Józef Gelbard
Masa Wszechświata.
To
kolejny temat dociekań poświęconych podstawom kosmologii, a bazujących na treści trzech moich książek:
1. Elementarne wprowadzenie do szczególnej
teorii względności, nieco...inaczej.
2. Pofantazjujmy
o Wszechświecie I. Oscylujący? To nie takie proste.
3. Pofantazjujmy
o Wszechświecie II. W głąb materii: grawitacja w
"podwymiarach".
Wstęp
Jedną z konkluzji już w początkach naszych
rozważań było stwierdzenie, że Wszechświat obserwowalny, ograniczony przez
horyzont hubblowski, stanowi absolutną wszystkość. Do
tezy tej powracać będziemy wielokrotnie. Prowadzi to do wniosku o
ograniczoności ilościowej Wszechświata, a nawet do konkluzji, że niezmienna
jest też jego zawartość substancjalna, niezależnie
od mnogości zachodzacych w niej przemian. Niezależnie od tego, także
przyjęcie koncepcji Wielkiego Wybuchu, najbardziej dziś uzasadnione, pociąga za
sobą możliwość, jeśli nie konieczność (nie zawsze uświadamianą),
akceptacji takiego właśnie podejścia. Wszak,
jeśli coś wybuchło, nie może być nieograniczone ilościowo. Jakoś na to nie
zwraca się uwagi. Bo to oczywiste? Wcale nie jestem
pewien.
W związku z
istnieniem tego ograniczenia, określanie masy Wszechświata ma więc jakiś sens. Nie miałoby sensu, gdyby Wszechświat był nieskończony lub
jego rozmiary były nieokreślone. Wówczas parametr gęstości (W) byłby jedynym sensownym parametrem informującym
o zawartości materialnej Wszechświata. Dziś o jego masie właściwie nie mówi
się. O czym to świadczy? Chyba o tym, że, z jednej
strony nie udało się określić jednoznacznie rozmiarów pełnych Wszechświata
(domniemana średnica 92 miliardów lat świetlnych, to rezultat koncepcji, a nie
pomiaru, koncepcji, która okazać się może niewypałem); z drugiej zaś, intuicyjnie,
może podświadomie, w dalszym ciągu, pomimo prawie stu lat rozwoju nauki i
dzisiejszego przekonania o istnieniu ewolucji Wszechświata
i pomimo deklaracji o jego zmienności, odbiera się Wszechświat jako byt
nieskończony (lub coś w tym rodzaju). Czy coś
nieskończonego może być zmienne?
Nie mówi się więc dziś w zasadzie o masie
Wszechświata. Jej określenie na podstawie obserwacji byłoby syzyfową pracą. Po
prostu nie wszystko można zobaczyć. Poza tym ekstensywność* masy wobec dociekań
siłą rzeczy bazujących na obserwacji (bez możliwości przeprowadzenia
eksperymentu), nie stanowi bazy dla uogólnień, dla uzyskania obrazu
całościowego. Z tego powodu, i słusznie, kosmologia współczesna posługuje się
intensywnym* parametrem gęstości. Dla przypomnienia, równy on jest stosunkowi
gęstości średniej Wszechświata do jego gęstości krytycznej.
A jednak wbrew temu i na przekór rozsądkowi,
zajmę się właśnie masą. Stworzy to bowiem bazę dla przemyśleń i konkluzji
wykraczających poza standard, konkluzji falsyfikowalnych, a nawet
antycypujących i zgodnych z obserwacją. Mimo wszystko to nie Wielka Nowa
Teoria, a tylko i wyłącznie testowanie określonej koncepcji, która nie pojawiłaby
się, gdyby wszystko w dzisiejszej kosmologii i astrofizyce było OK. A nie jest.
W odniesieniu do „masy Wszechświata”, zasadność pójścia tą
inną drogą sygnalizowałem już wcześniej, przy tym potwierdzają tę zasadność
wyniki poniższych dociekań – chyba dość zachęcające...do odrzucenia,
kategorycznego i bez uzasadnień...(?). Przy tej okazji
gorąco zachęcam do lektury artykułów, które ukazują się w mym sąsiednim blogu: „Niekonwencjonalna wizja Wszechświata”, a w związku z poruszaną tu tematyką, do artykułu
czwartego serii pierwszej poświęconej dualności grawitacji.
1. Szacujemy masę Wszechświata.
Nie jest trudno to zrobić w odniesieniu
do obiektów obserwowalnych. Masa kuli ziemskiej równa jest 6·10^24kg, masa Słońca jest 333000 razy większa od masy Ziemi, czyli równa
jest około 2·10^30kg. Masę przeciętnej galaktyki szacuje się na
sto miliardów mas słonecznych, a liczbę łączną galaktyk szacuje się
identycznie. Ostatecznie masę świecących obiektów Wszechświata oszacować można
na 2·10^52kg. Oszacowanie przeprowadzić możemy też w inny sposób. Otóż
obserwacyjne zliczenia galaktyk dają ich uśrednione zagęszczenie. Okazuje się,
że średnio jedna galaktyka przypada na 1Mps (megaparsek)**. Jeśli przyjmiemy,
że najdalsze obiekty świecące znajdują się w odległości 15 miliardów lat
świetlnych, przyjmując, że Wszechświat stanowi kulę o tym promieniu,
otrzymujemy łączną jego masę, równą: 8,2·10^52kg. Wynik ten nieźle
zgadza się z poprzednim oszacowaniem (ten sam rząd wielkości). Można nawet
„wyjaśnić”, że jest większa, gdyż uwzględnia masę materii, która jeszcze nie
świeci gwiazdami, materii zbyt na to młodej, materii zalegającej gdzieś w
pobliżu horyzontu. „O naiwności! To przecież przypadek”.
W naszym wstępnym oszacowaniu braliśmy pod
uwagę jedynie obiekty świecące, manifestujące swą obecność emisją
promieniowania, w szczególności światła. Należałoby wziąć też pod uwagę masę
materii zalegającej w pobliżu horyzontu (jak wyżej wspomniałem kursywą),
materii zbyt młodej, by mogła już świecić światłem gwiazd. Z badań wiarygodnych
wynika, że materia świecąca pierwszych protogalaktyk pojawiła się około półtora
miliarda lat*** po Wielkim Wybuchu. Czas ten stanowi około 10% dzisiejszego
wieku Wszechświata. Można przypuszczać więc, że masa jego niedostrzegalnej
części stanowi dość istotny składnik masy łącznej (rzędu 10%).
Najprawdopodobniej istnieje też materia nie
świecąca, tak w galaktykach, jak i w rozległych obszarach międzygalaktycznych.
Jej masa nawet przewyższa masę materii świecącej. Według dzisiejszych oszacowań
nawet pięciokrotnie. O istnieniu tej ciemnej materii świadczyłyby dane
obserwacyjne. Już w latach trzydziestych ub. wieku zauważono „nadmiernie”
szybkie ruchy galaktyk w gromadach, jakie tworzą (gromada w Warkoczu Bereniki –
Fritz Zwicky; gromada w Pannie – Sinclair Smith), a mimo to nie widać, aby
gromady te rozpadały się. Widocznie masa łączna gromady jest znacznie większa.
