SMELIG SMELIG
974
BLOG

Budowa Wszechświata

SMELIG SMELIG Nauka Obserwuj temat Obserwuj notkę 9

Czy Wszechświat zacznie się kiedyś kurczyć? Kosmolodzy dosyć niechętnie przyjmują taką możliwość, mimo, że eksperymenty wskazują na to, że jest on zamknięty, choć bardzo zbliżony do płaskiego. Zgodnie z pierwszym modelem Friedmana grozi to tym, że może nadejść moment, kiedy Wszechświat przestanie ekspandować i zacznie się kurczyć. Zgodnie z hipotezą o kosmologicznej strzałce czasu, czas także zatrzyma się a następnie zacznie płynąć w kierunku przeciwnym. Bieg czasu w odwrotną stronę spowodowałby, że skutki zamieniłyby się miejscem z przyczynami. Tak się to przynajmniej interpretuje.
Drugi i trzeci model Friedmanna zakładają wieczną ekspansję. Wieczność oznacza jednak nieskończoność. Wszechświat mający początek a nie mający końca może być rozpatrywany w filozoficznych aspektach, lecz jest jednak bardzo brzydki w sensie matematycznym. Nie ma też żadnej symetrii. Matematyka nie toleruje dobrze nieskończoności. Bardzo choruje, kiedy się pojawiają. Zazwyczaj wszystko bardzo się komplikuje. Jeśli coś ma swój początek musi też mieć swój koniec. Symetria musi być.
Także i my musimy zadać sobie to pytanie. Jeśli nasza teoria ma opisywać prawdę, więc powinna sobie dać radę z powyższym problemem. Dobra teoria powinna obronić się przed swoimi wrogami. A każda nowa idea ma ich wielu.
Najprostszy, symetryczny obraz Wszechświata byłby wtedy, gdyby miał on swój koniec tak jak ma on swój początek. Jak to jednak pogodzić z problemem cofającego się czasu w momencie kurczenia się Wszechświata? Jeśli odrzucimy tą zależność, wszystko może nabrać symetrii a elementy układanki znajdą się we właściwych miejscach. Odpowiedź na to pytanie może nam dać czysta geometria.

Najpierw rozpatrzmy następujący przykład. Przypuśćmy, że, z jakiegoś punktu na wielkiej pustyni wyruszają promieniście we wszystkich kierunkach ze stałą prędkością podróżnicy. Siłą rzeczy będą się od siebie oddalać. Jednak poruszają się coraz wolniej i po jakimś czasie zatrzymują się a następnie zaczynają cofać tyłem po swoich śladach spowrotem w kierunku miejsca, z którego wyszli. Nie jest w tej chwili ważne, jaka jest przyczyna takiego ich zachowania. Powiedzmy, że połączeni są ze sobą długą elastyczną gumą. Każdy z podróżników będzie się, więc poruszał ze zmienną prędkością. Jeśli stał, to najpierw musi ruszyć z miejsca a więc musi przyśpieszyć, potem coraz wolniej aż do zatrzymania się a następnie cofając się coraz szybciej, aż do zderzenia się z pozostałymi podróżnikami, jeżeli nie wyhamuje w ostatniej chwili. Czy nie przypomina wam to zachowania się galaktyk w klasycznym modelu kosmologicznym?

Budowa Wszechświata

W przykładzie tym widać wyraźnie zależność między oddalaniem się od siebie podróżników a ich prędkością. W takim modelu geometrycznym nie ma innej możliwości.
Weźmy teraz drugi przykład. Załóżmy, że z bieguna północnego na Ziemi rozjeżdża się gwiaździście ze stałą prędkością we wszystkich kierunkach kilkuset podróżników. Wszyscy oni będą się poruszać w kierunku południowym i będą się od siebie oddalać na podobieństwo galaktyk. Po przejściu równika, podróżnicy w dalszym ciągu będą poruszali się z tą samą prędkością, ale zaczną się do siebie zbliżać, aby w okolicy bieguna południowego zejść się ponownie. Ale na tym nie kończy się ich wędrówka. Idą dalej przed siebie tym razem na północ, by znów się spotkać. I tak w kółko.Budowa Wszechświata

Jeśli podróżników przyrównamy do galaktyk, a prędkość ich poruszania się do prędkości upływu czasu, to okaże się, że fakt oddalania się galaktyk, czy ich przybliżania nie ma związku z upływem czasu. Przyjmując drugi model (przestrzenny) per analogiam, spostrzeżemy, że przestrzeń Wszechświata może poruszać się cały czas ze stałą prędkością w czwartym wymiarze a oddalanie się czy przybliżanie galaktyk nie ma tu nic do rzeczy.
Być może mamy tu właśnie oczywisty przykład jak fizycy poszli na łatwiznę i przyjęli wariant łatwiejszy percepcyjnie (płaski), który okazuje się sprzeczny logicznie i ostatecznie prowadzi całą kosmologię na manowce.
Sięgnęliśmy już zatem do geometrii pięciowymiarowej. Przestrzeń 4D jest powierzchnią pięciowymiarowej zamkniętej bryły. Pozostała nam do wyjaśnienia jeszcze kwestia, jaka to może być bryła. Czy np. powierzchnia kuli jest dobrą krzywizną dla naszej przestrzeni 4D?
To wcale nie jest takie oczywiste. Powierzchnia kuli jest jedną z najbardziej symetrycznych powierzchni, ale w naszym przypadku ma jedną wadę. Nie ma punktów wyróżnionych, a my potrzebujemy symetryczną, obrotową i zamkniętą powierzchnię z jednym punktem wyróżnionym. Taką powierzchnią może być powierzchnia skręconej w wyższym wymiarze kuli czyli torusa z punktem w środku. Podobnie gdy się chce skręcić obręcz koła od roweru w ósemkę należy je podnieść, przekręcić i położyć spowrotem. Bez pomocy trzeciego wymiaru nikomu taka rzecz się nie uda. Z góry zakładamy, że Natura przybiera zawsze najprostszą możliwą formę. Gdyby ktoś z Was wymyślił jeszcze bardziej prosty kształt, to proszę do mnie napisać.

Budowa Wszechświata

Galaktyki wraz z całą przestrzenią Wszechświata mkną przez nieruchomą zakrzywioną 4D-przestrzeń ze stałą prędkością. Geometria narysowanej powierzchni nakazuje galaktykom zachowywać się w sposób cykliczny. Będą się one najpierw oddalały od siebie potem przybliżały, aby dojść jednocześnie do miejsca w 4D-przestrzeni, z którego wyszły. Jest tylko jeden taki punkt.
Zgodnie z tą ideą czas nie ma początku ani końca. Jest podobny do linii okręgu, która nie ma początku ani końca, lecz nie ma też nieskończoności.

Animacje do tej notki zrobiłem na stronie:

www.asmel.republika.pl

SMELIG
O mnie SMELIG

Prawdę można poznać po jej pięknie i prostocie. [Richard Feynman]

Nowości od blogera

Komentarze

Inne tematy w dziale Technologie