wielki joe I N-te POKOLENIE
wielki joe I N-te POKOLENIE
wielki joe I N-te POKOLENIE
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Nauka i SF<br />
NIEUCHRONNY KONIEC<br />
John Taylor<br />
Poniższy <strong>te</strong>kst jest fragmen<strong>te</strong>m książki<br />
„Czarne dziury: koniec Wszechświata?”,<br />
napisane] przez profesora ma<strong>te</strong>matyki<br />
londyńskiego Klng’s College,<br />
Johna Taylora, autora m.ln. wydanych<br />
wcześnie] książek „The New Physics”<br />
I „The Shape of Mlnds to Come”.<br />
Czarne dziury, mimo wielu <strong>te</strong>orii mnie]<br />
lub bardziej udanie opisujących <strong>te</strong>n<br />
astrofi zyczny fenomen, wciąż są zjawiskiem<br />
nie do końca zrozumiałym I<br />
tajemniczym. Nic wlec dziwnego, że<br />
fantastyka naukowa eksploatuje <strong>te</strong>n<br />
<strong>te</strong>mat często I spekulatywnle. Czarne<br />
dziury pochłaniają statki kosmiczne I<br />
całe cywilizacje bądź są wykorzystywane<br />
Jako źródło napędu o niewyobrażalnej<br />
energii, powodują katastrofy<br />
kosmiczne I zmieniają bieg wydarzeń<br />
we Wszeświecle. Gdzie kończy się<br />
nauka a zaczyna spekulacja? Obszar<br />
graniczny jest w tym przypadku wyjątkowo<br />
rozległy. Prof. Taylor porusza<br />
się po nim z dużą wiedzą i nie mniejszą<br />
fantazją. Całość ukaże się w 1984<br />
r. nakładem PIW w serii Biblio<strong>te</strong>ka Myśli<br />
Współczesnej. (Red.)<br />
Nadciągający koniec świata przepowiadano<br />
wielokrotnie w historii ludzkości<br />
(...). Miał on być jednak jedynie końcem<br />
<strong>te</strong>go świata, który znamy, a nie całkowitym<br />
przeobrażeniem w nicość. (...).<br />
Takie rozumowanie opiera się na przeświadczeniu,<br />
że Wszechświat lub niektóre<br />
jego elementy będą istniały zawsze.<br />
Być może całkowicie się mylimy; koniec<br />
świata może być właśnie taki, że nic już<br />
nie pozostanie. Nawet, jeśli koniec będzie<br />
tak osta<strong>te</strong>czny, w dalszym ciągu nic<br />
nie stoi na przeszkodzie, abyśmy podejmowali<br />
wysiłki w celu zrozumienia, jak do<br />
<strong>te</strong>go dojdzie - jakie będą warunki fi zyczne<br />
przed naszym zniknięciem. A w każdym<br />
razie powinniśmy starać się stworzyć<br />
obraz przyszłości Wszechświata tak<br />
odległej, jak to tylko możliwe. Nasze najbardziej<br />
prawdopodobne przewidywania<br />
będą opar<strong>te</strong>, na współczesnej wiedzy o<br />
historii i przyszłości świata. Możliwe, że<br />
uda nam się stworzyć obraz przyszłych<br />
wydarzeń i w <strong>te</strong>n sposób pogodzić się z<br />
koniecznością, że Wszechświat rozwieje<br />
się w powietrzu. (...).<br />
Wiemy, że galaktyki oddalają się od<br />
siebie coraz szybciej; jest to prawo<br />
Hubble’a, które poparto mocnymi dowodami<br />
obserwacyjnymi. Taki rozszerzający<br />
się Wszechświat ma przed sobą dwie<br />
możliwości: albo galaktyki będą uciekały<br />
od siebie i oddalały się coraz bardziej,<br />
albo <strong>te</strong>ż zwolnią swój ruch i w końcu<br />
zatrzymają się, by osta<strong>te</strong>cznie zacząć<br />
zbliżać się do siebie z rosnącą prędkością<br />
na sku<strong>te</strong>k wzajemnego przyciągania<br />
przez siły grawitacyjne. W efekcie zderzą<br />
się, tworząc wysoce zapadnięty obiekt,<br />
gdzie zachodzące procesy będą odwrotnością<br />
„<strong>wielki</strong>ego wybuchu”. Galaktyki<br />
utworzyłyby wówczas wszechświatowy<br />
kolapsar.<br />
Na pierwszą z tych możliwości, kiedy<br />
galaktyki oddalają się od siebie, patrzylibyśmy<br />
z niepokojem. Kiedy odległość<br />
jakiejś galaktyki od naszej własnej<br />
zwiększałaby się, rosłaby również jej<br />
prędkość, aż w końcu przemieszczałaby<br />
się ona względem nas szybciej od światła.<br />
Nie wydaje się, aby szczególna <strong>te</strong>oria<br />
względności dopuszczała taką możliwość,<br />
lecz w rzeczywistości dzieje się<br />
tak z odległymi obiektami w przestrzeni<br />
zakrzywionej. Zakrzywienie to powoduje<br />
silne zaburzenia przestrzeni i czasu,<br />
tak że obserwatorzy umieszczeni w odległych<br />
miejscach doświadczaliby odmiennej<br />
prędkości przepływu czasu niż<br />
prędkość w ich pobliżu.<br />
FANTASTYKA 8/83<br />
Kiedy galaktyki osiągną prędkość światła<br />
w swej ucieczce od nas, przestaniemy<br />
je widzieć. Znikną one poza naszym<br />
horyzon<strong>te</strong>m zdarzeń. Tak więc jedna po<br />
drugiej odleglejsze galaktyki znikną z<br />
pola widzenia; później znikną również<br />
bliższe. Osta<strong>te</strong>cznie możemy zostać<br />
całkowicie wyizolowani, z otaczającą<br />
nas jedynie grupą lokalnych galaktyk. I<br />
nawet jeśli bliższe galaktyki nie uciekną<br />
od nas z prędkością większą od światła,<br />
będą w dalszym ciągu się oddalały, tak<br />
że w końcu nie będziemy mogli ich obserwować.(...).<br />
Czas potrzebny galaktykom,<br />
które znajdują się wokół nas, na to,<br />
by mogły stać się niewidzialne, jest długi.<br />
Na przykład czas, w którym galaktyki<br />
oddalą się na dwukrotnie większą odległość<br />
niż obecnie, równy jest przynajmniej<br />
obecnemu wiekowi Wszechświata,<br />
ale i tak kiedyś do <strong>te</strong>go dojdzie. Bo czas<br />
będzie trwał nadal i nie będzie miał końca.<br />
Czas może oczywiście zwolnić swój<br />
bieg, dzięki stale zmniejszającej się aktywności;<br />
miejscowe galaktyki będą się<br />
starzeć, aż w końcu cała ich zawartość<br />
osiągnie ostatnie stadium rozwoju, czyli<br />
przekształci się w białe karły, gwiazdy<br />
neutronowe i czarne dziury.<br />
Te ostatnie stanowią jednak problem<br />
dla nieśmier<strong>te</strong>lnego, rozrzedzonego<br />
Wszechświata. Tworzą one miejscowe<br />
ogniska kolapsu, »które osta<strong>te</strong>cznie pochłoną<br />
całą znajdującą się wokół nich<br />
ma<strong>te</strong>rię. Prędzej czy później los <strong>te</strong>n<br />
spotka wszystkie białe karty i gwiazdy<br />
neutronowe - połkną je czarne dziury,<br />
emitując równocześnie promieniowanie<br />
grawitacyjne. Osta<strong>te</strong>cznie nasza Galaktyka<br />
i pozostałe galaktyki, które należą<br />
do Mlecznej Drogi, zostaną całkowicie<br />
pochłonię<strong>te</strong>: wszystko znajdzie się w naszej<br />
centralnej czarnej dziurze.<br />
Obrazek <strong>te</strong>n jest jednak odleglejszy niż<br />
zniknięcie galaktyk. O ile rozumiemy<br />
czarne dziury, a mówiąc ogólnie - naturę<br />
przestrzeni i czasu, los taki jest nieunikniony.<br />
Pomimo największych wysiłków<br />
z naszej strony, aby opuścić Galaktykę,<br />
będziemy niewątpliwie pochwyceni - jeśli<br />
nie w naszej, to w innej galaktyce, do<br />
której udałoby nam się uciec. Spodziewamy<br />
się bowiem, że w każdej galaktyce<br />
powstanie przynajmniej jedna czarna<br />
dziura, o ile nie więcej. Przypuszcza się<br />
na przykład, że każdego roku w naszej<br />
Galaktyce rodzi się co najmniej siedmiu<br />
kandydatów na kolapsary i należy oczekiwać,<br />
że w innych galaktykach, prędzej<br />
czy później, stanie się podobnie. Mamy<br />
już obecnie takiego bardzo dobrego kandydata<br />
w naszej Galaktyce, podwójne<br />
źródło promieni X, Cygnus X-1. Ostatnio<br />
odkryto ślady innego na południowej półkuli<br />
nieba. (...). Los istot in<strong>te</strong>ligentnych<br />
w pobliżu gwiazdy jakiejś galaktyki we<br />
Wszechświecie jest smutny, nawet jeśli<br />
Wszechświat rozszerza się w sposób<br />
nieograniczony. Stwierdzenie, czy tak<br />
jest rzeczywiście, możliwe jest przez dokonanie<br />
pomiarów całkowi<strong>te</strong>j ilości energii<br />
znajdującej się we Wszechświecie.<br />
Według słynnego równania Eins<strong>te</strong>ina E<br />
- mc2 energia jest równoważną masie;<br />
przyciąganie grawitacyjne powoduje,<br />
że rozproszona energia skupia się w<br />
mniejszym wymiarze. Na większą skalę<br />
wygodnie jest przyjąć, że równe formy<br />
energii we Wszechświecie - ma<strong>te</strong>ria w<br />
galaktykach, wodór międzygalaktyczny,<br />
światło gwiazd i inne - rozkładają się<br />
równomiernie. Możliwe jest wówczas<br />
obliczenie energii kinetycznej - energii<br />
zgromadzonej w ruchu - rozszerzającego<br />
się „wygładzonego” Wszechświata.<br />
Umiemy również przewidzieć ilość<br />
energii grawitacyjnej, która wyzwoli się,<br />
kiedy Wszechświat zapadnie się tak,<br />
że stanie się punk<strong>te</strong>m. Całkowita energia<br />
- kinetyczna plus grawitacyjna - daje<br />
możliwość przewidywania, jaki los czeka<br />
Wszechświat w przyszłości Jeżeli energia<br />
całkowita jest dodatnia, wówczas<br />
Wszechświat może rozszerzać się w<br />
nieskończoność, dokonując <strong>te</strong>go ze stałą<br />
prędkością po upływie wystarczająco<br />
długiego czasu.<br />
Jedynie w<strong>te</strong>dy, gdy energia całkowita<br />
Wszechświata jest ujemna, rozszerzanie<br />
się ulegnie zwolnieniu w miarę upływu<br />
czasu, az w końcu ustanie i ulegnie odwróceniu;<br />
Wszechświat zacznie zapadać<br />
się, jak wspomnieliśmy już uprzednio,<br />
i osiągnie stan nieskończenie <strong>wielki</strong>ej<br />
gęstości. Przypadek pośredni powstanie<br />
wówczas, gdy ^energia całkowita<br />
świata wynosi zero. Galaktyki uciekają<br />
coraz wolniej, choć stają się coraz bardziej<br />
odległe. Proces izolacji przebiegać<br />
będzie w<strong>te</strong>dy tak, jak przy energii dodatniej.<br />
Podstawowa linia podziału między<br />
zwiększającą się izolacją a powro<strong>te</strong>m<br />
do osobliwego, całkowicie zapadnię<strong>te</strong>go<br />
stadium występuje przy określonej przeciętnej<br />
gęstości energii w przestrzeni.<br />
Jeśli we Wszechświecie jest mniej energii,<br />
niż wynosi wielkość krytyczna, w<strong>te</strong>dy<br />
przyciąganie grawitacyjne między częściami<br />
Wszechświata jest zbyt słabe, aby<br />
przezwyciężyć impuls do rozszerzania<br />
się wywołany przez początkowy „<strong>wielki</strong><br />
wybuch”; galaktyczne składniki Wszechświata<br />
będą uciekać od siebie pomimo<br />
ich wzajemnego przyciągania się, a także<br />
pomimo istnienia innych postaci energii.<br />
Z drugiej strony, jeżeli energii jest<br />
więcej niż wynosi ta specyfi czna wielkość,<br />
to początkowa energia rozszerzania<br />
się jest w osta<strong>te</strong>czności przezwyciężona<br />
przez grawitację i następuje kolaps<br />
Wszechświata. Ogromne znaczenie ma<br />
znalezienie <strong>te</strong>j swois<strong>te</strong>j wartości energii i<br />
faktycznej ilości energii zgromadzonej w<br />
świecie. Pierwszą z tych wartości można<br />
obliczyć z prędkości oddalania się galaktyk<br />
i okazuje się, że odpowiada ona jednoli<strong>te</strong>mu<br />
rozsianiu w przestrzeni jednego<br />
atomu wodoru w stu tysiącach kilometrów<br />
sześciennych. Ilość atomów wydaje<br />
się bardzo mata, lecz trzeba sobie zdać<br />
sprawę, że jest to dziesięć razy więcej,<br />
niż gdyby całą ma<strong>te</strong>rię z galaktyk równomiernie<br />
rozłożyć w przestrzeni w postaci<br />
wodoru. Konieczne jest więc uważne<br />
poszukiwanie innych form ma<strong>te</strong>rii lub<br />
energii, zanim będziemy mogli oczekiwać<br />
zapadnięcia się Wszechświata z<br />
powro<strong>te</strong>m. Istnieją liczne rodzaje energii,<br />
które wymagają zbadania, by nasza<br />
przyszłość była jasna. Niektóre z nich -<br />
zwłaszcza energia światła gwiazd - są tak<br />
małe, że prawie niezauważalne; <strong>te</strong>, które<br />
powstają z międzygwiezdnych pól magnetycznych,<br />
cząs<strong>te</strong>czek promieniowania<br />
kosmicznego czy z promieniowania tła,<br />
również można pominąć. Istnieją jednak<br />
dalsze dwie formy energii, co do których<br />
odpowiedź jest bardzo niepewna. Jedną<br />
z nich jest energia niewidzialnej ma<strong>te</strong>rii<br />
znajdującej się w formie zapadniętych<br />
gwiazd lub nawet zapadniętych galaktyk.<br />
Być może pięćdziesiąt razy więcej<br />
ma<strong>te</strong>rii znajduje się w stanie zapadniętym<br />
niż normalnym, w takim więc razie<br />
w przyszłości Wszechświat niewątpliwie<br />
się kiedyś zapadnie. Obecnie trudno jest<br />
podać dokładną wielkość gęstości niewidzialnej<br />
ma<strong>te</strong>rii (tzw. ciemnej ma<strong>te</strong>rii<br />
- przyp. tłum.). Do <strong>te</strong>go, aby ponownie<br />
scalić Wszechświat, nie wystarczy 50<br />
procent ma<strong>te</strong>rii, być może potrzeba by<br />
było co najmniej 90 procent.<br />
Inną formą ma<strong>te</strong>rii, której obserwacja<br />
okazała się trudna, jest międzygalaktyczny<br />
wodór. Udało się jedynie ustalić<br />
górną granicę jego ilości, wydaje się<br />
ona zbyt mała do wywołania ponownego<br />
kolapsu Wszechświata. Istnieją jednak<br />
poważne1 trudności przy in<strong>te</strong>rpretowaniu<br />
dokonanych dotychczas obserwacji.<br />
W takim razie ilość wodoru między galaktykami<br />
może być wyższa od wartości<br />
krytycznej.