Zauważono też, że rotacja licznych galaktyk jest zbyt szybka, by spora liczba
gwiazd tworzących je, mogła stanowić układ stabilny. Wniosek: rzeczywista masa
galaktyk jest znacznie większa, większa dzięki masie ciemnej materii. O
istnieniu ciemnej materii, tym razem w przestrzeniach międzygalaktycznych,
świadczyłyby też intensywne ruchy własne galaktyk nie uzasadnione niczym innym,
a także wynik analizy ilościowej efektu soczewkowania grawitacyjnego,
zaobserwowany podczas badania odległych gromad galaktyk. [Na istnienie ciemnej materii wskazują badania ostatnich
lat, przeprowadzone z pomocą teleskopu Hubble. Okazuje się, ze galaktyki rozmieszczone
są tak, że tworzą jakby strukturę piany. Metodą
soczewkowania grawitacyjnego przebadano obszary zajęte przez galaktyki. Właśnie
w tych obszarach znaleziono ciemną materię.] Na możliwość istnienia ciemnej materii zwróciłem uwagę już wcześniej.
Można oczekiwać, że ciemna materia w przestrzeniach międzygalaktycznych, a
także w samych galaktykach, stanowi relikt wczesnego stadium wybuchu, jeszcze
zanim pojawiła się materia dzisiejsza wraz z oddziaływaniami elektrosłabymi i
silnymi, które ją ukształtowały. Tam, w materii tej, nie utworzyły się atomy,
pozostały być może układy i cząstki nam nie znane, nie mogące świecić nawet
jeśli skupiają się w twory zagęszczone, wypełniające i otaczające obiekty
widoczne. Być może właśnie fraktale ciemnej materii skupiały wokół siebie
materię, która dała początek najpierw gwiazdom (wodór, hel i lit), a potem, w
większej skali, galaktykom. Być może właśnie ciemna materia przyczyniła się do
fragmentacji materii (w pierwszym miliardzie lat po
Wybuchu), co pociągnęło za sobą utworzenie się gromad galaktyk, a także
dzielących je obszarów międzygalaktycznej „pustki”. Przykładem takiej „pustki”
jest Wielki Atraktor, do którego, o dziwo, zmierzaja
liczne galaktyki z naszego obszaru. Nasza pędzi w tamtą stronę z prędkością około 600km/s). Aktualnie, choć uznaje
się istnienie ciemnej materii za niewątpliwy fakt przyrodniczy, jej cechy
strukturalne, nawet jej materialna istota, to zagadka na przyszłość...
Wskazówkę co do charakteru tej reliktowej materii dać może treść mojej książki
(tej trzeciej z wymienionych),
koncentrującej się między innymi na opisie struktury materii w skali skrajnych
małości. Rzecz opisałem
też w pierwszej serii artykułów (o dualności grawitacji), w artykule trzecim,
wprost wskazując na to, czym jest ciemna materia. Tutaj podążam w nieco innym
kierunku, rozważając Wszechświat bardziej całościowo.
Często mówi się też o istotnym wkładzie
masy neutrin do łącznej masy Wszechświata. Całkiem możliwe. Aktualnie przygotowuję serię artykułów poświęconych tej cząstece
(w sąsiednim blogu). Rzecz opisałem także w
swej książce. W duchu tej publikacji neutrinowa osnowa przestrzeni
mogłaby stanowić ewentualnie o istnieniu tak zwanej ciemnej energii, o której
źródle nikt nie wie, być może poza neutrinami (jeszcze będzie o tym mowa, choć
tym tropem raczej nie pójdziemy).
Uwzględniając obecność ciemnej materii o
masie pięciokrotnie większej, niż masa materii świecącej i bazując na naszym
wstępnym oszacowaniu, możemy przyjąć, że masa Wszechświata wynosi 10^53kg. Wielkość
ta w zasadzie akceptowalna jest przez znaczną część astronomów (nawet jeśli
zajmowanie się masą Wszechświata, ich zdaniem,
mija się z celem). Chodzi oczywiście o rząd wielkości, a nie o liczbę
sprecyzowaną. Czy to masa całego Wszechświata, czy też jego części widocznej?
Raczej to pierwsze.
Dla osób obeznanych z tematem oszacowanie
to trąci naiwnością. Profesjonalnie podchodzi się do sprawy inaczej. Przede
wszystkim szacuje się wartość parametru gęstości Ω,
będącego stosunkiem gęstości rzeczywistej Wszechświata do gęstości
krytycznej...
Podejście
to pozwala uniknąć w rozważaniach ogólnych, zajmowania się masą Wszechświata,
stanowiącą konkretną liczbę. Filozoficznie to spory kłopot. W przeciwieństwie
do tego parametr gęstości, jako wielkość intensywna, nie wnika w to, czy
Wszechświat jest skończony, bądź nieskończony, nie wnika w jego „zewnętrzne”
parametry.[Otóż to.
Pojawia się więc niejednoznaczność, powiedziałbym „nieoznaczoność”, która wcale
nie przybliża, wręcz oddala od jednoznaczności obiektywnego bytu
przyrodniczego, którym jest Wszechświat.] To dobry patent, ale coś
przez to (fenomenologiczne podejście) jest tracone. My zajmować się będziemy
zatem masą, nie koniecznie z naiwności i nie tylko obligowani przez względy
pedagogiczne. Podejście to uzasadniają wnioski, do których dzięki temu
dojdziemy. Kontynuujmy.
...W tym celu bazuje się na danych
obserwacyjnych, szczególnie na ocenie zawartości deuteru w przestrzeni
kosmicznej. Na podstawie tych danych ocenia się, że wkład materii świecącej stanowi
ok. 5%. To zaskakująco mało, gdyż dane obserwacyjne wskazują na to, że parametr
gęstości ma wartość zbliżoną do (może nawet równą) jedności (100%). Co z
resztą? Resztę stanowić ma, zdaniem uczonych (aktualne na dziś): ciemna materia
(25%) i ekwiwalent wspomnianej wyżej tak
zwanej ciemnej energii, którą w einsteinowskich równaniach pola wyrażać ma
stała kosmologiczna, wprowadzona (i odrzucona) przez Einsteina, a dziś
reaktywowana (aż 70%). Bogiem a prawdą, dane te nie bardzo pasują do naszego
ustalenia. Należy więc to ustalenie odrzucić. Zanim jednak to zrobimy...
2.Refleksje w kontekście szacowania masy Wszechświata, czyli: pospekulujmy.
...Brnijmy jednak dalej,
tym bardziej, że to dopiero początek. Na przykład, w jednym z dalszych artykułów
przedstawię argument za tym, że ciemna energia wcale nie musi istnieć, a już
niebawem dojdziemy do ustaleń, które stanowić będą podstawę dla zgoła innego
(niż dziś przyjęte) modelowania Wszechświata, niesprzecznego jednak (może
jeszcze bardziej zgodnego, nawet adekwatnego) z danymi obserwacyjnymi. W
dodatku bez stałej kosmologicznej, zgodnie zresztą z decyzją (moim skromnym
zdaniem jak najsłuszniejszą) samego Einsteina.
Trzeba przyznać,
że rozważania dotyczące masy Wszechświata mają jakikolwiek sens pod warunkiem
przyjęcia tezy, że Wielki Wybuch faktycznie miał miejsce. Jeśli bowiem coś
wybucha, to nie może mieć nieskończenie wielkiej masy, a sam Wszechświat po
prostu oscyluje. [Już filozoficznie sam Wybuch ni stąd
ni zowąd wraz z niekończącą się ekspansją stanowi problem poważny, którego
bagatelizować nie można. Da stroniących od filozofii kosmologów problemu nie
ma.] Zwróciłem już na to uwagę wcześniej.
Masa Wszechświata (nie ważne jak jest definiowana) jest więc ograniczona, jest
konkretną liczbą, nie ważne jak wielką. Jest więc sens zajęcia się też masą,
pomimo jej ekstensywności. W szczególności nader interesujące byłoby pytanie:
„Jaka będzie maksymalna masa Wszechświata w momencie inwersji między ekspansją,
a kontrakcją? ” Moje robocze oszacowania (aktualne na dziś) dają wielkość
rzędu: 10^63kg, co by sadowiło nas w wykładniczej połowie półokresu oscylacji
Wszechświata.
I tu pojawia
się problem. Każda konkretna liczba rzeczywista, poza zerem, jest elementem
nieskończonego zbioru liczb sobie równoważnych, jeśli mają wyrażać cechy
określonego bytu przyrodniczego. Równoważnych sobie. „Dlaczego więc masa
Wszechświata jest taka, a nie inna?” Pytanie jak najbardziej naturalne,
zważywszy na to, że oczekujemy po Wszechświecie, iż posiada cechy swoistego, nie
zgłębionego przez nas ideału, a zbudowany jest zgodnie z prawami przyrody
jednoznacznymi i obiektywnymi. Wynika stąd wniosek, że albo istnieje liczba
różna od zera, liczba bardzo wielka, a przy tym jak zero jedyna, albo też
istnieje nieskończenie wiele wszechświatów tworzących ciągłe widmo mas. Jeśli w
to włączymy konieczność istnienia określonej struktury i złożoności takiego
tworu, a więc także istnienie ograniczeń co do jego minimalnej wielkości,
sprawa się komplikuje jeszcze bardziej. Chyba więc lepiej znaleźć tę jedyną
liczbę, być może stanowiącą kres liczenia uzasadnionego potrzebą. Albo, po prostu, ta maksymalna masa w momencie
inwersji, jest właśnie tą wyjątkową liczbą. Przecież takich wyjątkowych liczb
jest więcej – choćby stałe uniwersalne. Ta maksymalna masa byłaby jedną z nich.
Na jej wyznaczenie trzeba by było trochę zaczekać.
Kiedyś, dawno temu,
Wszechświat był na tyle (jeszcze) ściśnięty, że jego masa grawitacyjna równa
była zeru. Teraz oczywiście nie. Jak więc może być wysycony? Byłby to jakiś
pośredni argument za tym, że chyba poza Wszechświatem nie ma żadnego
istnienia... Do postawienia kropki nad „i”na razie daleko. A może to „wysycenie” nie musi oznaczać zerowej masy grawitacyjnej, a
wielkość masy Wszechświata nie ma na to wpływu? Wszak jeśli istnieje
(wysycenie), to cały czas, od samego początku, zawsze, w każdej fazie oscylacji
Wszechświata. Tu przypomnijmy sobie zasadę kosmologiczną. Wynika z niej, że
natężenie kosmologicznego pola grawitacyjnego w każdym punkcie przestrzeni
równe jest zeru, gdyż w związku z jednorodnością Wszechświata siły działające
na dowolne ciało z przeciwnych kierunków równoważą się. Wkrótce przekonamy się,
że dla odmiany, potencjał pola globalnego jest wielkością stałą (wcale nie znaczy, że zerową) i wszędzie jest
jednakowy. [Przypomina to do złudzenia naładowany
elektrycznie przewodnik (w warunkach równowagi elektrostatycznej)]To jednak
prowokuje do pytania:
Czy na zewnątrz Wszechświata, jego potencjał grawitacyjny ma jakąś wartość? Tak
to jest z naładowanym przewodnikiem. W kontekście naszych rozważań odpowiedź
może być tylko jedna: Wszechświat jest wszystkością, więc pytanie to nie
dotyczy sprawy. To
„wysycenie” można zatem pogodzić z istnieniem niezerowej masy
grawitacyjnej. Przynajmniej na razie tak to można sobie wyobrazić. Tak nawiasem
mówiąc ten kierunek przemyślen nie jest zbyt spójny z duchem ogólnej teorii
względności. Czy to wada?Trzeba jednak przyznać, że sporo jeszcze przed
nami. Argumentację za tym, że Wszechświat jest Wszystkością, podałem wcześniej
tak w tym blogu, jak i w drugim.
Tak na marginesie, zauważmy, że prędkość ekspansji
uznaliśmy za równą c (patrz artykuł
poświęcony prawu Hubble`a), która jest przecież
prędkością fotonów – interesująca zbieżność, nie ostatnia zresztą. Można pójść dalej, zauważyć, że jeśli c jest
prędkością ekspansji Wszechświata (jako kres górny prędkości względnych
konkretnych obiektów), to nic dziwnego, że w swietle zasady kosmologicznej,
jest to prędkość niezmiennicza. Ponad sto lat temu niezmienniczość c
zostala zapostulowana, a teraz widzimy, że nawet może być wnioskiem z zasady
kosmologicznej. A może przyczyną tego wysycenia jest określona, nie
zgłębiona przez nas topologia przestrzeni, którą Wszechświat tworzy? Gdzie tkwi przyczyna tej topologii? Gdzieś głęboko w „podwymiarach”?
Ciekawe, że ta przestrzeń w „środku” jest płaska, euklidesowa (o tym więcej w kolejnych artykułach), a na zewnątrz...Możliwe, że to
„zewnątrz” wcale nie istnieje. Ale nie uprzedzajmy faktów. Jeśli więc na
zewnątrz żadne pole nie zdradza naszego istnienia, to Wszechświat nie może być
widoczny dla „kolegów”, nie istnieje więc dla jakiegokolwiek obserwatora
zzewnątrz. Dla swych mieszkańców jest więc jedynym istniejącym, nawet jeśli
stanowi element nieskończonej mnogości. O tej mnogości wiedzą przy tym tylko
filozofowie. Jeśli On, to także pozostałe wszechświaty
z nieskończonego zbioru (albo jeden jedyny, albo nieskończenie wiele) nie są
widoczne. Dla obserwatora będącego „na zewnątrz” istnieje więc
tylko nieskończona pustka. To co on tam robi, do jasnej przez Marszałkowską?
