A megfékezett fény

Avagy: mi is az univerzum?

Ha felnézünk az égboltra egy felhőktől mentes éjszakán, ezer és ezer csillagot láthatunk, melyek nem mások, mint sokmillió fényév távolságban lévő napok, illetve a saját naprendszerünk bolygói, melyek közül párat szintén megpillanthatunk akár szabad szemmel is. Felmerülhet bennünk a kérdés, vajon ez a rengeteg fényes gömb, melyek nyilvánvalóan csak úgy dagadnak az energiától (miközben mi annak igencsak szűkében vagyunk), hogy a fenébe került oda? Mikor keletkeztek és meddig maradnak ott? Egyáltalán, ott maradnak vagy csak a szemünk téveszt meg minket, és folyamatosan vándorolnak, mozognak? Mi van a csillagok közti térben, csak a nagy semmi? És így tovább, a kérdések sora egyre bővül, ahogy múlik az idő, bár néhányat a csillagászoknak, kozmológusoknak, tudósoknak sikerült megválaszolni, legalábbis úgy hiszik.
Persze már Newton is azt hitte, hogy megalkotta az egyetemes fizikát, mellyel mindent pontosan le lehet írni, az alma fejre történő lepottyanásától kezdve a bonyolult bolygómozgásokig. Az angol úriember az időt (T) abszolútnak, azaz állandónak tekintette, ami annyit jelent, hogy 1 másodperc akkor is 1 másodperc lesz, ha az univerzum a feje tetejére áll. Erre a gondolatra alapozta az egyenleteit és a levezetéseit.
Aztán a XX. század elején egy svájci úr, akit Albert Einsteinnek hívtak, a newtoni egyenletekben hibát talált, mondván, márpedig a T nem lehet állandó. Megalkotta saját elképzeléseit a fizikáról, melyben a fény kapta a kitüntető állandóságot, illetve egészen pontosan annak sebessége (c). Példát is mondott: ha valaki egy villamoskocsiban előre sétál, akkor a járdán állók számára a sebessége a villamos sebességének és a séta sebességének az összege. Ekkor az utas órája lassabban jár a járókelő órájához képest. Minél gyorsabban halad előre a kocsiban, annál nagyobb a két óra közti különbség. Növelve a sebességet elérünk egy értéket, a c-t, amikor az idő megáll. Ha a fény haladna előre a kocsiban, a sebességéhez nem adódna hozzá a villamos sebessége, hanem továbbra is c maradna, mert annál nagyobb sebesség nem létezik. A fény órája tehát megállt, illetve soha el sem indult.
Einstein sem elégedett meg annyival, hogy a villamoson sétálgasson, ő az egész univerzumot akarta leírni az egyenleteivel. Rájött, hogy a téridőre jelentős mértékben hat a gravitáció, azaz a tömeg, valamint az energia minden formája is, pl. hő és nyomás, vagy atomenergia. A tér elgörbül tömeg hatására, ugyanúgy, ahogy egy kifesztett takaró is deformálódik, ha valaki a közepébe helyez egy tekegolyót. Viszont ha a görbület létrejött, akkor az hatással van egy másik tömegre, mely a közelben tartózkodik: egy pingpong labdát átgurítva a takarón az iránya megváltozik, amint a tekegolyó okozta mélyedés közelébe ér.
A tudós ezeket a gondolatokat egy egyenletbe foglalta, mellyel a tömegenergia és a téridő kapcsolatát definiálta. Viszont valami nem stimmelt ezzel sem. Ha felnézett az égre, vagy belekukkantott a távcsőbe, azt látta, hogy az univerzum stabil, változatlan, statikus. Az újonnan felállított képlet szerint azonban a gravitáció túl nagy, túl sok a tömeg, mindennek egy pontba kellene összezsugorodnia!
Ezért Einstein bevezette a kozmológiai állandó fogalmát, a lambdát (Λ). Ez egy olyan, még senki által nem észlelt erő, mely megőrzi az univerzum stabilitását azzal, hogy folyamatos ellenhatást biztosít a tömegvonzás ellenében. Ugyanakkor ennek az elméletnek van egy gyenge pontja is: az egyensúly túl labilis lenne, mert a legkisebb anyagsűrűségi változás felboríthatná azt.
Edwin Hubble volt az, aki rádöbbentette Einsteint, hogy mekkorát hibázott a kezdeti feltételek kialakítása során. Hubble távcsővel figyelte meg a csillagokat és arra a követeztetésre jutott, hogy az univerzum, illetve a benne lévő galaxisok nem statikusak, sőt éppen ellenkezőleg, mozognak! Egészen pontosan távolodnak egymástól. Ez a megfigyelés késztette a zsenit arra, hogy mégis elvesse a kozmológiai állandó fogalmát, és ez vezetett el az úgynevezett Big Bang fogalmához is: kezdetben az univerzum minden anyaga és energiája egyetlen relatíve kicsi, elképzelhetetlenül nagy sűrűségű helyre koncentrálódott, majd ez a valami (ami tulajdonképpen minden) felrobbant és az évmilliárdok során kialakult galaxisok még azóta is távolodnak egymástól.
Ennek az elméletnek is akadnak azonban bírálói. A kétkedés oka egy példával megvilágítva a következő: ha egy tárgyat feldobunk, az előbb lelassul, majd visszaesik, illetve ha elég nagy energiát vittünk a dobásba, akkor elszakad a földi gravitáció csapdájából és kirepül az űrbe, jól felgyorsulva. A Big Bang során az űrbe lökődött anyag azonban már 15 milliárd éve szép lassan mozog, a galaxisok távolodnak egymástól, egyensúlyban az anyag és az energia sűrűségét tekintve. Mi biztosítja ezt a folyamatos lassú mozgást?
Ez a sűrűségi egyensúly ráadásul homogénnek tűnik az összes galaxisra nézve, ez pedig azt jelenti, hogy egyszerre kellett kialakulnia mindenhol. Ez azonban lehetetlen, hiszen a Big Bang és az anyag kiválása után, a korai világegyetemben a galaxisok önálló szigetekként, kis buborékokként jelentek meg az űrben, egymástól függetlenül, mivel csak egy bizonyos horizontig “látnak el”, azon kívül nem kapnak semmilyen behatást, információt a fény sebességének állandósága miatt. Akkor hogyan lehet az, hogy ez az anyag- és energiasűrűségi egyensúly az univerzum összes galaxisában fennáll?
Erre az úgynevezett horizont problémára napjaink két fizikusa, Joao Magueijo és Andreas Albrecht állt elő egy merész megoldási javaslattal. Ez pedig nem más, mint az, hogy kezdetben a fény sebessége sokkal nagyobb volt, mint ma, ezért az egész (akkor még jóval kisebb) univerzumra hatással lehettek az egyensúlyt létrehozó folyamatok.
A változó fénysebesség arra is megoldást kínál, hogy a létrejötte után ez az anyag- és energiasűrűségi egyensúly fenn is maradjon 15 milliárd éven keresztül. Ha ugyanis energia tűnhet el és keletkezhet (azaz az energiamegmaradás törvénye nem teljesül) az E=mc2 képlet szerint, amiben nincs állandó, akkor az anyagsűrűségi változások nem vezetnek a stabilitás elvesztéséhez.
A legújabb eredmények szerint az univerzum tágulása nemhogy lassul, hanem épp ellenkezőleg, gyorsul. Ez azonnal felveti egy gyorsító, taszító erő létezését... lehet, hogy az Einstein által leírt Λ mégis létezik? Joao és Andreas szerint ez az erő nem más, mint az űrben jelenlévő vákuumenergia, mely függ a fény sebességétől: ha a c csökken a vákuumban, akkor az energia is csökken. Ebből a következő folyamat vezethető le: ha c csökken, akkor csökken a vákuum energiája, a Λ, egy része átalakul anyaggá és sugárzássá, ez volt a Big Bang folyamata. Ezután a létrejövő anyag kitágul, mert a vákuumenergia mindent eltaszít magától, óriási holt terek jönnek létre, melyekben az energia marad csak meg, azaz a Λ, és kezdődik minden újra, örökké tartó folyamatban.
Newton, Einstein... Joao Magueijo és Andreas Albrecht? Newton után sokáig senki nem gondolta, hogy a nagy tudós tévedett, pedig így volt. Einstein tételeit is mindenki elfogadta, és most kiderülhet, hogy nem mind igazak? Az elméleti fizika már csak ilyen: mindig problémákba ütközik, és ezért újabb és újabb ötletek jönnek a felszínre, melyek megkérdőjelezik az addig tényként kezelt elveket.

Hozzászólás-megjelenítési lehetőségek

A választott hozzászólás-megjelenítési mód a „Beállítás” gombbal rögzíthető.

szo, 2006-12-30 19:56 Blade

Blade képe

A 202-es Galaktikában van egy novella, ami ehhez kapcsolódik egy kicsit, méghozzá Mihalik László Tévelmélet c. írása, mely első helyezett lett a VII. Galaktika SF&F pályázatán. Nekem is tetszett! ;)

----

So dark the con of man - Mily' sötét az emberi ármány.

cs, 2007-06-07 14:16 Kherion

Kherion képe

Valóban érdekes elmélet, és újszerű a megközelítés. Sok mindent megmagyarázna a világegyetem fejlődéséről. De azért lenne egy-két dolog, ami nem hagy nyugodni azóta, mióta megszerettem a csillagászatot: ok, volt egy Ősrobbanás, de mi volt előtte? Valaminek lennie kellett, az bizonyos, hiszen a Big Bang bekövetkeztéhez hatalmas energiákra és erőkre volt szükség, ammi a semmiből nem keletkezhetett. A "pulzáló világegyetem" elmélet (nem biztos, hogy így hívják) valamelyest megmagyarázná ezt, lévén az elmélet szerint számtalan sok Big Bang volt az idők során. A világegyetem mindig összehúzódik, szingularitásba zsugorodik, majd ismét jön a robbanás, és kezdődik minden előről. Ok, ez mind szép, de valaminek ezt a folyamatot is be kellett indítania... Aztán ott egy másik probléma: a világegyetem tágul, és a jelenlegi tudásunk szerint, eszében sincs megint összehúzódni.
Érdekes dolgok ezek... :)

______________________________________________________________________________________________
"...ultimum exterminatum planetae Stalindromae cum extreme celeritate impero." Jaq Draco Inquisitor, WH40k

p, 2007-06-08 07:53 Blade

Blade képe

Igen, azok, és mivel nem tudjuk megmagyarázni, kitalálunk vmit...a keresztények Istent, a muzulmánok Allaht, a majákról, inkákról nem is beszélve...;)

A legértelmesebben gondolkodó tudósok is kevés információval rendelkeznek egyelőre, hogy bárminemű elméletet szilárdan igazoljanak. Na de még pár ezer év és eljutunk mindenhová a tejúton meg azon is túl és majd akkor visszatérünk a cikkre, ok? :)

----

So dark the con of man - Mily' sötét az emberi ármány.

p, 2007-06-08 10:26 Kherion

Kherion képe

Rendben, pár ezer év, és újra kerül hozzászólás ebbe a topicba... :D
És igen, elgondolkodtató... Alig öt-hat évszázaddal ezelőtt még máglyán elégették, vagy vízbefolytották azt, aki azt állította, hogy a Föld kerek, és idősebb, mint azt a vallási vezetők a Bibliából megbecsülték.... Úgyhogy kb. öt évszázad múlva azon fognak a leszármazottaink röhögni, hogy azt állítottuk, volt egy Big Bang valaha... :)
______________________________________________________________________________________________
"...ultimum exterminatum planetae Stalindromae cum extreme celeritate impero." Jaq Draco Inquisitor, WH40k

p, 2007-06-08 11:07 Blade

Blade képe

Még jó, hogy most nincs égetés meg fojtogatás, mert akkor azokat is "felkeresik", akik terjesztik az új ötleteket...jéé épp most jött négy fekete zakós fickó be az ajtón...help, help...! :)

----

So dark the con of man - Mily' sötét az emberi ármány.

p, 2007-06-08 11:40 Kherion

Kherion képe

Hé! Ne szóld le azokat a srácokat, csak a haverjaim... 8)
Nincs hátsó szándékuk, becs szóra! :D
Nem kell félni, nem fog fájni... ;>
Tudod, ma már nem fojtogatunk... Csak szépen elalszol, oszt jóccakát! ;)
______________________________________________________________________________________________
"...ultimum exterminatum planetae Stalindromae cum extreme celeritate impero." Jaq Draco Inquisitor, WH40k