Kosmologia
Przyszłe losy Wszechświata
Kosmologia zajmuje się nie tylko historią Wszechświata, ale próbuje także odpowiedzieć na pytanie, jak będzie jego przyszłość. Czy będzie on rozszerzał się nieskończenie? Czy ucieczka galaktyk zostanie powstrzymana i nastąpi proces odwrotny - kurczenie się Wszechświata? W jakiej formie przetrwa materia? Podobnych pytań można stawiać wiele. Odpowiedzi na nie zależą od tego, jaka jest średnia gęstość materii wypełniającej Wszechświat, inaczej mówiąc - jaka jest gęstość Wszechświata. Gęstość materii, gdyby Wszechświat był płaski, to znaczy była na krawędzi między kurczeniem się a rozszerzaniem nazywamy gęstością krytyczną (parametr Ω). W zależności od gęstości rzeczywistej możliwe są trzy warianty przyszłych losów Wszechświata.
Różne rodzaje geometrii Wszechświata
|
Dalsza przyszłość Wszechświata zależy od jego geometrii. Gdy gęstość Wszechświata jest mniejsza od gęstości krytycznej geometria będzie podobna do siodła (przestrzeń hiperboliczna), czyli ma krzywiznę ujemną i suma kątów w trójkącie jest mniejsza od 180°, a linie równoległe się rozchodzą. Jeśli gęstość Wszechświata jest równa gęstości krytycznej geometria jest płaska (suma kątów w trójkącie jest równa 180°, linie równoległe są zawsze w tej samej odległości). Gdy natomiast gęstość Wszechświata jest większa od gęstości krytycznej geometria jest dodatnia (suma kątów w trójkącie jest większa od 180°, a linie równoległe się przecinają się) i można to sobie wyobrazić jak figury rozmieszczone na kulistej powierzchni (przestrzeń sferyczna). Obecne pomiary nie potrafią jednoznacznie tego stwierdzić jaka jest geometria Wszechświata. Parametr Ω wynosi w przybliżeniu jeden i ze względu na błąd pomiaru nie wiemy czy przestrzeń jest płaska, czy też ma nieznacznie ujemną lub dodatnią krzywiznę.
Co szokuje gęstość znanej materii stanowi zaledwie 4% gęstości krytycznej. Przypuszczamy, że masy jest dużo więcej i gęstość oscyluje około gęstości krytycznej. Nieznaną materię nazwano ciemną materią i ciemną energią.
Samopowielający się Wszechświat stworzony za pomocą symulacji komputerowej składa się z rozległych domen, których rozmiary rosły wykładniczo. W każdej z nich obowiązują inne prawa fizyki (reprezentowane przez różne kolory). Ostre maksima odpowiadają nowym "wielkim wybuchom", a ich wysokość odzwierciedla gęstość energii w danym miejscu we wszechświecie. Na samych szczytach kolory raptownie zmieniają się, co wskazuje, że prawa fizyki jeszcze się tam nie ustaliły. Natomiast obowiązują one już w dolinach; jedna z nich odpowiada wszechświatowi podobnemu do tego, w którym żyjemy.
|
Nowe teorie ewolucji Wszechświata
Fizyka Wszechświata przed Wielkim Wybuchem stała się jedną z najmodniejszych dziedzin badań w przodujących laboratoriach na całym świecie. Rodzi się nowy dział nauki, zwany kosmologią kwantową. Chociaż nie ma jeszcze doświadczalnych dowodów przemawiających za poprawnością kosmologii kwantowej, teoria ta ma tak nieodparty urok, że znalazła się w centrum intensywnych badań naukowych. Już teraz zmusiła nas, niemal wbrew naszej woli, abyśmy stawili czoło niezwykłym możliwościom istnienia wszechświatów równoległych, tuneli czasoprzestrzennych i dziesiątego wymiaru.
Pojawia się obecnie wiele modeli czysto teoretycznych próbujących opisać cały wielki Wszechświat.
Samopowtarzający się Wszechświat inflacyjny
Nowe hipotezy z dziedziny fizyki energii i cząstek elementarnych podważają dominujący pogląd, że Wszechświat rozpoczął się od stanu o nieskończonej gęstości. Według najnowszych wersji scenariusza inflacyjnego Wszechświat jest samopowtarzającym się fraktalem. Składa się z wielu pęczniejących bąbli (wszechświaty równoległe), które produkują nowe bąble, które z kolei produkują jeszcze więcej bąbli i tak w nieskończoność. Wszechświat lub raczej wieloświat według tej teorii trwa więc wiecznie, cyklicznie przechodząc kolejne etapy ewolucji, znikającego, by ponownie się odradzać, być może w zmienionej formie.
Teorie wieloświatów mogą również wyjaśnić dlaczego stałe fizyczne, takie jak ładunek i masa elektronu, stała grawitacji lub prędkość światła, mają takie, a nie inne wartości. Po prostu jest to czysty przypadek. W różnych wszechświatach wartości stałych fizycznych mają różne przypadkowe wartości. Tylko wszechświat z odpowiednimi wartościami stałych fizycznych umożliwia powstanie życia.
Istnieją koncepcje, że jest możliwe przechodzenie z jednego Wszechświatu do drugiego poprzez czarną dziurę. W jej wnętrzu parametry nieco się zmieniły i powstaje wszechświat, w którym obowiązują nieco inne prawa fizyki. W tym nowym wszechświecie tworzy się kolejna czarna dziura i tak dalej.Zderzenia płaskich Wszechświatów
W 2001 roku przedstawiono nową atrakcyjną wizję początku Wszechświata. Jej autorzy przyjmują, że to co uważamy za Wszechświat, jest tylko jednym z wielu (być może nieskończenie wielu) podobnych tworów rozmieszczonych w wielowymiarowej (najprawdopodobniej dziesięciowymiarowej) przestrzeni. W teorii superstrun, którą najlepsi współcześni teoretycy rozwijają w nadziei na rozwikłanie problemów fizyki cząstek elementarnych, owe twory noszą nazwę bran (skrót od ang. membrane - membrana). W trójwymiarowym świecie brany można sobie wyobrażać jako rozciągnięte płaskie lub zakrzywione powierzchnie. Teoria przewiduje, że brany mogą przesuwać się względem siebie, a nawet się zderzać. Gdy dojdzie do takiej kolizji, z natury niemal pusta brana wypełnia się gorącą mieszaniną cząstek elementarnych i "od wewnątrz" wygląda tak samo jak młody Wszechświat według klasycznej teorii Wielkiego Wybuchu. Podobnie też ewoluuje. Test to tylko hipoteza ale okazuje się, że tak samo wyglądający młody Wszechświat mógł powstać wskutek Wielkiego Wybuchu i inflacji lub zderzenia bran. Która z tych czysto teoretycznych opcji jest bliższa drodze rzeczywiście przebytej przez Wszechświat nie wiemy i najprawdopodobniej jeszcze długo nie będziemy wiedzieć.
| « Poprzednia |