Vitás kérdések a világegyetemről

Hogyan és miért született a világegyetem? Milyen feltételek uralkodtak akkor? Volt-e valami, illetve mi volt univerzumunk kezdete előtt? Mikor kezdődött az idő? Több világegyetem van? Véget érnek-e és ha igen, hogyan a világegyetemek? Ma is születnek új világok? A fizikusok keresik a válaszokat. Merész elméletek születnek, valóságalapjuk ellenőrzése azonban egyelőre meghaladja lehetőségeink határait. Lehet, hogy az új elméletek között már ott a helyes megoldás, de lehet, hogy valamennyi gondolatmenet téves.

Big bang

Az ősrobbanás (big bang) elmélete úgy született meg 1927-ben, hogy a megfigyelt jelenségeket, az ismert fizikai törvények segítségével a jelenből a múltba extrapolálták; az elméletet elsőként a belga Georges Lemaitre fogalmazta meg. Az 1920-as években fedezték fel, hogy a galaxisok állandóan távolodnak tőlünk, távolodnak egymástól. Ha a tágulást megfordítjuk, abból az adódik, hogy 13,7 milliárd évvel ezelőtt a világegyetem nagyon kicsi, nagyon sűrű és nagyon forró volt. A mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás felfedezése 1964-ben fényesen igazolta az elméletet, a háttérsugárzás az ősrobbanás utáni pillanatok máig fennmaradt maradványának tekinthető. 1981-ben új elemmel bővült az univerzum történetének leírása. //Alan Guth// amerikai fizikus a megfigyelhető világegyetem meglepő egyformaságát azzal magyarázta, hogy a tágulás kezdetén volt egy szakasz, amikor a tágulás viharos gyorsaságú volt, ez a kozmikus infláció kora. Ez az infláció az első másodperc elején történt, a másodperc százezerbillió-trilliomod része és a másodperc százbillió-trilliomod része között. Ha leírjuk ezeket a számokat, akkor másodpercben mérve az időt, 35, illetve 32 nulla után következik az első értékes számjegy.
A hajdani infláció lehetőségét elfogadva is nyitva marad a kérdés, mi volt előtte? A válasz keresésénél azonban falba ütközünk. A modern fizika két alappillére, a kvantumtérelmélet és az általános relativitáselmélet itt már nem működik, a formulák matematikailag kezelhetetlenné válnak. A fizika egyelőre nem képes leírni az anyag, az energia, a tér-idő viselkedését teljesen szélsőséges körülmények között. Nagy erőkkel keresik a gravitáció kvantumelméletét, sokan fáradoznak a kölcsönhatások egységes teóriájának kidolgozásán. Ezzel párhuzamosan teljesen más alapokról induló, merészebbnél merészebb feltevéseket megfogalmazó hipotézisek születnek.

Fekete lyukak tengere

Az egyik elképzelés szerint a százezerbillió-trilliomod másodpercet megelőző időszakban a világegyetem mikroszkopikus fekete lyukak tengere volt. A fekete lyukak sűrűsége a kvantummechanika határozatlansági relációja miatt fluktuált. Ha a tér egy tartományában éppen lecsökkent a sűrűségük, akkor nem voltak képesek egyenletesen kitölteni a teret eseményhorizontjukkal, vagyis nem tudtak mindent magukba zárni. Ezeken a köztes területeken fekete lyukaktól mentes, sugárzással teli tér alakult ki. Az elképzelés itt kapcsolódik az ősrobbanás elméletéhez, annak kezelhető része is sugárzási térrel indul. Fekete lyukak tengerében törvényszerűen fellépő ingadozásokkal indulhatott, majd az ősrobbanás ismert történetével folytatódott világegyetemünk néhány első pillanata? A 100 grammnál is kisebb tömegű mikroszkopikus fekete lyukakról egyesek feltételezik, mások viszont vitatják, hogy napjainkig is fennmaradhattak. Lehet, hogy mágneses monopólust zártak magukba, ez lehet máig tartó hosszú életük titka. Lehet, hogy egy monopólusokon meghízott fekete lyuk üldögél a Tejútrendszer közepén? A modern elméletek számolnak mágneses egypólus létezésével, de a kitartó keresés ellenére még sohasem sikerült észlelni őket. Ez a modell felveti az egyik alapkérdést: vajon az idő az ősrobbanással kezdődött? Miért jöttek létre bizonyos dolgok és mások miért nem?

A húrelmélet és a bránok

Egy másik forgatókönyv szerint az ősrobbanás nem az idő kezdete, csak egy kozmológiai ciklusé. Ez a modell a részecskéket rezgő húrokként kezelő húrelmélet eredményeit használja fel. A húr- és a szuperhúrelméletet a relativitáselmélet és a kvantummechnika egyesítésére dolgozták ki; az elméletben az ismert 3 térdimenzió mellett egy sor extra térdimenzió is létezik. Látható világegyetemünk egy háromdimenziós lap, amely egy négydimenziós térben lebeg. (A háromdimenziós lapot membránnak vagy bránnak nevezik, angolul membrane és brane.) A négydimenziós térben nemcsak a mi világunk lebeg, hanem más bránok is, amelyekben a fizika törvényei teljesen eltérhetnek a mi világunk törvényeitől. Ezek időnként összeütköznek, a hőmérséklet fantasztikusan magasra, százezertrillió fokra emelkedik, az energia egy része anyaggá kondenzálódik. Saját bránunkról nézve az ütközés és annak folytatása úgy néz ki, mint egy ősrobbanás. Ez azonban nem a világegyetem kezdete, hiszen a bránok az összeütközés előtt is léteztek. Az ütközés után a bránok kiterjednek, gyorsuló ütemben tágítják a teret. A sötét energia idővel lefékezi ezt a tágulást, a bránok lelassulnak, majd ismét egymás felé mozognak. Előbb-utóbb ismét összeütköznek, a mi bránunk új anyagot és sugárzást kap – ismét végbemegy egy ősrobbanás. A bránok összeütközésekor fekete lyukak is keletkezhetnek – ez kapcsolódási pontot jelent a fekete lyukakból induló világmodellhez.

Anyauniverzum, bébik, sötét energia

Ha merész a képzeletünk, elképzelhetünk egy anyauniverzumot, amelynek gyermekei születnek, a mi világunk lenne az egyik gyermek. Az alapfeltevés szerint az univerzum tágulásával egy adott térfogatban növekszik a sötét energia mennyisége. (Attól a részletkérdéstől eltekinthetünk, hogy fogalmunk sincs, valójában mi a sötét energia, csak annyit tudni róla, hogy a gravitáció ellen hat.) A koncentrálódó sötét energia szétszakítja a galaxisokat, a csillagokat, még az atomokat is darabokra töri. Ez a nagy szétszakadás (big rip), mely megfordíthatatlan katasztrófát okoz. Az utolsó pillanatban azonban minden jóra fordul. Mindössze a másodperc milliárd-trilliomod részével (27 darab nulla) a nagy szétszakadás előtt a sötét energia vonzó része legyőzi a taszító részt. Ekkor sok-sok kis világegyetem születik, ezek egyike lehet a miénk. A történet innen a hagyományos ősrobbanás-történet inflációs szakaszával folytatódik. Az anyag összecsomósodik, megszületnek a csillagok és a galaxisok. Idővel a folyamat megismétlődik, a bébi-világegyetemek felnőnek, maguk is anyauniverzumok lesznek és mérhetetlenül sok bébiuniverzum születik majd belőlük.
Mások arra gondolnak, hogy az univerzum a fekete lyukakon keresztül reprodukálja önmagát. A minden anyagot elnyelő fekete lyukban univerzumbébik születnek és ezekben már kissé mások lesznek a fizika törvényei. Ez az elmélet világegyetem-méretekben számol a természetes kiválasztódással. A több fekete lyukkal bíró világegyetemeknek több bébijük születik, a fizika törvényei ezért úgy alakulnak majd, hogy kedvezzenek a fekete lyukak kialakulásának.
Az is lehet, hogy a világegyetem olyan, mint egy tükrökkel teli terem, amely valójában kicsi, de a tükrök közt ide-oda verődő fény nagynak és változatosnak láttatja.
Tükrünk egyelőre nagyon homályos.