Wstęp: topologia Wszechświata i problem horyzontu
Na przełomie wieków XIX i XX doszło do przełomu w fizyce. Teoria promieniowania ciała doskonale czarnego na bazie fizyki klasycznej okazała się sprzeczna z wynikami eksperymentalnymi. Teoria Rayleigha-Jeansa, w miarę poprawna w odniesieniu do fal długich, rozminęła się całkowicie z prawdą doświadczalną w odniesieniu do fal któtkich, tym bardziej, im krótsze fale rozważała. Nazwano to "katastrofą ultrafioletową". Prawidłowy, zgodny z doświadczeniem, opis promieniowania ciała doskonale czarnego uzyskano po uwzględnieniu uwarunkowań kwantowych (kwantyzacja, czyli porcjowanie np. energii promieniowania) – wzór Plancka. Okazuje się, że podobny przełom czeka także kosmologię współczesną (w każdym razie sądząc po proponowanym tu modelu). Katastrofa horyzontalna. Prowadzi do niej problem horyzontu. Tym właśnie zajmiemy się w tej i w następnych notkach.
Jak już ustaliliśmy, nasze położenie we Wszechświecie nie jest wyjątkowe. Mimo to stwierdzamy, że niewątpliwie znajdujemy się w jego środku. Jednak nie tylko my, wszyscy, niezależnie od tego gdzie się znajdują w całej rozleglości, w całym ogromie Wszechświata, stwierdzają to samo. I tu pojawia się problem. Nasze centralne położenie oznacza istnienie średnicy, czyli odległości między skrajnymi punktami „na lewo i na prawo” od nas. Odległość między tymi punktami powinna być więc równa 2R. Wynika stąd, że prędkość względna dwóch obiektów znajdujących się na tych „antypodach” równa jest 2c. To jednak nie jest możliwe, zgodnie z ograniczeniem prędkości do c, z całą pewnością w odniesieniu do obiektów oddziaływujących elektromagnetycznie, choćby materii galaktyk. Istnienie „średnicy” 2R jest więc kłopotliwe i oznaczać by mogło, że część Wszechświata nie jest widoczna. Nie byłoby to jednak zgodne z przyjętą już tezą, że „widzimy Wszystko, a odległość R jest promieniem grawitacyjnym (też hubblowskiego) horyzontu, ogarniającego całą zawartość Wszechświata.” Przy tym położenie obserwatora, gdziekolwiek by się znajdował, nie jest wyjątkowe (zgodnie z zasadą kosmologiczną). Wychodząc z pewnika (bazującego na zasadzie kosmologicznej), że każdy obserwator widzi siebie jako centrum Wszechświata, przyjęliśmy, że horyzont znajduje się dokładnie w odległości R od niego (zgodnie z definicją), przy czym odległość ta ciągle wzrasta. Sam horyzont jest także miejscem geometrycznym położeń wszystkich obserwatorów, wszak najbardziej oddalony od nas obserwator (w odległości R) "widzi" nas na horyzoncie. R jest też odległością każdego obserwatora od miejsca-momentu Wielkiego Wybuchu, będącego początkiem wszystkiego, co dane jest naszym zmysłom. Wszyscy kiedyś bowiem byliśmy razem. Tak przedstawia się, w kilku słowach, topologia Wszechswiata. O odległości 2R nie ma więc mowy.
[A jeśli jednak ta odległość 2R istnieje, to co tam jest? Jeśli dobrze popatrzymy, po prostu zobaczymy siebie, a właściwie zwierciadlane odbicie nas samych. Dobrze, że daleko, gdyż odbicie to zbudowane jest z antymaterii... Upsss, wypsnęło mi się. Trochę dla żartu. Wierutne fantazie. Przed Wami, czytelnicy, fantazje niemniejsze, które o dziwo mogą mieć znamiona rzeczywistości.]
Czy zatem, wbrew intuicji (i dość powszechnym mniemaniom, że poza horyzontem odległym o R jest jeszcze coś – to też fantazjowanie, z tym, że zatwierdzone) obserwatorzy z antypodów widzą się wzajemnie? Sądzę, że tak, z tym, że odległość między nimi jest nawet mniejsza, niż R w związku z ich mimo wszystko podświetlną prędkością względną (dwukrotnie większa odległość zastrzeżona jest dla nas i naszych antynas).
Zasygnalizowany tu został (w dość niekonwencjonalny sposób), tak zwany problem horyzontu, jeden z dwóch podstawowych problemów kosmologii (ten drugi, to problem płaskości, który dla nas przestał już być problemem). Wbrew pozorom to jeszcze nie koniec debaty na ten temat. To tylko wstęp, gdyż same "problemy" wynikaja wprost z dzisiejszego opisu spraw bazującego na OTW i na paradygmacie łącznościowym.
Spróbuję w uproszczeniu opisać problem ten nieco inaczej, by zaproponować jego rozwiązanie zgoła odmienne niż rozwiązania proponowane w literaturze przedmiotu. Dalej przedstawię też poglądowy przykład obliczeniowy, stanowiący ilustrację jednego z aspektów sprawy.
Obserwator, znajdujący się w dowolnym miejscu (zasada kosmologiczna) widzi siebie jako centrum Wszechświata. Patrząc w lewo i w prawo spogląda oczywiście ku jego granicom, ku horyzontowi. Jak daleko sięga jego wzrok, widzi po ubu stronach to samo: tę samą materię, te same cechy jej rozkładu. Dostrzega obiekty (będąc w środku), których wzajemna odległość sprawia wrażenie większej (prawie dwukrotnie), niż odległość od horyzontu (promień Wszechświata). „Swiatło nie mogło więc w czasie równym wiekowi Wszechświata przebyć drogi dzielącej je. Jeszcze nie doszło do kontaktu między nimi”. A jednak, jak już wspomniałem, ich cechy fizykalne nie różnią się niczym istotnym. Dowodem obserwacyjnym tego jest izotropowość i jednorodność promieniowania tła, biegnącego od tych nie kontaktujących się ponoć ze sobą obszarów, stwierdzona dzięki intensywnym badaniom prowadzonym w ostatnich latach. Godne podkreślenia jest to, że chodzi o promieniowanie, będące reliktem czasów, w których dopiero kształtowało się dzisiejsze oblicze Wszechświata. Jego wiek jest przecież skończony.
Zatem, czy ci z antypodów nie mogą widzieć się wzajemnie? By roztrzygnąć sprawę przypomnijmy sobie, że horyzont jest wspólny dla wszystkich, bo jest to moment Wybuchu, w którym wszyscy uczestniczyliśmy, a zasada kosmologiczna obowiązuje wszystkich w jednakowym stopniu. Zasada ta żąda, by odległość wszystkich od horyzontu była jednakowa, gdyż wszyscy są sobie równoważni, a horyzont jest wspólnym dla wszystkich miejscem (momentem) startu. Poza tym, ci tam z antypodów wcale nie uważają, że horyzont znajduje się tuż tuż. Horyzont dla nich jest tak samo odległy, jak dla nas. Poza tym, tak dla przypomnienia, wszyscy się nawzajem widzimy od samego opoczątku Wielkiego Wybuchu. Zatem czekanie na fotony, które mają dotrzeć, byśmy mogli zobaczyć po raz pierwszy w historii jakiś tam obiekt, jest nieporozumieniem, powiedziałbym: "infantylnością", gdyby nie to, że dziecko tak by nie pomyślało. Chyba, że Wszechświat jest niekończony i statyczny. W tym wariancie jednak już czekać nie trzeba (w związku z czasową nieskończonością i niezmiennością). Widocznie mentalnie jesteśmy jeszcze tam. Wszystko wskazuje jednak na to, że Wszechświat ewoluuje, aktualnie ekspanduje, a kiedyś w przeszłości był czymś bardzo małym. A jednak mimo wszystko paradygmat łącznościowy stał się automatyczną bazą dla wartościowań, bazą dla wnioskowania i pojmowania kosmologii. Jeszcze wrócimy do tego wątku.
Dla przypomnienia, materiał wszystkich mych notek bazuje na treści opublikowanych (i dostępnych) już książek:
1. Elementarne wprowadzenie do Szczególnej teorii względnosci, nieco...inaczej
2. Pofantazjujmy o Wszechświecie I. Oscylujący? To nie takie proste.
3. Pofantazjujmy o Wszechświecie II. W głąb materii. Grawitacja w "podwymiarach".
Do nabycia w: www.kopernikanska.pl