A czy istnieje sens dla istnienia nieskończonej
pustki? Dla istnienia nieskończonego
Nieistnienia? Że to nieistnienie może być
pozorne, fałszywe? Co to ma do rzeczy? Czy pomoże nam w zrozumieniu naszego
Wszechświata? Dodatkowo, istnienie nasze nie ma zupełnie wpływu na fakt
istnienia (lub nieistnienia) czegoś poza nami.
Już to skłania
do konkluzji, że to, co my percepujemy jako Wszechświat, jest jedynością i
Wszystkością zarazem, a przy tym jest ilościowo ograniczone. Faktem
obserwacyjnym wskazującym na słuszność takiego stawiania sprawy jest znany
wszystkim bez wyjątku fakt nocnej czerni nieba. Zainteresowani (i trochę mniej zorientowani) mogą poczytać sobie o
tak zwanym Paradoksie Fotometrycznym Olbersa. Teza o wysyceniu i ograniczoności
ilościowej Wszechświata przewijać się będzie wielokrotnie w tej pracy.
Wracając do
Wszechświata, najprawdopodobniej wysyconego grawitacyjnie, możemy być świadomi tego, że jeśli nawet istnieje nieskończona mnogość
innych wszechświatów, ich odkrycie nie jest możliwe, gdyż sądzić można, że
także one są wysycone, nie dając Nam znać o sobie. Dlaczego My mamy się
wyróżniać? Jeśli jeszcze ktoś wątpi, pomyślmy inaczej. Otóż wykrycie nie jest
możliwe nie dlatego, gdyż wszystko, co widzimy, zalicza się do
Wszechświata, zgodnie z definicją tego pojęcia, lecz dlatego, gdyż być może
jakieś szanse na wykrycie innych w tym, że obiekty nie należące do Naszego,
zachowywać się powinny w sposób nieuzgodniony z tym, co obserwacyjnie
wykryliśmy jako prawidłowość w odniesieniu do naszego Wszechświata, choćby
prawo Hubble’a. Jak na razie nic nie wskazuje na możliwość dokonania takiego
odkrycia, nawet na sens takich oczekiwań. Chociaż...dziwne jest to, co się
dzieje w związku z istnieniem Wielkiego Atraktora... Wniosek stąd byłby
ten, że albo różne wszechświaty nie mogą się nawzajem przenikać (jak na
przykład podczas zderzenia galaktyk) lub ich elementy nie mogą być wzajemnie
wykrywalne, wskutek odmienności ich cech fizycznych; lub też całą absolutną
wszystkość materialną i przestrzenną stanowi Wszechświat przez nas percepowany.
Osobiście wolę to, niż nieskończenie wiele niewykrywalnych bytów. Nie tylko z
powodów praktycznych. A Wielki Atraktor? Jakieś wyjaśnienie
się znajdzie.
3. Promień (Schwarzschilda) Wszechświata.
Dla przypomnienia (i w uproszczeniu),
chodzi o promień czarnej dziury, innymi słowami, promień horyzontu
grawitacyjnego odpowiadającego określonej masie, zawartej w nim całkowicie.
Wyraża się on wzorem:
Do wzoru tego dochodzimy
z łatwością na bazie szkolnego kursu mechaniki (newtonowskie prawo powszechnego
ciążenia) i nie jest do tego potrzebna ogólna teoria względności (na niej
bazując Schwarzschild wyprowadził ten wzór). Po prostu wychodzimy ze wzoru na
prędkość ucieczki (jak druga prędkość kosmiczna 11,2 km/s) i zakładamy, że
prędkość ucieczki równa jest c. Jeśli podstawimy do tego wzoru
oszacowaną przez nas wartość masy Wszechświata, otrzymamy następującą wartość
promienia jego horyzontu grawitacyjnego: R = 15,6 miliardów lat świetlnych.
Widzimy, że jest to liczba zbliżona wartością do promienia Wszechświata,
wyliczonego przez nas na podstawie prawa Hubble’a (piętnastu miliardów lat
świetlnych, przy założeniu, że stała H = 20). Prawie dokładnie to samo. Zauważmy
jednak, że ewentualna równość promieni: R(graw.) = R(H) wcale nie jest taka
oczywista. Stałą H (na tej podstawie promień hubblowski Wszechświata)
wyznacza się z bezpośredniego pomiaru odległości i prędkości względnej
określonych obiektów, natomiast masę Wszechświata (a stąd promień horyzontu
grawitacyjnego) oszacowaliśmy na podstawie ekstrapolacji zliczeń obiektów
widocznych, uwzględniając dodatkowo (szacowaną) poprawkę na masę materii nie
promieniującej. A może jednak to tylko przypadkowa zbieżność? Nie! To bardzo
mało prawdopodobne, zważywszy na wielkość samej liczby (koicydencja tak dużych
liczb jest prawie nieprawdopodobna). Twierdzenie, że ta koincydencja istniała
zawsze i jest swoistą cechą Wszechświata, nie jest więc pozbawione racjonalnego
sensu. Wszak raczej nie żyjemy w jakimś wyjątkowym czasie. Trudno byłoby się z
czymś takim pogodzić, chyba, że odwołamy się do wyjątkowej złośliwości Stwórcy.
Zabił nam ćwieka? Nie, o to Go, ja osobiście (sądzę, że tym „ja” jest każdy z
nas) nie podejrzewam. Antropomorfizacja Absolutu? Nie! To byłby szczyt pychy,
szczyt samozakłamania. Bardziej rozsądne jest przyjęcie (skromniejszej) tezy,
że ten zakątek czasoprzestrzeni, w którym znajdujemy się, z punktu widzenia
Przyrody, nie jest wyjątkowy. Już Giordano Bruno głosił rzecz (do roku
1600). Nie, nie mam zamiaru być jego inkarnacją. Przyjęliśmy bowiem
za słuszną zasadę kosmologiczną. Przyjmijmy więc, że to nie przypadek, że coś w
tym jest; być może to nawet indykacja jakiejś głębokiej, zasadniczej prawdy
przyrodniczej. Uznajmy więc te promienie za (nawet) tożsamościowo równe, gdyż
różnica, bardzo niewielka zresztą, między wynikami naszych obliczeń (wartość
długości promieni) wynika stąd, że masę Wszechświata oszacowaliśmy z grubsza,
natomiast wielkość H przyjęliśmy w sposób arbitralny nie znając jej
dokładnej wartości, choć bazowaliśmy na dziś przyjętych oszacowaniach.
Sformułujmy więc nasz wniosek w sposób bardziej ceremonialny: Horyzont
grawitacyjny Wszechświata pokrywa się z horyzontem hubblowskim. Równość ta, a
nawet tożsamość ma charakter uniwersalny. Innymi słowy horyzont
grawitacyjny bytu o masie Wszechświata pokrywa się ze „sferą”, której odległość
od obserwatora (nie ważne, gdzie się on znajduje) odpowiada niezmienniczej
prędkości ekspansji (c), będącej przecież kresem górnym względnych
prędkości obiektów (galaktyk), tak, jak wskazuje na to Prawo Hubble’a.
Odległość tę nazwiemy promieniem Wszechświata. A co z horyzontem łącznościowym?
Ten chyba zejdzie ze sceny, choć dziś właśnie on gra główną rolę. Można go zdefiniować
następująco: To największa odległość, z jakiej mogą do nas dotrzeć fotony
informując nas łaskawie o obecności gdzieś tam, czegoś tam. Definicja ta jest
jak najbardziej słuszna jeśli Wszechświat jest nieskończony (w dodatku
statyczny) i oczywiście nigdy Mu się nie wybuchło. [Do
tego samego wniosku (o równości promieni) doszedłem w suplemencie do artykułu
czwartego (w mym drugim blogu). Warto porównać.]
Zauważmy,
że tuż powyżej zapostulowana równość, przy głębszym zastanowieniu nie powinna
być jakąś szczególną nowością, nie powinna nawet zaskakiwać. Jest wprost rzeczą
naturalną. Przecież prędkość ucieczki z czarnej dziury równa jest c, tyle samo,
co kres górny prędkości względnej obiektów mających znaczenie kosmologiczne
(prawo Hubble’a). I nie ważne gdzie znajduje się obserwator... Jak widać
równość ta spójna jest nawet z zasadą kosmologiczną. Zatem powyższym
postulatem, wbrew początkowym wahaniom, nie podjąłem zbyt wielkiego ryzyka. To tylko mały
kapiszon obok beczki prochu na której siedzę. Swoją drogą jak to się
stało, że nie zauważono tego wcześniej? Winne zakrzywienie przestrzeni i to, że
także w związku z tym, rozważanie masy Wszechświata, jako takiej, "nie ma
sensu". Człowiek, to istota na wpół ślepa. Widzi przede wszystkim
to, co chce widzieć. Ja też nie od razu tę rzecz dostrzegłem (jako człowiek). Swoją drogą,
było mi łatwiej, gdyż do dziś patrzę na sprawy nieco inaczej. Po prostu, coś
zostało we mnie z belfra.
Jak się za chwilkę
przekonamy, równość promieni Wszechświata: grawitacyjnego i hubblowskiego,
zapostulowana przed chwilą, implikuje inne podejście do zagadnienia masy
Wszechświata. Masa materii świecącej, w związku z niemożnością jej pełnego
oszacowania, jest właściwie pojęciem pomocniczym. Warto jednak zaznaczyć, że
właśnie jej wstępne oszacowanie doprowadziło do spostrzeżenia, które nawet
zyskało rangę postulatu. Poniżej wyrazimy masę Wszechświata jako wielkość
wynikającą wprost z zapostulowanej równości.
Możemy więc połączyć wzór: v = Hr ...→ c = HR, wyrażający prawo Hubble’a ze wzorem (*) na promień grawityjny.
Otrzymujemy:
Konkretne obliczenia,
jakie przeprowadzimy opierając się na tym, pozwolą nam roztrzygnąć, czy
rzeczywiście w tym coś jest, czy też to tylko przypadek. Oto co otrzymujemy:
Tak zdefiniowana masa
Wszechświata nie ma nic wspólnego ze zliczeniami galaktyk, czy też z
zawartością deuteru. W tym momencie nie wnikamy też w to, co składa się na tę
masę. Nazwijmy więc tę masę: Umowną Masą Wszechświata (UMW) lub z
angielska: Conventional Mass of Universe (CMU). Od tego momentu, mówiąc o masie
Wszechświata, mam na myśli właśnie tę Umowną. „Masa
Wszechświata” jest więc w zasadzie pojęciem
pomocniczym.
Przeprowadzimy teraz obliczenie, dające
odpowiedź na pytanie: „Jakiej masie odpowiadają rozmiary Wszechświata,
wyliczone z przyjętej przez nas wartości współczynnika H (20)?” Stosując wzór (**) otrzymujemy: M = 0,957·10^53kg. Obliczcie to sami (nie
zapomnijcie o jednostkach). Przypominam, że wartość współczynnika H szacowana
jest na podstawie danych obserwacyjnych. Otrzymane przez nas wyniki bardzo
dobrze pasują do masy Wszechświata oszacowanej przez nas na początku. Gdybyśmy
przyjęli wartość stałej H za 17,5 (środek przedziału wartości współczynnika H,
uznanych za możliwe), otrzymalibyśmy: 1,085·10^53kg.
Jak widać, dokładna wartość współczynnika H, jak na razie, nie jest sprawą
krytyczną, nie ma znaczenia wobec sedna sprawy. Jaki wniosek z tego
wszystkiego? Otóż ten, że znajdujemy się wewnątrz czarnej dziury! Żyjemy, nawet odkrywamy to! (I nic nas nie rozrywa na strzępy jak w
niedobrej czarnej dziurze z osobliwością. Właściwie mogliśmy to dawno
przewidzieć. Zatem reasumując możemy stwierdzić rzecz następującą. Wszechświat
rozszerza się (to już wiadomo z obserwacji), a rozmiary jego wyznacza
promień Schwrzschilda; zrozumiałe, że jeśli dziś, to w każdym czasie, bo nasz
czas wcale nie jest wyjątkowy. Co stąd wynika?
Przed chwilą zapostulowałem równość promieni R(graw.) i R(H). Wraz z tym z obserwacji
wynika, że Wszechświat rozszerza się. Wniosek stąd, że...
Wszak wielkość masy bezpośrednio określa
wielkość promienia horyzontu grawitacyjnego. Czy to możliwe? Czy w oparciu o
wiedzę współczesną można tę rzecz wyjaśnić? Czy rzecz jest do strawienia? Jaki
jest więc mechanizm wzrostu masy? Oto jest pytanie. Spróbujmy na nie
odpowiedzieć. Od razu nasuwa się teoria stanu stacjonarnego (steady state
theory), której twórcami byli: H. Bondi, T. Gold i F. Hoyle (1948), dość
popularna w latach pięćdziesiątych i na początku lat sześćdziesiątych ub.
wieku. Zakładała ona między innymi ciągłą kreację materii z niczego, mającą
zapewnić stacjonarność cech Wszechświata pomimo jego rozszerzania się. To „z
niczego” w końcu pogrzebało tę teorię, choć wcale nie było to aż takie
absurdalne, zważywszy na to, że chodziło o roboczą próbę uratowania stabilności
cech Wszechświata, bo „to przecież Wszechświat”; zważywszy też na dzisiejszą
mnogość pomysłów nie mniej interesujących i przyjmowanych z głębokim „zrozumieniem”,
jakby kamień filozoficzny był tuż tuż. Och, choć na chwilkę być Harry
Potterem... Tak nawiasem mówiąc, nie wszystko, co istnieje, musi być widoczne.
Jaki jest więc mechanizm, wzrostu masy?
Odpowiedzi należy szukać z całą pewnością gdzieś indziej. Rozważmy następującą
możliwość. Wszechświat rozszerza się, co oznacza poszerzanie się horyzontu.
Tak, jak byśmy patrzyli ze startującej rakiety lub choćby ze wznoszącego się
samolotu, widząc coraz rozleglejszy krajobraz, dostrzegając wciąż nowe
szczegóły, coraz odleglejsze od punktu startu. Analogia ta sugeruje, że mowa tu
o horyzoncie łącznościowym****.Jeśli patrzymy na kulę z coraz większej odległości,
rzeczywiście ogarniamy coraz większy obszar. Jednak całej kuli nie zobaczymy. Z
odległości nieskończenie wielkiej dostrzeżemy co najwyżej obszar półkuli. A co
jest dalej? Antyświat?... Dla przypomnienia, my znajdujemy się wewnątrz
Wszechświata. Czy zatem to, co widzimy jest wszystkością? Horyzont
określony przez inwariant c, to coś innego. Tworzy on bowiem absolutną
granicę między bytem, a niebytem.[Tak na marginesie, nie
wyklucza to możliwości istnienia cząstek o prędkości nadświetlnej – o tym innym
razem] Jeśli jednak jest
to horyzont łącznościowy, coś za nim z całą pewnością istnieje. Rozszerzając
się ogarnia on przestrzenie dotąd dla nas zakryte. Dzięki temu przyłączają się
do nas obiekty, które jak dotąd „nie istniały” dla nas. Czy obiekty te,
przyłączając się, powiększają sukcesywnie masę Wszechświata? Co by wynikało z
tego przyłączania się? Powinniśmy odkrywać pojawiające się nagle obiekty,
podobnie jak gwiazdy Nowe lub Supernowe, z tym, że na samym horyzoncie. Czy
rozpoznalibyśmy to po bardzo wielkim przesunięciu ku czerwieni? Nieskończenie
wielkim? Nie koniecznie. To przecież nie horyzont hubblowski, lecz
łącznościowy. Wyłaniają się więc te, od których światło już do nas właśnie
dociera. Gdzie się wyłaniają? Znamy przecież obiekty bardzo odległe, które od
dawna widzimy. Troszkę dalej niż kwazary? Ale nie dalej niż horyzont. Zaraz,
zaraz. Obiekty które mamy wreszcie zobaczyć, istniały jednak wcześniej, choć
ich nie widzieliśmy, gdyż fotony od tych obiektów „były jeszcze w drodze”.
Obiekty te istniały przynajmniej od momentu wysłania tych fotonów. Ich masa już
wtedy stanowiła więc składnik masy Wszechświata, na długo, zanim zostały
dostrzeżone. Nie chodzi więc nam o to, czy dostrzegamy jakąś materię ekstra,
czy też nie, lecz o to, czy już istnieje jako integralny element Wszechświata.
Obiekty ewentualnie zauważone dopiero co (fotonami), nie mają nic wspólnego z
tym, czego szukamy. Czy chodziłoby więc o masę jakby powoływaną do
istnienia? Znów kłania się, odrzucona przecież z kretesem, teoria stanu
stacjonarnego. Powód do wątpliwości dla takiego stawiania sprawy daje także nasze
ustalenie, że horyzont grawitacyjny pokrywa się z horyzontem hubblowskim, skąd
wynika, że masa Wszechświata rośnie. Dla przypomnienia, „widoczny” przez nas
horyzont jest horyzontem hubblowskim, będącym miejscem geometrycznym punktów
posiadających niezmienniczą prędkość c. Wszystkie obiekty konkretne,
galaktyki, nawet te najdalsze, oczywiście znajdują się bliżej, oddalają się z
prędkościami mniejszymi i są widoczne dziś, choćby potencjalnie: należy
zaczekać tylko na lepsze teleskopy i pamiętać, że nie od razu po Wybuchu istniały
gwiazdy*****. Wszystkie przy tym obiekty wykrywamy (jako bardzo odległe) dzięki
dużej stosunkowo wartości przesunięcia ku czerwieni. One jednak
już istnieją. Nie można faktu istnienia warunkować obserwowalnością (!),
wbrew jednemu z paradygmatów akceptowanych dziś przez wielu fizyków. W
kontekście tym kurczowe trzymanie się koncepcji łącznościowej raczej mija się z
celem, w każdym razie nie wyjaśnia wzrostu masy Wszechświata.
Jaki jest więc mechanizm wzrostu tej masy?
Zakładamy, że wszystko to ma sens, gdyż jak na razie (chyba) jakichś
sprzeczności logicznych nie było, pomimo uporczywości nawyków myślowych.
5. Mechanizm wzrostu masy Wszechświata
Jak stwierdziliśmy w poprzednim rozdziale, wzrost promienia grawitacyjnego
Wszechświata, sprzężony jest z sukcesywnym, wzrostem jego masy. Wcześniej
stwierdziliśmy, że zawartość materialna Wszechświata jest ograniczona (a nie
nieskończona), nawet substancjalnie niezmienna. Przesłankę na to stwierdzenie
stanowi przyjęte za fakt zajście Wielkiego Wybuchu. Kiedyś więc ta „zabawa” powinna
się skończyć (bo materii niezbędzie). Co wtedy? W tym kontekście logiczną
wydaje się hipoteza, że Wszechświat zacznie się kurczyć. Trudno bowiem liczyć
na to, że ekspansja nagle zatrzyma się. „Tak nagle? Co będzie dalej?” Zatem
mamy Wszechświat oscylujący. Hipoteza o takim właśnie Wszechświecie
wprost narzuca się. Tę właśnie opcję rozwoju Wszechświata uznałem za
priorytetową już w artykule poświęconym zasadzie kosmologicznej, a przesłanki, na których
wówczas bazowałem spójne są z tym, co dopowiedziane zostało ostatnio. Mamy więc
jeszcze jeden argument na potwierdzenie tezy o periodyczności cech
przestrzennych (może też fizycznych) Wszechświata. Argumentacja na rzecz tej
tezy pogłębia się więc.
„Masa Wszechświata wzrasta”– to zasadnicza
konkluzja poprzedniego rozdziału. Jeśli przy
tym słusznym jest przekonanie o periodyczności Wszechświata, w sposób naturalny
narzuca się wniosek, że gdy będzie się kurczył, to masa powinna maleć. Jak to
może być?
