Gwoli ścisłości, żeby nie było nieporozumień – w tej dziedzinie funkcjonują dwa znaczenia słowa „teoria”. Jedno odnosi się do rzeczy już potwierdzonych, zbadanych i najczęściej określane jest mianem teorii naukowej. Przykładem może być tutaj teoria heliocentryczna. Drugie znaczenie to nasze potoczne rozumienie tego słowa, odnoszące się do rzeczy mających szansę na istnienie, ale niepotwierdzonych. Może to być teoria strun, teoria wielkiego wybuchu i tak dalej, i tak dalej. Zatem – skoro tę kwestię mamy już za sobą, przejdźmy do konkretów. Oto wybrane i ciekawe teorie o naszym Wszechświecie.
Teoria Wieloświatów
Największą znaną nam strukturą w naszej rzeczywistości jest Wszechświat, w którym zawiera się wszystko inne. Można go porównać do wielkiego pudełka, do którego wrzucono wszystko, co znamy. Jednakże co z sytuacją, kiedy nasze pudełko nie jest jedynym? Naukowcy – z uwagi na to, że mają strasznie dużo wolnego czasu – lubią czasem dać się ponieść fantazji. Niejaki Hugh Everett stworzył wizję czegoś, co nazwał kwantową teorią wielu światów. Sięgnął on do samych podstaw mechaniki kwantowej, a konkretnie do czegoś, co my lubimy określać mianem „co by było, gdyby”. W skrócie wygląda to tak, że jeśli dana cząsteczka ma do wyboru kilka możliwości, kilka dróg do poruszania się, to musi wybrać tylko jedną z nich. Co jednak z pozostałymi? Każda kolejna droga jest początkiem nowego wszechświata. Właśnie tak.
Muszę przyznać, że ta teoria jest tak niesamowicie abstrakcyjna, że chyba nie zostanie potwierdzona nawet w ciągu najbliższych mileniów. Teoretycznie rzecz biorąc ma ona szansę bytu, ponieważ opiera się na podstawach mechaniki kwantowej. Uderza ona jednak w tematy tak rozległe, że ludzki umysł nie jest w stanie tego zrozumieć. Ba! Nam, osobnikom gatunku homo sapiens, ciężko jest zrozumieć nawet olbrzymie rozmiary naszej galaktyki, nie mówiąc już o gromadach galaktyk. Wracając jednak do wieloświatów – przystańmy i pomyślmy. Skoro ilość możliwych dróg danej cząsteczki równa jest ilości nowo powstałych wszechświatów, to jeśli tę zależność rozszerzymy na wszystkie istniejące cząsteczki, otrzymamy… bardzo dużo możliwości.
Dalej – ponieważ cząsteczki poruszają się… bardzo szybko, takie decyzje muszą podejmować dosłownie co jeden czas Plancka. Wyjaśniając – czas Plancka to najmniejsza jednostka fizyczna mająca sens. Wynosi gdzieś około… dziesięć do minus czterdziestej czwartej potęgi sekundy. W wyniku tego otrzymujemy kosmiczną, niemożliwą do wyobrażenia sobie ilość wszechświatów. Być może w jednym z nich moja kopia gdzieś w tym tekście zrobiła literówkę. Być może nieskończona ilość takich kopii zrobiła nieskończoną ilość literówek. Być może… dobra, wystarczy. Teraz coś prostszego.
Teoria białych dziur
Żeby zrozumieć sens istnienia białych dziur, trzeba pierw poznać ich nieodłączną część, czyli znane już nauce czarne dziury. Wiemy, że są to obiekty o ogromnej masie, które pochłaniają wszystko, co znajdzie się poza ich horyzontem zdarzeń. Robią to z taką siłą, że nawet światło, czyli – z wyjątkiem strusia Pędziwiatra – najszybsza forma we Wszechświecie, nie jest w stanie od nich uciec. Dlatego też czasami ludzie mylą się, mówiąc, że „czarne” odnosi się do koloru. Ciężko jest jednak badać tego typu obiekty, więc właściwie to nie wiemy o nich jeszcze nic. Niemniej nie powstrzymuje to naukowców przed dokładaniem kolejnych teorii. Panie i panowie – oto Fred Hoyle.
Pomysłów na to, jak powstał nasz Wszechświat, jest cała masa. Najpopularniejszym zaś i najbardziej prawdopodobnym jest Wielki Wybuch, co do którego pojawiło się już dość sporo dowodów. Mimo to Fred stwierdził, że czarne dziury mogą być w istocie czymś w rodzaju portali prowadzących właśnie do nowych wszechświatów. A ponieważ każdy portal musi mieć wejście i wyjście, tę część wyjściową nazwał on białymi dziurami, zaś połączenie między nimi otrzymało miano tunelu czasoprzestrzennego. Sytuacja jest analogiczna – tak jak czarne dziury z ogromną siłą wciągają wszystko na swojej drodze, tak białe dziury z ogromną siłą wypluwają to wszystko, co do czarnych dziur wpada. A to tylko wierzchołek góry lodowej.
Jeśli ta teoria okazałaby się prawdą, to opisana wcześniej teoria wieloświatów straciłaby rację bytu, ponieważ różnią się one praktycznie we wszystkim. Podobna jest jedynie ich skala i fakt, że w obu przypadkach ilość nowo powstałych wszechświatów jest… bardzo duża. A ponieważ czarnych dziur jest co najmniej tyle, ile galaktyk, to białych – zgodnie z teorią – jest dokładnie tyle samo. Każda z nich tworzy co chwila ogromne ilości wszechświatów, które prawdopodobnie rozpoczynają swoje istnienie procesem takim, jak nasz Wielki Wybuch. Prawdopodobnie w jednym z tych wszechświatów moja kopia… nie, dość tego.
Teoria Wielkiego Wybuchu
Pierwszym naukowcem, który zaproponował temat wielkiego bum, był Georges-Henri Lemaître, notabene ksiądz katolicki. W późniejszych latach była ona rozwijana przez innych naukowców, ale ponieważ badania ciągle trwają, to nie znamy jeszcze jej ostatecznej formy. Mimo to wiemy już dość sporo. Wszystko zaczęło się od bardzo, bardzo małej, gorącej i gęstej osobliwości, z której w mgnieniu oka wyłoniły się czas, przestrzeń, energia, materia oraz oddziaływania. Od tego czasu Wszechświat sukcesywnie się rozszerza, ale szybkości tego zjawiska nijak nie da się porównać do samego wybuchu. Wybuchu, który zgodnie z zasadami logiki wybuchem nie był, ponieważ – zamiast rozchodzić się w przestrzeni – sam tę przestrzeń tworzył. Taka drobna dygresja.
Ludzkość przeprowadziła już wiele obserwacji, które udowadniały ową teorię. Pokazała to między innymi obserwacja widma promieniowania elektromagnetycznego bardzo odległych galaktyk, a także sam fakt rozszerzania się Wszechświata. Naukowcy bowiem odwrócili ten proces – skoro wraz z upływem czasu wszystko się rozszerza, to idąc w drugą stronęm, powinno się zbijać w coraz ciaśniejszą masę, dochodząc ostatecznie do postaci wspomnianej wcześniej osobliwości. Niektórzy z nich starają się nawet dociec, co było wtedy, kiedy nic nie było, ale – podobnie jak w przypadku teorii wieloświatów – są to rozważania niesamowicie abstrakcyjne. W każdym razie mówią one, że sama osobliwość była dziesięciowymiarowym światem, w którym obowiązywała teoria wielkiej unifikacji, ale to już informacje dla bardziej zainteresowanych i – przede wszystkim – bardziej obeznanych.
M-Teoria
Nieco dziwna nazwa teorii wymyślonej przez Edwarda Wittena absolutnie nie wyjaśnia tego, na czym polega, ale jest to jedna z tak zwanych teorii wszystkiego, czyli czegoś, co łączy ze sobą w logiczny i zgodny sposób absolutnie wszystkie prawa fizyki. Poziom abstrakcji sięga w tej chwili zenitu, więc… uważajcie. Potwierdzenia takiej samej, własnej teorii, poszukuje również Stephen Hawking, ale to temat na oddzielną rozprawę – zainteresowanym polecam jeden z najlepszych filmów ostatnich lat, czyli „Teorię wszystkiego”. Właściwie to wszystkie teorie o naszym Wszechświecie chowają się w obliczu teorii unifikacji, ale dość. Wróćmy do M-Teorii.
Jej głównym budulcem jest wspomniana przed chwilą teoria wielkiej unifikacji oraz teoria strun. Warto wspomnieć, że ta druga okazała się matematycznie spójna, a więc wyniki wszystkich obliczeń prowadzonych zgodnie z nią wychodziły dokładnie tak, jak powinny. Daje to dużą szansę na to, że na innych płaszczyznach także wszystko będzie się zgadzać. Jednakże mówimy tutaj głównie o obecnym stanie, ponieważ nie udało się jeszcze utworzyć teorii, która powiązałaby ze sobą absolutnie wszystko, łącznie z Wielkim Wybuchem. Przed fizykami teoretycznymi jeszcze naprawdę długa droga, ale nadzieję na przyspieszenie prac daje coraz większy postęp technologiczny – mocniejsze komputery oznaczają większą ilość i większą precyzję przeprowadzanych symulacji, zaś nowocześniejsze akceleratory cząsteczek dają możliwość przeprowadzania częstszych i bardziej dopracowanych eksperymentów. Zainteresowanych odsyłam do artykułu na Wikipedii, bo dla niefizyków większość rzeczy będzie po prostu niezrozumiała.
Wielki Atraktor i Koncentracja Shapleya
Ostatnia teoria, a właściwie zbiór przemyśleń, to temat nieco luźniejszy, odnoszacy się do pewnego zjawiska, które spędzało sen z powiek wielu naukowcom. W latach osiemdziesiątych zauważyli oni bowiem, że duża część obserwowanych z Ziemi galaktyk porusza się w kierunku wspólnego miejsca. Oczywiście w przybliżeniu. Nazwali je Wielkim Atraktorem. Ponieważ ówczesna technika nie pozwalała dojrzeć, cóż to za masywny obiekt tam się znajduje, zaczęto szukać innego wyjaśnienia. W międzyczasie odkryto, że galaktyki znajdujące się za owym atraktorem poruszają się, ale nie w jego kierunku. A ponieważ ruch materii w przestrzeni – nie licząc samego rozszerzania się Wszechświata – jest napędzany przez siłę grawitacji, to dalej, za Wielkim Atraktorem, musiało znajdować się coś jeszcze masywniejszego. Obecnie wiemy już, że tym masywniejszym czymś jest Koncentracja Shapleya, czyli największe skupisko galaktyk w całym znanym nam Wszechświecie. Jednak… to nie wszystko.
Astronomowie zauważyli, że – z uwagi na to, że prędkość galaktyk jest mniej więcej stała – jakiś inny obiekt musi powodować ten ruch galaktyk. Problem w tym, że obiekt ten musiałby znajdować się poza granicami obserwowanego przez nas Wszechświata, w „przestrzeni międzywszechświatowej”, mówiąc umownie. Zastosowanie znalazła tutaj teoria inflacji kosmologicznej Wymyślono, że podczas rozszerzania się Wszechświat dosłownie wypchnął tego typu niejednorodności ze swoich granic. Jest to jednak kwestia mocno dyskusyjna i całkiem możliwe, że jednostajny ruch galaktyk jest powiązany tylko z ową inflacją. Nie z jakimś mitycznym wręcz obiektem, który zza praktycznie nieistniejącej rzeczywistości zakłóca spokój porządnym galaktykom. Jednakże, jak w przypadku poprzednich teorii, na myśl nasuwa się tylko westchnięcie połączone z pytającym „któż to może wiedzieć…”.