15.06.2013 Views

wielki joe I N-te POKOLENIE

wielki joe I N-te POKOLENIE

wielki joe I N-te POKOLENIE

SHOW MORE
SHOW LESS

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.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!