Anyag-Tér-Idő

Mese az anyagról, a térről és az időről

Gondolatok az anyag, a tér és az idő kapcsolatáról.


Bevezetés


A magyar népmesék egy része úgy kezdődik, hogy “Valamikor réges-régen, a világnak kezdetén …”. Lehet, hogy a néplélek már jóval azelőtt megsejtette azt, amit a csillagászok nem is olyan nagyon régen derítettek ki, miszerint a világnak volt kezdete? Vagy ott van egy másik szólás-mondás is “Három a magyar igazság”. Hát ebben a mesében is éppen három dologról szeretnék írni és térjünk is rá mindjárt. A címben az Univerzum három alapegységét külön fogalmakként adtam meg mintha ezek valóban egymástól elkülöníthetők lennének. Holott ez a három dolog egy egységet alkot. Nem képzelhető el egyik sem a másik kettő nélkül. Nincs anyag nélküli üres tér, ahogyan az idő sem értelmezhető önmagában. De ugyanúgy elmondható az is, hogy tér és idő nélkül az anyag is elképzelhetetlen. Einstein óta a teret és az időt egyébként is egy egységként kezeljük és jelezve ezt az egységet a szóösszetétellel, téridőként beszélünk róla. Én legszivesebben harmadikként az anyagot is hozzávenném ehhez a szóösszetételhez ha nem lenne már túl hosszú és emiatt erőltetett ez az összevonás. Maradjunk hát az anyagnál és a téridőnél. A három közül szerintem az anyag a döntő, amely kibomlásával létrehozza a mai értelemben vett teret és mozgásával az időt is egyben. A leírásomban inkább a grafikus ábrázolást használom, amelyekhez hozzáfűzöm az odaillő magyarázatokat. Ez a megoldás a szemléletességénél fogva talán jobban követhető. A saját elképzeléseimet ötvözöm az általánosan elfogadott ismeretekkel. Mivel itt nincs szándékomban részletesen ismertetni a manapság elfogadott világ-modellt, csupán hivatkozom erre ill. a fizikával kapcsolatos bizonyos dolgokra, ezért ez a mese inkább azoknak szól, akiknek már vannak némi alapismeretei ezekben a témában.


Az Univerzum


A kozmológia jelenlegi elmélete szerint az Univerzum egy gigászi robbanásban született meg. Az idők folyamán felfúvódott mint egy léggömb. Ezt a gömböt a négydimenziós térben kell elképzelni. A gömb felülete a mi háromdimenziós Univerzumunk. Mi ebben az ábrázolásban csak mint kétdimenziós lények vagyunk és a gömb belseje számunkra érzékelhetetlen, hiszen a gömb felületén élünk, ezt érzékeljük mi háromdimenziós térként. A robbanás a gömb középpontjában történt 14 milliárd évvel ezelőtt. Az Univerzum négydimenziós terét szférikus térnek nevezik, aminek mi csak a háromdimenziós vetületét érzékeljük, ezért lehetetlen megjelölni a világunkban az ősrobbanás pontját. Megjegyzés: A robbanás kifejezés félreértésekre vezethet, mert nem egy már meglévő térben történt a robbanás – ahogyan mi a robbanást a tapasztalataink alapján gondoljuk – hanem maga a tér tágult robbanásszerűen, ahol a táguló téren kívül nincs semmi, amiben tágulhatna, azaz önmagában tágult. Ebben az elképzelésben az Univerzum mérete véges, hiszen egy gömbnek a felületét egy véges számmal meg lehet adni, de egyben határtalan is, hiszen nincsen pereme. Bármeddig lehetne egy irányban menni, sohasem érnénk a végére. Tehát nem állhatna elő olyan szituáció, hogy elérkeztünk az Univerzum végére és nézzük meg, hogy mi van azon túl. Ez ennélfogva lehetetlen. A fentiekből az is következik, hogy elegendő ideig menve egy irányba, visszaérkezhetnénk oda, ahonnan elindultunk. Feltéve, hogy a négydimenziós gömb sugara jelenleg 14 milliárd fényév, a gömb egy főkörének hossza a sugár 2Pi-szerese, azaz kb. 90 milliárd fényév, amit a fény sebességével utazva csaknem 90 milliárd év alatt tudnánk megtenni (feltéve, hogy az Univerzum egyáltalán fennmarad 90 milliárd évig). Ez eléggé reménytelen utazásnak tűnik, jobb, ha lemondunk erről a próbálkozásról. A fenti ábra azt sugallja, hogy az Univerzum zárt, ezért jól szemléltethető egy gömbfelülettel. Amennyiben az Univerzum nem zárt, akkor egy sík vagy nyereg felülettel lehetne szemléltetni. Ezekben az esetekben a felületek végtelenek, azaz a fenti körbejárás eleve lehetetlen, a végtelenségig mehetnénk egy irányban és soha nem lenne vége az utazásnak. A továbbiakban, pusztán a jobb ábrázolhatósága miatt, a zárt Univerzum modellt szemléltetem. Az ábrán berajzolt kétdimenziós csillagászok mindegyike számára úgy tűnik, mintha ő lenne a világ középpontjában, hiszen a gömbfelület bármely pontját tekintve ez a csalóka látszat adódik. Ha a gömb felületére pöttyöket rajzolnánk – amelyek a galaxisoknak felelnek meg – és a gömböt mint léggömböt egyre nagyobbra fújnánk, akkor ahogy nő a gömb felülete ezek a pöttyök mind távolodnak egymástól. Minél távolabb van két pötty egymástól, annál gyorsabb ez a távolodás. Ezt észlelik a csillagászok manapság, amiből arra lehet következtetni, hogy a világunk jelenleg is tágul. Ezt a tágulást az időben visszafele vetítve – mintegy leeresztve a léggömböt – adódik az, hogy valamikor egy pontból kellett kiindulnia az egésznek. Ez volt a Nagy Bumm pillanata. Itt megjegyzem a fenti következtetés abból a feltételezésből indul ki, hogy az Univerzum homogén és izotróp és a világ azonos típusú anyagból áll. Ezt nevezik kozmológiai elvnek. Úgy tűnik, hogy ez igaz is az általunk belátható világrészre, de kérdés hogy vajon az egész világra nézve is igaz-e? Mert, ha nem igaz, akkor baj van az egy pontból való robbanással. Jobb híján fogadjuk el igaznak a kozmológiai elvet.

Ha valami egy paraméter szerint homogén, az azt jelenti, hogy bármely azonos nagyságú részt kiválasztva belőle a részek az adott paraméter tekintetében azonos értéket mutatnak. Ha az ábrán paraméternek pl. a kis négyzetek színét tekintjük, akkor ez homogenitást mutat. Az Univerzum esetében a paraméterek a galaxisok eloszlása és az anyag típusa, ami azt jelenti, hogy nagyléptékben (galaxis-klaszter méretű kockákat tekintve) ugyanolyannak tűnik a világ. Nincsenek nagyon eltérő tartományok. Nincsenek pl. klaszter méretű üres kockák vagy galaxisokkal telezsúfolt tartományok. De olyan tartományokat sem észleltek még, ahol nem ugyanolyan típusú anyag lenne, mint a környezetünkben. Az izotrópia pedig az irány szerinti hasonlóságot jelenti, azaz bármilyen irányba tekintve az Univerzum bármely pontjából, a kép hasonló lenne. Bárhol is lenne a Földünk az Univerzumban, körülnézve a világba hasonló képet látnánk (ez szintén nagyléptékben értendő). Az izotrópia jól lemérhető a kozmikus háttér-sugárzás méréséből, amely bármilyen irányból mérve gyakorlatilag azonos értéket mutat. Az a rendkívül csekély ingadozás, amely mégis kimutatható éppen a kozmikus sugárzás elindulásakor meglévő kis hőmérsékleti differenciákra utal, amely szükséges volt a csomósodások majd később a galaxisok létrejöttéhez. Amikor a csillagászok egy égi objektumot néznek, akkor annak távolságától függően az időben is visszalátnak a múltba. Ez azért van mert a fénysebesség véges nagyságú értéke miatt a fénynek időre van szüksége ahhoz, hogy a távoli objektumról hozzánk elérjen. Ez nemcsak nagy távolságokra igaz, akkor is egy múltbeli arcunkat látjuk, amikor a tükörbe nézünk. Nagy távolságok esetén a fény utazási ideje is nagy. Az Univerzum méretét tekintve nagy mértékegységet kell választanunk a távolságok mérésére. Ezt a mértékegységet fényévnek nevezzük, ami az a távolság amit a fény egy év alatt befut. Tekintve, hogy a fény sebessége kb. 300000 km/s, a csillagászati mértékegység igen nagy távolságot jelent. A fénysebesség fenti értéke vákuumban értendő, bizonyos anyagokban a fény ennél jóval kisebb sebességgel is haladhat. Sőt ma már ott tartanak a kísérleti fizikusok, hogy egészen le tudják csökkenteni a fény sebességét, akár meg is tudják állítani egy kis időre. Mindezt kvantumfizikai hatások alapján az abszolút zéró fok közelében tudják elérni. Itt említem meg azt is, hogy amikor arról írok miszerint a fénysebességnél nagyobb sebesség nem létezik, akkor ez szintén a vákuumban értendő. Ugyanis lehetséges olyan atomfizikai kísérletet létrehozni, amikor pl. vízben a keletkezett elemi részecskék gyorsabban haladnak a fotonnál. Ezt a jelenséget nevezik Cserenkov-sugárzásnak. Ez ahhoz hasonló optikai jelenség, mint amikor a szuperszónikus repülőgép lehagyja a saját hangját hangtölcsért képezve, hangrobbanás keletkezik. A fényévben megadott távolság azt is kifejezi, hogy a megfigyelt objektumról hány évvel ezelőtt indult el a fény. Egyre távolabbra nézve, egyre visszább látunk a múltba. A léggömb analógia szerint ez azt jelenti, hogy egyre kisebb sugarú léggömb felületekre látunk vissza. Jelenleg bizonyos mérésekkel már a 10-13 milliárd fényév távolság körül járnak, ami egyben ugyanannyi évvel korábbi időt is jelent a jelenhez képest. De egyben azt is jelenti, hogy a Nagy Bumm-hoz egyre közelítő állapotok vizsgálata is lehetővé válik. Azt mondhatjuk, hogy a Nagy Bumm kb. 14 milliárd évvel (14 Gév) ezelőtt volt, de azt nem hogy akkor a Nagy Bumm tőlünk 14 milliárd fényév távolságra van, hiszen a Nagy Bumm a szférikus térben történt ami kívül esik a mi valós világunkon, a számunkra megszokott távolságokat pedig csak ebben a világban értelmezzük. De fel lehet fogni ezt a kérdést úgy is, hogy a gömbfelület minden pontja egyszer a Nagy Bumm-ban volt, és ebből a szempontból nincs kitüntetett pontja az Univerzumnak. Ezért az Univerzum bármely pontja tekinthető a Nagy Bumm pontjaként is. Azaz, mindenütt ott van és még sincs sehol.

A Nagy Bumm-ot persze optikai módon soha sem fogjuk meglátni, mert egy távolság után eltűnik a fény, ugyanis az Univerzumnak volt egy sötét korszaka, amikor az első csillagok még nem fénylettek fel. A Nagy Bumm pedig még azelőtt volt, igaz már nem túlságosan sok idővel azelőtt. A rádió-hullámok tartományában esetleg a fentinél tovább is lehet látni, de a nukleo-szintézist megelőző időszak már amiatt sem észlelhető mert akkor még az atomok sem léteztek, azaz valójában nem volt masszív anyag amit látni lehetne. Ha a sötét korszakon valahogyan túl lehetne látni optikai módon, akkor láthatnák a robbanás vakító fényét. Ezt a fényt nevezzük kozmikus háttérsugárzásnak, amelynek maradványa még ma is mérhető. Hullámhossza azóta a tér tágulása miatt megnyúlt és a látható tartományból a mikrohullámú tartományba került. Hőmérséklete is lecsökkent, jelenleg 3 Kelvin fok körülire, ami az abszolút zéró fokot közelíti. Egyébként magát a Nagy Bumm-ot még akkor sem lehetne látni, ha történetesen valamilyen módszerrel vissza tudnánk nézni egészen odáig. Ugyanis a Nagy Bumm a szférikus térben volt, ami számunkra elérhetetlen. A fenti ábra csalóka, mert azt sugallja, hogy mégis átlátunk a gömb belsejébe amennyiben az egyre kisebb gömbfelületeket látjuk. Márpedig ez nem így van, bármilyen messze nézünk vissza az időben mindig azt a felületet látjuk amit egyáltalán érzékelni tudunk. Ennek illusztrálására itt van egy másik ábra amelynek a felső két része az idő-tengely mentén eltolt tágulást mutatja, az alsó két része pedig a táguló gömbnek egy a középpontra illeszkedő síkmetszetét ill. egy forgás-felületét mutatja. Hogy az észlelési görbét miért így ábrázoltam azért van, mert úgy gondolom, hogy önmagunk múltját elvileg sem láthatjuk (legfeljebb a Nagy Bumm pillanatában láthatnánk. De hát hol voltunk mi akkor? Természetesen nem ránk emberekre gondolok, hanem az égi objektumokra). Ezért a spirális görbe éppen a Nagy Bumm-ban végződik miközben egy teljes kört ír le. Amennyiben a görbe több kört is leír, akkor esetleg láthatnánk a Naprendszert egy korábbi állapotában. Ha a görbe úgy jut el a középpontig, hogy közben nem ír le egy teljes kört, akkor nem állhat elő olyan szituáció amelynél észlelni lehetne bármely égi objektum egy korábbi állapotát is. Én az egy kört leíró görbe mellett voksolok, mert valahogy ez szimpatikus nekem.

Az ábrán két megfigyelőt (A és B) ábrázoltam, akik két ellentétes irányba végeznek észlelést. Az észlelési vonalak spirális görbéket írnak le. Ezek a görbék a háromdimenziós térben észlelési felületeket írnak le, melyek egyikét az ábra jobb-alsó része szemlélteti. A középen lévő kis fekete rész az Univerzum sötét korszakát jelzi. A skála a robbanástól számított milliárd éveket (Gév) mutatja. Az A megfigyelő a felvett galaxist (G) két különböző állapotában is láthatja (Gp és Gl) ellentétes irányokba tekintve. De a B megfigyelő már csak egy korszakában (Gz)láthatja ugyanazt a G galaxist. Az ábráról leolvasható, hogy a G galaxis Gp metszete az észlelési görbével a G galaxis 3 Gév-vel ezelőtti állapotát mutatja. Ellenkező irányba nézve a G galaxis egy még korábbi 11.5 Gév-vel korábbi állapota látható (Gl), amennyiben egyáltalán kialakult már akkor ez a galaxis. A fenti ábrázolás szerint elmondható, hogy a galaxisok két különböző állapotának megfigyelése szempontjából az Univerzum félideje (7 Gév) egy választóvonal. Ha egy galaxis 7 Gév-nél korábban alakult ki a Nagy Bumm után, akkor esetleg két állapotban is látható az észlelő pozíciójától függően. A fenti idő után kialakult galaxisok csak egy állapotukban észlelhetők. Természetesen itt nincs figyelembe véve a galaxisok saját mozgása vagy esetleges egyesülése. Az ábráról az is leolvasható, hogy az Univerzum különböző pontján lévő megfigyelők (A és B) más-más észlelési felületeken látnak vissza a múltba. Tehát mindenkinek saját észlelési felülete van. Természetesen a Föld mérete olyan kicsi a világegyetem méretéhez képest, hogy a Föld bármely pontján lévő észlelő gyakorlatilag ugyanazon a felületen lát vissza a múltba. Egy tőlünk távolabb lévő megfigyelő már teljesen más észlelési felületet látna, de ezek a felületek mind egybevágóak, csupán a helyzetük változik az észlelő pozíciójától függően. Amennyiben az A megfigyelő szerinti észlelési felület M pontjában létezett egy galaxis kb. 7 milliárd évvel ezelőtt, akkor az bármely irányba nézve észlelhető az iránytól függő más-más nézetben. Ha nem volt ott galaxis abban az időben, akkor ez az érdekes szituáció nem áll fenn így meg sem figyelhető a Földről, ha az A pontot a Földdel azonosítjuk. Egyébként, ha elő is állna ilyen eset, akkor sem lenne könnyű bebizonyítani, hogy ugyanarról a galaxisról van szó. A háromdimenziós Univerzumunk a fenti ábrázolásban egy kétdimenziós gömbfelületen van, de mi nem érzékelhetjük ezt a felületet a jelen állapotában, csupán az észlelési felületet látjuk. Valójában a számunkra realizálható világ ezen az észlelési felületen van. Mindehhez gondoljuk még hozzá, hogy ez az észlelési felület tulajdonképpen háromdimenziós, így az észlelési felület a szférikus térben valós észlelési térként van jelen a megfigyelő számára. Az ábrán felvett skála a robbanástól eltelt időt jelzi Gév-ben kifejezve. Az észlelők az észlelési felület mentén látnak vissza a múltba, a távolságok tehát ezen felület mentén értendők. Az ábráról szemmel láthatóan az olvasható le, hogy a spirális vonal hosszabb a sugárnál. Ez azt is jelenthetné, hogy a gömb sugárirányú tágulása kisebb mint a fénysebesség, de ezt nem lehet így értelmezni, mert az Univerzum tágulásának sebessége nem mérhető össze a világunkban megszokott sebességekkel. Ahhoz, hogy ezt mérhesse valaki, az Univerzumon kívül kellene lennie. A fenti távolság-idő összefüggés miatt a jelenünket nem tudjuk látni a jövőnket meg mégúgy sem. Legfeljebb a múltbeli folyamatok alapján extrapolálhatunk a jelen ill. a jövő leírására. Nyugodtan mondhatjuk azt, hogy bár a jelenben élünk mégis a múltat látjuk és a múltban történt események hatnak ránk. A következő ábra az észlelési felület síkba való kiterítését mutatja. Ez a sík a mi három dimenziós Univerzumunkat mutatja egy A megfigyelő szemszögéből. Látszik, hogy bármely irányba is néz a megfigyelő, mindig a Nagy Bumm irányába tekint (az ábrán a piros szegélyvonal).

Egyébként is a távolságok értelmezése más egy állandó állapotú (nem táguló) világban, mint egy táguló világban. Lásd az alábbi ábrát! Egy nem táguló világban két objektum távolsága nem változik sok év eltelte után sem, ha nem volt saját mozgásuk. De más a helyzet egy táguló világ esetén. Ilyenkor miközben a fény utazik egyik objektumtól a másikig, a tér egyre nyúlik a két objektum között. Mire a fény eljut egyiktől a másikhoz, már jóval nagyobb lesz a távolság az objektumok között, mint az eredetileg volt. Úgy tűnik, mintha a két objektum fénysebességnél nagyobb sebességgel távolodott volna egymástól, holott a fény sebessége ugyanaz maradt, csupán a tér tágult a fény utazási ideje alatt. Ezért ne csodálkozzunk, ha azt halljuk vagy olvassuk, hogy egyes csillagok pl. 30 milliárd fényévre (30 Gfév) vannak tőlünk, holott az Univerzum kora csupán 14 milliárd év (Gév). A fenti értelmezés szerint az Univerzum mérte 70-80 Gfév körüli.

A fentieket még megtoldom egy további ábrával, amely azt ábrázolja, hogyha belenézünk egy távcsőbe, akkor ahogy egyre nagyobb távolságot vizsgálunk egyre nagyobb területet is látunk az égboltból. Ez azért van, mert minden távcsőnek van egy nyílás-kúpja amely a távolság növekedtével egyre nagyobb területet fog be. Az ábrán rajzolt nyílás-kúp (piros vagy zöld színekkel jelölve) szerint a jelentől vett 9 Gév-vel korábbi időpontnál a távcső már befogná az akkori teljes Univerzumot. Ezen időponton túlnézve a távcső nyílás-kúpjának már szűkülnie kellene ahogy az Univerzum mérete is szűkül, mert az Univerzumon kívülre nem láthatunk. Mi a fénysugár vonalát egyenesként érzékeljük, ezért az elhajlott fényt kiegyenesítettnek látjuk, azaz nem tudjuk érzékelni a fény görbülését. Ha a fénykúp beszűkülése optikai módon is elérhető lenne, akkor legfeljebb azt látnánk, hogy egy távolság után már az Univerzum összes galaxisa benne lenne a látótérben (amennyiben azok léteztek már akkor) és még távolabbra nézve újabb galaxisokkal már nem bővülne a látómező. Amennyiben a nyílás-kúp beszűkülése a fény elindulásának időpontján túl esne, akkor nyílván nem lehetne észlelni ezt egyrészt azért, mert akkor még galaxisok sem voltak, másrészt azért mert azon túl fény hiányában optikai módon már nem lehet észlelni. Ha a fenti elgondolás igaz, akkor a rajzról leolvasható, hogy ellentétes irányokban észlelve ugyanazzal a távcsővel láthatnánk egy olyan területét a világnak (ahol a két színes sáv metszi egymást) ahol ugyanazok az égi objektumok vannak (a rajzon az M1, M2 galaxisok). Nem is beszélve arról az esetről, amikor már az egész Univerzumot befogva, a benne lévő összes égi objektum láthatóvá válna.

A Nagy Bumm előttről bizonyos elmélet szerint nincs értelme beszélni, mert nem volt sem anyag, sem tér, sem idő. Azaz nem volt semmi, a semmiről pedig nehéz bármit is mondani. A legújabb elméletek szerint viszont lehet értelmezni a Nagy Bumm előtti állapotot is. Eszerint van a kvantumfizikai vákuum (fals vákuum), amelyben a határozatlansági-elv szerint valódi vákuum-buborékok keletkeznek, akárcsak ahogyan a forráspontra hevült vízben addig nem létező buborékok jelennek meg. Egy-egy ilyen valódi vákuum-buborék egy-egy Univerzumnak felel meg. Azaz számtalan világ létezhet, melyeknek semmi kapcsolatuk nincs egymással. Egyesek hamar eltűnnek, mások hosszabb életűek lehetnek. A fizikai konstansok és fizikai törvények is mások lehetnek a különböző világokban. A mi világunk azon szerencsések közé tartozik, amelyben a fizikai paraméterek megengedik a stabil anyag létrejöttét és a hosszú élettartam miatt az anyag különböző megjelenési formáinak kialakulását. Mivel a fals vákuumban mégis események történnek (valódi vákuum-buborékok keletkeznek), akkor valahogyan értelmezni kell az időt is. De ez az idő nyilván más kell legyen mint az az idő, amit mi használunk a mindennapi életben. Ezt az időt képzetes időnek nevezik, amely akkor vált át valós idővé, amikor a buborék megjelenik, és ez az idő az adott buborékhoz tartozik. Hasonló ez ahhoz, ahogyan a valós és képzetes számokat értelmezzük. A valós számok halmaza csak részhalmaza a képzetes számoknak. Ha megvizsgáljuk egy ilyen világ keletkezését energetikai szempontból, akkor úgy tűnik, hogy a semmiből energia keletkezett, ami eléggé zavaró dolog lenne az energia-megmaradás elve szerint. De nem esik csorba ezen az elven mert az Univerzum tömegei illetve sugárzó energiái, amelyek pozitív energiát képviselnek, ellensúlyozva vannak a gravitáció negatív energiájával. A kettő összege éppen zérus. Tehát a zérus energiából zérus összegű energiák keletkeztek. Itt megjegyzem, hogy én harmadik energiaként egy feszített rugóhoz hasonlóan működő energiát is hozzávennék, amely a tér tágulása szemszögéből hol ellene hat a gravitációnak, hol azonos módon hat vele. Én a továbbiakban csak egy buborékról, a mi Univerzumunkról szeretnék írni.


Az anyag


Szemléletes megközelítés: Ha elfogadjuk azt, hogy volt egy nagy robbanás (a megfigyelések ugyanis erre utalnak) és a mai értelemben vett anyag csak ezt követően alakult ki, szerintem ez nem jelenti azt, hogy a robbanást megelőzően nem volt semmi. Én úgy gondolom, hogy az anyag valamilyen más formában akkor is létezett. Ha pedig létezett, akkor a teret és az időt is értelmezni kell. Az elgondolásom szerint az anyagnak vannak még a kvarkoknál is elemibb egységei. Nevezzük ezeket energia-húroknak, vagy egyszerűen csak húroknak. Hogy valahogyan ábrázolni tudjam ezeket, az ábrán spirális rugókat rajzoltam. Gondolom, hogy a valóságban más alakja van ezeknek a húroknak. A fizikusok kis rezgő energia-gyűrű alakban szokták ábrázolni ezeket a húrokat. De gondolhatunk olyan alakra is mint a fehérje molekulák furcsán hurkolt térbeli alakzata. A rugót azért választottam, mert több tulajdonságát is fel lehet használni a húrok szemléletesebb leírására.