Jak dotąd oszacowaliśmy masę Wszechświata
traktując ją jako wielkość określającą zawartość materialną (powiedzmy:
substancjalną). A tu niespodzianka. Masa wzrasta, choć wcale nie uważam, że
wzrasta liczba nukleonów, protonów, elektronów i innych cząstek. Skąd się może
brać ta dodatkowa masa? [„W gruncie rzeczy chodzi o Umowną Masę Wszechświata” –
to jednak nie uspakaja.] Zgodnie z ustaleniem wcześniejszym Wszechświat jest
wszystkim, jest tworem zamkniętym, więc nic zzewnątrz nie przybywa. Także
odrzucamy możliwość tworzenia się materii z niczego. Czy zatem ta dodatkowa
masa bierze się z energii pola grawitacyjnego otaczającego każde masywne ciało?
Bo skąd? Energia ta powinna więc sukcesywnie wzrastać w związku ze wzrostem
wzajemnej odległości ciał. I tak było
zawsze? Nawet wtedy, gdy nie było naszych nukleonów i elektronów? A co było?
Jak widać, jak na razie trochę za wcześnie na to, by wyjaśnić wszystko. Sądzę
jednak, że ten kierunek jest obiecujący. Chyba też trzeba będzie zajrzeć dość
głęboko w najbardziej elementarną strukturę bytu materialnego.[Zostało to zrobione w pierwszej serii pięciu artykułów
zamieszczonych w drugim blogu. Tu, w innej tematyce, zaczęliśmy od zera.]
Masa Wszechświata, zresztą tak, jak masa
każdego obiektu, jest masą grawitacyjną (w myśl definicji podanej w pierwszym ze wspomnianych artykułów). Masa ta wzrasta
wraz ze wzrostem odległości między elementami układu, wzrostem energii
potencjalnej oddziaływania grawitacyjnego między nimi. Maleje wówczas niedobór
masy. Podobnie Wszechświat. Wszak jego zawartość materialna nie ulega zmianie.
Teorię stanu stacjonarnego w tym kontekście można ze spokojem odrzucić. Zatem
wzrost masy Wszechświata jest powiązany bezpośrednio, zsynchronizowany ze
wzrostem jego grawitacyjnej energii potencjalnej... Łatwo powiedzieć...
Brzmi to trochę obco dla obcujących na
codzień z ogólną teorią względności. Energia potencjalna nie jest rozważana
przez OTW. Zgodnie z koncepcją preferowaną w tej pracy, przestrzeń w
skali bytów materialnych raczej nie jest bytem autonomicznym, „pierwotnością”,
podkładem dla geometrii sprawiającej, że nieruch jest „ruchem”.
Przeciwnie. Tworzy ją ruch względny materii. Stąd też najprawdopodobniej
jej immanentna (tak, tak...) płaskość. Model „balonika”
nie jest więc tu adekwatny, a problem płaskości wprost nie istnieje. Dzięki
temu energia potencjalna tutaj ma konkretny sens, wbrew dzisiejszemu stawianiu
spraw. [Tak nawiasem mówiąc, nie jest to wcale sprzeczne z
możliwością istnienia czwartego wymiaru przestrzennego, „odpowiedzialnego"
za specyficzną topologię Wszechświata, wymiaru (właściwie dodatkowego
parametru), stanowiącego o periodyczności jego cech tak przestrzennych, jak i
fizycznych.] Jak wiadomo, to dzisiejsze stawianie spraw prowadzi do dwóch, klasycznych
już, problemów kosmologicznych: wspomnianej powyżej płaskości i horyzontu
(także ten problem niebawem odproblemuje się). Świadczy to o nieadekwatności
dzisiejszego ogólnego podejścia z immanentnymi cechami Wszechświata. Jak się
nie ma co się lubi, to się lubi, co się ma. Ratunkiem dla koncepcji
einsteinowsko-friedmannowskiej, wmiatającym pod dywan owe problemy
kosmologiczne, była hipoteza inflacji Alana Gutha, która jednak wprost razi swą
sztucznością i typowo ludzkim kombinatorstwem. Z jednej strony mamy kwantową
teorię pola, stroniącą od grawitacji nie dającej się zrenormalizować, z drugiej
zaś teorię grawitacji (OTW). To tylko modus vivendi, Stwórca nie jest
partaczem. A dla ludzi... to wspaniała przygoda w poszukiwaniu Prawdy.
Jak więc to jest z tą
energią potencjalną? Tak na chłopski rozum, jeśli w ekspansji przestrzeni nie
ma mowy o ruchu jako takim (wzrost czynnika skali nie oznacza ruchu w sensie
newtonowskim), to również pojęcie pracy i energii potencjalnej traci tradycyjny
sens.
W pracy tej, jak widać, celowo nie bazuję
na ogólnej teorii względności (rozumiem doskonale niewybaczalność tego kroku).
By być OK musiałbym nic nie robić. Podjąłem (w swej arogancji) próbę testowania
spraw za pomocą środków klasycznych, choć uwzględniam efekty relatywistyczne.
Wbrew pozorom nie odrzucam OTW. Uważam jednak, że teoria ta jest na razie
niedokończona: wobec układów astronomicznie makroskopowych działa bez zarzutu,
natomiast do opisu Wszechświata jako całości jest nierelewantna. To dla niej za
duże buty. Sądzę, że powinna na przykład uwzględniać istnienie niedoboru masy.
To może być przyczyną niedopasowania równań Friedmanna do kosmologicznej
rzeczywistości, przyczyną tego, że w odniesieniu do Wszechświata nie spełniła
pokładanych w niej nadziei, przyczyną tego, że postanowiłem podejść do sprawy w
sposób niekonwencjonalny. Tak nawiasem mówiąc, to także przyczyna tego, że
grawitacja nie daje się zrenormalizować.
Dodać do tego należy jeszcze jedną
rzecz. Otóż zgodnie z równaniem Friedmanna możliwa jest opcja ekspansji
nieskończonej, w przypadku rozwoju Wszechświata zgodnie z modelami krytycznym i
otwartym. W tej sytuacji rozważanie energii potencjalnej stworzyłoby dodatkowy
kłopot natury filozoficznej. Zmierzając ku obiektywnej prawdzie należy bowiem
unikać nieskończoności (a także osobliwości).
Przywróciłem więc do łask energię
potencjalną. Pojęcie energii potencjalnej układu dwóch ciał znane jest
powszechnie, a jego definicja jest ścisła i jednoznaczna. Jednakże gdy mowa o
energii potencjalnej Wszechświata mówienie o jakichś ciałach nie ma sensu.
Zresztą mija się też z celem poszukiwanie konkretnej wartości łącznej masy
wszystkich obiektów Wszechświata. Z tego powodu w rozdziale
trzecim wprowadziłem pojęcie Umownej Masy Wszechświata (UMW). Podobnie
rzecz się ma z energią potencjalną. Do wyrażenia jej użyć trzeba będzie więc
właśnie UMW. Dodatkowo, w układzie (na przykład) dwóch ciał energia ta zależy
od odległości, jest funkcją ich wzajemnego położenia. Co do Wszechświata,
jedynym uniwersalnym parametrem przestrzennym jest wielkość promienia
grawitacyjno-hubblowskiego. Tak więc należałoby w kontekście naszych rozważań
przedstawić (jeszcze nie zdefiniować ilościowo) Energię Potencjalną
Wszechświata, traktując ją jako globalny parametr, którego wartość jest funkcją
uniwersalnego czasu Wszechświata.
Bazą ideologiczną dla takiego właśnie
pojmowania spraw jest głębokie przekonanie (między innymi moje), że Wszechświat
miał swój początek (choćby w sensie rozpoczęcia nowego cyklu), że był to
początek wspólny dla wszystkich elementów jego struktury, że wszystkie
obiekty łączy wspólna historia. Przy tym, Wszechświat jest integralną całością.
W związku z jego rozszerzaniem się i nieprzerwanym wzrostem globalnej energii
potencjalnej, wzrasta także globalna masa (maleje jej niedobór). Można to
zapisać następująco:
zgodnie ze słynnym wzorem
Einsteina (E = mc^2). Tym razem wzrost masy pozostaje w bezpośrednim związku ze
wzrostem rozmiarów, bo przecież przyrost energii potencjalnej jest ogólnie
uwarunkowany zmianą położenia (klasyczny przykład szkolny stanowi podrzucanie
ciał do góry). Być może wpadliśmy na właściwy trop. Warto w tym kontekście
zwrócić uwagę na to, że ten sukcesywny wzrost masy Wszechświata zachowuje
jego stan, czyli zapewnia (stwierdzoną obserwacyjnie) krytyczność rozwoju
niejako w naturze rzeczy, czyniąc parametr gęstości Ω = 1****** jakby stałą
uniwersalną. Warto zapamiętać to zdanie, nawet jako bazę dla
przemyśleń w kontynuacji lektury. To roztacza przed nami nowe horyzonty dla
dalszych rozważań (nie wyłączając z tego horyzontu zdarzeń), choć oczywiście
nie uwalnia nas od „problemów wzrostu”, przeciwnie. Z pomysłem rosnącej masy
Wszechświata, w dodatku rosnącej w sposób przedstawiony tu, nie zetknąłem się w
źródłach pisanych, stanowiących bazę standardową dla powszechnej świadomości
poznawczej.
„Kosmologia naiwna”? Energia potencjalna, niedobór masy grawitacyjnej? Co
jeszcze? Współczesna kosmologia wprost nie koncentruje swych wysiłków na masie
(a tym bardziej na energii), z wiadomych już powodów. Czyżbym się aż tak strasznie
mylił? A jednak wnioski wynikające z przyjęcia tej koncepcji prowadzą dość
daleko, do niekonwencjonalnego, acz spójnego, modelu Wszechświata wraz z jego
początkiem (!), modelu generującego antycypacje zbieżne z wynikami obserwacji.
A to przecież najważniejsze. Zauważymy to dalej. W tym kontekście modele
zbudowane na równaniach Einsteina-Friedmanna zyskują być może inny sens
praktyczny (na przykład edukacyjny). Czy pomysł (ze wzrostem masy, zsynchronizowanym
ze wzrostem globalnej energii potencjalnej) ma naprawdę szansę być słusznym?
Czy szansę tę zaprzepaści jego odrzucenie na bazie nawyków myślowych
obowiązujących dziś? W każdym razie (i na razie) spójny jest ten pomysł z
przedstawionym tutaj dość specyficznym traktowaniem grawitacji (patrz artykuły w drugim blogu). Do specyficznej grawitacji
Wszechświata jeszcze wrócimy.
Reasumując stwiedzić możemy, że masa
grawitacyjna Wszechświata (zgodnie z zasygnalizowaną tu koncepcją) stopniowo
wzrasta wzrostem jego globalnej energii potencjalnej. Maleje tym deficyt masy
Wszechświata. Zgodnie z dzisiejszym sądem, jego ekspansja naturalnie
stopniowo ulega spowolnieniu, a po niedawnych odkryciach, że coś ją
przyśpiesza. [Chodzi jednak nie tyle o
zmianę prędkości względnych, co o zmianę krzywizny przestrzeni w powiązaniu ze
wzrostem czynnika skali.] W tym sensie maleje (lub wzrasta) tempo ekspansji. Nie
uwzględniając ciemnej energii porównuje się to ze zwalnianiem podrzuconego do
góry ciała, pomimo, że w przykładzie tym mamy do czynienia z ruchem jako takim.
Wobec Wszechświata przestrzeń, a wobec ciał faktyczny ruch...
Upoglądowienie niezbyt trafione. Ruch, czy też zakrzywiona przestrzeń? Bądźmy konsekwentni. Jak widać, mamy dwa
diametralnie różne podejścia (ruch + zakrzywiona
przestrzeń). Co niezmiernie ciekawe, obydwa
funkcjonują. Ale coś tu nie gra.
Parametry
intensywne – niezależne od ilości materii w układzie: temperatura,
ciśnienie,
gęstość.
**) Megaparsek to milion parseków. 1 parsek równy jest
3,26 lat świetlnych
***) Zgodnie z przypuszczeniami sygnalizowanymi w
literaturze przedmiotu, już po 200 milionach lat. Chodzi tu o gwiazdy powstałe
z fluktuacji gęstości w bardzo ograniczonej skali, jeszcze zanim wyodrębniły
się układy mające przekształcić się w galaktyki – obiekty, które możemy zobaczyć.
Powinny to być gwiazdy o skrajnie niskiej zawartości metali (pierwiastków
cięższych, niż lit). Zdecydowana ich większość, z tych, które do dziś
przetrwały, to gwiazdy z całą pewnością zaawansowane pod względem ewolucyjnym.
Zauważmy, że w tych odległych czasach koncentracja materii była bardzo duża. Powstawało więc wiele
gwiazd. Podana w tekście liczba 1,5 miliarda lat dotyczy obiektów
pregalaktycznych, których dostrzeżenie jest możliwe za pomocą środków, jakimi
dziś dysponujemy. Chodzi przede wszystkim o kwazary, widoczne dzięki bardzo
intensywnym przemianom energetycznym, zachodzącym w nich.
****) Uzgodnienie własności i procesów nie może
zachodzić z prędkością większą niż prędkość światła. W związku z opisaną
tu sytuacją, dany obiekt dostrzec można dopiero po
czasie, jaki potrzebuje światło, by dotrzeć od niego do obserwatora. Na kwestię
tę już wcześniej zwróciłem uwagę.
*****) Nie w pełni jest to zgodne z dzisiejszym
łącznościowym pojmowaniem sprawy: „dostrzegamy dzięki fotonom, które dotarły”,
nie uwzględniającym faktu, że wraz z tym ,,kiedyś, przed miliardami lat,
wszyscy byliśmy razem”. Kwestii tej poświęcimy jedną z kolejnych notek.
******) Parametr gęstości, to stosunek gęstości
rzeczywistej do gęstości krytycznej.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz