Logo Kosmosu albo o potrzebie budowania Czwartego Wszechświata.pdf

astro nomia

niejsze . Egipcjanie mocno stąpali po ziemi.

Geb, bóg Ziemi, to mężczyzna, którego wizerunek

był często przedstawiany w pozycji leżącej, czasem

malowany zielonym kolorem, a z jego ciała wyrastały

rośliny. Ziemia była „domem Geba”. To jego śmiech

miał wywoływać to, co dziś nazywamy trzęsieniami

ziemi. Ponad Gebem stał bóg Shu, jego ojciec. Był bo-

giem zimnego, suchego powietrza. Jak później Atlas,

był odpowiedzialny za podtrzymywanie sklepienia

niebieskiego i oddzielanie go od Ziemi. Wyprężona

w łuk, rozpięta nad światem bogini Nut ma ciało po-

kryte gwiazdami. Podtrzymywana przez Shu, nakrywa

Stanisław Bajtlik, astro-

fizyk, pracuje w Centrum

Astronomicznym im. Ko-

pernika PAN w Warsza-

wie. Zajmuje się kosmolo-

gią. Jest autorem kilku-

dziesięciu prac nauko-

wych i książki „Kosmiczny

alfabet”. Pracował na uni-

wersytetach w Princeton,

Kolorado i w Centrum Fi-

zyki Teoretycznej w Trie-

ście. Od lat zajmuje się

popularyzacją nauki.

Logo Kosmosu

albo

Stanisław Bajtlik

o potrzebie budowania Czwartego Wszechświata

swego męża i brata, Geba. Wokoło kręcą się inni bo-

gowie: Ozyrys, Izis, Set… Każdy zajmuje się sprawami

w swoim zakresie kompetencji, sprawiając, że bieg

spraw na świecie ma swój porządek.

Ilustracja przedstawia egipski model Wszech-

świata, który przetrwał przynajmniej dwa i pół tysiąca

lat. Przez długi czas wszystkim się zdawało, że jest to

model, który dobrze działa. Że nie trzeba w nim nic

zmieniać. Ilustracja, którą tu pokazujemy, była jedno-

cześnie podręcznikiem kosmologii i logo systemu uz-

nawanego za „jedynie słuszny”. Był to Pierwszy

Wszechświat.

Amerykański badacz nauki, Thomas S. Kuhn

(1922–1996), wprowadził pojęcie paradygmatu nauko-

wego. Paradygmat, według Kuhna, to zbiór pojęć i teorii

tworzących podstawy nauki w danym okresie. Paradyg-

mat nie jest dany raz na zawsze. Rewolucje naukowe

według Kuhna są związane ze zmianą paradygmatu.

Mówiąc prostszym, popularnym językiem, kuh-

nowska rewolucja naukowa polega na zmianie obraz-

ka, zmianie owego „logo”, które ludzie mają przed

oczami, gdy myślą, mówią i piszą o świecie.

Taka rewolucja miała miejsce wraz z powsta-

niem wyrastającego z nauki greckiej, geocentrycznego

Drugiego Wszechświata. Na rysunku widzimy geo-

centryczny Wszechświat, którego budowa odpowiada

schematowi wypracowanemu przez Ptolemeusza

(ok. 90–ok. 168). Powłoka Saturna znajduje się wew-

nątrz firmamentu zawierającego gwiazdy ułożone

w konstelacje. Nie ma w tym schemacie bogów. Są za

to inne idealizacje. Są doskonale kołowe orbity. Jest

idealna sfera gwiazd stałych, do której przyklejone są

konstelacje. Wszystkie gwiazdy są w jednakowej od-

ległości. Wszechświat jest skończony i wcale nie duży.

Ziemia znajduje się w środku.

Ta ikona, ten model, czy wreszcie ten paradyg-

mat też przetrwały długo, przynajmniej półtora tysiąca

lat. Nawet po rewolucji kopernikańskiej, gdy w centrum

Kosmosu zamiast Ziemi znalazło się Słońce, Wszech-

świat wciąż był „okrągły”, mały, otoczony „sferą

gwiazd stałych”. W niektórych podręcznikach elemen-

tarnej fizyki, przy omawianiu inercjalnych układów od-

niesienia, wciąż jeszcze do dziś (!) używa się przykładu

z „układem związanym z gwiazdami stałymi”.

Ikona („logo”) Drugiego Wszechświata to war-

stwowy, cebulowy Kosmos. Takie wyobrażenie zapadło

głęboko w pamięć. Przenikało od sztuki. W Boskiej ko-

medii Dantego mamy kolejne kręgi piekieł i niebios.

Kiedy Dante i Beatrycze docierają do nieba, widzą chó-

ry anielskie zorganizowane w koncentryczne kręgi.

Ludzie mieli znane kłopoty z zerem. Czy nic mo-

że być czymś? Nie dawało to spokoju starożytnym

Grekom. Podobny problem miano z nieskończonością.

Czy coś może być nieskończone i co to właściwie zna-

czy? Skoro liczb naturalnych jest nieskończenie wiele,

a jest ich tyle samo co ich kwadratów, to jak część

może być mniejsza od całości? Te niepokoje utrudnia-

K iedyś było lepiej. Wszystko było prostsze i pięk-

ły kolejną zmianę paradygmatu – re-

wolucję, która doprowadziła do ut-

worzenia Trzeciego Wszechświata.

Trzeci Wszechświat, które-

go ikoną (logo) jest ilustracja

z Wiecznej przepowiedni Thoma-

sa Diggesa (1546–1595), przedsta-

wiona na rys. . Heliocentryczny

świat jest zanurzony w nieskoń-

czonym morzu gwiazd. Napis na

najbardziej zewnętrznej sferze mó-

wi: „Ta orbita gwiazd stałych rozcią-

ga się sferycznie na nieskończoną wy-

sokość i jest nieruchoma”.

Uff! To była prawdziwa rewolucja.

Nie mamy już kryształowej, idealnej sfery

gwiazd stałych. Nie mamy granicy Kosmosu. Wszech-

świat jest nieskończenie wielki, wypełniony nieskoń-

czoną liczbą gwiazd.

Dzisiejszy model Wszechświata bardzo odbiega

od tego na obrazku . Słońce nie jest wyróżnioną

gwiazdą. To nie gwiazdy wyznaczają budowę

Wszechświata, ale galaktyki. W dodatku Wszechświat

się rozszerza. Mimo to najważniejsza własność tego

Trzeciego Wszechświata jest zachowana – przestrzeń

we współczesnej kosmologii jest nieskończona, wy-

pełniona nieskończoną ilością materii. Nowoczesnym

logo tego współczesnego Trzeciego Wszechświata

jest diagram kołowy pokazujący podział tortu od-

powiadającego zawartości Kosmosu.

Właśnie ten diagram jest najważniejszym po-

wodem, dla którego należy przystąpić do budowy

Czwartego Wszechświata. Cóż bowiem na nim widzi-

Dziś wiemy, że nie ma

bogów: Shu, Geba i Nut. Wie-

my, że nie ma doskonałych

orbit kołowych, kryształowej

sfery gwiazd stałych i in-

nych tworów, o istnieniu

których ludzie byli kiedyś

święcie przekonani. Jakim

mirażom ulegamy dziś?

W historii fizyki wie-

lokrotnie postulowano formy

materii, które miały rozwiązy-

wać problemy, a które potem

okazały się złudzeniami. Kiedy nie

rozumiano zjawisk cieplnych, do wy-

jaśnienia przepływu ciepła od ciał o wyż-

szej temperaturze do ciał o niższej temperaturze

używano pojęcia cieplika.

Dziś wiemy, że cieplika nie ma, a zjawiska te

można wyjaśnić w oparciu o atomowo-cząsteczkową

budowę materii, w ramach fizyki statystycznej. Kiedy

nie rozumiano, w jaki sposób fale elektromagnetyczne

mogą przenosić energię w próżni, wprowadzono hipo-

tezę wypełniającego cały Kosmos doskonale sprężyste-

go, nieważkiego ośrodka – eteru. Do dziś z tego pomys-

łu pozostało jedynie powiedzenie „na falach eteru”.

Czy ciemna energia, powodująca, że Wszech-

świat wydaje się być płaski (jak kiedyś wydawała się

Ziemia), okaże się być czymś takim, jak kiedyś cieplik

i eter? Bardzo możliwe. Przyroda nie znosi bowiem nie

tylko próżni. Przyroda nie znosi także nieskończoności.

Jakie jest wyjście z tej sytuacji? Konieczna wy-

daje się budowa Czwartego Wszechświata. Być może

my? Około 95% masy-energii we Wszechświecie jest

w postaci bajkowych form energii, o których nic nie

wiadomo. Pół biedy z ciemną materią. Tę tworzą za-

pewne jakieś jeszcze nieodkryte cząstki, skupione

w galaktykach i gromadach galaktyk. Ale prawie 70%

to ciemna energia. Zupełnie egzotyczna forma materii.

Ma ujemne ciśnienie, co powoduje, że efektywnie

działa jak antygrawitacja. Co jeszcze dziwniejsze, po-

mimo rozszerzania się Wszechświata, jej gęstość po-

zostaje stała. A to już pachnie kreacją materii z nicze-

go, jak w porzuconym dawno modelu stanu stacjonar-

nego Wszechświata.

Co więcej, nieskończoność Wszechświata musi

budzić niepokój. Masa Wszechświata, objętość, liczba

cząstek materii czy liczba wypełniających go fotonów

byłyby także nieskończone. Byłyby to jedyne nieskoń-

czone wielkości w fizyce. Czy chcemy żyć w takim

Wszechświecie?

okaże się, że przestrzeń ma niezwykłe własności spój-

ności, które sprawiają, że światło może obiegać

Wszechświat naokoło. Być może Wszechświat okaże

się skończony i mały, jak na dawnych ilustracjach,

choć w przeciwieństwie do nich nieskończony. Być

może kolejnym logo – myślowym skrótem paradygma-

tu Czwartego Wszechświata będzie dwunastościan

foremny . Ściany tego dwunastościanu byłyby pos-

klejane ze sobą tak, jak sklejając krawędzie kartki pa-

pieru, można utworzyć walec albo torus. Taki Wszech-

świat miałby niezwykłe własności, ale wiele zalet –

były skończony, liczba cząstek w nim, jego masa, ob-

jętość itd. byłyby skończone.

Niektóre obserwacje astronomiczne zdają się

sugerować, że taka jest właśnie budowa Kosmosu.

Dwunastościan foremny zastąpiłby więc dawnych bo-

gów i idealne sfery i kryształowe kule. Czy tak się sta-

nie? O tym w jednym z kolejnych esejów.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: