości dyktując
racjonalizację reminiscencjom „marzeń sennych”, mającą „pozbierać do kupy”
strzępy genetycznej intuicji, z postrzępionym powodzeniem, dziś, jutro,
znajdzie swe ujście nowymi ideami, nowymi kierunkami badań. Zwróćmy uwagę na
neutrino, które jak wiadomo nie odziaływuje elektromagnetycznie. Być może
właśnie także jego obecność stanowi o istnieniu odpychania i przeciwnie do
tego, co się sądzi aktualnie, nie wnosi do masy globalnej nic pozytywnego. Swoją drogą, jak już wiemy,
nie musimy wcale poszukiwać dodatkowej masy by dowiedzieć się według jakiego
modelu rozwija się Wszechświat. Nie musimy też poszukiwać masy dodatkowej,
która by miała zapewniać zamknięcie się Wszechświata w odpowiednim czasie.
*) Geometria płaska to geometria euklidesowa.
**) Informację na ten temat znaleźć można na przykład w książce: Alan H.
Guth – Wszechświat inflacyjny.
***) "Kłopoty z fizyką"
(Prószyński i Ska 2008)
****) Cząstki podlegające kwantowej statystyce
Bosego-Einsteina, stąd nazwa. Cechą zasadniczą tych cząstek jest spin
całkowity. Tym wyraźnie odróżniają się one od tak zwanych fermionów (statystyka
Fermiego-Diraca), posiadających spin połówkowy (wśród nich najbardziej znane,
to elektrony i nukleony). Cząstki przenoszące oddziaływania są bozonami. Do
bozonów należą: przede wszystkim foton, oraz mezony.
*****) Tak nazwałem wielkość β = v/c
******) W roku 1919 ten matematyk z Królewca, w liście
do Einsteina przedstawił swoje spostrzeżenie, że jeśli do trzech percepowanych
przez nas wymiarów przestrzennych dołożyć czwarty, równania Einsteina
przybierają postać równań Maxwella, opisujących pole elektromagnetyczne.
Spostrzeżenie Kaluzy bardzo zaskoczyło Einsteina. Zarekomendowana przez niego
praca uczonego z Królewca ukazała się dopiero w roku 1921. W roku 1926 szwedzki
matematyk Oskar Klein opublikował wersję poprawioną pracy Kaluzy. Dziś nazywa
się to teorią Kaluzy-Kleina. Już na tej podstawie przypuszczać można, że
większa liczba wymiarów mogłaby otworzyć drogę do unifikacji z pozostałymi
rodzajami sił. Aktualnie uważa się, że rzeczywiście istnieją dodatkowe wymiary,
nawet więcej, niż jeden (mówi się o dodatkowych sześciu, a właściwie siedmiu),
z tym, że są one zwinięte w skalach bardzo małych, porównywalnych ze skalą
Plancka. Wiąże się z tym teoria supestrun.
*******) Chodzi o mniejszą, niż spodziewana, jasność
supernowych, znajdujących się w odległych galaktykach. W jednej z następnych
notek podam inną interpretację zauważonego efektu, wraz z obliczeniem, którego
wynik potwierdza obserwację, a przy tym antycypuje wyniki podobnych obserwacji
w przyszłości (zależność osłabienia od odległości). A co z ciemną energią? Do
koszyka, czy do kosza?
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz