Zanimljivosti

U ranijim vremenima ljudi su vjerovali da je Zemlja u središtu svemira

Stoga oni ne bi bili iznenađeni činjenicom da je svemir u svim smjerovima isti. Međutim, nakon Kopernika, srozani smo u statusu na maleni planet koji kruži oko vrlo prosječne zvijezde u vanjskom rubu jedne tipične galaktike, koja je samo jedna od stotinu milijardi galaktika u vidljivom svemiru. Sada smo tako skromni da ne možemo zahtijevati neki posebni položaj u svemiru. Moramo stoga pretpostaviti da je pozadinsko zračenje također isto u svim smjerovima oko bilo koje druge galaktike.

Takvo što je moguće samo ako su prosječna gustoća svemira i brzina širenja svugdje iste. Svako odstupanje od prosječne gustoće ili od brzine širenja, na velikom području prouzročilo bi razlike u jačini mikrovalnog pozadinskog zračenja iz različitih smjerova. To znači da je, gledano u velikim razmjerima, ponašanje svemira jednostavno, a nije kaotično. Stoga se za njega mogu raditi predviđanja daleko u budućnost. Budući da je širenje svemira tako jednoliko, može ga se izraziti u obliku jednog jedinog broja, udaljenosti između dviju galaktika. Ta se udaljenost u sadašnje vrijeme povećava, ali za očekivati je da će gravitacijsko privlačenje sve više i više usporavati tempo širenja.

Ukoliko je gustoća veća od neke kritične vrijednosti, gravitacijsko privlačenje će na kraju zaustaviti širenje i natjerati svemir na započinjanje stezanja. Svemir bi se urušio u Velikom stisku. To bi bilo slično onom Velikom prasku kojim je svemir bio započeo. Veliki stisak bi bio ono što se zove singularnost, posebnost, stanje beskonačne gustoće pri kojem se slamaju svi zakoni fizike. To znači da čak ako bi se i nešto događalo nakon Velikog stiska, ne bi se moglo predvidjeti kakvi bi to događaji bili.

A bez uzročne veze između događaja nema nikakvog značenja reći da se jedan događaj dogodio nakon drugog. Moglo bi se jednako tako reći da je naš svemir skončao u Velikom stisku te da su bilo kakvi događaji koji su se dogodili “nakon” toga bili dio drugog, odvojenog svemira. To je nešto poput reinkarnacije. Kakvo se značenje može dati izjavi da je neko novorođenče isto kao netko tko je bio umro, ukoliko to dijete nije naslijedilo značajke ili pamćenje iz ranijeg života. Može se jednako tako ispravno reći da je to neka druga osoba.

Ako je prosječna gustoća svemira manja od one kritične vrijednosti, on se neće ponovno početi stezati već će se nastaviti širiti zauvijek. Gustoća će nakon izvjesnog vremena postati tako niska da gravitacijsko privlačenje neće više imati nekog znatnog učinka na usporavanje širenja. Galaktike će se nastaviti udaljavati stalnom brzinom. Stoga je ključno pitanje za budućnost svemira: Koja je njegova prosječna gustoća? Ukoliko je manja od kritične vrijednosti, svemir će se zauvijek širiti. Ali ako je veća, svemir će se ponovno stezati, doživjeti kolaps i skončati Velikim stiskom. Međutim, u odnosu na druge proroke Sudnjeg dana, ja imam izvjesnih prednosti.

Čak i ako svemir doživi kolaps, mogu pouzdano pretkazati da se neće prestati širiti još najmanje deset milijardi godina. Ne očekujem da ću doživjeti potvrdu ili pobijanje moga predviđanja. Možemo na temelju promatranja pokušati s procjenom prosječne gustoće svemira. Pobrojimo li zvijezde i zbrojimo njihove mase, dobivamo manje od jedan posto kritične gustoće. Čak i kad pribrojimo tome mase oblaka plina i prašine koje vidimo u svemiru, sve to zajedno čini samo oko jedan posto kritične vrijednosti. Međutim, poznato nama je da svemir mora sadržavati i tako zvanu tamnu tvar, koja se ne može izravno promatrati. Jedan dokazni putokaz prema postojanju te tamne tvari dolazi nam iz spiralnih maglica.

Te maglice su galaktike, ogromne diskolike nakupine zvijezda i plina. Ustanovljujemo da se vrte poput zarotiranog kotača, no brzina vrtnje dovoljno je velika da bi se te galaktike — kad bi sadržavale samo vidljive zvijezde i plin — razletjele. Stoga mora u njima postojati neki nevidljivi oblik tvari čije gravitacijsko djelovanje je dovoljno jako da održava rotirajuću galaktiku na okupu. Drugi dokazni putokaz za tamnu tvar dolazi nam iz galaktičkih jata. Ustanovili smo naime da galaktike i nisu baš potpuno ravnomjerno raspoređene po prostoru; drže se zajedno u jatima koja broje od samo nekoliko galaktika pa i do više milijuna. Po svoj prilici, ova jata su se oblikovala zato jer galaktike privlače jedne druge u nakupine. Međutim, možemo mjeriti brzine kojima se pojedine galaktike gibaju unutar jata.

Ustanovljujemo da su te brzine tako velike da bi se jata već razletjela da ih ne drži na okupu neko dodatno gravitacijsko privlačenje. Za tu dodatnu gravitaciju potrebna je masa znatno veća od mase svih prisutnih galaktika. To vrijedi čak i za slučaj ako računamo da galaktike imaju mase koje su potrebne da se one same ne raspadnu zbog rotacije. Prema tome, zaključujemo da u jatima u prostoru između vidljivih glaktika mora postojati neka dodatna tamna tvar koju ne vidimo.

Mogu se napraviti prilično pouzdane procjene količine tamne tvari u onim galaktikama i u onim jatima za koje imamo dobro utvrđene podatke. Ali sve te procjene daju tek samo oko deset posto kritične gustoće potrebne da bi se svemir zaustavio u širenju i počeo stezati. Prema tome, oslonimo li se samo na sadašnji opažački dokazni materijal, predviđanje je da će se svemir nastaviti širiti zauvijek. Nakon pet milijardi ili toliko nekako godina, Sunce će iscrpiti sve svoje nuklearno gorivo. Nadi-mat će se i pretvoriti u ono što nazivamo crvenim divom, progutavši pritom Zemlju i druge bliže planete. Zatim će se skupiti i smiriti u oblik zvan bijeli patuljak, vruću kuglu polumjera nekoliko tisuća kilometara. Ja dakle predviđam kraj svijeta, što baš i nije neko upotrebljivo predviđanje. Ne mislim da će ono previše srušiti vrijednost dionica na svjetskim burzama.

Pred nama su jedan ili dva hitnija problema. U svakom slučaju, u vrijeme kad Sunce dođe do takvog kraja, mi bismo već trebali ovladati nekom vrstom međuzvjezdanog transporta, pod pretpostavkom da prije toga ne uništimo sami sebe. Za deset ili toliko otprilike milijardi godina sagorijet će većina zvijezda u svemiru. Zvijezde mase usporedive sa Sunce postat će ili bijeli patuljci ili pak neutronske zvijezde koje su čak manje i gušće nego bijeli patuljci. Zvijezde masivnije od Sunca mogu postati crne jame, koje su još manje i iz čijeg jakog gravitacijskog polja ne može pobjeći ni svjetlost. Ipak, ovi zvjezdani ostaci će nastaviti kružiti oko središta naše Galaktike, i to jednom u otprilike stotinu milijuna godina. Zbog bliskih susreta tih ostataka neki od njih će biti izbačeni iz Galaktike.

Ostali će se spuštati u staze sve bliže središtu i na kraju će se skupiti svi zajedno, oblikujući golemu crnu jamu u središtu Galaktike. Što god da je ona tamna tvar u galaktikama i jatima, za očekivati je da će i ona na kraju pasti u ove vrlo velike crne jame. Moglo bi se stoga sažeto reći da će većina tvari galaktika i jata na kraju krajeva završiti u crnim jamama. Međutim, prije nekoliko godina sam ustanovio da crne jame nisu tako crne kako ih se oslikava.

Načelo neodređenosti kvantne mehanike izriče da se česticama ne može potpuno točno odrediti i položaj i brzina. Što se točnije ustanovi položaj neke čestice, to je manje točno izmjeriva njena brzina i obratno. Ako je neka čestica u crnoj jami, njezin je položaj točno određen u tom smislu da je ona sigurno u crnoj jami. To znači da se njena brzina ne može posve točno utvrditi. Moguće je stoga da brzina čestice bude i veća od brzine svjetlosti. To bi joj pak omogućilo bijeg iz crne jame. Čestice i zračenje će dakle postepeno istjecati iz crne jame. Golema crna jama u središtu neke galaktike imala bi polumjer milijune kilometara.

Unutar tako velike crne jame bio bi dakle velik stupanj neodređenosti u položaju čestice. Stoga bi bila i mala nedoređenost u brzini čestice, što znači da bi bilo potrebno vrlo dugo vrijeme da neka čestica pobjegne iz crne jame. Ali na kraju ipak bi. Za veliku crnu jamu u središtu neke galaktike trebalo bi proći 1090 godina prije nego ona potpuno ispari i nestane; to je broj 1 iza kojeg slijedi devedeset ništica. To je vrijeme mnogo mnogo duže od sadašnje starosti svemira, koja je samo 1010 godina; broj 1 iza kojeg slijedi deset ništica. No ako se svemir zauvijek širi, bit će i za gore rečeno dovoljno vremena da se dogodi.

Budućnost tog zauvijek širećeg svemira bila bi zapravo vrlo dosadna. No nipošto nije sigurno da će se svemir zauvijek širiti. Posjedujemo čvrste dokaze za samo jednu desetinu gustoće potrebne da svemir zaustavi jednoga dana širenje i započne stezanje. Ali, moguće je da ima i drugih vrsta tamne tvari koje nismo otkrili, a koja bi mogla podići prosječnu gustoću svemira do kritične vrijednosti ili iznad nje. Ova dodatna tamna materija trebala bi se nalaziti izvan galaktika i izvan galaktičkih jata. U protivnom, bili bismo zamijetili njen učinak na rotaciju galaktika ili gibanje galaktika u jatima.

Zašto bismo mislili da treba biti dovoljno tamne tvari da na kraju svemir doživi kolaps? Zašto jednostavno ne vjerujemo u tvar za postojanje koje imamo čvrste dokaze? Razlog toj nevjerici je što posjedovanje jedne desetine sadašnje kritične gustoće zahtijeva nevjerojatno pažljiv odabir početne gustoće i brzine širenja. Da je gustoća svemira jednu sekundu nakon Velikog praska bila veća za samo jedan dio od tisuću milijardi (jednu tisućinku jedne milijardinke), svemir bi doživio kolaps već nakon deset godina.

S druge strane, da je gustoća svemira u tom trenutku bila za taj isti iznos manja, svemir bi od deset godina starosti pa nadalje bio zapravo prazan prostor. Kako to da je početna gustoća svemira tako pažljivo odabrana? Možda ima nekog razloga zašto bi svemir trebao imati točno kritičnu gustoću. Čini se da postoje dva moguća objašnjenja. Jedno je takozvano antropsko načelo, koje se može parafrazirati kao: Svemir je kakav jest, jer da je drukčiji mi ne bismo niti postojali da to ustanovimo.

Zamisao iza toga je da mogu postojati mnogi različiti svemiri s različitim gustoćama. Samo oni čije gustoće su vrlo blizu kritičnoj gustoći potrajali bi dovoljno dugo i sadržavali dovoljno tvari za nastanak zvijezda i planeta. Samo u takvim svemirima bi postojala inteligentna bića koja postavljaju pitanje: Zašto je gustoća tako blizu kritičnoj? Ako je to objašnjenje sadašnje gustoće svemira, nema razloga vjerovati da svemir sadrži više materije negoli što smo već ustanovili. Pri jednoj desetinki kritične gustoće bilo bi dovoljno tvari za oblikovanje zvijezda i galaktika.

error: Content is protected !!