Archiwa tagu: kosmos

Człowiek Wobec Multiwersum

Przeczytałem ostatnio niezwykle intrygującą (i świetnie napisaną) książkę Maxa Tegmarka pt. Nasz matematyczny wszechświat. W poszukiwaniu prawdziwej natury rzeczywistości. Autor – kosmolog i fizyk teoretyczny – dowodził w niej współistnienia czterech typów multiwersów, a więc zbiorów wszechświatów równoległych do naszego.

Dwa pierwsze typy tych niezwykłych zbiorowisk miałyby istnieć w przestrzeni zdominowanej przez tak zwaną inflację – zjawisko polegające na samoistnym, lawinowym tworzeniu się przestrzeni, energii i materii z niemal niczego. To, co określamy mianem Wielkiego Wybuchu, miałoby zachodzić w tych miejscach, w których inflacja zatrzymała się, podczas gdy w innych trwa wiecznie. Według Tegmarka, Big Bang nie ogranicza się jedynie do narodzin pojedynczego wszechświata, ale właśnie całego multiwersum (Tegmark nazywa je multiwszechświatem poziomu I) – zbioru wszechświatów, w których panują takie same prawa fizyki. Ponieważ według tej teorii miejsc, w których inflacja zatrzymała się, jest nieskończenie wiele, oznacza to z kolei narodziny nieograniczonej ilości rozdzielnych czasoprzestrzennie multiwersów o różnych właściwościach fizycznych (multiwszechświat poziomu II). Ponieważ zakres sił oddziaływań fizycznych sprzyjających rozwojowi życia jest niezwykle wąski, zdecydowana większość takich kosmosów byłaby pusta i martwa.Conceptual image of bubble universesBrzmi niedorzecznie? Na pierwszy rzut oka zapewne tak. Jeśli jednak weźmie się pod uwagę fakt, że minimalna zmiana parametru jakiejkolwiek stałej fizycznej uniemożliwiłaby pojawianie się życia, pozostaje tylko uwierzyć Tegmarkowi – albo przyjąć, że Wszechświat powstał jeden jedyny raz, a za jego niesamowitym dostrojeniem do powstania życia stoi przypadek (lub Bóg).

Teoria postulowana przez Tegmarka (rzecz jasna nie jest jedynym jej zwolennikiem – opowiadają się za nią chociażby tacy naukowcy, jak Brian Greene czy Lawrence Krauss) ma bardzo ciekawe implikacje. Jeśli istnieje nieskończenie wiele wszechświatów, to znaczy, że układy atomów muszą powtarzać się w nich nieskończenie wiele razy, a zatem każdy z nas posiada w nich nieskończenie wiele sobowtórów, w tym również takich, które przeżywają dokładnie to samo, co my (i są nami nie mniej, niż my sami). Jestem dość sentymentalny, a przy tym kocham swoje życie, toteż myśl, że nawet po mojej śmierci zawsze gdzieś tam jakaś kopia mnie będzie przeżywać dokładnie to samo, co ja tutaj, napawa mnie swego rodzaju otuchą.

Co innego czuję, kiedy uświadamiam sobie, że oznaczałoby to także powtarzanie się w nieskończoność najczarniejszych scenariuszy dla całych cywilizacji – na przykład ludobójstw. W całej wieczności nie byłoby wtedy chwili, w której gdzieś naziści nie gazowaliby tysiącami ludzi w obozach zagłady. Ba – w pewnych kopiach naszej planety wygraliby II wojnę światową, i sprawowali swoje chore rządy nad całą planetą. Zresztą wszystko, co mogłoby się wydarzyć, musiałoby powtarzać się nieskończenie wiele razy we wszystkim możliwych wariantach przez całą wieczność – wojny atomowe, mordercze epidemie, zagłady na skalę kosmiczną, itd.

Osobiście od dawna wierzę w istnienie tego, co Tegmark określa mianem multiwszechświata poziomu II – nie potrafię tylko zdroworozsądkowo ustosunkować się do jego istnienia. Czy – zważywszy na to, że z innymi kosmosami nie łączy mnie nawet wspólna czasoprzestrzeń – powinienem traktować ich hipotetycznych mieszkańców wyłącznie jako abstrakcję – ni mniej, ni więcej, tylko myśl w swojej głowie? Czy o czymś, co istnieje w innej, absolutnie niedostępnej rzeczywistości, można mówić jako o czymś realnym? A może zupełnie słusznie byłoby czuć więź zarówno z nimi, jak i każdą możliwą wersją mnie?

***

Grafika pochodzi ze strony GettyImages z darmowymi obrazkami.

Reklamy

Majestat

Nocne, rozgwieżdżone niebo już od dziecka wprawiało mnie w stan niewymownego zachwytu i zdumienia – choć wtedy było dla mnie zaledwie dwuwymiarowym firmamentem, czarną płachtą przyozdobioną tysiącami świecidełek. Dziś, jako człowiek dorosły, wiedzący znacznie więcej i dostrzegający w nim głębię, jestem nim zafascynowany jeszcze bardziej.

Dzięki potężnym teleskopom kosmicznym człowiek może zajrzeć w bardzo głębokie zakamarki uniwersum, i ujrzeć niewyobrażalnie odległe galaktyki i ich gromady. Ponieważ światło potrzebowało gigantycznej ilości czasu by dotrzeć do nas od danego obiektu, widzimy go takim, jaki był w chwili, gdy zostało ono wyemitowane – co oznacza, że wiele z najdalszych z nich istnieje obecnie w formie znacznie zmienionej bądź nie istnieje wcale. A są obszary tak dalekie, że światło z nich nie przedarło się do nas od początku ich istnienia – a w przypadku niektórych nie zdoła zrobić tego nigdy, jako że Wszechświat wciąż się rozszerza, i robi to coraz szybciej, w każdym kierunku jednocześnie. Ale i tak jest na co popatrzeć: średnica widzialnego uniwersum wynosi 93 miliardy lat świetlnych (rok świetlny to odległość, jaką światło pokonuje w ciągu roku, czyli około 9,4 biliona kilometrów). Przestwór ten wypełnia 300 tryliardów gwiazd, wśród których krąży niezliczona ilość planet. Być może na niektórych z nich istnieje życie, również w formach inteligentnych.IDL TIFF fileSkąd jednak wzięło się to wszystko? Niektórzy naukowcy twierdzą, że z nicości: pozbawionego wymiarów bezczasu, który jednak posiadał twórczy potencjał. Według nich siła sprawcza jest bezosobowa, a pytanie o jej pochodzenie nie ma sensu, jako że stanowi ona immanentną właściwość samej natury. Ponieważ zaś Wszechświat posiada łączną energię równą 0 (gdyż dodatnia energia materii zostaje równoważona ujemną energią oddziaływań grawitacyjnych), stanowi on jakby formę nicości, jej spontaniczne i samoistne przekształcenie. Przyznam, że nie potrafię tego zrozumieć – choć zapewne dlatego, że nie umiem przestawić się na czysto abstrakcyjne rozumowanie naukowców. Doświadczenie życia codziennego kształtuje w człowieku zupełnie inne, intuicyjne pojmowanie rzeczywistości, które jednak w odniesieniu do takich kwestii nie ma zastosowania.

Być może istnieje coś więcej niż jeden wszechświat. Jest hipoteza Wieloświata – zbioru nieskończonej liczby wszechświatów o rozmaitych wartościach oddziaływań fizycznych. Jest wiele wariantów tej hipotezy; do mojej wyobraźni najbardziej przemawia ta, jakoby poszczególne uniwersa powstawały w nicości, a więc istniały w zupełnej niezależności czasoprzestrzennej względem siebie i nie mogły w żaden sposób na siebie oddziaływać. Można by więc rzec, że wszechświaty takie same sobie istnieją zawsze i wszędzie, ale w stosunku do siebie nawzajem – nigdy i nigdzie. Hipoteza ta powstała jako próba wyjaśnienia niezwykłego dostrojenia stałych fizycznych obowiązujących w naszym wszechświecie do powstania życia – gdyby tylko nieznacznie zmienić którekolwiek z nich, życie powstać by nie mogło (przynajmniej w formie nam znanej i jedynej dla nas wyobrażalnej).

Czasami wydaje mi się, że odkrycia astronomiczne nie tyle odkrywają prawdę o kosmosie, co raczej uświadamiają nam jego nieodgadnioność. Każde kolejne odkrycie rodzi bowiem szereg nowych pytań, a odpowiedzi na nie – jeszcze kolejne. Dziś na przykład wiemy już, że widoczna gołym okiem materia barionowa (składająca się ze znanych nam pierwiastków) stanowi niecałe 5 procent bilansu energetycznego Wszechświata, a na resztę przypada tajemnicza ciemna materia (26,8%) i ciemna energia (68,3%). Czym są te dwie składowe i jaka jest ich natura – nie wie nikt. Można więc śmiało powiedzieć, że wiemy, iż prawie nic nie wiemy. I choć to prawie nic wystarcza nam do życia, to jednak nie zaspokaja naszej ciekawości.

Nasz aktualny stan wiedzy na temat Wszechświata każe nam sądzić, że nie będzie wieczny, że i jego czeka kiedyś kres. Za niewyobrażalnie długi okres czasu wszystkie gwiazdy zgasną, a ogrom ten stanie się zimny i pusty. Nie będzie żadnej świadomości, która mogłaby go postrzegać, nie będzie myśli, która mogłaby nadawać sens jego istnieniu.

Ale jest coś równie niepojętego jak sposób w jaki Wszechświat funkcjonuje i jego tajemniczość: obojętność tego przestworu na los ludzki i nasza znikomość względem niego. Świadomość tych dwóch rzeczy sprawia, że kiedy patrzę w gwiaździste niebo, czuję się tak, jakbym obcował z absolutem – i choć absolut ten jest nieświadomy samego siebie, w niczym nie umniejsza to jego majestatu.

***

Zdjęcie zostało wykonane przez NASA przy pomocy teleskopu Hubble’a i nosi tytuł ”Ultragłębokie Pole Hubble’a”. Opublikowane zostało w 2004 roku. Na fotografii widnieje około 10 tysięcy galaktyk; światło z najstarszych z nich (czerwonych) zostało wysłane zaledwie 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu, w którym narodził się Wszechświat.

Brian Greene – ”Ukryta Rzeczywistość. W Poszukiwaniu Wszechświatów Równoległych”

Brian Greene - ''Ukryta Rzeczywistość''Jeszcze w roku 1923 ludzkość myślała (i miała ku temu wszelkie powody) że cały kosmos ogranicza się do galaktyki, w której żyjemy. Dopiero obserwacje astronomiczne Edwina Hubble’a dowiodły, że Drogę Mleczną otacza nie bezgraniczna pustka i nieprzenikniony mrok, a całe miriady galaktyk, zaś wszechświat nie jest statyczny i odwieczny, a rozszerza się i miał swój początek. Odkrycie to i jego implikacje wywróciło do góry nogami nasze pojmowanie świata i siebie samych w nim – okazało się bowiem, że żyjemy otoczeni 350 miliardami dużych galaktyk (i bilionami mniejszych), które łącznie zawierają do nawet 300 tryliardów gwiazd. Brzmi niesamowicie? A co powiecie na to, że istnieją naukowe przesłanki wskazujące na to, że rzeczywistość w jakiej żyjemy jest jedną z nieskończenie wielu? Ten fascynujący temat omawia fizyk teoretyczny Brian Green w swojej książce ”Ukryta Rzeczywistość. W Poszukiwaniu Wszechświatów Równoległych”.

Co zdumiewa jeszcze bardziej, autor w poszczególnych rozdziałach omawia nie jeden, a kilka typów teoretycznie mogących istnieć wszechświatów równoległych. Od wszechświatów powstające spontanicznie w próżni oraz wewnątrz innych (wieczna inflacja), przez rzeczywistość rozgałęziającą się w każdej chwili na inne, w których realizują się jednocześnie wszystkie możliwości zdarzeń (wieloświatowa interpretacja mechaniki kwantowej), aż po wieloświat ostateczny. Każda z tych teorii zakłada istnienie nieskończoności oraz wieczności, a zatem implikuje wniosek, że wszystko to, co fizycznie może się wydarzyć – z uwzględnieniem najdrobniejszych możliwych detali, których nawet nie potrafimy sobie wyobrazić – zdarzało się od zawsze i zawsze będzie się zdarzać. A Green opisuje jeszcze więcej rodzajów alternatywnych rzeczywistości – jak chociażby wszechświat symulowany czy wieloświat krajobrazu.

Podczas czytania nieustannie spotykać się będziemy z terminami tak egzotycznymi, jak stała kosmologiczna, inflacja, grawitacja odpychająca, osobliwość, zasada nieoznaczoności, czy ciemna materia i ciemna energia. Autor wielokrotnie odwołuje się jednak do prostych metafor, które upraszczają te skomplikowane zagadnienia, czyniąc je zdecydowanie bardziej zrozumiałymi dla przeciętnego czytelnika obdarzonego umysłem ścisłym. Dodatkowym ułatwieniem są grafiki obrazujące to, z czego wyobrażeniem sobie można mieć problem. Dla czytelników bardziej dociekliwych autor przygotował liczne przypisy oraz listę dodatkowych lektur, które z pewnością zaspokoją ich ciekawość. Humaniści, mimo wszystko – i mówię to na własnym przykładzie – mogą mieć ogromny problem ze zrozumieniem treści książki.

Warto zaznaczyć, że w książce nie znajdziemy żadnych twardych dowodów na istnienie jakiegokolwiek typu wszechświatów równoległych. Chociaż bowiem nauka poważnie sugeruje ich istnienie, nie potwierdza go bezpośrednio, a szanse na to, że kiedyś do takiego potwierdzenia dojdzie, stoją według samego autora pod znakiem zapytania. Mimo to warto oddać się z Green’em fascynującym rozważaniom teoretycznym, oraz zapoznać się ze sposobem, w jaki działają siły natury, oraz masą niewiadomych. Książka dotyka zagadnień bardzo abstrakcyjnych, ale tylko analiza ich może tchnąć w nas świadomość tego, jak piękny w swej złożoności i tajemniczości jest wszechświat.

”Ukryta Rzeczywistość” stanowi bardzo wyczerpujące książkowe omówienie tego, czym mogą być tajemnicze, niedostępne dla nas realności, oraz dlaczego niektóre najtęższe umysły świata nauki uważają ich istnienie za bardzo prawdopodobne. Jednocześnie lektura pobudza do finezyjnych refleksji odnośnie istoty samego życia, i naszego – ludzi – miejsca we wszechświecie, a może nawet w Wieloświecie.

Ocena: 9/10 (wybitna).

***

Okładka: Prószyński i S-ka.

Planeta Oceaniczna

W naszym układzie słonecznym znajduje się wiele planet oraz księżyców o bardzo interesujących właściwościach. Są to przy tym światy niejednokrotnie bardzo odmienne – choćby pod względem budowy, temperatury, oraz panujących na nich zjawisk pogodowych. Prawdopodobnie poza naszym układem słonecznym istnieją planety równie niesamowite. Co najmniej równie niesamowite – wypada rzec.

Jednymi z nich są planety składające się przede wszystkim z wody bądź pokryte nią w całości. Taki hipotetyczny typ ciała niebieskiego nazywa się planetą oceaniczną. Wszechocean prawdopodobnie może mieć głębokość nawet kilkuset kilometrów. Jego dno składać się może ze skały, albo lodu w dziwacznej postaci. Pod wpływem gigantycznego ciśnienia oraz wysokiej temperatury woda zmienia się bowiem w ciało stałe – na przykład tzw. gorący lód, gęstszy od wody w stanie płynnym.

Jakie warunki mogą na niej panować na takiej planecie? Jeśli znajduje się w zimnym zakątku kosmosu – z dala od innych ciał niebieskich oraz gwiazd – może być skuta grubą warstwą lodu. Jeśli z kolei znajduje się bardzo blisko źródeł ciepła, jej wodna powierzchnia może osiągnąć stan, w którym zaniknie różnica pomiędzy samym oceanem, a parą składającą się na jej atmosferę (tzw. ciecz nadkrytyczna).

Oczywiście, możliwe jest, że nie na wszystkich tego typu ciałach niebieskich panują ekstremalnie dodatnie bądź ujemne temperatury. Wśród nich mogą znajdować się i takie, które znajdują się w na tyle sprzyjającej odległości od źródła ciepła, by nie przeistoczyć się w zmarzlinę lub ”kocioł”. Niewykluczone, że na niektórych z nich mogło rozwinąć się życie.

Biogeneza (powstanie życia) teoretycznie może zajść również na planecie oceanicznej pokrytej lodem. Jeśli jest ona skalista i aktywna wulkanicznie, dno jej oceanu może być usiane kominami hydrotermalnymi – podwodnymi szczelinami, z których wydobywa się gorąca woda bogata w rozpuszczone minerały. W ich aktywności niektórzy badacze upatrują się początków życia na Ziemi. Wiele takich tworów geologicznych skrywa w swej głębi ocean Atlantycki. Skupiają wokół siebie organizmy żyjące w zupełnej niezależności od światła słonecznego. Nie można jednak wykluczyć z całą pewnością, że zdolność do życia bez niego jest rezultatem ewolucji, która nie zaszłaby bez jego udziału.

Najpoważniejszą kandydatką na planetę oceaniczną jest znajdująca się 40 lat świetnych od Ziemi i sześciokrotnie od niej masywniejsza GJ 1214 b. Orbituje ona wokół czerwonego karła (niewielkiej gwiazdy o stosunkowo niskiej temperaturze), którego okrąża w zaledwie 38 godzin. Według szacunków naukowców, temperatura na jej powierzchni wynosić może około 200 stopni Celsjusza, co dyskwalifikuje ją jako nadającą się do życia.

Skąd w ogóle wiadomo, jaki skład i atmosferę najprawdopodobniej posiada planeta obserwowana z tak ogromnej odległości? Astronomowie obserwują przy pomocy superczułych teleskopów sposób, w jaki planeta rozprasza światło macierzystej gwiazdy podczas tranzytu (przejścia) na jej tle. Posługując się tą metodą oraz dedukcją popartą obecnym stanem wiedzy, naukowcy ustalili, że atmosfera GJ 1214 b zapewne składa się w ponad 50 procentach z pary wodnej.

Celowo w tekście wielokrotnie używałem słów takich, jak ”może”, ”zapewne”, ”prawdopodobnie”. Póki co nie można stwierdzić z całą pewnością, czy którąkolwiek z obserwowanych obecnie planet rzeczywiście określić można mianem oceanicznej, mimo, iż istnienie takich obiektów we wszechświecie jest niemal oczywiste. Z całą pewnością w przyszłości astronomowie odkryją więcej ciał niebieskich prawdopodobnie będących planetami oceanicznymi, i dokonają większej ilości wartościowych ich obserwacji, dochodząc do bardziej zdecydowanych wniosków.

Najbardziej zdumiewające jest to, że nawet jeśli GJ 1214 b jest gigantyczną kulą wody, stanowi zaledwie kroplę w morzu wszechświata.