Szerintem ezek a rúgók végtelenül összenyomhatók és nagy tágulásra (oldódás, kilazulás) is képesek. Összenyomott állapotban rugalmas feszültség ébred bennük és rugalmasságuk tartós marad. Valamilyen kapcsolódási pontokkal is rendelkeznek, ezek által két vagy több húr kapcsolódhat egymáshoz. Lehetnek egyéb tulajdonságaik is, mint a sodrásirány, az elektromos töltés és tömeg valamilyen kezdeményei. Az elképzelésem szerint a húrok (rugók) teret is képviselnek. Az ábrán a rugók köré rajzolt kék színű buborékokkal akartam jelezni a húrokhoz tartozó elemi tereket. Ez csak szemléltetés, mert a húrhoz rendelhető elemi téren én a húr kibomlottsági állapotát értem. A húrok rezgésekre is képesek és egy már megnövekedett térben szabadon el is mozdulhatnak. Ebből a lehetőségből pedig az idő származtatható. A Nagy Bumm előtt a húrok végtelenül össze voltak nyomva. De a feszültség megvolt ezekben a rugókban. A végtelenül összenyomott állapot miatt az általuk kifeszített tér mértéke nulla volt. Ebben a helyzetben ezek a rugók (vagy húrok) nemhogy mozdulni de még rezegni sem tudtak. És mivel az idő a mozgásból (változásból) származtatható, ezért ebben az állapotban az idővel sem lehet számolni. A Nagy Bumm előtt az anyag olyan állapotban volt ami gyakorlatilag csak hatalmas feszültséget (óriási felhalmozott energiát) tartalmazott, az általa képviselt tér a zéróhoz tartott és a hozzá rendelhető idő rendkívül megnyúlt volt. Az időnek ezt a megnyúlását értelmezhetjük úgy is, hogy az idő csaknem állt, de nem teljesen. Benne volt ebben az állapotban annak a lehetősége is, hogy ez a feszültség oldódhasson. Az oldódás bekövetkezése a Nagy Bumm-ot jelenti. Láncreakciószerűen elindulhatott az a folyamat, amit az ide vonatkozó Univerzum-modell leír. Létrejöttek az anyag ma ismert formái, a tér a csaknem nulláról a mai méretre növekedett, és a mozgások révén a valós idő is értelmet nyert. A Nagy Bumm előtti állapot leírásához képzeljünk el mérhetetlenül sok kis rugót, amelyek végtelenül összenyomhatók, és ezek össze is voltak nyomva. Az összenyomott állapotot a gravitáció idézte elő, de ennek ellene hatott a húrokban ébredő feszültség, amely szétfeszíteni igyekezett ezt az állapotot. Kvázi egyensúlyban volt a rendszer, ahol a gravitáció valamivel felülmúlta a szétfeszítő hatást. A végtelenül összenyomott állapotuk miatt a húroknak tulajdonképpen terük sem volt és mozdulatlanságra voltak kárhoztatva, ezért időbeli dolgokról sem beszélhetünk. Én úgy gondolom, hogy ez az összepréselő nyomás mégsem volt végtelen nagy, bár közel állt hozzá. Ez azt is jelenti, hogy a tér sem volt teljesen zérus méretű és az idő sem volt végtelenül megnyúlva csak rendkívül megnyúlt volt. Ez a nüansznyi kis eltérés az abszolút végtelentől jelentette azt a lehetőséget, hogy a feszültségben rejlő óriási energia felszabadulhasson és bekövetkezzen a robbanás. A majdnem végtelen esetében gondoljunk egy olyan egyszerű ábrára mint egy hiperbola egyik ága, amelynek a végtelenbe futó szárai aszimptotikusan közelítik az x ill. y tengelyeket, de mégsem érik el azt sohasem. Így talán könnyebben megérthető az, hogy valami majdnem végtelen vagy majdnem zérus.

Mivel ebben az állapotban nincsenek részegységek, ezért az oldódás rögtön az egészet érinti. Valami kis változás történt ebben a rendszerben, ami az egyensúlyt a szétfeszítő erők javára billentette. Az az erő, amely addig összetartotta ezt a sűrítményt már nem tudott tovább ellenállni a szétfeszítő erőknek, ahogyan egy túlnyomásos palack sem állja útját a robbanásnak, amikor már megrepedt. A robbanást követően az elemi rugók rohamosan kezdték felvenni a formáikat. Ez azt jelentette, hogy teret képeztek maguk körül. Ugyanakkor a felszabadultabb állapotukban rezegni kezdtek, majd a tér bővülésével már el is tudtak mozdulni. A változás pedig számunkra az idő fogalmának bevezetését jelenti.

Valószínűnek tartom, hogy sokféle más-más tulajdonságokkal felruházott húr létezik. Hogy hányféle van belőlük, azt ma még nem lehet tudni. A húrok méretére vonatkozóan egy arány szolgálhat, amelyre már történtek bizonyos becslések: egy húr mérete kb. a proton méretének 10^(-20)szorosa, azaz egy proton kb. 10^(20)db. húrból tevődik össze. Amennyiben ez igaz, akkor lehet valami fogalmunk arról, hogy az Univerzumban lévő összes húrok számának nagyságrendje mekkora lehet. Olyan nagy számról van itt szó, amely már szintén a végtelen benyomását kelti.

A fenti ábrán csak néhány húr sematikus ábráját adtam meg. A húrok két végén lévő idomok azt jelképezik, hogy két húr csak bizonyos feltételek megléte esetén kapcsolódhat egymáshoz. Az ábrán két feltétellel (azonos idomok és a színek) akartam ezt jelezni, de valószínű, hogy kettőnél több feltétel is van. A csatlakozási pontok száma függhet az egyes húrok típusától is.

Az ábra a húrok egymáshoz való kapcsolódását mutatja. A szabadon maradt húrok kifeszítik a teret, de nem hoznak létre a világunkban észlelhető anyagot. Hosszú láncolatokat is alkothatnak, keresztezhetik egymást ezek a láncok és a kereszteződésben zárt hurkok is kialakulhatnak. Valószínű, hogy a húroknak ez a pókháló-szerű szövevénye feszíti ki a teret. Szerintem a szabad húrok alkotják az úgynevezett sötét anyagot, és mivel még manapság sem oldódott fel a feszültség teljesen bennük ezért azzal, hogy még most is tágulnak ez a tér tágulását is jelenti egyben. Ezt a tágító hatást azonosítom én a sötét energiával. A nyitott alakzatokban egyes húrok már kapcsolódtak, de nem alkotnak zárt alakzatot, ezért könnyen szétszakadhatnak. Ezek a kapcsolódások tehát nem stabilak. A zárt alakzatok viszont stabilak maradnak, és ezek alkotják a kvarkokat, leptonokat ill. mezonokat. Én azt hiszem, hogy a húrok elemi tömeget is képviselnek melyek az összekapcsolódás után összegződnek megadva a kvark vagy lepton tömegét. De azt is elképzelhetőnek tartom, hogy a tömeg éppen a kapcsolódások számával arányos valami. A szabadon maradt húrok össztömege megadja a sötét anyag tömegét, amely ma az Univerzum teljes tömegének a 23%-át teszi ki. A szabad húrok összekapcsolódásai ill. szétesései a mai napig folytatódnak. Meglehet, hogy ezek a véletlenszerű összekapcsolódások az alapjai a spontán párkeltés jelenségének. Ennél a jelenségnél a vákuumból megjelenhet egy nem anti- és anti- részekből álló részecske-pár. Ehhez energiát kell kölcsönözni, amit a vákuum energiájából nyernek. De ezt az energiát igen rövid idő elteltével vissza is fizetik azzal, hogy megsemmisítik egymást visszaadva a vákuumnak a kölcsönkapott energiát. Így az energia-megmaradás elve csak egy rövid időre sérül. A részecske-pár megjelenésekor sok kötés keletkezik, amely tömeg megjelenését adja egy rövid időre, az annihilálás után ez a tömeg energiává alakul, visszafizetve a keletkezéshez szükséges energiát. Szerintem az a bizonyos kvantumfizikai vákuum a szabad húrok által kifeszített teret jelenti és az ebből nyert energia a sötét energia rovására történik, az annihilálás után pedig oda is kerül vissza. A húroknak saját rezgésük van. Összekapcsolódva részecskévé a csatolt rezgések domináns felharmonikusa adja a részecskére jellemző saját frekvenciáját. A húrok pozitív vagy negatív töltéseket, momentumokat (sodrásirányokat) is hordozhatnak, melyek szintén összegződnek a kapcsolódás után. Lehet, hogy ebből a tulajdonságból származik a részecskék spinje ill. a világ jobb- vagy bal-sodrásra való hajlandósága. A mi világunkra a bal-sodrás a jellemző, amíg az antianyagból álló világra a jobbsodrás. Meglehet, hogy azért tud ez a kétféle anyag létrejönni, mert a húrok kétféle sodrásiránya miatt az összekapcsolódások e kétféle módon könnyebben jöhetnek létre. Szerintem a húrok tulajdonságaiban gyökereznek az elemi részecskék kvantum-jellemzői. Az Univerzum anyagának egy kis része atomok (4%), elemi részecskék és fotonok formájában van jelen. Ez számunkra az érzékelhető ill. látható anyag. De az Univerzum anyagának nagy része számunkra érzékelhetetlen, csupán hatásából lehet következtetni rá. Ez az úgynevezett sötét anyag és a hozzá kapcsolódó sötét energia. Szerintem a sötét anyagot a szabad húrok tömege teszi ki. A sötét energia pedig onnan származik, hogy a sötét anyag húrjai még mindig valamennyire összenyomott állapotban vannak. Ez a feszítő energia a gravitáció ellenében hat és a tér tágulását jelenti, ami manapság is észlelhető.

Összefoglalásul menjünk vissza a kezdethez, azaz a Nagy Bumm-ot megelőző állapothoz. Ebben az állapotban a végtelenül sok elemi húr egy ponttá volt összenyomva. A tér tehát mérhetetlenül kicsi volt. Az elemi húrok rugó-energiája összességében hatalmas feszítő erőt képviselt, így ez az állapot óriási energiát tartalékolt. Vannak, akik ezt a fals vákuum energiájaként emlegetik. Az összezsúfoltság miatt mozgásnak semmi nyoma sem volt, ezért az idő is állt, azaz olyan megnyúlt volt, hogy gyakorlatilag állónak volt tekinthető. Valójában azonban mégsem volt ez a megnyúlás abszolút végtelen. Valamilyen rendkívüli lassú változások mégis történtek. Egyébként csak felfogás kérdése, hogy azt a lassú idő-ütemet óriási hosszúnak vagy egy pillanatnak tekintjük. A változás lehetőséget adott egy véletlenszerű robbanásra, a Nagy Bumm-ra. A Nagy Bumm előtt az alapvető kölcsönhatások (erős, gyenge, elektromágneses, gravitáció) együtt voltak de a Nagy Bumm-ot követően ez a szoros együttlét megbomlott, előbb a gravitáció majd az erős kölcsönhatás elvált a többitől. A feszültség kis oldódását követően a húrokban a rezgések megindulhattak. Ettől kezdve számolhatunk a valós idővel. Ezen én a számunkra megszokott időt értem. A rendkívüli feszültség a húrok gyors lazulását idézte elő, ami a tér rohamos növekedésével járt. A tér tágulása elérte azt a méretet, amikor a húrok már el is tudtak mozdulni és a gyors, kaotikus mozgások sok húr összekapcsolódását eredményezték. Egyes kapcsolatok hamar szétbomlottak újra, de sok kapcsolat zárt láncot hozott létre, amelyek stabilnak bizonyultak. Így alakultak ki a kvarkok, leptonok, mezonok, fotonok, stb.

A táblázatban felsorolt részecskék legtöbbjének megvannak az anti-megfelelői is, de vannak olyanok is, amelyek anti-megfelelője önmaguk (pl. gamma foton). Felépülhetne egy antianyagból álló világ is, amely ugyanúgy működne, mint a miénk. De a kétféle anyag együtt nem tud létezni, mert sugárzássá alakulva megsemmisítik egymást. A számunkra tapintható masszív világ tulajdonképpen csak három elemi részecskéből épül fel (u és d kvarkok, valamint az elektron lepton). Ezek rendkívül stabil képződmények. Az ábra képletei mutatják hogyan épül fel egy atom ezekből. A bozonok a stabil részek közötti kölcsönhatásokat közvetítik. Az atommagot a protonok és neutronok alkotják, amelyek kvarkokból épülnek fel. Ezeket az erős kölcsönhatás ragasztja össze (g gluon). Az elektront már az elektromágneses kölcsönhatás (gamma foton) tartja a pályáján az atommag körül. A gyenge kölcsönhatások (z és w bozonok) a radioaktivitásért, az atom véletlen átalakulásáért felelősek. A fenti részecskék közül többen az atomoktól függetlenül is mozognak a térben. Ilyenek a fotonok, melyek a fényt is jelentik a számunkra, de vannak olyanok is amelyeket szemmel nem érzékelünk mint a leptonok pl. a mű és tau részecskék, az elektronok vagy a neutrínók. Megjegyzés: Az izotópok (atom-variánsok) véletlenszerű elbomlása lehetőséget ad a kormeghatározásra. Az izotópok elbomlásának van egy időszakaszra vonatkozó tulajdonsága, éspedig a felezési idő. Határozatlan, hogy egy izotóp mikor bomlik el. Lehet, hogy a következő pillanatban, de az is lehet, hogy több ezer év múlva, viszont sok izotóp esetén mégis van egy szabályszerűség, miszerint egy adott izotópra jellemző időszakasz múltán az éppen meglévő izotópok fele elbomlik más atommá Más-más izotópok esetén ez a felezési idő is más-más, de egy adott izotópra vonatkozóan ez egy években kifejezhető konkrét szám. Ezt a tulajdonságot régi dolgok (csontmaradványok, kőzetek) körülbelüli korának meghatározására lehet felhasználni.

Az ábra első része azt szemlélteti, hogy mely fontosabb elemi részecskék vesznek részt egy atom felépítésében. Az ábra második része pedig azt illusztrálja, hogy az elemi részecskék kettős természete (hullám és részecske) miatt a határok és pályák nem élesek. De a határozatlansági-elv szerint sem lehet egy részecske helyét és sebességét egyszerre megadni. Pl. egy elektron pályája annyira elkent, hogy szinte beszövi az atommag körül a pályának megfelelő gömbhéjat, bárhol lehet azon a gömbhéjon egy adott pillanatban. De magának az atomnak sincs éles határa. Ez az elmosódottság adódhat abból is, hogy a elemi részecskéket húrok sokasága alkotja, mintegy gombolyagot alkotva képeznek pl. egy neutront. Hasonlatos ez ahhoz, mint ahogyan a gének láncolatából alkotott DNS szálak feltekeredve a kromoszómákat létrehozzák. Egyébként van egy olyan érzésem, hogy az anyag a magasabb szervezettségi szintjeinek kialakulásakor a sémákat a korábbi szintek sémáiból meríti. Milyen más rendszerből is vehetné ezeket, amikor nincs más rendszer, amivel egyáltalán kapcsolata lehetne? Itt persze nem egy tudatos dologról van szó, egyszerűen alkalmazódnak azok a sémák, amelyek eleve következnek az anyag sajátosságaiból. A negyedik kölcsönhatásért, a gravitációért felelős részecskét (graviton) még nem találták meg, valószínű, hogy nincs is ilyen részecske. De a tér görbületével is le lehet írni ezt a hatást. Egyébként, ha megtalálnák a gravitont az einsteini görbült téridő-elméletet át kellene értékelni. A táblázatban szereplő egyéb részecskék már nem olyan stabilak, szabadon hamar szétbomlanak. A fenti elemi részecskék tömegei különbözőek, én úgy gondolom, hogy ez az azokat felépítő húrok sokaságának különbözőségéből fakad. Az elemi részecskék kialakulásakor az anyag és antianyagok létrejötte statisztikai jelenség volt. Úgy alakult, hogy valamivel több anyag jött létre mint antianyag. Ez persze nagyon leegyszerűsítése a dolognak, mert a nem anti- és anti-részek egyenlő arányban keletkeznek és az annihilálás során is egyenlő arányban tűnnek el. A mai napig fejtörést okoz a szakembereknek, hogy mitől keletkezett mégis valódi anyagtöbblet. Egyesek szerint azért alakulhatott ki ez a szituáció, mert az anti-részecskék valamivel gyorsabban bomlanak el, mint a nem anti-részecskék. De ez még nem bizonyított. Az anyag és antianyag találkozva megsemmisítik egymást, gamma fotonokat sugározva szét. Ezen annihilálások után a valódi anyagtöbbletből jött létre a világunk. Én egyébként úgy gondolom, hogy a világ valójában három típusú anyagból épül fel. Az egyik az anyag, a másik az antianyag, a harmadik pedig a sötét anyag. A sötét anyag a másik kettővel békésen megfér, nem okoz semmiféle katasztrófát. Az antianyag pedig ugyanolyan arányban van jelen mint az anyag, de szerencsénkre valahogyan el van zárva tőlünk. A robbanás utáni gyors tágulás a kezdeti hatalmas hőmérséklet csökkenését is jelentette. Ez egy fázisváltást idézett elő a rendszerben, hasonlóan ahhoz, mint amikor a vízgőz a levegő hidegebb régióiban kicsapódik, felhőket hozva létre. A húrok szemszögéből nézve ez a folyamat azt jelenti, hogy a húrok kilazultsága nőtt és a rezgésük emiatti frekvencia csökkenése kedvezett az összekapcsolódások létrejöttének. A fázisváltás hatalmas energia felszabadulásával járt, amely a szabad húrok mozgási energiáját növelve a tér exponenciális tágulását idézte elő. Ezt nevezzük a tér felfúvódási szakaszának. A felfúvódás sebessége messze meghaladta a fénysebességet. Az erős kölcsönhatás elvált a többitől és ezzel megszületett a tömeg. Létrejöttek a kvarkok és antikvarkok tömegei, melyek egymást annihilálva a végén kvarkok többletének eredményével zárult, amely már a világunk építőanyagául szolgált. Az Univerzum eme állapota nem gázszerű volt, inkább a folyadékhoz volt hasonló, ezért ezt az állapotot szokták “ősleves”-ként is emlegetni. A kvarkok megszületése előtt a pici méretű Univerzumban csak tiszta energia volt, de a kvarkok megjelenése már a tömeg megjelenését is jelentette, amely az E = m.c^2 törvény szerint lehetséges. (Megjegyzendő, hogy a kvarkok tömege csak egy számítási érték, a valóságban ez nem mérhető.) Egyébként a mai napig nem tisztázott, hogy valójában mi is a tömeg. Hogyan tettek szert a részecskék a tehetetlenségre, amely ellenáll a ráható gyorsító erőnek? Erre a kérdésre a választ talán napjaink hatalmas teljesítményű gyorsítói fogják megadni. Az LHC gyorsító egyik feladata éppen ez lenne. A felfúvódási szakaszt (amely a másodperc törtrésze alatt következett be) követően a tágulás tovább folytatódott, de már nem olyan hevesen. Mindenesetre ez is a hőmérséklet csökkenésével járt, amely egy idő után újabb fázisváltást idézett elő. Ekkor kondenzálódtak az elemi részecskék (protonok, neutronok, elektronok, stb.). Egy ideig az elemi részek kavalkádja töltötte ki a teret. Ezt a szakaszt nevezzük nukleo-szintézisnek. Az erős kölcsönhatás aktivizálódott, amely össze- ragasztotta a protonokat és neutronokat. Létrejöttek tehát az atommagok, de az elektronok ekkor még nem kötődtek az atommagokhoz, hanem szabadon mozogtak a térben. A szabad elektronok nagy tömege akadályozta a fotonok szabad mozgását, mert állandóan ütköztek az elektronokkal, így a fény nem tudott nagyobb távolságokat megtenni, ott pattogtak a fotonok kis térrészeken belül. Hasonló volt a helyzet ahhoz, mint a mondás szerint: “olyan sűrű a köd, hogy az orrunkig sem látni”. Ezt követően a gyenge és elektromágneses erők szétválása azt eredményezte, hogy az addigra már kialakult atommagok befogták a szabad elektronok nagy részét az elektromágneses kölcsönhatás révén. Kialakultak a legkönnyebb atomok, és a fény is el tudott indulni ezután hosszabb útra, hiszen a szabad elektronok száma nagymértékben lecsökkent. Ez az esemény a Nagy Bumm után kb. 300-400 ezer évvel történt. Az így elindult fény tulajdonképpen a robbanás fénye volt, ennek jelenkori maradványát nevezzük kozmikus háttérsugárzásnak. Hullámhossza azóta megnyúlt a tér tágulása következtében, de ez a hullámhossz-megnyúlás a hozzánk érkező galaxisok fényére is vonatkozik, melyet az alábbi ábra szemléltet.

A fázisváltások különös dolgok létrejöttét is eredményezhetik (falak, domainek, egypólusok, stb. kialakulása). Ezeket a mai világunkban nem lehet észlelni, úgyhogy maradtak még kérdőjelek a fázisváltások-elméletével kapcsolatban is. Az atomok tömegének megjelenésével pedig a gravitáció is egyre inkább kifejtette hatását. A hőmérséklet kiegyenlített volt az egész térben, eltekintve a nagyon kicsi helyi ingadozásoktól. A kissé hűvösebb helyeken az anyag sűrűsödni kezdett hatalmas anyagi gázködöket hozva létre. Ezek az anyagi gócok a gravitáció hatására sűrűsödtek, amely a további összehúzódások révén hatalmas méretű csillagok létrejöttéhez vezetett. A kezdetben kialakult néhány könnyű kémiai elem (H, D, He, Li) kialakulása a csillagok üzemanyagaként szolgált és szolgál ma is, de az első csillagok életében és halálakor (szupernóva robbanás) létrejöttek a nehezebb kémiai elemek is. A hatalmas gázködök idővel galaxisokká álltak össze, amelyekben felfénylettek a másodlagos csillagok, a korábban létrejött nehezebb elemek pedig a bolygók anyagául szolgáltak. A bolygók energiaforrásaként jórészt a csillag sugárzó energiája szolgál, kisebb mértékben a bolygó belső hőtartaléka és a kémiai energiák. A fúziós atomenergia a csillagokban keletkezik, a bolygókon már főként civilizációs tevékenység hoz létre atomenergiát a nagyobb rendszámú atomok széthasítása révén. Megemlíthető még a természetes radioaktivitás is, amely az atomok véletlenszerű elbomlásakor keletkezik, de ez egy nagyon lassú így intenzitásában nem túl erős folyamat. Atomenergia tehát kétféleképpen jöhet létre, vagy a könnyű atomok egyesítésével, vagy a nehéz atomok hasításával. A kétféle átalakulás a periódusos rendszer közepe környékén található vasatom irányába tart. A mi szemszögünkből nézve a szerencsés körülményű bolygókon megindulhatott a szerves anyag kialakulása, és a még szerencsésebbeken pedig az élet is megjelenhetett. Az Univerzumnak nem célja, csupán mellékterméke az élő anyag létrejötte.

Én úgy gondolom, hogy ez a bizonyos “melléktermék” egyáltalán létrejöhetett, valahol az anyag tulajdonságában szintén benne van. Bizonyos elvek (erős, gyenge antropikus elvek) is feszegetik ezt a kérdést, de ezek a fejtegetések filozófiai természetűek. Hogy a galaxisunkban hány helyen alakulhatott ki kommunikációra képes civilizáció, erre a Drake-formula ad egy becslést. A szelektáló feltételek miatt ez a szám nem túlságosan nagy (úgy 100 és 1000000 között lehet), ami változhat is a Tejút csillagaihoz tartozó bolygók jobb feltérképezése esetén. A SETI program keretében elindult egy kutatás is az esetleges idegen civilizációktól származó jelek felkutatására. Ez a kutatás jelenleg is tart, de eddig még nem hozott pozitív eredményt. Napjainkban a csillagászok az űrkutatásnak köszönhetően már olyan távcsövekkel rendelkeznek, amelyek a földi zavaró körülményektől mentesen az űrből kémlelik az Univerzum távoli objektumait. A Hubble- és Kepler-űrtávcsövek már számos naprendszeren kívüli bolygót fedeztek fel, és várhatóan ezek száma növekedni fog. A cél az lenne, hogy olyan távoli bolygót találjanak, amelynek felszínén a körülmények hasonlóak lennének mint a Földön, amely biztosítja az élet lehetőségét. S talán egyszer meg is találják az élet valamilyen formáját, esetleg idegen civilizációra is rátalálnak majd. Az idegen civilizációkkal való kapcsolatfelvétel is sok nehézségbe ütközne, de ha kimutatható lenne, hogy léteznek más civilizációk is a Földön kívül, az már önmagában hatalmas eredménynek számítana. A kezdetekre vonatkozó kutatások is elindultak. Üzembe állítottak egy nagyteljesítményű gyorsítót (LHC), amely olyan nagy energiákon ütközteti a töltött részecskéket egymással, amely a Nagy Bummot követő állapotoknak felel meg. Az eredményektől azt várják a kutatók, hogy jobban meg lehessen ismerni a világ születését, az akkor zajló folyamatokat és az ott keletkezett részecskéket. Ezekből további következtetéseket lehet majd levonni a világ működéséről. Közben a tér egyre tágult és bizonyos észlelések alapján úgy tűnik, hogy még jelenleg is tágul. Ez csak úgy lehetséges, hogy a sötét energia tágító hatása erősebb a gravitáció összehúzó hatásánál. Eszerint a tér még sokáig tágulni fog (lehet hogy örökké), ez azt jelentené, hogy a világunk nyílt Univerzum. De ez még nem dőlt el egészen. Véleményem szerint egy állandó állapot akkor következik be, amikor a teljes Univerzumra nézve a szabad húrokban lévő feszültség tágító hatása kiegyenlítődik a gravitáció összehúzó hatásával.


A tér


Elképzelésem szerint a húrok kibomlottsági állapota a térrel azonosítható, azaz egy húr kibomlottságának mértéke azonosítható egy elemi térrel. Ez a felfogás azt sugallhatja, hogy a tér kvantált, hiszen minden húrnak saját tere van. De szerintem a tér nem tér-kvantumok összességéből áll, ugyanis a húrokhoz tartozó tér egyrészt a húr kibomlásával együtt változik, másrészt a húrok terei “átfedik” egymást egybefolyó teret alkotva. Ezt az átfedést úgy értem, hogy az egymással lazább vagy szorosabb kapcsolatban levő húrok a kibomlottsági állapotukat átveszik egymástól, így egy környezetben idomulás történik a húrok kibomlottságát illetően. A szoros kötésben lévő húrok (pl. egy protonban) szintén egymáshoz hasonló kibomlottságban vannak, de a kibomlottság mértéke a kötések miatt jóval kisebb, mint a szabad húrok esetében. Hasonlatos ez ahhoz, mintha egy pók gömbszimmetrikus háromdimenziós pókhálót szőne, melynek a közép- pontjában sűrűen vannak a szálak, kifelé haladva pedig egyre ritkábbak. Az ilyen térszerkezet egy tömegpont környezetében alakul ki. Ez a háló az egész Univerzumot beszövi, még ott is, ahol nincs tömeg (pl. a világűrben), mert anyag ott is van, amit mi látható vagy tapintható módon nem érzékelünk, de az ott uralkodó kibomlottsági állapot térként van jelen számunkra. Az egyes húrokhoz tartozó tér-kvantumok összessége által létrehozott teret ahhoz hasonlítanám, mint amikor az esőcseppek – mint “víz-kvantumok” – a tóban már egységes víztömeggé olvadnak össze. De ezen tó vize nem teljesen homogén, lehetnek benne helyi anomáliák mondjuk a viszkozitás tekintetében, pl. jégdarabok környezetében. A tér kvantumosságát inkább egy más nézőpont alapján lehetne értelmezni, ez pedig a Planck-féle távolság, ami egy más megközelítése a dolognak. Megjegyzés: Szerintem az általunk érzékelt teret a szabad húrok feszítik ki. A Nagy Bumm-ot követően egy idő után megszülettek az elemi részecskék. Ezeket az összekapcsolódott húrok tömege alkotja. Ezek valamennyire összenyomott állapotban vannak, de a szoros kapcsolat nem engedi a húrok további lazulását. Eszerint az elemi részecskék és ezáltal az atomok is energiát tárolnak. Így magreakciók esetén előfordulhat, hogy az átrendeződés során a feszültség összességében oldódik. A felszabadult energiát atomenergiaként emlegetjük. Természetesen a tömeg-energia ekvivalencia miatt is keletkezhet szabad energia az atomok átalakulása során. A részecskében lévő húrokban felhalmozott feszültség átterjed a környezetükben lévő szabad húrokra is. A környezetre kiható tér-deformáció idézi elő a testet környező görbült teret. Ezen görbület nagyságának a mértéke függ a test tömegétől és a test középpontjától mért távolság négyzetével fordított arányban csökken. Az előzőekből kitűnik, hogy a teret, mint olyant, önmagában nem tudom elképzelni. Nonszensznek tartom a magában lévő üres (anyag nélküli) teret. Szerintem a tér is az anyaggal kapcsolatos, az anyagnak egyik megnyilvánulási formája. Ha megpróbáljuk kivonni az anyagot úgymond a térből, akkor azzal a teret is megszüntetjük. Amikor azt mondjuk, hogy az ősrobbanást követően a tér tágult, akkor az a látszat keletkezhet bennünk mintha a tér az anyagtól független valami lenne. Én elfogadom a tágulást, de a teret is anyaginak tekintem. A tér tágulásán az anyag kibomlását értem. Azt a teret, amit mi üres térként gondolunk csak azért gondoljuk üresnek, mert nem tudjuk sem érzékelni sem detektálni azokat az anyagi formákat amelyek az úgymond üres teret képezik. A mi makroszkópikus világunkban létrehozott legpontosabb műszerek sem képesek jelezni az anyagnak azokat a parányi részeit, amelyek a tér nagy részét kifeszítik. A kutatók tudják, hogy az általunk vákuumnak nevezett tér nem üres, hanem tele van részecskékkel. Szerintük WAMP-ok (gyengén kölcsönható, tömeggel rendelkező részecskék) és bizonyos neutrínók töltik ki a teret, de ezek olyan parányi részecskék, amelyek detektálása szinte lehetetlennek tűnik főként azért, mert nincs vagy alig van kölcsönhatásuk a többi anyagi részekkel. Valószínű, hogy a teret kifeszítő húrok már azért sem észlelhetők számunkra, mert ezek már csak a négydimenziós térben lennének észlehetők, amit mi – lévén, hogy háromdimenziós lények vagyunk – képtelenek vagyunk érzékelni. Röviden, az én véleményen az, hogy a tér és az idő is az anyagból származtatható, ezek az anyag tulajdonságaként foghatók fel, ill. abból eredeztethetők.

A tér görbületét csak tér-hálók megrajzolásával tudjuk illusztrálni. Ezek a valóságban nem léteznek, de segítségükkel szemléletessé tehetjük a tömeg által előidézett tér-deformációt. Az ábra első képe a két dimenziós tér deformációját próbálja szemléltetni, amint a tömeg egy kúpszerű bemélyedést hoz létre így deformálva el a síkfelületet. Az ábra további részei a három dimenziós térben a térrács vonalait ábrázolják tömeg nélkül ill. tömeggel, attól függően, hogy a deformációs hatást milyen irányúnak tekintjük.

Megjegyzés: A mai napig nem tágult még ki annyira az Univerzum tere, hogy a szabadon maradt húrokban teljesen feloldódjon a feszültség. Ezek még mindig valamennyire összenyomott állapotban vannak. Ezért még most is nagy nyomást fejtenek ki, ez pedig a tér tágulását eredményezi. Ez a nyomás a sötét energia, amely a sötét anyag jellemzője és a világ anyagának 73%-át adja. Hogy mennyire képesek ezek a húrok kilazulni, azt nem lehet tudni, lehet hogy nagymértékben. A szabad húrok nem akadályozzák egymás mozgását és a már stabil képződmények mozgását sem. A szabadon maradt húrok nagy tömege alkotja tulajdonképpen az Univerzum terét. Ezek a húrok nem vesztették el a rugalmasságukat, ezért bármilyen rezgést könnyen továbbítanak. Mivel együttesen egy összefüggő teret alkotnak, ez a tér úgy viselkedik mint egy izotróp rugalmas közeg, amelyben a hullámok szabadon gömb-szimmetrikusan terjedhetnek. Pl. egy foton mozgása ebben a térben felfogható úgy is, mint a rugalmas közeg egy fodrozódása. A szabad húrok sokasága számunkra érzékelhetetlen, csupán a hatásaiból tudunk következtetni rá. Az általunk érzékelhető anyag (atomok) által kifeszített tér a világ terének csak töredékét adja. Az Univerzum terének méretét alapvetően két nagy hatás befolyásolja (a gravitáció és a sötét energia). A gravitáció összehúzni igyekszik az Univerzumot, a sötét energia pedig tágítani. E két nagy hatás viszonyától függ, hogy mi lesz a sorsa az Univerzumnak. Az Univerzum anyagának sűrűségét tekintve három eset lehetséges.

A sík Univerzum-modell esetén a hatások egyensúlya alakul ki. Ezt a szituációt a világ átlagos sűrűségének és egy kritikus sűrűségnek a viszonyával szokták megadni (omega). Ennek értelmében a sík Univerzumra nézve az omega=1 érték adódik. Ez egy eléggé balanszírozott állapot, ami könnyen kibillenhet ebből (sík-probléma) és átfordulhat a másik két állapot valamelyikébe. Sokak szerint természetfeletti beavatkozásra lenne szükség ahhoz, hogy az állandóan jelentkező kis perturbációk kiigazításával megmaradjon az egyensúly. A sík Univerzum jövője nem sok jót ígér, mert a csillagok üzemanyagaként szolgáló könnyű elemek egy idő után elfogynak. Újak pedig olyan tömegben nem termelődnek mint a Nagy Bumm-ot követően, ezért fokozatosan kihunynak a csillagok és sötét, jéghideg világ marad utánuk. A zárt Univerzum esetén (omega>1) egy idő után győz az összehúzó hatás és az Univerzum tágulása átfordul zsugorodásba, amelynek a vége az egy pontba való összeomlás. Ezt a pontot szingularitásnak nevezik. Az elmélet szerint a sűrűség végtelen nagy lesz, a térfogat pedig zéró és megszűnnek a fizika törvényei. Szerintem viszont nem ennyire teljes ez az összeomlás, a tér nem teljesen zérus és az idő sem áll le teljesen. Ez lehetőséget ad egy újabb robbanásra. Hasonló összeomlási folyamat zajlik le egy fekete lyuk létrejöttekor. A fekete lyuk egy nagytömegű csillag összeomlásakor jön létre, amikor az elégette az összes üzemanyagát. Ilyenkor egy szupernóva robbanás kíséretében ledobja a külső rétegét, a megmaradt rész pedig már nem képes többé ellenállni a gravitáció összeroppantó erejének, hiszen már nincs a magreakciókból származó ellennyomás. Ekkor a megmaradt csillag-anyag összeomlik. A csillag tömegétől függ, hogy valamilyen sűrű anyagú törpe égitest, esetleg neutroncsillag vagy fekete lyuk lesz belőle. Fekete lyukká akkor válik, ha olyan nagy lesz a sűrűsége, hogy a fény sem tud elszakadni tőle, azaz a szökési sebességnek nagyobbá kellene válnia a fény sebességénél. Ezt túllépni pedig lehetetlen. A fekete lyuk az elmélet szerint szintén szingularitás. Ki lehet számolni egy a fekete lyukat körülvevő és annak tömegétől függő gömbfelület sugarát (Schwarzschild-sugár), amelyet kívülről átlépve visszatérni már elvileg sem lehetséges, csak belezuhanni a fekete lyukba. Ezt a gömbfelületet nevezik a fekete lyuk eseményhorizontjának. A tér és az idő koordináták ebben a tartományban felcserélődnek, áthaladva az eseményhorizonton, ami a horizonton kívül a megtett utat jelentette, a horizontot átlépve már a jövőt jelenti. Ez a jövő ám nem túl bíztató az oda tévedőnek, mert az árapály-erők pillanatok alatt szétszednék. Forgó fekete lyuk esetén (és valószínű, hogy minden fekete lyuk forog) két egymásba ágyazott eseményhorizontról is lehet beszélni. A külsőt átlépve a tér és idő koordináták felcserélődnek, a belsőt is átlépve a csere ismét megtörténik, így elvileg vissza lehetne jutni a való világba. Persze nem ugyanoda és nem ugyanabba az időbe kerülne vissza a merész utazó mint az indulásnál volt, inkább egy másik világban találná magát (a matematikai megoldások szerint). Valójában sehol sem találná magát, mert pillanatok alatt meghalna és beolvadna a szingularitásba. A töltéssel rendelkező fekete lyuk matematikai modellje még bonyolultabb, újabb szférák is vannak. Bármilyen tömegű objektumot fekete lyukká lehetne alakítani, ha sikerülne kellő kicsi méretre összenyomni. Pl. ha a Földet kb. teniszlabda nagyságúra sikerülne összepréselni, akkor az is fekete lyukká változna. A fekete lyuk esetében tehát nem az eredeti objektum nagysága a döntő, hanem az, hogy az összeomlás után milyen nagy lesz a maradvány sűrűsége. Ha ez kellően nagy, akkor fekete lyukká válik. A nagy tömegű csillagokban megvan az a gravitációs erő, amely ezt megteheti. Kérdés, hogy a matemetikailag igazolható fekete lyukak valóban létező objektumok-e? Annak ellenére, hogy egy fekete lyuktól közvetlenül semmiféle információ nem kapható, mégis vannak meggyőző észlelések, amelyek a fekete lyukat azonosíthatják. Ilyenek a kintről is megfigyelhető tömegvonzásuk, egy közeli csillag anyagának folyamatos elszívása, esetleges gravitációs lencsehatás észlelése egy láthatatlan pont körül, stb. Vajon milyen gyakorisággal vannak jelen az Univerzumban? Nehéz megmondani, de elképzelhető, hogy számuk vetekedhet akár a csillagok számával is, hiszen az Univerzum eddigi korát tekintve már sok nagytömegű csillag omolhatott össze fekete lyukká. A mi galaxisunkban is sok millióra tehető a számuk, de ez csak becsült érték lehet.

Megjegyzés: A szingularitás alatt tulajdonképpen azt értjük, hogy az egy olyan hely, ahol az einsteini téridő egyenletek felmondják a szolgálatot (0-val kellene osztani, ami a matematikában lehetetlen), azaz olyan hely, amiről valójában nem tudunk mondani semmit, legfeljebb csak találgathatunk. Már az is félreértésre adhat okot, hogy a “lyuk” szerepel az elnevezésében, hiszen nem lyukad ki ott semmi sem. Ez az objektum itt van a mi világunkban, csupán arról van szó, hogy a fentebb említett extrém tulajdonságokkal rendelkezik. A belső szerkezetére vonatkozóan is csak elképzelések lehetnek, de biztosat állítani egy kissé merész dolognak tűnik. A fekete lyuk eseményhorizontján kivüli környezetet mutatja a következő ábra. Az ábrán látható fekete gömbfelület a fekete lyuk eseményhorizontját ábrázolja. Maga a fekete lyuk ezen gömb középpontjában van, ami egy végtelenül meggörbült téridő tartománynak felel meg. Az ábra nagyon vázlatos, az akkréciós korong a valóságban jóval szélesebb, eltakarja az esemény- horizontot. A rajzon csak azt akartam jelezni, hogy az akkréciós korong az eseményhorizonton kívül van ezért az egy látható keringő gáztömeg. A forgó fekete lyuk tengelye mentén mindkét irányba kilövellő jet-eket (anyag kiáramlások) a kialakult erős mágneses tér kényszeríti ezekbe az irányokba még mielőtt a korongból át tudnák lépni az eseményhorizontot.

A téridő ilyen hatalmas méretű görbülése úgy is elképzelhető, hogy az nem egy nagytömegű csillag összeomlásának következménye, hanem a koncentrált gravitációé. Ilyen erős gravitációs tér kialakulása lehetséges a galaxisok középpontjában vagy egy galaxishalmaz tömegközéppontjában. Az így kialakult téridő lyuknak nincs eseményhorizontja, ezért az ilyen fekete lyukakat “meztelen fekete lyukaknak” nevezték el. De a szakemberek úgy vélik, hogy a természet nem engedi meg az ilyen típusú lyukak létrejöttét (ezt nevezik kozmikus cenzúrának). Megjegyzés: Amennyiben a fekete lyuk a térnek egy szingularitása ahol összeomlanak a fizika törvényei is, akkor – kérdem én – hogyan számolhatunk mégis a horizont sugarával. De ez nemcsak egy számítási dolog, hanem a csillagászok észlelései is bizonyítják, hogy a fekete lyuk körül keringő anyagtömeg van (akkréciós vagy befogási korong), tehát a “tömegvonzása” éppen úgy létezik mint bármely más égitest esetében. Számomra ez azt jelenti, hogy az a matematikai szingularitás mégsem teljesedik egészen, hiszen akkor a megmaradási törvényének is meg kellene szűnnie. De ha a megmaradási törvények összeomlanak, akkor hogyan marad meg mégis a tömeg (energia)? Ezért is gondolom én, hogy a Nagy Reccs alkalmával sem omlana össze az anyag a matematikai értelembe vett szingularitássá. Ha pedig mégsem teljes az a szingularitás, akkor még lehetnek valamilyen fizikai törvények is ott, bár kétség nem férhet hozzá, hogy rendkívüli állapotok uralkodnak ekkor. Ha sikerülne megfejteni azt, hogy mi is van a fekete lyukban, akkor máris közelebb jutnánk az Univerzum rejtélyének megfejtéséhez is. Egyesek szerint a fekete lyuk maga egy újabb világot jelent, amihez nekünk már semmi közünk nem lehet. De ha ezt a gondolatot tovább visszük, akkor lehet, hogy a mi világunk is egy fekete lyuk, amely egy másik világban képződött. Mindez azt jelentené, hogy a szingularitáson túl is van egy világ, új fizikával. De akkor a különböző világok tereinek egymásba ágyazódásáról kellene beszélnünk. És ebben az esetben mi van a végtelenül összeroppant térrel? Én nem hiszem, hogy ez így lenne egyrészt azért mert mégiscsak van valami kapcsolatunk a fekete lyukkal, a “tömegvonzása” ebben a világban hat, másrészt a fekete lyuk hosszú idő alatt visszapárologhat ebbe a világba, azaz nem vész el örökre számunkra. Ha mégis igaz lenne az, hogy a mi világunk is egy fekete lyuk és ez is vissza- párologhat egy másik világba, akkor hogyan értelmezhető az ősrobbanás elmélete? Amennyiben úgy értelmeznénk ezt a másik világot, hogy a fekete lyuk a “túloldalon” felfúvódik és egy idő után a “köldökzsinór” elszakadva egy új világ születik, akkor természetesen a fekete lyuk e világba való visszapárolgásáról nem lehetne beszélni. De ez ellentmondana a megmaradási elveknek is, hiszen a fekete lyuk tömegének megfelelő energia eltűnne a világunkból. Hasonlóan sérülne az impulzusmomentum-megmaradásának elve is. Ez az elképzelés tehát a saját világunkra vonatkozó fizikai törvényeket is felborítaná. A fizikában nagyon fontosak a megmaradási törvények. Ezek a következők: 1. energia-megmaradás (energia-tömeg ekvivalencia az E=mc^2 szerint) 2. impulzus-megmaradás (egyenes vonalú egyenletes mozgás megtartása) 3. impulzusmomentum-megmaradás (forgó mozgás nyomatékának megtartása) 4. töltésszám-megmaradás (pozitív és negatív töltések) 5. bárion szám-megmaradás (bárionok a nehéz részecskék: pl. proton, neutron, stb.) 6. leptonszám-megmaradás (leptonok a könnyű részecskék: pl. elektron, neutrínó, stb.) Hasonlóan fontosak a fizikai konstansok is. Ezek a következők: 1. Cs-133 által kibocsájtott fény frekvenciája 2. fénysebesség 3. Hubble-állandó 4. Planck-állandó 5. Gravitációs állandó 6. Elemi töltés nagysága 7. Boltzman-állandó 8. Avogadro állandó A fekete lyuk párolgása:

Egy fekete lyuk esetében, amennyiben már nincs anyag a fekete lyuk környezetében amit beszippantva tovább növelhetné a tömegét, még mindig ott van a vákuum-fluktuáció jelensége, amely valódi részecske-párokat generál, és ezek egyes részecskéi a horizonton átjutva még változtathatnak a fekete lyuk tömegén annak igen lassú csökkenését idézve elő. A kvantumfizikában tudott, hogy nem lehet semminek sem a helyét és sebességét egyszerre pontosan megadni. Ha a tér teljesen üres lenne, akkor a tér egy pontjához rendelt vákuum helye és sebessége is 0 lenne, azaz fix érték mindkettő. Mivel ez nem lehetséges, ezért a vákuumnak fluktuálnia kell, azaz részecske-párok jelennek meg (valós és antirészecskék formájában, ezen részecskék energiája negatív), amelyek rövid időn belül találkozván egymással megsemmisítik egymást foton kibocsátása közben. Ez a fluktuáció állandóan zajlik a térben. Ezt figyelembe véve, ha a horizont közvetlen közelében keletkezik egy részecske-pár, akkor – amelyekre szintén vonatkozik a helyeik bizonytalansága – annak egyik tagja bizonyos valószínűséggel belül kerülhet a horizonton, amíg a másik tag szintén bizonyos valószínűséggel kívül eshet rajta. A belülre esőt mindenképpen elnyeli a fekete lyuk, amíg a kívül maradt részecske elszabadulhat a fekete lyuk gravitációs teréből. Annál könnyebben elképzelhető ez, ha a részecske-pár egy fotont és egy antifotont tartalmaz, de a fotonnak az anti-megfelelője önmaga. Tehát az egyik foton a fekete lyuk fogja lesz, míg a másik sugárzás formájában távozik a fekete lyuktól. Az így bekerült részecske negatív energiájú, amely a fekete lyuk pozitív energiájú tömegét csökkenti. Eszerint a fekete lyukak nem is annyira feketék, mert ez a sugárzás akár a látható tartományba is eshet, bár ez egy olyan lassú folyamat, hogy ennek a sugárzásnak az intenzitása gyakorlatilag elhanyagolható. De meg lehet közelíteni ezt a dolgot termodinamikai nézőpontból is. A fekete lyuk horizontjához közeledve a hőmérséklet hirtelen megugrik. Eszerint a fekete lyuk úgy viselkedik, mint egy sugárzó fekete test. De a kisugárzott energiát valahonnan pótolni kell. Kívülről nézve tehát a fenti jelenségek azt eredményezik, hogy a fekete lyuk sugárzást bocsát ki. Ez a kisugárzott energia a fekete lyuk tömegének rovására megy, ami azt jelenti, hogy a fekete lyuk fokozatosan párolog és hosszú idő után el is fogy. Itt azért megjegyezném, hogy bár ez a jelenség matematikailag igazolható, de észlelni már csak azért is nehéz, mert ez egy igen lassú folyamat, nagyobb fekete lyuk esetén évmilliárdokig eltarthat. Kisebb fekete lyukak esetén ez a folyamat felgyorsul, a fogyás egyre erőteljesebb és a teljes elfogyás pillanatában nagy robbanással zárul (bár ez csak feltételezés, ilyent még nem észleltek). Elgondolkodtató az, hogy pl. egy neutroncsillag felszínének közelében miért nem alakulhat ki a Hawking-féle sugárzás? Hiszen a gravitáció már ott is elég nagy ahhoz, hogy az árapály-erő szétszakíthassa az éppen manifesztálódott részecske-párokat és mondjuk, hogy az egyik becsapódik a csillag felszínére, a másik pedig elszökik. A jelenség hasonló és ha ez megtörténhetne, akkor egy neutroncsillag is elfogyhat egyszer? Vagy akár egy kisebb tömegű égitestre is vonatkozhat ez? A fekete lyukak még mindig sok rejtélyt tartogatnak a számunkra. Példaként említem az úgynevezett információs paradoxont, amely szerint a fekete lyukba bekerülő információ is elvész számunkra. Ez azt jelentené, hogy a fekete lyukak állandóan nyelik az információt is, ami katasztrofális lenne a világ-felfogásunkra nézve, mert teljes bizonytalanságban lennénk a múlttal vagy a jövővel kapcsolatban. Nem tudhatnánk, hogy az az információ, amit a távcsövek közvetítenek nekünk, igazak-e vagy sem, hiszen az információk egy részét már elnyelték a fekete lyukak. Ez nem tetszik sem a fizikusoknak sem a csillagászoknak, mert nem lehetne semmi biztosat állítani. Cáfolták is az információ elvesztését matematikai módszerrel, de a gyakorlatban nehéz bizonyítani sem azt, hogy elvész sem azt, hogy megmarad. De szerintem, van itt egy másik bizonytalanság is, azzal kapcsolatban, amit a távcsövekben látunk. Ezt pedig a gravitációs-lencsehatás idézheti elő. Ez a hatás hasonló ahhoz, mint amit az üveg lencsék okoznak a rajtuk áthaladó fénnyel, eltérítik a fényt, azaz a fénysugár útja meggörbül. A gravitációs-lencsehatást a nagytömegű objektumok (galaxisok, fekete lyukak) idézik elő a mögülük érkező fényt illetően. Ez gyakran úgy jelentkezik az észlelőnél, hogy a lencse mögötti objektum képe megtöbbszöröződik a lencse körül. Mi van akkor – kérdem én – ha egy igen távoli objektum fényét már több ilyen lencsehatás érte, mire hozzánk elért? Lehet, hogy egészen máshol van az az objektum, mint ahol látszik. Lehetnek olyan eltérítő objektumok (pl. nagy tömegű fekete lyuk), amelyek nem látszanak és a környezetükben sincs látható anyag, ezért nem jövünk rá, hogy a fénysugár ott is elgörbült. A szemléletesség kedvéért adok itt egy egyszerű rajzot a fentiekről:

Bemutatok még egy ábrát, amely a táguló térben való fény terjedését mutatja. Az ábrán az A galaxis a Nagy Bummtól számított 1 Gév-nél fénylett fel, de a B galaxis akkor még csak kialakulóban volt, azaz nem bocsátott ki látható fényt. Az ábra-sorozatban a rácsozat növekedése szemlélteti a tér tágulását, a színes körlapok pedig a fény terjedését az elindulásuktól számítva. A B galaxis csak a 3 Gév időpontban fejlődött ki annyira, hogy már fényt kezdett kibocsátani. 9 Gév-nél az A galaxis által kibocsátott fény éppen eléri a B galaxist. Ha a B galaxison él egy csillagász, akkor látni fogja az A galaxist, ami tőle 8 Gév távolságra van. De ha az A galaxison is él egy csillagász, akkor ő még nem fogja látni a B galaxist, mert B fénye még nem ért el hozzá, ez majd csak 15 Gév körül lesz lehetséges. Tehát nem biztos, hogy bármely időpontban kölcsönösen láthatják egymás galaxisainak fényét, ez a galaxisok keletkezésének időpontjától is függhet. Az ábra-sorozat mutatja, hogy a fény terjedése függ a tér tágulásától és a saját sebességétől (c).

Ha már a fekete lyukról volt szó, akkor megemlítem még a fehér lyukat és a féreg lyukat is. A fehér lyuk éppen fordítva működik, mint a fekete lyuk, mindent kidob magából, ami benne van. A féreg lyuk pedig a kettő kombinációja. Van egy bemeneti vége (fekete lyuk) és egy kimeneti vége (fehér lyuk), a két vég pedig valamilyen módon összeköttetésben van egymással. Azaz, ami beesik a bemeneti végen, az kilökődik a kimeneti végen. A féreg lyukak tehát téridő utazásra adhatnának lehetőséget, ha léteznének és az utazó egyáltalán kibírná az utazással járó kellemetlenségeket. A fehér lyuk matematikai nézőpontból létezhet, de a valóságban minden bizonnyal nem létezik, legalább is még ilyenre utaló nyomokat sem észleltek a csillagászok. Ha pedig a fehér lyuk nem létezik, akkor nyílván a féreg lyuk sem létezik. Esetleg fehér lyuknak lehetne tekinteni azt, amiből az Univerzum anyaga kidobódott a Nagy Bumm alkalmával. A féregjárat a görbült tér két távoli pontját alagút-szerűen összekötő járat, amely hasonlít a féreg lyukhoz, de ebben oda-vissza lehetne közlekedni, lerövidítve így a két hely közötti nagy távolságot. A bejáratai hasonlítanak a fekete lyukhoz, de a féregjáratnak nincs eseményhorizontja, hiszen nincs a középpontjában lévő hatalmas tömeg. Belépve az egyik bejáraton kint találná magát az utazó a másik végén a tér egy másik pontján és egy másik időben, mint amelyikben elindult. Féregjáratra utaló jeleket sem észleltek még, valószínű, hogy nem létezik.

A nyílt Univerzum esetén a világ tágulása nem áll meg (omega<1). A tér állandó tágulása azt eredményezné, hogy a világ anyaga szétszóródna, a csillagok kihunynának és egy sötét hideg, élettelen Univerzum keletkezne. A további tágulás végül még az atomokat is szétbontaná, és az anyag elenyészne a végtelen térben. Manapság megoszlanak a vélemények arról, hogy vajon melyik világ-modell az igazi a három közül.


Az idő


Ezt a részt rögtön azzal kezdeném, hogy szerintem az idő mint fizikai realitás nem létezik. A természetben vannak folyamatok, a folyamatok pedig események láncolatából épülnek fel. Az események láncolatát pedig ok-okozati viszonyok alakítják ki. Mi emberek ezt a láncolatot az idő teléseként fogjuk fel és hajlamosak vagyunk azt hinni, hogy az idő éppen olyan konkrét fizikai dolog mint pl. az anyag. Szerintem az anyagi folyamatok valóban zajlanak, az idő pedig csak a mi felfogásunkban létezik. Az einsteini relativitás elmélet szerint az időt tetemesen megnyúltnak mérhetjük a saját időnkhöz viszonyítva a hozzánk képest gyorsan mozgó rendszerben. Az idő megnyúlása azt a gondolatot keltheti bennünk, hogy az időnek fizikai jellemzői vannak. De az idő megnyúlása csak egyfajta viszonyítási dolog, az egymáshoz képest mozgó rendszerek sebesség-viszonyaiból adódik. Természetesen számolunk az idővel, a legtöbb fizikai képletben szerepel. Ez rendben is van, mert egyfajta mércét ad a folyamatok leírására. De úgy gondolom, hogy nem lehet azt mondani, hogy itt van az idő a maga fizikai valóságában. Hogy az időt mérni is lehet szintén félreértésre vezethet, mert akkor is csak fizikai folyamatokról van szó, amelyeknek az ismétlődő szakaszait használjuk fel a mérésre. Az idő fenti értelmezése szerint az időszakaszok a végtelenségig oszthatók, hiszen az idő csak a mi felfogásunk szerint létezik. De ha azt is figyelembe vesszük, hogy idő-fogalmunk az események láncolatát tükrözi, akkor azt kell megvizsgálnunk, hogy vajon van-e olyan szituáció amelynél ez a láncolat már nem értelmezhető világosan. Ez a helyzet pedig az ősrobbanást követő 10^(-43)másodpercen belül volt, ezt nevezik a Planck-időnek. Ezen időtartamon belül a tér mérete 10^(-33)cm (Planck-távolság) volt. Az Univerzum ezen fázisában a Heisenberg-féle határozatlanság volt a mértékadó törvény, ahol a tér és az idő teljesen egymásba mosódott. Ebben az esetben nem lehet beszélni eseményekről, folyamatokról. Ezért a világunkban megszokott idővel csak a robbanást követő 10^(-43)s eltelte után számolhatunk. Ez a pont volt a valós idő kezdete. Egyébként jelen világunkban sem értelmezhető az idő a Planck-távolságon belüli tértartományban. Bár elvileg az idő a végtelenségig osztható, a valóság azonban egy pont után gátat szab az idő további oszthatóságának. Tekinthetjük úgy is, hogy az idő “kvantuma” a 10^(-43)s. Hogyan lehet akkor mégis leírni az időt? Önmagában sehogy sem, de ha a fizikai folyamatok szempontjából közelítjük meg a dolgot, akkor már mondhatunk róla valamit. A legjobb ha e célból a periodikus változásokat vesszük alapul. A rezgések szinte mindenütt jelen vannak. Ha csak arra gondolunk, hogy az elemi részecskéknek hullám természetük is van, akkor már a rezgéseknél vagyunk, mert hullám nincs rezgés nélkül. Miből adódik ez a hullámtermészet? Ha a húrok olyan szerkezetére gondolunk mintha rugók lennének, akkor ezek kilazulva rezeghetnek is, sőt át is adhatják egymásnak a rezgéseket, ami a hullámok kialakulását jelenti. Az elemi részecskék húrok sokaságából tevődnek össze. A részecskét felépítő húrok rezgései összegződnek és felharmónikust hoznak létre. Egy ilyen részecske azon túl, hogy a húrok csomóba kapcsolódása révén jött létre (ez képviseli a részecske-jelleget) egyfajta rezgésállapottal (saját-rezgés) is jellemezhető (ennek terjedéséből adódik a hullám-jelleg). Egy atomból kiinduló hullám nem áll meg az atom határánál, hanem azt a szabad húrok is továbbítják valameddig. Ezért van az, hogy egy atomi részecskét leíró hullámfüggvény túlnyúlik az atomon és nem lehet pontosan meghatározni egy atomnak a peremét. A szabad húrok, melyek a teret feszítik ki, már jobban kilazult rugókhoz hasonlóak. Saját rezgésük csekélyebb, de más részecskék által gerjesztett rezgéseket továbbítják. A rezgések folyamatának (a sorrendiség és együtt-történés) leírásához bevezetjük az időt. A mindennapi gyakorlatban inkább a mi emberi léptékünkhöz közelebb álló folyamatokat szoktuk használni az idő mérésére, mint a Föld keringését a Nap körül. Ezt aztán oszthatjuk kisebb részekre vagy képezhetünk nagyobb időtartamokat is. A pontosabb mérés atomórával történik, amelynél egy kitüntetett atom fentebb említett saját-rezgését használják etalonként. Eddig a fizikai időről írtam, de megemlítem még a pszichikai időt is. Ez ránk, emberekre jellemző. Mindenki tudja, hogy van egy időérzetünk, ami főként a tevékenységeink egymásutániságával függ össze. Alszunk, felkelünk, napi tevékenységeket végzünk, majd megint lefekszünk aludni. Ez a ciklikus állandóság egy biológiai órát is kifejleszett bennünk az evolúció során. A legfőbb sajátsága a pszichikai időnek az, hogy a múltra emlékezünk és nem a jövőre. Ez tulajdonképpen azt jelenti, hogy az idő egy irányba mutat. De az időérzetünk eléggé sajátságos, mert amennyiben pörögnek körülöttünk az események, akkor úgy érezzük, hogy gyorsan telik az idő, de ha az események nem nagyon mutatnak változatosságot, akkor viszont csak vánszorgásnak tűnik az idő telése. A pszichikai idő tehát jól becsaphat bennünket, mert ez jórészt csak a saját környezetünk változásait, ill. azokhoz való viszonyunkat tükrözi. Mások ugyanazt az időtartamot éppen ellenkezőleg érzékelhetik. A gondolkodásunkban az időt három fő részre osztjuk: múlt, jelen, jövő. Ebből úgy tűnik, mintha három jól elkülöníthető időtartamról lenne szó, holott ha szigorúan vesszük a jelen nem is létezik, mint időtartam. Fizikai értelemben ez csupán egy időtartam nélküli időpont, a múlt és a jövő kapcsolódási pontja. De mi történésekben gondolkodunk, ezért a pontbeli idővel nem tudunk mit kezdeni. Amikor a jelenről beszélünk, akkor tulajdonképpen a múlt egy mostanáig tartó szeletére gondolunk, amihez hozzá érthetjük a közeli jövő várható történéseit is. Az általunk értelmezett jelen már egy időtartamot takar, ami tág határok között mozoghat attól függően, hogy mi a viszonyítási alapunk. Pl. amikor a “jelenkorról” beszélünk, akkor egy egészen nagy időtartamot is érthetünk alatta, de más vonatkozásban egy rövid időtartamot is jelenthet. Amennyiben a jelent – mint pontot – kell meghatároznunk, akkor egy pillanatról beszélünk, de valójában akkor is egy pici időtartamra gondolunk. Más esetben az időt, mint egy folyamot képzeljük el, amely a múltból a jövő felé mutat, ahol nincsenek kitüntetett pontok, mint a pl. a jelen. Az idővel kapcsolatban sok szavunk és kifejezésünk van. Már ez is arra vall, hogy mennyire képlékeny az idő-fogalmunk. De események és folyamatok a mi időérzetünktől függetlenül is zajlanak. Ezért hogy kiküszöböljük ezt a bizonytalanságot, fizikai időt mérő órákra hagyatkozunk. Ha már az időnél tartunk, akkor megemlítem még az idő és az entrópia kapcsolatát. Mi is az entrópia? Ez a fogalom a termodinamika tárgykörében alakult ki. Tekintsünk egy zárt dobozt (amelynek fala még a hőcserét sem engedi meg), amelyben lévő gáz molekulái a doboz belső hőmérséklettől függő sebességgel mozognak. Vagyis ütköznek egymással és a doboz falával, aminek az a következménye, hogy a gáz gyakorlatilag egyenletesen kitölti a doboz belső térfogatát. A gázmolekuláknak a dobozban lévő elrendezettségét (vagy másként fogalmazva a rendezettségi állapotát) nevezték entrópiának. Ha a doboz belsejét egy fallal ketté osztjuk és a gázt csak az egyik felébe tesszük, akkor a doboz egész belsejét tekintve a gáznak ez az állapota már egy rendezettebb állapotot mutat, mint az előbb felvázolt állapot, mert úgy tekinthető, hogy a doboz egyik feléből a gáz át van rendezve a másik felébe. De ha a falat megszüntetjük, akkor a gáz molekulák, az említett mozgásuk miatt egy idő után minden beavatkozás nélkül (a fal eltávolításától, mint beavatkozástól most tekintsünk el) ismét kitöltik a doboz teljes terét. Ez az állapot már rendezetlenebb mint a fallal elkülönített állapot. Kimutatható, hogyha két dobozban lévő gázt egy dobozba egyesítünk, a közös entrópia nagyobb lesz, mint a részeké volt. Ez egy statisztikus jelenség, emiatt elképzelhető az is, hogy a gázmolekulák véletlenül is a doboz egyik felébe kerülnek (ami már egy rendezettebb állapotot jelentene), de ennek jóformán nincs esélye.

Ebből a kis példából is kitűnik, hogy természet az idő előre haladtával csak növelheti (pontosabban nem csökkentheti) az entrópiát egy zárt rendszerben. Ezt az entrópia-törvénynek nevezzük, S=f(T). Ez az állapot-függvény azt mutatja, hogy az entrópia egyedül az időtől függ, az idő pedig állandóan nő, ami entrópia növekedést eredményez. Előfordulhatnak ugyan helyi rendeződések, de az egész rendszerre nézve mégis a fenti törvény az érvényes. Csak vegyünk egy példát: felépítünk egy házat. A ház már egy rendezettebb állapot irányába mutat, a ház felépítéséhez anyagokra van szükség, amit valahonnan ki kell termelni (a hegyoldalból el kell szállítani a követ, homokot kell kiásni valahonnan, fákat kel kivágni, stb.), ami a kitermelések helyén nagyobb rendezetlenséget teremt, mint amilyen rendet maga a ház képvisel. A fenti képletből az olvasható ki, hogy azt átrendezve, kifejezhetjük az időt, amely csak az entrópia függvénye lesz. A képlet ilyen alakjából azt gondolhatnánk, hogy az idő nem más, mint az entrópia függvénye. Az egyenlet átrendezése matematikailag korrekt eljárás, de fizikai szempontból nem, mert az entrópia elérhet egy maximumot, ami azt jelentené, hogy akkor az idő megáll. Hacsak a dobozos példára gondolunk, ahol a gáz már kitöltötte a teljes teret, ez az entrópia maximumát jelentené abban a rendszerben, de az idő mégsem áll meg. Az entrópia viszont megszabja azt, hogy az idő nem fordulhat vissza a múltba, nem válhat negatívvá, hiszen ez entrópia csökkenést jelentene. (Negatív entrópia – negentrópia: -S=-f(T) – is értelmezhető az élő anyag fejlődésével kapcsolatban.) Az entrópia fogalmát kiterjeszthetjük az Univerzumra is, hiszen termodinamikai értelemben az is zárt rendszer. Sőt a fekete lyukak esetében is beszélhetünk entrópiáról, amely az eseményhorizont felszínének méretével függ össze. Ugyanis a számítások szerint, ha két fekete lyuk egyesül, akkor a keletkezett fekete lyuk eseményhorizontjának felszíne nagyobb, mint az egyesülő fekete lyukak együttes felszíne. Ez hasonlóságot mutat az entrópiával, ezért a fekete lyukak entrópiáját az eseményhorizont felületével hozzák kapcsolatba. Az entrópia fenti szemléletes ábrázolásán túl a természetben végbemenő spontán folyamatok hőcseréjével kapcsolatos. Minden energia-fajta (beleértve a munkát is) teljes egészében hővé alakítható. Viszont a hő nem alakítható át teljesen másfajta energiává. Ezért bármilyen spontán folyamat, amely mindig együtt jár bizonyos hő termelődésével, nem fordulhat vissza a folyamat kiinduló állapotába maradéktalanul. Azaz minden spontán folyamat végén maradék hőmennyiség keletkezik, amely a folyamatok sokasága révén egyre csak szaporodik. Amennyiben a rendszer nyílt (a rendszeren kívülre hőcserét képes végezni), akkor a rendszer entrópiája akár csökkenhet is, de zárt rendszer esetén (a keletkezett hőt nem képes leadni) az entrópia csak növekedhet, illetve elérhet egy maximumot, amelynél minden energia-fajta hővé alakul.

Megjegyzés: Azt, hogy egy rendszert egy adott állapotában rendezettebbnek vagy rendezetlenebbnek tekintünk, mindig a korábbi állapotához viszonyítjuk. Úgy tűnik, hogy a világunkban a rend és a rendezetlenség harca dúl, ahol a rendezetlenség felé való törekvés előbb-utóbb mindig felülkerekedik az adott renden, mert az entrópia-törvény általános érvényű, ezért a rend csak időleges lehet. Felvetődhet a kérdés, hogyan jöhet létre egyáltalán a rendezett irányba való elmozdulás egy olyan világban, ahol minden a káosz felé tart. Nyílván léteznie kell olyan hatásnak, amely a rendezettebb állapot elérése felé mutat. Szerintem az Univerzum szintjén két nagy hatás harcáról van szó: az egyik a gravitáció, amely a rend nagymestere, amíg a másik a sötét energia, amely a rendezetlenségé (a káoszé). A gravitáció, mint nagy szervező, létrehozza a csillagokat, bolygókat, galaxisokat, amíg a sötét energia mindent szétrombolni igyekszik. Ezért mindenféle rendnek el kell pusztulnia. Új rendek helyileg kialakulhatnak, de azok sorsa is a pusztulás. Az entrópia növekedése az idő múltával még a társadalmi mozgásokra is érvényes. Ha az emberiség történelmére gondolunk, akkor felvetődik a kérdés, hogy miért omlottak össze hatalmas birodalmak, vagy sokáig sikeresen élő állati csoportok, miért nem maradtak fenn napjainkig? Mert szerintem ezekre is vonatkozik az entrópia növekedésének törvénye. Ha nem külső, akkor belső feszültségek robbantották fel ezeket. Úgy tűnik, hogy egyfajta rendezettség idővel annyi a mélyben megbúvó rendezetlenséget is teremt, amely már aláássa a rendszer addigi rendjét, a fennálló rend instabillá válik és vagy magától összeomlik, vagy a gyengeségét kihasználva új rend felépítésén fáradozók döntik romba. Így történik ez az ember egyéni életével is, megszületünk, egyfajta rendet képviselünk az életünk folyamán, de a háttérben, sokszor észrevétlenül működő ellenerők legyőzik ezt a rendet, pusztulásunkat okozván. Az entrópia-törvény nagyon egyszerűnek tűnik, mégis megszabja a világ sorsát, mert az időt nem lehet megállítani, így az entrópia növekedését sem: ez rossz hír az örök életben reménykedőknek. Lehet még beszélni a kozmológiai időről is, amely azt jelenti, hogy az idő a tér tágulásának irányba mutat. Ebből arra a következtetésre lehet jutni, hogy a tér esetleges zsugorodása esetén az idő iránya is megfordul, amely az ok-okozati viszony megfordulását is eredményezi. Furcsa dolgok történhetnének ilyen esetben. Ez nem valószínű, hogy bekövetkezik, ami nem azt jelenti, hogy a tér nem zsugorodhat, hanem azt, hogy nem is annyira a tér tágultságával, hanem a tér határtalanságával kapcsolatos ez az idő, hiszen a tér a zsugorodáskor is határtalan marad. Kérdés, hogy milyen lehet az élet az Univerzum esetleges zsugorodása idején? A válasz erre Hawking szerint az, hogy mire a tér zsugorodásba váltana, addigra az Univerzum a teljes rendezetlenség állapotába kerül. De az életnek szüksége van bizonyos helyi rendezettségre is, sőt maga az élet is rendezettséget jelent, tehát az összeomlás alatt már nem lesz élet. A pszichológiai idő szorosan összefügg a termodinamikai idővel. A kozmológiai idővel csak annyiban függ össze, hogy az élet csak az Univerzum táguló szakaszában képzelhető el. Amennyiben az Univerzum visszaváltana zsugorodásba – ami még elég soká következik be, ha egyáltalán bekövetkezik – az idő akkor sem fog irányt váltani, de nem lesz már élet, hiszen a váltásig az entrópia már eléri a teljesen rendezetlen állapotot, ami az életet – mint rendezett állapotot – lehetetlenné teszi.

Az időnek ez a háromféle aspektusból való megközelítése egy dologban egyezik, éspedig abban, hogy az időnek egy irányultsága van, visszafelé ( negatív irányba ) nem mutathat. Ezt nevezzük valós időnek. A fizika törvényei azonban függetlenek az időnek az irányultságától, nem utalnak a múltra vagy jövőre. Matematikai értelemben pedig negatív idővel is lehet számolni. Pl. feltételezhető, hogy az Univerzum összeomlása alatt már az idő iránya is megfordul, az események visszafelé játszódnak le, mint egy hátrafelé levetített filmben. Az entrópia egyre csökken, míg végül egy teljesen sima állapot nem áll elő. A valós időben azonban egy ilyen folyamat nem tűnik reálisnak, de a képzetes idő bevezetésével igen. A negatív időről inkább csak a pszichológiai időfogalom kapcsán beszélhetünk, amikor múltbeli eseményekre gondolva képzeletben visszapörgetjük az időt, vagy amikor a csillagászok a jelenben észlelik a múltat. Az időnek a képzetes időt is magába foglaló szemléletét úgy kell elképzelni, mint ahogyan a képzetes számokat ábrázoljuk, ahol van egy valós idő-tengely, aminek csak egy irányultsága van és van egy erre a tengelyre merőleges képzetes idő-tengely is, de ez mindkét irányba mutathat. Az alábbi ábrán események vannak felvéve a képzetes időt is tartalmazó koordinátákkal. Az események közül mi csak a valós időben lévő eseményeket tudjuk érzékelni vagy észlelni. Ezek az ábrán: E5, E9

Megjegyzés: Én el tudom képzelni, hogy az Univerzum fennállása során az idő nem egyenletesen telt. Ezt azért gondolom, mert nem tartom valószínűnek, hogy az entrópia mindig lineárisan növekedett az Univerzum élete során, hiszen a tágulás sem volt egyenletes. Voltak olyan időszakok. amelyekben a tágulás nagyon gyors volt és volt olyan időszak is, amikor a tágulás is egyenletesebbé vált. Úgy gondolom, hogy a tágulásnak ez a váltakozása hatással volt az entrópia-növekedésre, ami az idő ütemének változásával magyarázható a tágulás különböző szakaszaiban. Az alábbi ábrán próbálom szemléltetni ezt az ütemváltást.

A kezdet a Planck-idővel indult és ezzel is ér véget. Ekkor az Univerzum szétpukkan, mint egy luftballon.


A relativitásról röviden


Az éter-elmélet Korábban úgy gondolták a fizikusok, hogy az abszolút teret egy áttetsző, mozdulatlan, számunkra nem érzékelhető rugalmas közeg tölti ki. Ezt a közeget éternek nevezték el. Ebben a rugalmas közegben halad minden égi objektum és a fény is, mint elektromágneses hullám. Az éterhez lehet viszonyítani az abszolút sebességeket és az abszolút időt is. Többen megpróbálták kimutatni az éter jelenlétét (Michelson, Morley), de minden kísérlet negatív eredményt adott. Az einsteini relativitáselmélet tagadja az éter létét, így el is vetették az éter-elméletet. De még most is vannak, akik hisznek benne.

Ha van éter, akkor a Föld haladása közben az éterben halad, azaz “éterszélnek” kellene lennie. A kísérletben két azonos hosszúságú karon oda-vissza megy a fény. Az egyik karon (2) az éterszéllel párhuzamosan halad a fény, amíg a másik karon (1) az éterszélre merőlegesen. A középen lévő tükör félig-áteresztő, amely egyrészt tükrözi a fényt, másrészt egyenes vonalban át is engedi. A két karon időbeni különbség kellene legyen a fénysugarak egyesítése után, tehát interferencia-jelenség várható. De ilyen jelenséget nem tapasztaltak, ami arra utal, hogy az éter nem létezik. Megjegyzés: Az éterszelet nem úgy kell elképzelni, mint amikor kerékpározunk és érezzük a levegő mozgását (szelét). Az éterszél csak egy hasonlat és azt jelenti csupán, hogy nagy sebességgel haladva a mozdulatlan éterben, amelyben a fény terjed, az éterhez képesti sebességünk vektoriálisan hozzáadódik a fény sebességéhez. A Galilei-féle transzformáció Ez a transzformáció csak a helyvektorok viszonyaiból eredő következményeket jelenti az egymáshoz képest mozgó rendszerek vonatkozásában. Az idő transzformációjával nem foglalkozik, mert azt mindkét rendszerben ugyanolyan értékűnek tekinti. Ez tehát nem tükrözi a teljes valóságot.

Einstein relativitáselmélete 1. Speciális relativitáselmélet Ez az elmélet csak az egymáshoz képest gyorsulás nélül mozgó (egyenes vonalú és állandó sebességű) rendszerekből (inercia-rendszerek) írja le a mozgást. A mechanika törvényei az inercia-rendszerekben egyformán érvényesek. A relativitás a viszonylagosságot fejezi ki, éspedig azt, hogy nem mindegy, hogy milyen rendszerből tekintünk egy jelenségre, mert a különböző rendszerekből az adott jelenség másképpen értelmezhető. Pl. képzeljük el, hogy egy egyenletes sebességgel, egyenes pályán haladó vonaton ülünk, amely olyan simán gurul a síneken, hogy onnan se zajt, se rezgést nem érzékelünk, így azt hihetnénk, hogy a vonat áll. De, ha kitekintünk az ablakon, akkor azt látnánk, a külvilág tája elsuhan mellettünk. Viszont egy szemlélő, aki a külvilágban áll a sínek mellett, azt látja, hogy ő áll és a vonat suhan el a benne ülőkkel együtt hozzá képest. Ha a vonaton ülő ember éppen az étkező kocsiban hozzákezd a rendelt étel elfogyasztásához (t1 időpont), majd az étkezést befejezve el kezdi meginni a kávét (t2 időpont), akkor ő mindvégig egy helyben ült az asztalnál (azaz a vonat terében nem mozdult el) és a két időpont között eltelt t2 – t1 időtartam, ám a sínek mellet álló viszont úgy látja, hogy az adott időtartam alatt a vonaton űlő km-eket mozgott a térben. Tehát a két rendszer tekintetében az azonos időpontokban történt események térbeni azonosítása nem ugyanaz. De a tér és az idő felcserélésével az is belátható, hogy a két rendszer tekintetében az azonos helyen történt események időbeni azonosítása sem egyezik meg. A tér és az idő tehát összefügg. Ez a kis példa csak a viszonylagosságot tükrözi, azt, hogy a két rendszerből másként értelmezzük az észlelt dolgokat. Az elmélet ennél többet mond. Számunkra az információt a fény továbbítja egy másik rendszerben történtekről. Az elmélet feltételezi azt, hogy a fény minden megfigyelő számára ugyanolyan sebességgel mozog, függetlenül attól, hogy milyen inercia-rendszerben van a megfigyelő. És a fénynek – mint elektromágneses hullámnak – nincs szüksége közegre a terjedéshez. Ha szigorúan végigvisszük a viszonylagosság logikáját, akkor arra a következtetésre jutunk, hogy egy másik rendszerben történő méréseket csak úgy tudjuk értelmezni, ha a távolságokról és az időről alkotott felfogásunkat átértékeljük. Az egyik rendszerben mért távolságok mások lehetnek egy másik rendszerből nézve, sőt az idő is másként telik a két rendszer tekintetében. Mindezek összefüggésben vannak a fény terjedési sebességével. Ilyen elgondolások mentén juthatunk el ahhoz a felismeréshez, hogy a távolságok a rendszer sebessége irányában megrövidülnek (hossz-kontrakció), az idő telése pedig lelassul (idő-dilatáció) és a sebességeket sem lehet algebrai módon összegezni. Mindez azt jelenti, hogy az egymáshoz képest mozgó inercia-rendszerek esetében a Lorentz-transzformációt kell alkalmazni a Galilei-transzformációval szemben még a mechanikai törvények esetében is. Így egységes transzformációt használhatunk úgy a mechanikai mozgástörvényeknél mind az elektromágneses hullámoknál. Kis sebességeknél a Lorentz-transzformáció gyakorlatilag megegyezik a Galilei-transzformációval.

Az ábra első része két rendszert mutat, az egyiket állónak tekintve (v1=0) a másik ehhez képest v2 sebességgel mozog. Mindkét rendszerben a 6 egységnyi s út megtételéhez 6 egységnyi időre van szükség. A saját idője szerint mindkét rendszerben lévő így is méri a megtételhez szükséges időt. De a v1 sebességű rendszerből nézve (a v1 sajátidője szerint mérve) a v2 rendszerbeli rövidebb idő alatt teszi meg az utat (5,7 időegység). Egyben a megtett út is rövidebbnek látszik. Azaz a v1 rendszerből nézve a v2 ideje megnyúltnak (hosszabb időegység), a hosszúság pedig rövidebbnek tűnik. Ha a v2 fénysebességgel(c) mozogna v1-hez képest, akkor az idő megnyúlása végtelen nagynak látszana, a hosszúság pedig végtelen kicsinek. Az ábra szerint ez az eset akkor állna elő, amikor a bezárt szög 90 fokos lenne. Az ábra a v1 rendszer szemszögéből mutatja a látszólagos idő-dilatációt, de a v2 rendszerből nézve a v1 rendszer órája késne, hiszen relatív sebességekről van szó. A valóságban ez az egész nem ilyen lineáris, de a dolog lényegének megértése képletek nélkül talán így is elérhető. Az ábra második része azt szemlélteti, hogy a gyorsítás ill. lassítás alkalmával az idő egy görbét ír le amíg az egyik rendszer egy másik rendszer sebesség állapotát eléri. Amennyiben egy rendszeren belül mérünk – függetlenül attól, hogy annak milyen a mozgásállapota – minden az általunk megszokott módon értelmezhető. Azaz létezhet egy etalon mérőrúd, a különböző helyeken mért időket lehet szinkronizálni. Jó példa erre a Föld, hiszen itt ezeket alkalmazzuk, holott a Föld is igen nagy sebességgel száguld a Nap körül. De amint egy másik rendszert is figyelembe kell venni, amely mozog a Földhöz képest, akkor már nem használható ugyanaz a mérőrúd és az időket sem lehet ugyanazzal az órával mérni mindkét rendszerben. Felvetődhet az a kérdés, hogy akkor hogyan lehet azt mondani miszerint az Univerzum kb. 13,7 milliárd éves, hiszen ez már egy világórában való gondolkodásnak tűnik. Ennél a kormegadásnál magunkat az Univerzum rögzített részeként tekintjük, és alkalmazzuk az általunk megszokott időmértéket az Univerzum korára is ( azaz a saját időnk szerint mérünk ). De ha egy hozzánk képest nagy sebességgel mozgó rendszer hozzánk viszonyított órája szerint határoznánk meg az Univerzum korát, akkor a fenti értéknél kisebb kor adódna az idő megnyúlása miatt. A világóra gondolatát tehát mégis el kell vetni. Az elmélet azt is kimondja, hogy vákuumban a fénysebességnél nagyobb sebesség nem létezhet. Ezt a téridőben egy fénykúppal lehet szemléltetni. Lásd az ábrát, ahol E egy téridőbeli esemény.

Bármilyen hatás közvetítése (legyen az akár a fény által, akár más sebességgel) az időben a hatás forrásából gömbszimmetrikusan terjed. A hatás frontja a téridőben egy kúpfelületet ír le, melynek csúcspontja éppen a hatás forráspontja. A fénysebességgel terjedő hatások a kúp felületén haladnak, de az annál kisebb sebességgel terjedőek a kúp belsejében haladnak. Azokkal a pontokkal, melyek a kúpon kívül esnek, az E pontnak semmiféle kapcsolata nem lehet, hiszen ahhoz már a fénysebességnél nagyobb sebességre lenne szükség. A kúp úgy a jövő felé, mint a múlt felé is megadható. Az E pontbeli esemény a jövőben hatással lehet a kúphoz tartozó valamely pontra. Hasonlóképpen az E pontra a múltbeli kúphoz tartozó valamely esemény lehetett hatással. Amit a csillagászok észlelni tudnak, azt a múltbeli esemény fénykúpjának felületéről kapják, hiszen ők a fénysebességgel terjedő hatásokat tudják érzékelni. A fénysebességnél jóval kisebb sebességgel terjedő hatások a csillagászok számára nem jelentenek sokat, mert a hatalmas távolságok miatt ezek jórészt el sem értek bennünket. De a téridőnek vannak a kúpon kívüli tartományai is, amit a csillagászok sem fognak sohasem észlelni. Ugyanúgy a közelünkben zajló események sem lesznek hatással a kúpon kívüli térrészre. Ez azt jelenti, hogy a világ egy jelentős része el van zárva előlünk. Ilyen elzárt térrésznek tekinthető a fekete lyukak eseményhorizonton belüli része is, hiszen az onnan kijövő bármilyen jelnek is a fénysebességet meghaladó sebességre kellene szert tennie.

Az ábra egy a Napnál nagyobb tömegű csillag összeomlását ábrázolja. A csillag elégetvén az összes üzemanyagát összeroskad és egy nagy robbanás kíséretében ledob magáról egy csomó anyagot (szupernova). Amennyiben a tömege még így is nagy marad újabb zsugorodásba kezd, de a Pauli-féle kizárási elv (l. később) miatt taszító erők lépnek fel az atomok elektronjai között, amely stabilizálja a csillagot a gravitációval szemben és fehér törpévé alakul a csillag. Amennyiben még ennél is nagyobb a tömege, akkor további összehúzódás következik, az elektronok bepréselődnek a protonokba, azaz neutroncsillag keletkezik. Az így stabilizálódott csillagot még mindig a kizárási elvből következő ellennyomás tartja stabilan, amely ekkor már a neutronok közötti taszító erő formájában jelentkezik (degenerációs ellennyomás). Feltételezés, hogy létezhet még egy olyan állapot is ezt követően amikor a neutronok összeroppanva kvarkokká esnek szét, melyeket a gravitáció tart egyben. Az ilyen objektumokat kvarkcsillagoknak nevezik. A még ezt is meghaladó tömeggel rendelkező csillag esetében a csillag fekete lyukká omlik össze, hiszen nem ismeretes az elemi részek fizikájában további olyan hatás, ami ellenállna az összeomlásnak. Az ábrán három esemény fénykúpját ábrázoltam. Az első egy csillagtól távoli fénykúp, amelyre nem hat számottevő gravitáció. A második már a csillag közelében van és a fénykúp a tömeg felé hajlik, ahogyan a fény is elhajlik a tömeg közelében. A harmadik már egy olyan eseményt ábrázol, amely a fekete lyuk horizontjánál történik. Ennek a fénykúpnak a jövőbe mutató része az eseményhorizonton belül van, azaz az esemény jövője már csak a szingularitás lehet. Az ilyen típusú szingularitások rejtőzködnek a megfigyelő elől (a. ábra), hiszen az eseményhorizonton belül lévők el vannak zárva a külvilágtól. Kisebb tömegű fekete lyuk eseményhorizontja viszonylag közel van a fekete lyukhoz és már a kívülről való megközelítése esetén is olyan nagy árapály erők lépnek fel, amelyek szétszaggatnak mindent mire elérné a horizontot. Azonban előfordulnak olyan nagytömegű fekete lyukak is (főként a galaxisok középpontjában), amelyek eseményhorizontján át lehet haladni pl. egy űrhajóval úgy, hogy észre sem veszi ezt az űrhajós. Azaz belül kerül a horizonton (innen már nincs visszaút), de amíg még életben van elvileg láthatná a szingularitást, számára “meztelenné” válna a szingularitás (hogy mit látna, fogalmunk sincs, és nem is tudná semmilyen módon a kívülállók számára közölni, hiszen onnan jel már nem jöhetne ki). Egy csillag fekete lyukká való összeomlásának folyamata fordított irányban is elképzelhető, amikor egy szingularitásból robbanásszerűen kiáramlik az anyag. Ez történhetett az Univerzum keletkezésekor. Amennyiben a Nagy Bumm is egy szingularitásból robbant ki, akkor annak nincs is eseményhorizontja a mi világunkban. Mi eleve belül vagyunk ezen az eseményhorizonton, tehát láthatnánk a szingularitást, ha egyáltalán el tudnánk látni odáig. Ezt a szingularitást szintén meztelennek lehet tekinteni (b. ábra). A Nagy Bumm esetében a szingularitás maga elvileg a fénykúp múltbeli részében van, azzal a megjegyzéssel, hogy ott fény már nem is létezik. Megjegyzés: Ha egy megfigyelőhöz tartozó fénykúpot az Univerzum tágulására vetítjük, akkor a következő ábrát kapjuk:

Az ábrán látszik, hogy az Univerzum mely téridő tartománya elérhetetlen számunkra, azaz erről a tartományról semmit nem tudunk mondani, legfeljebb csak találgathatunk. Amikor azt állítjuk, hogy az Univerzum jelenleg is tágul, szerintem csak feltételezés, hiszen erre vonatkozóan semmiféle jelzést nem tudunk kapni, mert a jelen gyakorlatilag kívül esik a megfigyelő fénykúpján. A vöröseltolódást mutató fény, amelyből a tágulásra következtetnek szintén a múltból érkezett hozzánk, tehát – szerintem – ez azt tükrözi, hogy a múltban tágult az Univerzum. Valószínű, hogy ez igaz is, hiszen arról a múltbeli eseményről tudat bennünket. Tehát, amikor felrajzoljuk az Univerzum harangszerű tágulási ábráját, akkor a múltbeli tágulást vetítjük ki a jelenre, melyet az ábra b. része mutat. A szaggatott vonal az esetleges tágult állapotát mutatja a térnek, ami szintén csak feltételezés lehet. Lehet, persze, azt mondani, hogy a tér tágulását a vöröseltolódás mutatja, amely a jelenben is hat, ha a tér most is tágul. De hogyan lehet azt eldönteni, hogy a mért vöröseltolódás hány százaléka származik a múltbeli vöröseltolódásból és hány százaléka a jelenlegiből? Ha elfogadjuk az inflációs modellt, amely a Nagy Bumm utáni tértágulást exponenciálisnak tételezi fel, amikor a tér tágulási sebessége a fénysebességet is jóval meghaladta, akkor a tér tágulási sebességére nem vonatkozik a fénysebesség, mint felső korlát. Ez azt jelenti, hogy a jelenleg gyorsulva táguló tér egy idő után elvileg elérhetné vagy meg is haladhatná a fénysebességet. A tér tágulásából adódó távolodások sebességét azonban nem lehet egy kalap alá venni a tényleges (a térhez képesti) mozgásokat jellemző sebességekkel. A tér tágulásából eredően az objektumok távolodnak ugyan egymástól, de a térhez képest egy helyben állnak. A galaxis-klaszterek egymáshoz képesti távolodása tehát a tér tágulásaként értelmezhető. Ennek sebessége Hubble-féle konstans: dv ~ 75 km/s/Mps. A fényre is hat a tér tágulása, de ez nem a fény sebességének további növelését jelenti, hanem azt, hogy a fény hullámhossza egyre jobban megnyúlik. Előfordulhat tehát, hogy a vöröseltolódás olyan nagymértékűvé válik, hogy a hullámhossz már túlcsúszik minden elektromágneses hullámtartományon. Az ilyen sugárzás hulláma szinte kisimul, már nem is értelmezhető hullámként. A fénysebességet is túllépve távolodó galaxisok fénye pedig nem tud elérni más galaxisokhoz, így a láthatatlanság uralkodik el az Univerzumban.

Megjegyzés: A fizikában minden fizikai mennyiségnek mértékegysége van. A mértékegységeket a nemzetközileg elfogadott SI mértékegységrendszerben rögzítették. Ebben tulajdonképpen csak 7 db. alapegység van, az összes többi ezekből származtatható. Az alapegységek között szerepel az idő és a hossz is. Érdekes, hogy a téridő – mint fizikai entitás – nem szerepel az SI-ben sem az alap sem a származtatott mértékegységek között, mintha nem is létezne. A hossz a térrel kapcsolatos valami és a relativitáselmélet szerint nem is lehet egy etalont rendelni hozzá, legfeljebb nyugalmi hosszról lehetne beszélni, akárcsak nyugalmi tömegről. Az idő telése is attól függ, hogy honnan nézzük. Ráadásul az SI mértékegységrendszer külön kezeli ezeket a fizikai mennyiségeket, holott a téridő elmélet szerint ezek elválaszthatatlanok. Én itt kettősséget érzek, egyrészt elfogadjuk a relativitáselméletet, másrészt a mértékegységek terén mégis külön kezeljük a hosszt és az időt. Jó kis zűrt okozhatna a fizikában, ha ragaszkodván az egységes téridő elmélethez, elfelejtenénk az időt és a hosszt mint fizikai mennyiségeket, helyettük bevezetve egy új fizikai mennyiséget (pl. hosszidő), amelynek meghatároznák a mértékegységét is (pl. ms). Csak a gondolkodás kedvéért adok itt egy ábrát, amely az események szemszögéből közelíti meg ezt a problémát.

Az E0 eseményt tekintsük egy mozgás startjának, Az ábrázolt többi eseményt pedig a mozgás egy későbbi pillanatának. Az egységnek az 1ms felelne meg, amelyet az ábrán az E0-E2 események adják meg. Ezen távolságok végpontjai a rajzon egy kör mentén (a 3D-s térben egy gömb felületén) helyezkednek el. Ehhez a körhöz tartozó egyenletes sebességek a v2 = f(alfa2) függvényében kaphatók meg. Az E0-E3 távolsághoz már a fénysebesség tartozik, de ez megegyezik az E0-E4 távolsággal is, ahol a sebesség a csiga lassúságát is alulmúlja. A fénykúp múltbeli részén a mozgás felfogható úgy, mintha az E0 lenne a mozgás későbbi mérésének pillanata és ennek a mozgásnak a startja valamikor a múltban volt (pl. E5). 2. Általános relativitáselmélet Ez az elmélet már nem csak az inercia-rendszerek közötti mozgástörvényekkel foglalkozik, hanem a gyorsuló rendszereket is tekintetbe veszi, hiszen szigorúan véve egyenes vonalú egyenletesen mozgó rendszerek (vagy nyugalomban lévő rendszerek) – azaz inercia-rendszerek – nem is fordulnak elő az Univerzumban. Minden kering vagy forog vagy valamilyen pályát ír le, ami eltér az egyenestől. Mindezért a gravitáció a felelős. Azaz ebben az elméletben már a tér és idő mellé az anyagot is figyelembe kell venni. A speciális relativitáselmélet tehát csak egy része az általános relativitáselméletnek. Ez az elmélet egy új felfogását adja a gravitációnak, amely a testek gyorsulást idézi elő. A gravitációt nem erőként tekinti, hanem a tér görbületeként. Ez tehát egy geometriai értelmezést ad a gravitációnak, amely a görbült terek elméletével írható le. A gravitáció az Univerzumban mindenütt jelen van, hol erősebb, hol gyengébb hatásában, tehát az elmélet szerint pontról-pontra másként kell számolni a hosszakkal és az idővel. Nem lehet egy világórában vagy egyidejűségben gondolkozni, vagy egy etalon mérőrúddal sem lehet mérni a hosszakat, mert ilyen mérőrúd nem létezik. Ezen elmélet szerint a gyorsulás és a gravitáció egyenértékű. Ennek az elméletnek a matematikai leírása már nyílván bonyolultabb mint a speciális relativitáselméleté, amely csak a tér-idő kapcsolatát vizsgálja, elvonatkoztatva a gravitációtól, addig az általános relativitáselmélet az anyag-tér-idő összefüggésben vizsgálja a jelenségeket, éppen a gravitáció egy a korábbitól eltérő értelmezését vezetve be (erő helyett térgörbület). A görbült térben az egyenest úgy kell értelmezni, hogy az a vonal, amely a tér két pontját összekötő vonalak közül a legrövidebb. Eszerint a Föld pályája a Nap görbült terében éppen egy egyenesnek felel meg, holott mi azt az euklídészi térszemléletünkkel egy ellipszisnek tekintjük. A téridőben az ilyen vonalakat geodetikus vonalaknak nevezik. A téridőben a fény is a geodetikus vonalat követi, ami a mi szemléletünk szerint kanyargós is lehet, hiszen az útja során különféle gravitációs tereken halad át. Ezeket a vonalakat egyébként a Föld felszínén is értelmezzük, hiszen a Föld felszíne egy gömbfelületet alkot. A tér tömeg közelében lévő görbületének megváltozását űrszondával feljuttatott giroszkóppal (pörgettyűvel) kimutatták. Tudjuk, hogy egy pörgő test megtartja a tengelye irányát, tehát ha a giroszkóp tengelyét egy állócsillag felé irányítják fent az űrben és felpörgetik a giroszkópot, akkor a tér görbületének változása esetén (amely a giroszkóp, a Föld, a Hold keringéséből adódik) a giroszkóp tengelye a tér változását követi, ezért elfordul a kijelölt csillag irányától.

Megjegyzés: Amennyiben Einstein görbült tér elméletét elfogadjuk, amely szerint a tér bizonyos tulajdonságokkal rendelkezik (görbülhet, rugalmas, tehát rugalmas feszültsége is van ill. nyúlásra is hajlamos, sőt még ki is szakítható – lásd: fekete lyuk), akkor a tér már anyagi tulajdonságokkal van felruházva, vagyis a teret úgy is fel lehet fogni, mint egyfajta (számunkra ki nem mutatható) anyagot. Akár az “éter” jelzővel is lehetne illetni. De a relativitáselmélet éppen ennek a létét tagadja. Lehet, hogy a különbség csak annyi az éter és a tér között, hogy a tér “szele” nem érzékelhető a benne mozgó objektum esetén? Nagy tömeghez közeledve szintén lelassul az idő ill. attól távolodva újra gyorsabbá válik, hiszen a gravitáció és a gyorsulás a relativitáselmélet szerint megkülönböztethetetlen ebből a szempontból. Egy erősebb gravitációs térben lévő óra szintén lassabban jár mint egy gyengébb gravitációs térben lévő.

Az idő dilatációjának megerősítésére a kozmikus sugárzás által a légkör magas rétegében képződött müonok földfelszíni detektálása szolgált. Ezeknek ugyanis olyan rövid az életidejük, hogy az idő megnyúlása nélkül nem tudnák megtenni az utat a felszínig. Azt is kimérték már itt a Földön nagyon pontos órákat használva, hogy egy magas torony tetején gyorsabban jár az óra, mint a torony alján lévő óra. Ezért a műholdas GPS rendszernél is számolnak az idő nyúlásával ahhoz, hogy egy földfelszínen lévő pont koordinátáit pontosan meg tudják határozni. A tér görbületét is vizsgálták már egy napfogyatkozás alkalmával, amikor a Nap közelében elhaladó, a Nap által kitakart csillag fényének elhajlását mérték. Azaz a fény követte a Nap tömege által létrehozott térgörbületet. A görbült tér elmélete szerint gravitációs hullámok is létrejöhetnek, amennyiben egy hullámforrás azt generálja, hasonlóan mint a vízhullámoknál. Ilyen hullámforrás lehet pl. két egymás körül keringő égitest, vagy bármely égitest gyorsuló mozgása, vagy egy szupernova robbanás. Ezek a hullámok transzverzálisak és a fény sebességével terjednek. A Földön gravitációs hullámokat még nem sikerült kimérni a rendkívül gyenge intenzitásuk miatt, pedig nagy erőfeszítések történnek a kimutatásukra, mert ez egy további megerősítését adná az általános relativitáselméletnek.

Megjegyzés: Amennyiben a gravitációs hullámok a fény sebességével terjednek, azt jelenti, hogy egy tömeg által keltett görbült tér felépülése sem lehet gyorsabb a fénysebességnél. Ha egy égitest mozog a térben, akkor az égitest által létrehozott görbült térnek is állandóan követnie kell az égitest mozgását. Kérdés, hogy ezen görbült térnek a legtávolabbi részei milyen sebességgel épülnek fel pillanatról pillanatra az elmozdulás okozta újabb és újabb szituáció szerint. Előfordulhat, hogy már a fénysebességnél nagyobb sebességre lenne szükség ahhoz, hogy az égitest által keltett térgörbület teljes egészében felépülhessen, vagy fel kell tételezni azt, hogy a keltett térgörbület teljes felépülése a tömegtől távolodva időben csúszik, ez pedig egy folyamatosan mozgó tömeg esetében a szabályos gömbi tértorzulás deformációját jelenti. Hasonlít ez a jelenség Doppler-effektushoz.

Lorentz relativitáselmélete Ez az elmélet valamivel megelőzte az einsteini elméletet de matematikai szempontból megegyezik a két elmélet. Azonban Lorentz elmélete a fenti deformációkat (hossz-kontrakció és idő-dilatáció) a gyorsítás hatásának tekinti, és a gravitációt is erőként kezeli, nem a tér görbületeként. Ennél az elméletnél létezhet az éter, az egyidejűség és a fény sebessége is változhat a vonatkoztatási rendszertől függően. A két elmélet között felfogásbeli különbségek vannak. Lorentz elmélete közelebb áll a klasszikus (newtoni) fizikához, mint az einsteini elmélet. Az einsteini elmélet elterjedését azon filozófiai elv segítette, amely az “Occam borotvája” néven ismert. Ez azt mondja ki, hogy két azonos eredményt adó elmélet közül azt kell előnyben részesíteni, amely kevesebb kezdeti feltétellel rendelkezik. Ezt az einsteini elmélet teljesíti jobban.

Az első három képletből kiolvasható, hogy V = c esetén a gyökjel alatti érték nullává válik, ez pedig értelmetlenné tenné az egyenleteket (0-val nem lehet osztani). Amennyiben V jóval kisebb c-nél, akkor a gyökös kifejezés az 1 érték felé tart, azaz közelítünk a Galilei-féle transzformációhoz. A rajzot tekintve azt gondolhatnánk, hogyha a mozgó rendszer eléri a fény sebességét a nyugvó rendszerhez képest (V = c) és a mozgó rendszeren belül elindul egy fény a V irányába (v = c), akkor ez a fény már kétszeres fénysebességgel halad a nyugvó rendszerhez képest. De ha behelyettesítjük ezeket az értékeket a fenti utolsó képletbe, akkor azt kapjuk, hogy így is csak egyszeres fénysebességgel fog haladni a fény a nyugvó rendszerből nézve. Ez azt fejezi ki, hogy a fénysebesség független a rendszer mozgásállapotától, egyben azt is mutatja, hogy a sebességeket nem lehet algebrai módon összegezni. A képletekben mozgó ill. nyugvó indexek szerepelnek, de ez nem jelenti azt, hogy az egyik rendszert állónak kell tekinteni, pusztán azt jelenti, hogy azt a rendszert tekintjük nyugvónak, amelyben mért fizikai mennyiségeket viszonyítjuk a másik rendszer azonos fizikai mennyiségeihez. Mivel relatív sebességekről van szó, a másik rendszerből nézve ugyanezeket a képleteket lehetne felírni, csak akkor azt a rendszert tekintenénk nyugvónak. Abszolút nyugvó rendszer nem is létezik. A fenti képletek a két rendszer közötti koordináta-transzformációk következményeként adódnak. Megjegyzés: A fenti képletben megadott relativisztikus tömeg értéke függ attól, hogy milyen sebességű rendszerből számítjuk. Ez tehát nem egy állandó érték, ezért nem is szeretik a fizikusok használni ezt a tömeget. Helyette, ha tömegről beszélnek, akkor a nyugalmi tömeget használják, amely minden rendszerben ugyanolyan értékű, függetlenül a rendszer sebességétől. Az mozgó rendszer idő dilatációját (megnyúlását) egy álló rendszerhez képest a következő ábra szemlélteti:

a.) ábra: A nyugvó rendszerből nézve a hozzá képest egyenletesen mozgó rendszerben a tükrök a rendszer sebességének megfelelően elmozdulnak, amíg a foton az egyik tükörtől a szemben lévőhöz eljut. Azaz nagyobb utat kell a fotonnak befutnia a két tükör között, mint a nyugvó rendszer esetében. A nagyobb úthoz viszont nagyobb időtartam szükséges ugyanazon fénysebesség mellett. Az idő így megnyúltabbnak látszik a nyugvó rendszerből az ott mérhető időhöz képest. Amennyiben a mozgó rendszer nem egyenletes sebességgel mozog, hanem pl. egyenletesen gyorsul (ez ekvivalens a relativitáselméletben a gravitációval), akkor a fenti sebesség-összefüggés már bonyolultabb formájú. Változó gyorsulás esetén pedig még bonyolultabb. b.) ábra: Mivel a relativitáselmélet szerint nincs egyidejűség a különböző rendszerekben, két esemény bekövetkezésének ideje is különböző lehet más rendszerből nézve. Ebből a szempontból kétféle eset fordulhat elő: 1. időszerűen elválasztott események azok, amelyek bekövetkezése között eltelt időtartam alatt a fény nagyobb utat képes megtenni, mint az események térbeli távolsága (E1, E2). Ebben az esetben az ok-okozati viszonyok továbbra is fennállnak. 2. térszerűen elválasztott eseményeknél a távolság olyan nagy az események között, hogy a fény már nem tudja befutni az események közötti utat azok bekövetkezése közötti időtartam alatt (E1, E3). Ilyen esetben előfordulhat, hogy a két esemény sorrendje a különböző rendszerekből nézve ellentétes, de az ok-okozati viszony ekkor sem sérül, mert a hatások terjedése sem lehet nagyobb a fény terjedésénél, ezért nem történhet meg, hogy az okozat megelőzze az okot. A kétféle típusú események nem válthatnak át egymásba attól függően, hogy milyen rendszerből nézzük ezeket. Megjegyzés: Tekintsünk egy képzeletbeli utazást, amelynél egy űrhajó éppen egy fekete lyuk felé tart és tekintsük két nézőpontból ezt az utazást. Az egyik egy a fekete lyuktól távol lévő megfigyelő, a másik az űrhajó utasa. A megfigyelő azt látja, hogy az űrhajó egyre közeledik az eseményhorizont felé, a sebessége egyre nő, amely az eseményhorizontnál már eléri a fénysebességet. De a relativitáselmélet szerint a megfigyelő úgy látja, hogy egyrészt a hosszkontrakció miatt az ürhajó ill. az utasa a palacsinta laposságát is túllépi, másrészt a tömege is minden határon túl nő. A idő dilatációja pedig azt jelenti a megfigyelő számára, hogy az űrhajó sohasem tudja elérni az eseményhorizontot, csupán végtelenül megközelíteni tudja azt. Az űrhajós szemszögéből nézve, ő szintén azt méri, hogy a sebessége egyre nő, ahogyan közelit az eseményhorizonthoz, de nem érzékeli a tömegnövekedést, a hosszkontrakciót, sem az idő dilatációját. Viszont érzékel valami mást, éspedig az árapály erő hatását, amely szétszakítani igyekszik az ürhajót és vele együtt őt is. Nem érzékeli ugyan, amikor simán áthalad az eseményhorizonton, de a helyzet egyre kínosabb lesz számára. A relativitáselmélet szerint tehát nem mindegy, hogy milyen rendszerből szemléljük a jelenségeket. Egészen eltérő eredményekre juthatunk. A megfigyelő szerint az űrhajós a végtelenségig hajózgat az eseményhorizont felé és egyre laposabb lesz, tömege a végtelenhez tart, miközben az űrhajós a saját rendszerében (űrhajója) nem érzékeli, hogy az órája egyre lassabban jár, a tömege változását sem érzi, észrevétlenül áthalad a horizonton, de egyre megnyúltabbá válik ( ezt viszont nagyon is érzi ). Végül is mi lesz az űrhajósból? Palacsinta vagy spagetti? És át jut-e a horizonton vagy kívül marad? Űrhajósok jelentkezését várjuk a probléma eldöntéséhez! Hasonlatos ez a logika a Zénón-paradoxonhoz, miszerint Akhilleusz görög futó tízszer gyorsabban fut egy teknősbékánál és kihívja a teknőst egy versenyre, de ad neki 100m előnyt. Egyszerre startolnak és amíg Akhilleusz lefutja a 100m-t, addig a teknős megtesz 10m-t, tehát még nem éri utol a teknőst. Mire Akhilleusz lefutja ezt az 10m-t is, a teknős még mindig lefut 1m-t, így még mindig előnyben van, és ezen logika szerint folytatva így tovább, Akhilleusz sohasem tudja megelőzni a teknőst. A bukfenc ott van ebben a logikában, hogy az időt állandóan egyre kisebb részekre bontja. Valójában Akhilleusz már a második körben megelőzi a teknőst. A fenti relativisztikus példában is az idő megnyúlásának figyelembevétele okozza a félreértést, mert az időnek ez a relatív megnyúlása csak a megfigyelő szempontjából értelmezhető. Az űrhajós saját ideje szerint nem nyúlik meg az idő, tehát ő simán áthalad az eseményhorizonton. A probléma eldöntéséhez tehát nincs szükség űrhajósokra.

A newtoni ill. az einsteini gravitációs elmélet tehát alapelveiben különbözik egymástól. Newton a gravitációt erőtérként kezelte (F=G.M1.M2/r^2), amíg Einstein a tér görbületeként azonosította. A newtoni elmélet csak bizonyos korlátok között igaz, hiszen könnyen belátható, hogy a nevezőben szereplő távolság-négyzet miatt a zérushoz közelítő távolságok esetén a gravitációs erő a végtelenhez tart, ami nyílvánvalóan lehetetlen hiszen a gravitációs erő olyan nagy gyorsulást jelentene, ami miatt egy test túllépné a fénysebességet. Tehát csak nagyobb távolságok esetén használható a képlet. Túlságosan nagy gravitáció esetén sem használható. De bizonyos határok között jól működik. Még ma is számolnak vele a csillagászok. Az einsteini elmélet már kiküszöböli a fenti problémákat, viszont ez sem teljes, mert csak a makroszkópikus világra érvényes, nem veszi figyelembe a kvantumfizika törvényeit. Einstein ugyan már ismerte ezeket a törvényeket, de ezek annyira újak és meghökkentőek voltak még, hogy nem tudta elfogadni a kvantumfizika furcsaságait (“Isten nem kockázik”). A szingularitást az ő elmélete sem tudja leírni.

Megjegyzés: A tudományos világ Einstein neve alatt jegyzi a relativitáselméletet, de azt meg kell említeni, hogy ennek előzményei voltak: Maxwell mondta ki a fénysebesség konstans voltát, korábban Hilbert is kidolgozta a relativitás elvét, Lorentz és mások már levezették a transzformációs egyenleteket és még mások – főként matematikusok – működtek közre a görbült tér (Riemann-féle) fizikai alkalmazásának adaptálásában, sőt még a híres tömeg-energia összefüggést is megfogalmazták már korábban. Einstein felesége (Mileva) is tevékenyen részt vett az elmélet megalkotásában. Gyakorlatilag minden megvolt már Einstein előtt, de ő foglalta egységbe a korábban megszületett ez irányú elméleteket. Newton elmélete szerint az idő nyílvesszőhöz hasonlítható, egyenes, egy irányba mutat, ütemét nem változtatja. Ez volt az abszolút idő fogalma. De már Einstein előtt is rájöttek, hogy ez nem így van, az idő nem egy állandó valami mert az egymáshoz képest mozgó rendszerek esetében nem mindegy, hogy melyik rendszerből mérjük az időt. Ezért az einsteini elmélet szerint az idő inkább egy folyóhoz hasonlatos, amelynek folyása le is lassulhat egy széles mederben, de fel is gyorsulhat amennyiben a medre leszűkül. Sőt görbült is lehet akárcsak a folyó kanyarulata. A mai felfogás szerint ezt a hasonlatot annyiban módosították, hogy az idő folyama akár teljes hurkot is leírhat, sőt el is ágazhat. Leírhat egy olyan kanyart, amelynél az idő egy múltbeli állapotához ér vissza. Ez felveti az időutazás lehetőségét. Az elágazáson azt kell érteni, hogy az idő két különböző kvantumtérben folyik tovább, azaz egy másik Univerzum is keletkezik az elágazáskor. Az időnek ezzel az elágaztatásával lehet feloldani az időutazásból eredő paradoxonokat, pl. olyanokat mint amelynél valaki visszamenve a múltba találkozik saját ifjúkori énjével, akit megöl. De akkor hogyan érhette meg a jelenkori korát? Az ilyen logikai bukfenc úgy oldható fel, hogy az idő kettéhasad, két kvantumtér keletkezik, az egyik amelyik a jelenlegi életnek megfelelő, a másik a halott énnel együtt már egy újabb világot jelent. Mindez azt is jelenti, hogy nem lehet csakúgy eltűnni az egyik világból és átlépni egy másikba, vagyis nem lehet megkettőzni magunkat egy időutazással és két időpontban is létezni, miközben mi ugyanazok maradunk. Halálunk bekövetkeztével sem tűnünk el a világból, testünk egy darabig még egyben marad, majd fokozatosan szétoszlik, de a testünket felépítő atomok – szétszóródva ugyan – még nagyon sokáig megmaradnak, és testünk atomjainak jelentős része új életek felépítésében vesz részt. A lélekkel kapcsolatos kérdések boncolgatása pedig nem a fizika feladatköre mert a fizika csak az anyagi világ törvényeinek megismerését tűzte ki célként. Felvetődhet a negatív idő gondolata is annak kapcsán amikor az esetleg zárt Univerzum a tágulás után visszafordul összehúzódásba. Ilyenkor a dolgok gyakorlatilag fordítva történnének, mint a táguláskor, hasonlóan ahhoz mint amikor egy filmet hátrafele játszanak le. Ez azt a gondolatot szülheti, hogy az idő negatívvá válva visszafele pörög. Valójában mégsem így van. Az események láncolata nem fordulna meg, vagy más megközelítésben az ok-okozati viszonyok továbbra is fennmaradnának. Az idő tehát ugyanúgy előre pörögne, miközben az entrópia elérné a maximumot. Az élet ekkorra már lehetetlenné válna, mert az élet rendezett állapota is megszűnne. Az élet tehát csak addig maradhat fent, amíg az entrópia képes növekedni. A fentiek értelmében mondhatjuk, hogy nincs abszolút tér és abszolút idő, és ezek szorosan összefüggnek egymással. Az időt is tekinthetjük görbültnek akárcsak a teret. És ezzel el is érkeztünk az egységes téridő szemlélethez.


A téridő


A relativitás elmélete szerint a teret és az időt egy egységként kell kezelnünk, ha meg akarjuk érteni a világban zajló folyamatokat. A folyamatok elemei az események, amelyek térben és időben adhatók meg. Minkowski vezetett be egy koordináta-rendszert, amelyben ábrázolhatók az események. Ez egy négy dimenziós rendszer, amelyből három dimenzió a tér három dimenziójának felel meg, a negyedik dimenzió pedig az idő. Mivel négy dimenziót a síkban nem tudunk ábrázolni, ezért a tér három dimenzióját egy dimenzióval helyettesítjük.

A fenti ábrákon a tér három dimenzióját kék színnel ábrázoltam, az idő dimenzióját pedig pirossal. A három ábra a tér és idő viszonyát mutatja a különböző világ-modellek esetén, ahol T egy vonatkoztatási idő-tengely, amely valamennyi ábrán szerepel. Mindhárom ábrán berajzoltam egy F folyamatot, amelynek két eseményét is (E1, E2) feltüntettem. Az események természetesen térben és időben adhatók meg, ezért az ábrákon a megfelelő tér és idő koordináták metszéspontjában találhatók. Az a.ábrán a Minkowski-féle téridő ábrázolás van feltüntetve. Látható, hogy az eseményekhez tartozó idő-koordináták (T1, T2) párhuzamosak a T vonatkoztatási idő egyenesével. A b.ábrán a tér koordinátát egy körrel helyettesítette Einstein, mondván hogy ez jobban szemlélteti azt, hogy a tér véges de mégis határtalan. Ez egy állandó állapotú világot ábrázol, ahol a tér változatlan, ezért az idő múlásával a tér görbéje is változatlan. Einstein ezt egy kozmológiai konstanssal fejezte ki. A téridő itt egy mindkét irányban végtelen hengerfelülettel adható meg. Ennél az elgondolásnál az időnek nem volt kezdete és nem lesz vége sem. Az E1 és E2 eseményeken átmenő T1 és T2 idő-egyenesek itt is párhuzamosak a T idő egyenesével és alkotói a henger-felületnek. A c.ábra már a Hubble-féle világ-modellt ábrázolja. Eszerint a tér az idő előre haladtával tágult. Ezért a tér koordináta körének sugara növekszik. Ha itt megfigyeljük az F folyamat két eseményéhez tartozó idők egyeneseit, akkor azok éppen a kúp alkotói, azaz szöget zárnak be a T egyenessel. Ez azt jelenti, hogy a valós idő már megnyúltabb a T viszonyítási időhöz képest, de nem változik az üteme a tér növekedése közben. Ezt a modellt már Friedmann is felállította Hubble előtt, de Hubble bizonyította a csillagászati mérései alapján. A kozmológia tudományában az elmúlt évszázadban több jelentősebb világ-modell született. Korábban azt gondolták, hogy a világ nagyjából változatlan. Örök időktől létezett a szintén változatlan térben. Igaz, hogy a világot a galaxisunkkal azonosították, mert azt gondolták, hogy minden amit látnak a Tejút része. Einstein is ebben a hitben volt amikor megalkotta a téridő egyenleteit és hogy az egyenletek kifejezzék a tér állandóságát bevezetett egy szorzó állandót, melyet kozmológiai konstansnak nevezett el. Az így leírt világot állandó állapotú világ-modellnek nevezzük. Nem sokkal ezután Hubble, aki a változó csillagokat figyelve rájött, hogy egyrészt a világ nagyságrendekkel nagyobb a Tejútnál, mert galaxisok sokaságát észlelte, amelyek messze túl voltak a galaxisunkon. Másrészt arra is rájött, hogy ezek a galaxisok valamennyien távolodnak egymástól. Ez azt jelentette, hogyha az időben visszafele megyünk, akkor ezek egyre közelebb voltak egymáshoz, azaz valamikor egy pontból repültek szét. A világnak tehát volt kezdete, egy robbanásban született és ezt a robbanást Nagy Bumm-ként emlegetjük. Amikor Einsteint is meggyőzte erről, Einstein legnagyobb tévedésének nevezte ezt az állandót. Az így módosult világ-modellt ősrobbanás-elméletként szokták nevezni. Azt a fizikai törvényekkel leírhatatlan pontot, amiből a világ származott, szingularitásnak nevezik a matematikában. Eszerint az elmélet szerint nincs értelme annak a kérdésnek, hogy mi volt az ősrobbanás előtt, mert nem volt sem anyag sem tér sem idő. Ezek mind az ősrobbanás pillanatában születtek meg. A galaxisok egymástól való távolodásának igazolására a vöröseltolódás mérése ad bizonyítékot. Ez az optikai doppler-effektussal magyarázható. Mint ahogy egy közeledő majd távolodó hangforrás hangmagassága megváltozik, ez hasonló a közeledő vagy távolodó fényforrásból induló fény esetében is. Távolodás esetén a frekvencia csökken (hullámhossza nő, vöröseltolódás), melyet az alábbi ábra szemléltet. A távolodás kétféle módon is történhet: vagy az objektumok saját mozgása révén, vagy a tér megnyúlása esetén a térben lévő objektumok is távolodnak egymástól. Általában a kétféle eset együtt fordul elő, de nagyléptékben a tér tágulásából adódó vöröseltolódás a mérvadó. Természetesen egyes objektumok közeledése is lehetséges a gravitációs mozgások miatt (kékeltolódás).

A negyedik világ-modell már egy újabb finomítása volt az előbbieknek. Hawking az idő problémájának elemzése során annyiban módosította az előző elméletet, hogy a kezdet nem egy pont volt, hanem egy pici (Planck-távolságnyi átmérőjű) félgömb, ahol nem lehet pontosan megmondani, hogy melyik is a kezdőpont. Ez a szemlélet azt jelenti, hogy az idő nem egy pillanat alatt született meg, hanem fokozatosan előmerült. A négy világ-modellt szemlélteti az alábbi ábra.

Az ábra sok hasonlóságot mutat a korábbi ábrán látottakkal. Itt is egy F folyamat eseményei (E1, E2, E3) szerepelnek. Az ábra három részén a valós idők részidőinek (b, c, d)összehasonlítása látható a T vonatkoztatási idő egy részidejével (a). Az egyes eseményekhez tartozó valós idők egyenesei a felület azon pontjához húzott érintők, amely pontot az esemény jelöli ki a téridő felületen. Az 1.ábra az állandó állapotú világ-modellt szemlélteti. Itt a téridő egy hengerfelületet ír le. Látható, hogy az `a` szakasz kivetítései a megfelelő érintőkre azonos nagyságúak és az `a` szakasszal is megegyeznek. Az idő tehát egyenletesen telik és üteme a vonatkoztatási idő ütemével is megegyezik. Ha a különböző téridő pontokba órákat helyeznénk és azokat egyszerre tudnánk leolvasni akkor az órák nem sietnének vagy késnének egymáshoz képest. A 2.ábra az ősrobbanás-elméletnek felel meg. A robbanás előtt tér és idő nélküli szingularitás volt. A robbanást követően a téridő egy kúpfelületet képez. A T vonatkoztatási idő kivetítései a megfelelő érintőkre ebben az esetben is azonosak, de már hosszabbak, mint az `a` szakasz. Az idő és a tér a robbanás pillanatában születik meg és az idő egyenletesen telik, a tér pedig az időben előre haladva egyenletes mértékben tágul. Ennél az elméletnél a szingularitásból történő robbanás kiváltó oka megmagyarázhatatlan, ezért ez kedvez a teremtés- elméletnek, amely szerint egy transzcendens beavatkozás (isteni akarat) kellett az induláshoz. A 3.ábra szerint az ősrobbanás-elmélet van bővítve úgy, hogy közvetlenül a Bumm után a térnek egy exponenciális tágulása következett be. Ennek a tágulásnak a sebessége messze meghaladta a fénysebességet. Ezt a tágulást megelőzte egy fázisváltás, ahol a vákuum energiája hirtelen lecsökkent. A két energiaszint közötti energia különbség fedezte az exponenciális tágúláshoz szükséges energiát. A térnek ez az inflációja néhány olyan problémát megold, amely az ősrobbanás-elmélettel nem volt megmagyarázható. Ezek a problémák a következők voltak: a.) Horizontprobléma: ennek a lényege az, hogy a kozmikus háttérsugárzás hőmérséklete minden irányból nézve gyakorlatilag megegyezik. De az ellentétes irányokat tekintve a távolság már kb. 26-27 Gév, és ahhoz hogy a hőmérséklet kiegyenlítődése megtörténhessen közöttük, már a fénysebességnél nagyobb sebességre lenne szükség, ami lehetetlen. Az infláció megoldja ezt a problémát, mert a felfúvódás előtt még kicsi volt a tér mérete, így a hőmérsékleti kiegyenlítődés megtörténhetett, és az infláció ezt a kiegyenlített állapotot nem befolyásolta, mert azonos mértékben hűlt le a tér minden irányban. b.) Síkprobléma: ez a probléma abban áll, hogy a világ sűrűsége igen közel áll a kritikus sűrűséghez, ami egy finoman kiegyensúlyozott állapotot jelent, de egyben azt is jelenti, hogy a világunk közel van a sík Univerzumhoz. Ha valóban ilyen lenne a világunk, akkor a tér az euklídészi térnek felel meg. De hogyan lehet ilyen finom hangolású a világ? A számítások azt mutatják, hogy ez a finomhangoltság a Nagy Bumm közelében – a Planck-méretű világ környékén – jóval szorosabb volt. Az infláció alatt pedig a sűrűség még inkább a kritikus érték felé közeledett. c.) Szimmetriasértés probléma: ez abból adódik, hogy a világban létező fotonok száma több nagyságrenddel nagyobbnak tűnik, mint az várható lenne a masszív anyagi részecskék számának alapján. A fotonok az anyag ill. az antianyag annihilálása során jöttek létre a Nagy Bummot követően. Úgy tűnik, hogy a kezdetben egyenlő arányban keletkezett kvarkok és antikvarkok az annihilálások után kvarktöbbletet eredményeztek. Kérdés, miért? Ugyanis a kvarkok és antikvarkok párban keletkeztek és annihiláláskor párban tűntek el. Az inflációs modell önmagában még nem oldja meg a többletanyag keletkezését az antianyaggal szemben, de a kialakult helyzetet az infláció már nem befolyásolta. Van esély rá, hogy a többletanyag keletkezésének problémája a nagy egyesített elméletben megoldható lesz. d.) Galaxis-keletkezés problémája: a kezdeti piciny homogenitásbeli különbségek nem voltak elegendők ahhoz, hogy a gázködök csomósodását beindíthatták volna. Az infláció viszont felnagyította ezeket a különbségeket, amelyek már elegendően nagyokká váltak a csomósodások beindulásához. A 4.ábra, amely az előmerülő időt tételezi fel, és a robbanás kezdeténél a legérdekesebb. Eszerint a kezdet egy Planck-méretnyi átmérőjű félgömb volt, azaz a robbanás nem egy pontból indult. Ez azt is jelenti, hogy a tér és az idő – melyek a félgömb mentén még elválaszthatatlanok voltak egymástól – fokozatosan merültek elő és a félgömb után váltak külön. Az ábráról leolvasható, hogy az időket megadó érintőknek a T egyenessel bezárt szöge a gömbfelület mentén folyamatosan változik. Emiatt a kivetített szakaszok hossza is a végtelen időszakaszból egy véges időszakaszba folyamatosan megy át. Ez azt jelenti, hogy a kezdetnél az óra csiga-lassúsággal járt majd folyamatosan gyorsulva vette fel a későbbi ütemét. De ez azt is jelenti, hogy a mai óra ütemével mérve a kezdet időbeli lezajlása abban a téridőben igen nagynak tekinthető. Így nézve a robbanás szinte csiga-lassúságúnak is tűnhet. Az ábráról az is leolvasható, hogy a gömbfelületen a szingularitás irányába haladva a valós idő egyenese fokozatosan belesimul a szingularitáshoz tartozó idő-egyenesbe (vízszintes érintő). Azaz nincs éles szakadék a szingularitás és a valóság között. Ez azt is jelenti, hogy a szingularitásból önmagától is lehetséges az átbillenés a Nagy Bumm irányába, nem szükséges hozzá transzcendens beavatkozás. Szerintem, mivel nincs éles határ a szingularitás és a valóság között, a szingularitásnak nevezett fizikai állapot is a valóság része, azaz fizikai értelemben nem is beszélhetünk szingularitásról csupán a valóság rendkívül extrém esetéről lehet szó. Ezért is van az, hogy a fekete lyuknak sem tűnik el minden kapcsolata a világunkkal, sőt nagyon is részt vesz a világunk alakításában. Az Univerzum múltját és jövőjét illetően a tágulás szempontjából értelmezett legfontosabb világ-modellek a következők:

1. Állandó Állapot modell Az Univerzum mindig is azonos nagyságú volt, és ez nem is fog megváltozni. Megjegyzés: A tágulás bebizonyítása után ezen annyit változtattak, hogy az anyag folyamatosan termelődik, ezért tágul. De nem tudták megmagyarázni ezt az anyagtermelődési folyamatot. 2. Ciklikus modell Az Univerzum egy pici tartományból indult, ezt követően tágult, majd zsugorodni kezd a kezdeti állapotig. Ezt a ciklust követik a további ciklusok és a jelenlegi ciklust is hasonló ciklusok sorozata előzte meg. A ciklusok sorozatának nem volt kezdete, és nem lesz vége sem. 3. Nagy Bumm modell Ennek néhány változatát már leírtam korábban. Ennél a modellnél az Univerzum jövőjét illetően folynak jelenleg is kutatások. Háromféle jövőt képzelnek el a kozmológusok: a. Összezuhanás: a tágulás egy idő után átvált zsugorodássá és minden egy kiterjedés nélküli pontba ( szingularitásba ) zuhan bele. Jelenleg úgy tűnik, hogy ez az összezuhanás nem következik be, mert a sötét energia tágító hatása ezt megakadályozza. b. Lehűlés: a tágulás egy idő után megáll, de addigra már úgy szétszóródnak a benne lévő objektumok (galaxisok, csillagok, ködök), hogy újak már nem tudnak képződni. A csillagok miután elfogyasztották üzemanyagaikat, kialszanak. Az egymástól messze elsodródott objektumok még létezni fognak, de minden kihűl, és egy fagyos sötét világ lesz az eredmény. c. Enyészet: a tágulás egyre nagyobb ütemben történik, amely azt fogja eredményezni, hogy minden felbomlik ( még az atomok is ), majd az anyag fokozatosan elenyészik a végtelen térben. Hogy melyik következik be az utóbbi két vég közül, azt a gravitáció illetve a sötét energia aránya dönti el. A gravitációért nem csak a masszív (tömeggel rendelkező) anyagok a felelősek, hanem a sötét anyag is. Sőt, mivel ez alkotja az Univerzum anyagának 23%-át, ezért jóval nagyobb arányban kell figyelembe venni, mint a masszív anyagét, amely csak 4%-ot képvisel. Jelenleg úgy tűnik, hogy a sötét energia az erősebb, amely ( ellentétben az érzékelhető ill. a sötét anyaggal ) tágítja az Univerzumot, ezért a c. eset a valószínűbb. Megjegyzés: a c. eset szerint az anyag teljesen felbomlik, az atomok (az elemi részecskék is) szétesnek, azaz nem marad anyag a térben. De az én elképzelésem szerint ez azt jelentené, hogy ott marad az üres tér. Szerintem ez nem lehetséges. Az idő további megléte is értelmezhetetlenné válna. Akkor már inkább el tudnám képzelni azt, hogy az anyag eltűnésével együtt a téridő is fokozatosan eltűnik, vagy egy kritikus ritkuláson túl szétpukkan az egész – akár egy léggömb – egy szingularitásba zuhanva össze. Az eddig bemutatott Univerzum-modellek után adok még egy ábrát, amely Stephen Hawking modellje.

Eszerint az Univerzum véges úgy térben mint időben, de nincsen határa, akár egy gömbfelületnek. Ez a világ-modell kétféle idővel számol. Az egyik a képzetes idő, amely a kvantumfizikában elfogadott dolog. Az Univerzum a képzetes időben tágul, majd idővel összeomlik. A valós idő csak az Univerzum élete alatt van jelen és mindig egyirányú. Az A pont szingularitás a valós időt tekintve, de nem szingularitás a képzetes időben, azaz nem omlanak össze a fizika törvényei. Amennyiben ismeretesek lennének az ekkori állapotok, akkor azokból ki lehetne számolni a kifejlődő Univerzum törvényeit. Ez azt is jelenti, hogy az Univerzum az önnön törvényei szerint is létrejöhet, nem szükséges az indításához külső transzcendens beavatkozás. A határtalanság kizárja a kezdő pontot. Ez a modell nem számol az inflációval és a gyors fázisváltásokkal sem. A zsugorodáskor a valós idő nem vált irányt és a Nagy Reccs-kor eltűnik. Megjegyzés: Végül kibővítem a fenti világ-modellt a saját elképzelésemmel. Szerintem az Univerzum tágulását a Nagy Bumm lendületén túl alapvetően a sötét energia és a gravitáció együttesen határozza meg. A sötét energia hasonlóképpen működik, mint egy összenyomott, majd a nyomás alól felszabadult rugó teszi. A kirugózáskor tágul még a feszültségmentes állapotán is túl, majd visszarugózik és egy lecsengési szakasz után beáll az egyensúlyi, azaz feszültségmentes állapotába. A táguló szakaszban tehát ez az energia ellene hat a gravitációnak, de túlhaladva az egyensúlyi állapoton megfordul a hatás és a gravitációval azonos irányba mutat. Az egyensúlyi állapoton ismét áthaladva, újra fordul a hatás iránya, de ezen oszcilláció amplitúdója egyre csökken. Végül beáll egy egyensúlyi helyzet amit a sötét energia és a gravitáció együttes hatása határoz meg.

Az Univerzum tágulását tehát a következőképpen képzelem el:

Én a felfúvódási szakaszt követően egy enyhe exponenciális tágulást képzelek el, melynek az első 6-7 milliárd éves szakasza szinte egyenletes tágulásnak tűnik. Az azt követő szakaszban a tágulás felgyorsul. Nem omlik tehát össze az Univerzum, hanem egy idő után – hogy mennyi idő után, ezt nehéz lenne megmondani, valószínű, hogy sok milliárd év – az Univerzum állandó állapotúvá válik, azaz nem tágul és nem zsugorodik. Ekkor fog érvényessé válni Einstein kozmológiai állandója. Ez a végső dinamikus egyensúlyi állapot sem megnyugtató az élet számára, mert a tüzelőanyagok (H, He) elfogyása után a csillagok kihunynak és beáll egy élettelen, fagyos világ, ahol hideg és sötét égitestekből álló galaxisok még létezni fognak. Csak az ütközések gyújtanak rövid időre fényeket és ebben a csaknem abszolút zérus körüli hőmérsékletű világban életnek nyoma sem lesz. Az ütközések egyrészt az égitestek felaprózódását jelentik, másrészt a fekete lyukakban való elnyelődésüket. Hogy ez az állapot a végtelenségig tart-e majd vagy valami drasztikus változás mégis bekövetkezik egyszer, nem tudom. Drasztikus változásnak lehetne tekinteni egy vagy több fekete lyuk elpárolgásakor keletkező robbanást, amely alkalmával esetleg újratermelődnének a könnyű elemek. Ez újabb csillag-populációk létrejöttét jelenthetné, amely az Univerzum egy megújulása lenne. Mivel ennél az elképzelésnél egy dinamikus egyensúly áll be, ezért nem lesz se szakadatlan tágulás se Nagy Reccs, azaz az Univerzum lemerevedik egy stabil állapotba. Ez felveti a termodinamika II. főtételének kérdését, amely szerint egy zárt rendszerben (márpedig az Univerzum zárt, mert nincs kapcsolata az Univerzumon kívül semmivel) az idő előre haladtával a rendszer rendezetlensége nem csökkenhet, inkább nő. Mivel ennél a modellnél a tér állandóvá válik elképzelhető, hogy az Univerzum szétszórt kihűlt anyaga végül fekete lyukakba vándorol. De entrópia a fekete lyukakhoz is rendelhető. Amennyiben már csak fekete lyukak léteznek és ezek nem ütköznek, akkor az entrópia egy bizonyos szinten marad, de amint két vagy több fekete lyuk egyesül, az entrópia szintén növekszik. (Ugyanis az egyesült fekete lyuk entrópiája nagyobb, mint az egyesülésben résztvevő fekete lyukak entrópiájának összege). Előfordulhat, hogy a fekete lyukak ütközése óriási fekete lyukak létrejöttéhez vezet, végül esetleg csak egyetlen fekete lyuk tartalmazza majd az Univerzum teljes anyagát. De ez is párologni fog és teljes eltűnésekor egy Nagy Bummhoz mérhető robbanás következtében az Univerzum újjá születik a már meglévő térben. Amennyiben nem tudnak egyesülni ezek a fekete lyukak, akkor egyenként robbannak majd fel tömegüktől függően különböző időpontokban. Ezek a robbanások az entrópiát ismét a kiindulási állapotba állítják, és kezdődhet elölről az Univerzum teljes vagy részleges fejlődése. Az Univerzum rengeteg rejtélyt tartogat, aminek manapság talán még a felét sem ismerjük. Megismerni már azért is nehéz, mert részei vagyunk az Univerzumnak, az objektivitás pedig megkívánná, hogy kívülről is tanulmányozni lehessen, ami persze eleve lehetetlen.


Az antianyag


Amikor Dirac kidolgozta az elektron hullámegyenletét rájött, hogy egy előjel megváltoztatásával ugyanaz az egyenlet egy más típusú részecskére is vonatkozhat, amely megegyezik az elektronnal, de azzal ellentétes töltésű. Ilyen részecskéről addig nem tudtak. Ezt elnevezték az elektron antirészecskéjének (pozitronnak). Hamarosan kiderült, hogy minden részecskének van antirészecskéje. Az antianyag nem más mint az anyag tükörképe a tértükrözés(P), a töltéstükrözés(C) és az időtükrözés(T) tekintetében. Egy részecske ill. annak antirészecskéje minden más tulajdonsága elvileg azonos. Minden részecskének van anti-megfelelője is, de van olyan részecske (foton), amelynek az antirészecskéje önmaga, azaz semmiben sem különböznek egymástól. Vegyük sorra, hogy mit is értünk a fenti tükrözéseken. 1. Töltéstükrözés (C): amennyiben egy részecske töltéssel rendelkezik, akkor annak antirészecskéje éppen vele ellentétes töltésű. Pl. egy elektron (amely negatív töltésű) antirészecskéje a pozitív töltésű pozitron. A semleges részecskék (pl. neutron) esetében az antirészecske is semleges lesz, azaz annak sem lesz töltése. 2. Tértükrözés (P): ezen azt értjük, hogy két részecske akkor tükörképe egymásnak, ha a spinjük ill. a térbeni mozgásuk ellentétes. A részecske spinjén a részecske impulzusmomentumát (szemléletesen a forgási szimmetriáját) értjük. Az ábra mutatja, hogy hogyan kell értelmezni egy részecske ill. antirészecskéje fenti térbeli tükrözését. Valójában a töltéstükrözés és tértükrözés (CP) csak együtt eredményezhet valós antirészecskét, ahogyan ezt az ábra szemlélteti. 3. Időtükrözés (T): ezen azt értjük, hogy a részecske ill. annak antirészecskéje időbeni folyamatai ellentétesek, azaz a részecske folyamata időben előre halad, az antirészecskéjé időben visszafele halad. Másként fogalmazva, ha egy részecske időbeni folyamatát tekintjük, akkor annak antirészecskéje által lejátszott folyamata minden részletében azonos az előbbivel, ha időben hátrafelé haladva (azaz negatív időben) zajlik le. Egy ilyen folyamatot nem is tudnánk vizsgálni, hiszen számunkra az már a múltban történt. Az időtükrözéses elgondolás arra adhatna magyarázatot, hogy hova tűnt a Nagy Bumm után az anyaggal egyenlő mennyiségben fennmaradt antianyag az annihilálások után. Eszerint a mi időnkhöz képest visszafelé haladó időben esetleg egy Antiuniverzumot hozott létre.

Antirészecskék előállítása nem egyszerű dolog, bár eleve vannak olyan atomi folyamatok, amelyeknél antirészecskék is keletkeznek. Pl. a kozmikus sugárzás légköri folyamataiban is keletkeznek antirészecskék. De van olyan folyamat is, amelynél gyakorlatilag bárhol (akár a testünkben is) előállhatnak antirészecskék. Ez pedig a párkeltés esete, melynél részecske párok (részecske és antirészecskéje) jelennek meg a vákuum energiáját felhasználva. Ezek nagyon rövid ideig élnek, mert gyorsan annihilálódnak. Az antirészecskékkel való kisérletezés nehézsége abban áll, hogy létrejöttük után azonnal anyagi részecskékkel találkoznak és azokkal annihilálódva sugárzássá alakulnak. Ahhoz, hogy hosszabb ideig fennmaradhassanak el kell zárni azokat a környezettől. Töltött antirészecskék esetében ezt úgy oldják meg, hogy a keletkezésük után elektromágneses térrel egy vákuumra leszívott térrészben fogva tartják ezeket. Nagyobb a gond a töltéssel nem rendelkező antirészecskék esetében, mert ezek nem reagálnak az egyszerű elektromágneses térre. De különleges mágneseket használva egy ideig már sikerült életben tartani ezeket. A fenti technikákat bevetve már hidrogén atomokat (amelyek semlegesek) is sikerült így előállítani és a másodperc törtrészéig egyben tartani. Az antirészecskék előállításához nagy energiájú ütküztetések szükségesek, ezért ezeket gyorsítókban lehet megoldani. Vagy olyan atomi reakciókat kell eszközölni, amelynél eleve keletkezik antianyag, csupán az elszigetelést kell megoldani. Ilyen megoldás már orvosi műszerben is működik (PET-készülék, azaz Pozitron Emissziós Tomográf). Az antirészecskékből felépülő világ olyan lenne és ugyanúgy működne mint a mi világunk. De a két világ együtt nem létezhet a fentiek miatt, ám ha mégis, akkor teljesen el vannak zárva egymástól. A galaxisok közepe táján olyan hatalmas energiák működnek, melyek antianyag létrejöttét is eredményezhetik, de ezek ott gyorsan el is bomlanak erős gamma sugárzást eredményezve. Ezért a nagyon erős gravitációs terek felől érkező gamma sugárzás arra enged következtetni, hogy ott valószinűen antianyag is jelen van. Amint korábban írtam, a világ hajnalán részecske és antirészecske párok keletkeztek nagy tömegben, amelyek gyorsan annihilálták egymást (hiszen a tér még aránylag kicsi volt, tehát hamar találkoztak a különböző típusú anyagok). Ha ez ilyen precízen zajlott volna le, akkor a világunkban nem lenne anyag, csupán sugárözönből állna a világ. De mégis itt vagyunk és a környezetünkben mindenütt anyag van. Valaminek tehát történnie kellett, hogy ez így alakult, azaz az annihilálások után az anyagi részecskék egy része (4%) életben maradt. Ez csak úgy lehetséges, hogy szimmetriasértés (C) történt. Kérdés, hogy miért? Ennek megfejtése még várat magára. Megjegyzés: Nekem van egy elgondolásom ezzel kapcsolatban. Szerintem ugyanolyan arányban maradt anyag és antianyag is, csupán eddig még nem tudták kimutatni a létezését. Vagy azért, mert nagyon messze van, vagy azért, mert nehéz eldönteni egy távoli galaxisról, hogy az esetleg antianyagból épül fel. Ha igaz lenne a feltevésem, akkor az Univerzumban ugyanannyi antianyagból felépült galaxis lenne, mint amennyi az anyagból épül fel. Ezek vagy elszórtan vannak jelen a térben, és a köztük lévő nagy távolságok miatt nincs érintkezés közöttük, vagy egymástól teljesen elkülönült régiókban találhatók. Ezen elképzelést illusztrálja a következő ábra, amely az Univerzum első néhány percének mozzanatait mutatja.

1. Az ősrobbanás pillanata 2. Az inflációs szakasz csak a másodperc töredékéig tartott. Ezen idő alatt a tér exponenciálisan tágult. Az Univerzum ekkor még csak sugárözönből, azaz fotonokból állt. 3. Az ősleves tartománya: a tér tágulása és az emiatti hőmérséklet csökkenése következtében egy fázisváltás következett be, amely a tömeg megjelenését eredményezte kvarkok, leptonok formájában. Ez egyben a gravitáció megjelenését is jelentette. Az anyag párban keletkezik és párban is alakul vissza sugárzássá. Megindult tehát az annihiláció folyamata is a kétféle típusú anyag ütközése miatt. 4. A tér közben tovább tágult, emiatt a hőmérséklet tovább csökkent. A párkeltés és az annihiláció is állandóan zajlott. Ez a három hatás együttesen azt eredményezte, hogy bizonyos szakadások keletkeztek az addig a teret homogén módon kitöltő anyag tekintetében. Hasonló jelenség zajlott le, mint a Föld őskorában, amikor forró kőzetek szétszakadtak, létrehozva a különböző tektonikai lemezeket. Az Univerzum esetében ez azt jelentette, hogy különböző zónák jöttek létre, melyek a határaik mentén kezdtek eltávolodni egymástól a tér folytonos tágulása ill. a zónán belüli tömegvonzás következtében. Mivel az elkülönült zónák határvonalai véletlenszerűen alakultak ki, ezért a zónákban lévő anyag és antianyag aránya, amely addig 50-50% volt, már megbomlott és valamelyik anyag típus többségbe került a másikkal szemben a zónákon belül. Azaz kialakultak többségben anyagból ill. antianygból álló zónák. Ezt a szakaszt én a fragmentáció folyamatának neveztem el. Akár azt is mondhatnánk, hogy létrejöttek bizonyos domainek, falak és egypólusok. 5. Ebben a szakaszban az egyes zónák már annyira eltávolodtak egymástól, hogy gyakorlatilag a zónák közötti annihilációnak semmi esélye sem volt már, de a zónákon belül még tovább tartott az annihiláció mindaddig, amíg már csak a zónára jellemző anyagfajta maradt meg. A teljes annihiláció után visszamaradt anyagfajták csak néhány százalékát tették ki a zóna eredeti össztömegének. Ezen zónák egymással már csak a sugárzások révén kapcsolódtak. A sugárzások viszont semlegesek az egyes anyagtípusok vonatkozásában. Egyébként mindkét típusú anyag ugyanolyan sugárzásokat küld szét az Univerzumban. A sugárzások elemzéséből tehát nem derül ki, hogy a kibocsájtó anyag milyen típusú. 6. A különböző típusú zónákban az anyag további szerveződése teljesen hasonló módon történt. A tér tágulása és a további lehűlés következtében egy újabb fázisváltás következett be, a gyenge és elektromágneses kölcsönhatások elváltak egymástól. Ez az atomok létrejöttéhez vezetett. A további tágulás már hatalmas távolságokat hozott létre az egyes zónák között, ezért nem lehet észlelni a kétféle anyag annihilációjából eredő sugárzásokat. A gravitáció pedig betöltötte a maga szerepét, megindultak a csomósodások, létrejöttek a galaxisok. Meglehet, hogy egy általunk észlelt galaxis éppen antianyagból épült fel és valamelyik csillagának egyik bolygólyán talán anti-élőlények is élnek. És ha netán “anti-emberek” is élnek valahol, a kapcsolatfelvétel velük elvileg lehetséges lenne, de a közvetlen érintkezés viszont mindkét fél teljes megsemmisülését, azaz sugárzássá alakulását jelentené.


A kvantumelméletről nagyon röviden


A mindennapi életünkben megszoktuk, hogy a dolgok folytonosak (egy tömör testben nincsenek hézagok, a mozgás folytonos, stb.), de ez nem így van a parányok birodalmában (az atomi világban). A kvantumelméletet az a felvetés indította el, hogy a forró testek – pl. a csillagok – hullámok formájában energiát sugároznak a környezetükbe, de a kisugárzott hullámok száma nincs korlátozva. Ez azt eredményezné, hogy a csillagok végtelen iramban sugároznák szét az energiájukat, azaz rendkívüli gyorsasággal lehűlnének. A gyakorlatban ez nem így van, ezért ki kellett találni a kisugárzott energia valamilyen korlátozását. Azaz nem folytonosan sugárzódik ki az energia, hanem csak bizonyos adagokban. Ezek az adagok a kvantumok. Az energia kibocsátásának ill. elnyelésének van egy legkisebb adagja (kvantuma). Az energia kvantumát Planck adta meg (E=h.f), ahol a h a Planck-állandó, az f pedig a frekvencia. Ez a kvantum-tulajdonság általános az elemi részecskék világában. A fény kvantumát fotonnak nevezik. Ha egy atom energiát vesz fel kívülről, akkor legalább egy kvantumnyi energia-bevitel (vagy annak többszöröse) szükséges ahhoz, hogy az atom azt befogadja. És ha energiát ad le, azt is csak a fentihez hasonló adagokban teheti meg. Töredék kvantum nem létezik. Ezért van az, hogy egy atomban az elektronpályáknak a magtól mért távolsága fix, melyek meghatározott energiaszintekhez rendelhetők. Nem lehet egy elektront úgy bejuttatni az atomba, hogy az két pálya közötti energiaszintre kerüljön, mert az már töredék energia kvantumot is jelentene. Ez a kvantumosság még a tér és az idő vonatkozásában is felmerülhet. Kvantumszámok: Minden részecskéhez kvantumszámok rendelhetők, melyek egy rendszeren (atomon) belüli energiájukkal és egyéb tulajdonságaikkal kapcsolatosak. Megkülönböztetnek fő, mellék, mágneses és spin kvantumszámokat. Ezek mindegyikéhez valamilyen szám rendelhető. Ezen számok összessége jellemzi egy részecske állapotát az atomon belül. A spin kvantumszámot szokták a részecske impulzusmomentumaként is emlegetni. Ez az elnevezés annyiban megtévesztő, hogy itt nem a részecske tengely körüli forgásáról van szó, hanem arról, hogy egy részecskét milyen elfordítással lehet ugyanolyan helyzetbe hozni. A spin kvantumszámoknak két csoportja van: egész spinűek ( 0, 1, 2, …) és feles spinűek ( 1/2, 3/2,…) A feles spinűek az anyagi természetű részecskék (pl. elektron, proton, neutron, stb.) Az egész spinűek az erőhatásokat ( magerők, elektromágneses erők, gravitáció ) közvetítő részecskék A kölcsönhatást közvetítő részecskék két csoportba oszthatók: 1.) tömeggel rendelkezők (1-es spinűek): ezek rövid hatótávolságúak (magerők, elektromágneses erők, gyenge kölcsönhatás) 2.) tömeggel nem rendelkezők (2-es spinű): ez hosszú hatótávolságú (nem lehet leárnyékolni): graviton Az erőhatások úgy működnek, hogy a kölcsönható részecskék kicserélődnek két anyagi részecske között és a típusuktól függően vonzó vagy taszító hatást fejtenek el. Az elektromágneses és gyenge erőket már sikerült egységes elméletben leírni (elektrogyenge-kölcsönhatás), de amely az erős kölcsönhatást is figyelembe venné még nem sikerült egységes rendszerbe foglalni (GUT – a nagy egyesített elmélet). A második – számunkra talán még furcsább – dolog, hogy a részecskék a határozatlanság világában vannak. Ez azt jelenti, hogy egy részecskéről nem lehet egyidejűleg megmondani, hogy hol tartózkodik és mi az impulzusa, de ugyanúgy határozatlanság van az energia és az idő vonatkozásában, stb. Ez a jelenség összefügg a kvantumossággal, ugyanis ahhoz hogy meg lehessen mérni pl. egy elektron helyét és impulzusát, minél nagyobb frekvenciájú fénnyel kellene megvilágítani a mérés pontossága érdekében, de a fénynek kvantuma van, amely megakadályozza ezt a mérést, azaz befolyásolja magát a mérést, méghozzá olyan mértékben, hogy nem lehet megmondani mi lesz az aktuális állapot. Azaz minél pontosabban akarják megmérni a részecske helyét, annál pontatlanabb lesz az impulzusának megadása, és fordítva. A makro-világban megszoktuk, hogy ha ismerősek egy fizikai állapot jellemzői, akkor pontosan kiszámítható egy későbbi állapot, de az elemi részecskék világában csak bizonyos valószínűséggel adhatjuk meg a későbbi állapotot (vagy állapotokat, mert több is lehet). Ezt a jelenséget Heisenberg határozatlansági elvének nevezik. A további furcsaság ebben a világban, hogy az atomi parányok kettős (részecske ill. hullám) természetűek, ami szintén szokatlan a makro-világban mert mi az anyagot vagy tömörnek vagy sugárzásként érzékeljük. Nehezen tudjuk elképzelni, hogy az egyszerre hullám is és masszív dolog is lehet. De a parányok világában minden rezeg, amit már Planck képlete is mutat, hiszen ott szerepel a rezgés frekvenciája, ugyanakkor egy részecske egy kompakt dolognak is tekinthető, mert adagja (kvantuma) is van. Az aktuális eseménytől függ, hogy éppen melyik tulajdonság dominál a kettő közül. Az alábbi ábra egy úgynevezett kétrés-kísérletet mutat.

Egy elektron csak úgy haladhat át mindkét résen, ha hullámként viselkedik, amit az ernyőn képződött interferenciakép is mutat. Az interferencia pedig mindig hullámjelenség, a találkozó hullámok vagy erősítik vagy kioltják egymást attól függően, hogy milyen fázisban találkoznak. A negyedik furcsaság az, hogy vannak olyan részecskék (proton, neutron, elektron, kvark, neutrínó), amelyek csak akkor nem lehetnek egy rendszeren (pl. atom) belül, ha kvantumállapotaik megegyeznek, egyébként ugyanazon térrészben is tartózkodhatnak. Ezt a Pauli-féle kizárási elvnek nevezik. Eszerint tehát az elemi részecskék egy csoportja egy atomon belül is tartózkodhat, ha ez a kizárási elvvel nem ütközik. Az egész spinű részecskékre a kizárási elv nem vonatkozik, ezért az erőhatások szabadon működhetnek. Ez az elv még bizonyos atomokra is vonatkozik, sőt a ferromágnesség kialakulásában is szerepe van. A Pauli-féle kizárási elv miatt csak nyomás hatására lehet tömöríteni a környezetünkben lévő anyagokat. Vagy ugyanezért áll ellen a hatalmas gravitációs nyomásnak a fehér törpe vagy neutroncsillag anyaga. De ha a gravitációs nyomás még ezt az úgynevezett degenerációs ellennyomást is meghaladja, akkor a csillag fekete lyukká omlik össze. Szintén ezen elv játszik közre a kémiai kötések létrejötte esetén, azaz a környezetünkben található sokféle anyagforma kialakulásában is szerepe van. Az ötödik furcsaság az úgynevezett kvantum-összefonódás jelensége. Ezen azt kell érteni, hogyha két részecskét valamilyen csatolt állapotba hoznak (vagy ilyen állapotba kerülnek), akkor akár fényévekre is eltávolodva egymástól az egyiknél történt változásra a másik gyakorlatilag “fénysebességnél gyorsabban” reagál, mintha esetükben a tér és az idő nem jelentenének olyan korlátokat, mint ahogy az a makro világban létezik. A kvantum-összefonódás alkalmas lehet elemi részecskék teleportálására, azaz nagy távolágra való azonnali átvitelére. Makroszkopikus testeket képtelenség lenne teleportálni, hiszen azok töménytelen elemi részecskét tartalmaznak és megoldhatatlan lenne valamennyit egyszerre kezelni. Viszont kvantumszámítógépek építése elvileg elképzelhető, a gyakorlati kivitelezésnél viszont még rengeteg akadályt kellene legyőzni. Amikor Bohr megalkotta az atommodellt, úgy gondolták, hogy az elektronok úgy keringenek az atommag körül, mint a bolygók a Nap körül. De volt egy bökkenő, mert ha az elektronokat csak mint apró golyókat tekintjük, akkor azok a keringés közben állandóan energiát veszítenek és pályájuk egy spirál vonalat írva le, belezuhannának az atommagba. Ez az atomok összeomlását eredményezné, azaz megszűnne minden kémiai elem is, tehát az élet is. Ezt nevezték ultraibolya katasztrófának. De a kvantumelmélet éppen az elemi részecskék hullámtermészete miatt megoldotta ezt a rejtélyt. Ugyanis az elektron olyan pályákon tud csak keringeni, ahol a pályahossz az elektron hullámhosszának egész számú többszöröse, így a visszatérő hullám erősíti a korábbit, azaz energiát nyer az elektron. A kvantumfizika tehát a véletlent és a megjósolhatatlant emelte be a tudomány világába. Mindezeket a furcsaságok az atomfizika fejlődése közben derültek ki. A fentiek leírására a klasszikus fizika alkalmatlannak bizonyult, ezért a fizikának egy új ágát kellett kidolgozni, melyet kvantumelméletnek neveztek el. Ennek leírása természetesen másfajta matematikát is igényel, mint ami a klasszikus fizikában megszokott volt. Az itt felsorolt néhány furcsaság mutatja, hogy a mikro világban egészen másként zajlanak a dolgok, mint ahogyan azt a makro világban megszoktuk. Ezért is ütközik nehézségbe az egyesített elmélet megalkotása, amely egy egységes rendszerbe foglalva írná le a mikro és makro világ törvényeit. Jelenleg a mikrovilág törvényeit a Standard modell írja le. Ez az elmélet annyira bevált, hogy még meg is lehetett jósolni általa olyan részecskék létezését, amelyeket addig nem ismertek és később ki is mutatták ezek létezését. Viszont ennek az elméletnek is vannak hiányosságai. Az egyik nagy hiányosság, hogy nem tud választ adni a tömeg mibenlétére. Nem lehet tudni, hogy mitől van tömege a részecskéknek és miért éppen annyi a tömegük amennyi. Ezen hiányosság kiküszöbölésére bevezettek egy újabb részecskét, amit Higgs-bozonnak neveztek el. Az elmélet szerint a többi részecske a Higgs-mezőtől kapná a tömeget. A mostanában beüzemelt LHC részecske gyorsítótól várják a Higgs-bozon kimutatását. Amennyiben ezt ki lehet mutatni, akkor az újabb megerősítését adná a Standard modellnek. De ha nem létezik ez a részecske, akkor komoly baj van ezzel az elmélettel.


A húrelméletről szintén röviden


Az ókori görög filozófusok az anyag legkisebb egységének az atomot (oszthatatlan) tekintették. Az atomok valóban a

különféle anyagok alapegységeinek tekinthetők, de ma már tudjuk, hogy nem oszthatatlanok. Szerkezetük van, atommag és elektronok alkotják. De az atommag sem oszthatatlan, mert protonokból és neutronokból tevődik össze. Mára már az is kiderült, hogy ezek sem oszthatatlanok, mert a nukleonok is kvarkokból épülnek fel. A legkisebb részekre bonthatóság más vonatkozásban is (a tér és az idő) felmerül. Ez a Planck-skálával jellemezhető. Ennek közelítő értékei a következők: Planck-hossz:

1,6.10^-33 cm Planck-idő: 5,4.10^-44 s Planck-tömeg: 2,2.10^-5 g Planck-sűrűség: 5,4.10^93 g/cm^3 Planck-erő: 1,2.10^44 N Planck-nyomás: 4,6.10^113 Pa Planck-energia: 2.10^9 J A fenti adatok azt mutatják, hogy egy Planck-méreten belül már nincs értelme térről és időről beszélni, mert ezek ott már értelmüket vesztik. Viszont azt is mutatják, hogy a szingularitás sem egy kiterjedés nélküli pont, hanem egy Planck-térfogatnyi részben lévő Planck-sűrűségű anyag Ez a sűrűség olyan nagy, hogy az Univerzum teljes anyaga is kitelik belőle. Mindez azt is jelenti, hogy az Univerzum sem egy végtelen sűrűségű kiterjedés nélküli pontból robbant ki, hanem egy rendkívül nagy – de nem végtelen – sűrűségű és rendkívül piciny – de nem nulla térfogatú – pontból keletkezett. Ha ezt a gondolatot tovább visszük, akkor gondolhatunk arra, hogy nem csak a mi Univerzumunk keletkezett ilyen kis buborékból, hanem esetleg más világok is keletkezhettek. Vagyis létezhet egy úgynevezett kvantumhab, ahol az egyes buborékok egy-egy világ csiráinak tekinthetők. Ebben a habban a kvantum-határozatlanság uralkodik, amely azt eredményezheti, hogy egyes buborékok hirtelen felfúvódnak és egy világot hoznak létre, ha a buborék éppen olyan állandókkal rendelkezik, hogy a buborék stabil marad. Nem megfelelő állandók esetén a buborék “életképtelen” marad és visszamerül a habba. A húrelmélet arra vállalkozott, hogy az Univerzum legalapvetőbb egységeiből (húrok) építse fel az Univerzumot úgy, hogy az összhangban legyen a fizika eddig elért eredményeivel, de egyben magyarázatot adjon azokra a dolgokra, amelyekre a mostani elméletek még nem tudnak feleletet adni. Az egyik nagy feladat a gravitáció és a kvantumelmélet egységes kezelése lenne, azaz a kvantumgravitáció egyesített elméletének megalkotása (TOE – a mindenség elmélete). Már korábban említettem, hogy a mi háromdimenziós Univerzumunk a négydimenziós térben görbül. De a húrelmélet nem az ilyen értelemben tekintett több dimenzióval számol, hanem próbál megmaradni a háromdimenziós keretek között, hiszen igazolni valamit a három dimenziónál magasabb dimenzióban képtelenek vagyunk. A húrokat úgy tekinthetjük, mint pl. egy hegedűhúrt, amelynek számtalan rezgésállapota lehet. A különböző rezgések megfeleltethetők egy-egy elemi részecskének. Információként hordozhatják az elemi részecskék jellemzőit. Ahhoz, hogy egy húrt pontszerű képződményként lehessen kezelni, többszörösen fel kell csavarni a teret amint azt az alábbi ábra mutatja (az ábrán csak a kétdimenziós térből lehet kiindulni). A többszörösen felcsavart húr még mindig megtartja a rezgésállapotát.

Az így felcsavart teret kompakt térnek nevezik, amely még a háromdimenziós kereteket megtartja, de az ilyen terek magasabb (10-11) dimenziókban is elképzelhetők. Az ilyen módon alkotott húrokkal számolva már születtek olyan megoldások, amelyek a valóság egy-egy aspektusát tükrözik. Erőfeszítések történnek arra, hogy ezeket a megoldásokat egységes rendszerbe foglalják. Ezt az úgynevezett M-elmélet keretein belül próbálják megoldani. A húrokon kívül bizonyos rezgő felületekkel is számolnak, melyeket membránoknak neveznek. Ezek több dimenzióban is elhelyezkedő membránok (röviden p-bránok, ahol p azt a dimenziót jelenti, amelyben elhelyezkednek). A húrok kapcsolódhatnak a bránokhoz és együttesen építik fel a teret.


A multiverzum-modell


Az Univerzum azt a világot jelenti, amelyben élünk. Az uni- előtag azt fejezi ki, hogy ez a világ egyedülálló. De a legújabb elméletek szerint ez nem állja meg a helyét, mert számtalan sok világ létezhet. Ezért a multi- előtagot használva multiverzumról beszélhetünk. Sokan hasonlatosak lehetnek a mi világunkhoz, hasonló vagy közel hasonló fizikával. De lehetnek egészen eltérő fizikával rendelkező világok is. Egyesek szerint még valamilyen kapcsolat is elképzelhető a hasonló világok között. Ezeket az elképzeléseket megerősítheti az elemi részecskék világában megfigyelhető úgynevezett teleportáció jelensége, amelynél egymástól nagyon távol levő részecskék esetén bizonyos reagálás történik egymás változásaira. A multiverzum-elmélet szerint még az is elképzelhető, hogy mi magunk is számtalanul megsokszorozódva létezhetünk. A szuperszimmetrikus-elmélet is segítheti ezt a felfogást, amely szerint minden részecskének van egy szimmetrikus párja, de ezeket mi nem tudjuk érzékelni, mintha egy másik világban lennének. És ha létezik egy ilyen szimmetrikus világ, akkor akár sok is létezhet. Mindezek az elméletek már eléggé súrolják a fantázia világát. Idővel majd eldől, hogy igazak-e.


“Hazai vizekre hajózva”


Ha az Univerzum nagyléptékű szerkezetét tekintjük, akkor galaxisokról, gömbhalmazokról, porfelhőkről, ködökről és üres térrészekről beszélhetünk. A galaxisok tulajdonképpen csillagvárosok, melyek milliónyi vagy milliárdnyi csillagot is tartalmazhatnak. Ezeket az együttes gravitációjuk tartja egyben. A legtöbbnek a középpontjában hatalmas tömegű fekete lyuk vagy fekete lyukak találhatók, melyeknek gravitációja szintén hatással van a csillagváros összetartásában, de a sötét anyag is közrejátszik ebben. A galaxisokat szerkezetük szerint osztályozhatjuk: spirális ill. lencse alakú galaxisok. Képezhetünk még nagyobb léptékű csoportosításokat is, melyeket az egymás környezetében lévő galaxisok alkotják. Ezek szintén egymás vonzáskörzetébe tartoznak (galaxis-csoportok). A feltérképezett galaxisoknak nevet is adnak, a saját galaxisunkat Tejútrendszernek nevezzük, amely a Virgo nevű galaxis-csoport egyik tagja.

A galaxisokban található csillagok szintén nagyon változatosak lehetnek. Méretük, életkoruk, energia kibocsátásuk és egyéb jellemzőik alapján a csillagokat egy sorozatba lehet osztályozni. Ezt Hertzpsrung-Russell diagramnak nevezik, melyet az alábbi ábra mutat.

Különleges égitestek: 1. Cefeidák: pulzáló óriás csillagok (távolság meghatározására alkalmasak) 2. Pulzárok: gyorsan forgó neutroncsillagok vagy fehér törpék 3. Magnetárok: rendkívül erős mágneses térrel rendelkező neutroncsillagok 4. Kvazárok: tulajdonképpen fekete lyukak 5. Kvarkcsillagok: olyan feltételezett objektumok, melyeknek anyaga kvarkokból áll A Nap az Univerzum sok milliárdnyi galaxisainak szintén sok milliárdnyi csillaga közül csak egy szerény közepes csillag. Ezen csillag vonzáskörébe tartozó égitesteket, törmelékeket, stb. Naprendszernek nevezzük.

A Nap középkorát éli. 2-3 milliárd év múlva a H üzemanyaga elfogy, felfúvódik (vörös óriássá). Elnyeli és felperzseli a Földet is, majd a nagyobb rendszámú üzemanyagainak kifogytával fehér törpévé omlik össze. A Naprendszer megmaradt bolygóira a sötétség és a dermesztő fagy borul. A Naprendszer kialakulása úgy 5 milliárd évvel ezelőtt kezdődött egy por- és gázfelhőből Megszületését a gravitáció szabályozta, összehúzva ezt a felhőt, amely az eredő impulzusmomentuma szerint egyre gyorsabb forgásba kezdett. A középpontban összetömörödött anyag elérte azt a hőmérsékletet, amelynél már megindulhatott a fúziós reakció és a megszületett Nap már fényárral töltötte be az akkor még mindig kialakulóban lévő rendszert. A forgás miatti centrifugális erő a kezdetben szabálytalan felhőt nagyjából egy síkba terelte és ezen síkon belül is megindult a szegmentáció. Sávok alakultak ki, amelyek végül bolygókká álltak össze. A különböző típusú (szilárd, cseppfolyós, gáznemű) anyagok eloszlása is a Nap gravitációjának hatására alakult ki. A szilárd anyagok a centrumhoz közelebb, a cseppfolyós és gázneműek távolabb helyezkedtek el. Természetesen volt bizonyos keveredés is ezen zónák között. A kezdeti nagy kavalkád lecsillapodása után megszületett a Naprendszer, amelyben még mindig előfordulhatnak kisebb változások, főként az össze nem állt törmelékek ütközései és mozgása következtében.

Tovább szűkítve a kört elérkezünk a Földhöz. A Föld a csillagának a lakható zónájába került, amelyen azt értjük, hogy a víz itt folyékony állapotban van a hőmérsékleti viszonyok miatt. Ez azért lényeges, mert jelenlegi tudásunk szerint az élethez feltétlenül szükséges a folyékony víz. Ezen kívül még sok más feltétel is szükséges az élet kialakulásához: oxigén, megfelelő elemek arányos jelenléte, tengeráramlatok, tektonikai lemezmozgások, rendszeres évszakváltás, elviselhető klíma-viszonyok, stb. Mindezek hozzájárultak a földi élet evolúciójához. De az élet elég zord körülmények között is létrejöhet és el is tudja viselni azt.

Az élet kutatása az Univerzumban

        Az űrbe telepített nagyfelbontású távcsövek lehetővé tették az egészen halvány objektumok észlelését is.
   Már egyes Tejútrendszerbeli csillagok bolygóinak kutatása is lehetővé vált. Az élet nagy valószínűséggel
   a csillagok lakható zónájában keringő bolygókon fordulhat elő.

A legújabb felmérések szerint a Tejútrendszerben több millió lehet azon csillagok száma, amelyek lakható zónájában földtípusú bolygó kering, de életjelet eddig még nem sikerült azonosítani.


Végül egy kis filozófia


Már a régi kultúrákat is foglalkoztatta a világ mibenléte, melyek azt szerették volna egységbe foglalni, hogy mik is a világ alapegységei, milyen anyagokból épül fel és melyek a mozgató rugói. Itt fel lehetne sorolni a kínai taoizmust, az indiai védákat, az egyiptomi ill. a görög filozófiákat. Valamennyi néhány alapegységet emel ki, hogy csak a görög filozófiában szereplőket emelítsem: föld, víz, levegő, tűz, istenek. A kezdetekről, a világ keletkezéséről is voltak az akkori tudás színvonalának megfelelő elképzelések. Szinte valamennyi egy felső szervező erő jelenlétét is feltételezi. Ezeknek a filozófiáknak jelen világunkban is van megfelelője, amely már a mai tudásunk alapján módosítva jelenik meg. Bizonyos megközelítés szerint három szint lehetséges. Ezek a tömeg, az energia és az információ. A tömeg az Univerzum építőkövének tekinthető, amely masszív, tehetetlen, de a gravitációjával összetartja a világot, mintegy csontvázként szerepel. Az energiára a dinamika, az állandó mozgás a jellemző, az anyag hajtóerejeként fogható fel. Az információ pedig mindaz, ami a rendszer működését szabályozza, azaz a törvényeket tartalmazza. Ha ezek a törvények nem léteznének, akkor nem lenne értelme a természettudományok egyikének sem, hiszen nem lenne mit megfejteni. Az elmélet szerint ezek átalakíthatók egymásba. Lásd az alábbi ábrát.

Az ábrán látható, hogy a tömegből energia nyerhető az E = m.c^2 képlet szerint, és ezt igazolják is az atomfegyverek ill. az atomreaktorok. A fordított átalakítás is lehetséges, amelynél energia tömeggé alakul. Ezt az átalakítást a nagyteljesítményű gyorsítókban lehet elérni ill. a Nagy Bumm-ot követően vagy a szupernova robbanás alkalmával játszódtak le ilyen reakciók, ahol a hatalmas energia egy része tömeggé alakult. Így jöttek létre a könnyű ill. a nehezebb elemek, amelyek az Univerzumban mindenütt megtalálhatók, a Föld is ezekből az elemekből épül fel. Az ábrán az egyre szélesedő tartományok jelzik, hogy az átalakítások során milyen arányban szerepelnek a résztvevő egységek. Kicsi tömegből is nagy energia nyerhető, viszont kis tömeg létrehozásához hatalmas energia szükséges. Ez az oda-vissza való átalakulás az energia és az információ között is létrejöhet. A telekommunikáció világában nyomon követhető az energia-információ átalakulás folyamata, de az információ-energia átalakulás mikéntje még nem ismeretes (hacsak nem az agitációt követő megmozdulásokat tekintjük annak). Ennél az elképzelésnél szintén felvetődik az, hogy vajon teremtve lett-e a világ, vagy önmagában hordozta mindazt, amit manapság tapasztalunk. Amennyiben egy külső teremtő erő hozta létre a világot, akkor az információ tőle eredhet. De ha önmagától jött létre, akkor már a kezdeteknél jelen kellett lennie az információnak is, azaz együtt született az anyaggal. Ez, persze, bizonyos információelméleti problémát felvet, ugyanis az információ esetében mindig lennie kell egy adónak, egy vevőnek és valamilyen átviteli közegnek a kettő között. De a kezdeteknél létrejött információnak mi volt az adója és mi volt az átviteli közeg? Valószínű, hogy a teremtés ill. a nem-teremtés kérdését sohasem tudja az ember megfejteni. Egy megjegyzés a matematika és a világ viszonyáról: Hogy rávilágítsak, mire is gondolok, vegyünk egy a fizikában kicsit járatos ember által is közismert példát: Az elektromos erőteret (de a mágnesest is) erővonalakkal szokták szemléltetni. Fizikailag ezek nem léteznek, de szemléltetésnek jók. Eddig rendben is lenne, de ezután ezt felhasználják az erőtér további tulajdonságának matematikailag is megfogalmazható jellemzőihez. Pl. az erőtér egy adott helyén a térerősséget úgy határozzák meg, hogy az egyenlő azon a helyen az erővonalakra merőleges egységnyi felületen áthaladó erővonalak számával. Hát nem érdekes ez? Új fizikai mennyiséget (térerő) kreálnak nem létező dolgokból (erővonalak). És természetesen számolnak is ezekkel. Ezzel a példával csak arra akarok rámutatni, hogy a matematika egyrészt függetleníthető a fizikai valóságtól, másrészt egy kis trükköt alkalmazva még jól le is irható vele a valóság. Nem egy olyan elképzelés létezik, amely a világmindenséget a matematika alá rendeli. Ezen elméletek szerint a matematika az elsődleges, amelynek törvényeit követi a világ. Ez a felfogás már önmagában feltételez valamiféle transzcendenciát, amely a világot teremtette. Létre hozta a törvényeket, és elindította a világ keletkezését úgy, hogy az a törvények szerint működjön. Én nem tudok egyetérteni ezzel a felfogással. Úgy gondolom, hogy a világmindenség a matematika nélkül is elvan önmagában. De féleértés ne essék, én nem a matematika ellen beszélek, hiszen nélküle a mai modern világunk sem létezhetne. Én a matematikát egyfajta leíró nyelvnek tekintem, amely nagyon jól alkalmazható úgy a mindennapi életben, mint az Univerzum törvényeinek leírásában. A matematikát mi emberek fejlesztettük ki, akár a beszédet, vagy az írást. Mindhárom segített és ma is segít minket az előrehaladásunkban, de meggyőződésem, hogy a világmindenség akár nélkülünk, akár a matematikánk nélkül is ugyanúgy működne. Az Univerzumban a fizika törvényei uralkodnak. Igaz, hogy a fizikában is alkalmazzuk a matematikát, de bármennyire is komoly fizikai és matematikai tudással rendelkezünk, a mai napig nem értjük igazán, hogyan is működik a gravitáció, de ettől még a fejünkre eshet az a bizonyos “alma”, amely egyes emberek fejében új gondolatokat ébreszthet, míg mások helyette csak a dudort kapják. Mert frappáns elgondolás, hogy a tömeg meggörbíti a teret, de hogyan teszi ezt? Valami kölcsönhatásnak ekkor is kell lennie a tömeg és a tér között. És mi ez a kölcsönhatás? Hogy választ lehessen adni erre a kérdésre a tömegről és a térről is többet kellene tudni.


Befejezés


Hogy egy hasonlattal zárjam ezt a gondolatsort, úgy viszonyulnak egymáshoz az Univerzum különböző időszakai, mint a tengervíz az édesvízhez. A tengervíz szinte valamennyi paramétere – a felületes hasonlóságtól eltekintve – annyira eltér az édesvíz paramétereitől, hogy már nem is illene mindkettőt víznek nevezni. De mégis van kapcsolatuk, az édesvíz a tengervíz elpárolgása révén jön létre. Igaz, közben annyi változáson megy át, hogy valami más – édesvíz – lesz belőle. Az Univerzum korai szakaszában is annyira más körülmények uralkodtak a mostanihoz képest, hogy még az a fizika sem illik rá egészen, ami jelen világunkra vonatkozik. Nem véletlen, hogy a mai makroszkópikus világot jól le lehet írni a téridő elmélettel, de ha elmegyünk a parányok világa felé vagy a Nagy Bumm-ot követő állapotokat nézzük, akkor már inkább a kvantumfizika törvényei az uralkodóak. Hogy egyesíteni lehessen a fizika eddig megismert két nagy területét valami teljesen újat kell kitalálni. A húr-elmélet egyik próbálkozás lenne a két nagy terület egyesítésére, de ez a munka még a kezdeteknél tart. Igaz, hogy a húr-elméletnek már születtek matematikai szempontból korrekt modelljei 10 vagy akár 20 dimenziót is feltételezve. De akkor melyik vonatkozik ezek közül a mi Univerzumunkra? Lehet, hogy a húr-elmélet hozza el a megoldást az egységes térelmélet megalkotásához, de az is lehet, hogy a húr-elmélet csak egy sikertelen próbálkozás marad az egységesítés irányába folytatott törekvéseknek. Ha pedig még tovább merészkedünk, és a Nagy Bumm előtti állapotot is le szeretnénk írni, akkor ismét újabb fizikát kell alkalmazni, vagy ha ez már végképp meghaladja a tudásunkat, akkor csak a filozófia marad konkrétumok nélkül.


Tanulság


A mesének vége. Az olvasó annyit fogad el belőle amennyit érdemesnek tart, de ha csak elgondolkozott ezekről a dolgokról, önmagára nézve már haszna is volt. Egyébként is, hogy Heisenberg határozatlansági-elvére gondolva mentsem magam, mondhatom, hogy ‘semmi sem olyan biztos, mint a bizonytalanság’. De a meséknek is lehet tanulsága!


Utóirat


Mint ahogy a cím is sejteti, ez a mese nem tudományos igénnyel készült. Olyan fiataloknak szól, akiket ez a téma egyáltalán érdekel. Valójában mély fizikai és matematikai ismeretek szükségesek a kozmológia tudományához, hiszen ez magában foglalja a világ legparányibb részeitől kezdve a létező leghatalmasabb objektumainak vizsgálatát és megismerését. Én ebben a leírásban igyekeztem kerülni a képleteket, nehogy elijesszem az ifjú olvasót, inkább a szemléletességre alapoztam. A sok hasonlat is a könnyebb megértést szolgálja, de ne feledjük, hogy a hasonlat csak hasonlat marad és nem a valóság. Bevallom, hogy főként a megjegyzésekben leírtak azt a célt szolgálják, hogy ne fogadják el kapásból a “nagyok” által már lefektetett dolgokat (de az általam leírtakat sem), hanem egyrészt próbálják kritikus szemmel nézve megismerni azokat.

 

MINDEN VÉLEMÉNY SZÁMÍT!

Adatok megadása vagy bejelentkezés valamelyik ikonnal:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Kilépés / Módosítás )

Twitter kép

You are commenting using your Twitter account. Kilépés / Módosítás )

Facebook kép

You are commenting using your Facebook account. Kilépés / Módosítás )

Google+ kép

You are commenting using your Google+ account. Kilépés / Módosítás )

Kapcsolódás: %s