Mese az anyagról, a térről és az időről



Az anyag, a tér és az idő kapcsolata, ahogy én elképzelem.



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. Ez eléggé reménytelen utazásnak tűnik, pláne azt is figyelembe véve, hogy ez alatt az idő alatt a gömb tovább tágul ami lehetetlenné tenné a visszaérkezést. Azaz a gömb nagyobb mértékben tágul mint ahogyan meg tudnánk tenni a főkörnyi utat. 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 hiperboloid 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.
Az hogy valami egy paraméter szerint homogén, 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. Ha 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 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 kozmikus sugárzás elindulását megelőző időszak már amiatt sem észlelhető mert akkor már 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 sugárzásnak, 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 egy spirális görbét 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 három dimenziós, 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 fenti ábrát még megtoldom egy továbbival, 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 és 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


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 anti- és nem anti részecske-pár. Ehhez energiát kell kölcsönözni, amit a vákuum energiájából nyernek. De ezt az energiát igen rövid idő elteltével vissza is fizetik azzal, hogy újból megsemmisítik egymást. 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 felharmónikusa 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, azaz az erős kölcsönhatás elvált a többitől. A feszültség kis oldódását követően a húrokban a rezgések megindulhattak. Ettől kezdve számolhatunk a valós idővel. Valós időn 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 neutrinók.
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 anti- és nem anti anyagok létrejötte statisztikai jelenség volt. Úgy alakult, hogy valamivel több anyag jött létre mint antianyag. Ez persze nagyon leegyszerűsítése a dolognak, mert az anti- és nem 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. Az anti- és nem anti- anyagok 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 a valós 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 a valós 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. Az erős kölcsönhatás elvált a többitől és ezzel megszületett a tömeg. Létrejöttek az anti- és nem anti kvarkok tömegei, melyek egymást annihilálva a végén nem anti kvarkok többletének eredményével zárult, amely már a világunk építőanyagául szolgált. 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 csökkenéssel 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. Majd 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 eredményezheti (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 (szupernova 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 1000 között lehet). 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. 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. 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 neutrinók töltik ki a teret, de ezek olyan parányi részecskék amik 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 sík felületet. 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.
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 szupernova 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 esemény-horizontjának. 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 Univerzumban 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.
A fekete lyuk eseményhorizontján kivüli környezetet mutatja a következő ábra. Az ábrán látható fekete gömbfelület a fekete lyuk esemény-horizontját 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 esemény-horizonton kívül van ezért az egy látható keringő gáztömeg.
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? 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 impulzus- és impulzusmomentum-megmaradásának elve is. Ez az elképzelés tehát a saját világunkra vonatkozó fizikai törvényeket is felborítaná. Megjegyzés: A fizikában nagyon fontosak a megmaradási törvények. Ezek a következők: 1. energia-megmaradás (energia-tömeg ekvivalancia az E=mc^2 szerint) 2. impulzus-megmaradás (egyenesvonalú egyenletes mozgás megtartása) 3. impulzusmomentum-megmaradás (forgó mozgás nyomatékának megtartása) 4. töltésszám-megmaradás (pozitív és negatív töltések) 5. barionszám-megmaradás (barionok a nehéz részecskék: pl. proton, neutron, stb.) 6. leptonszám-megmaradás (leptonok a könnyű részecskék: pl. elektron, neutrinó, stb.) Hasonlóan fontosak a fizikai konstansok is. Ezek a következők: 1. fénysebesség 2. gravitációs állandó 3. Hubble-állandó 4. Planck-állandó
Nagyméretű 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. Kisméretű fekete lyuk esetében a horizont közelében az árapály (szétszakító) erők olyan nagyok lehetnek, hogy a virtuális részecske-párokat is képesek szétszakítani. Így ott részecskék és azok anti-megfelelői nagy tömegben jelennek meg. A horizonton kívül de annak közelében keletkezet részecske-pár anti tagja bekerül a horizonton belülre, míg a másik tag kívül marad. Ez a fekete lyuk sugárzásaként fogható fel. 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). 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. nagytömegű 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.
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 felharmónikusokat 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. Az egymáshoz képest bizonyos sebességgel mozgó rendszerek idő-dilatációját a következőképpen kell érteni. Ha egy rendszer sebességét a fény sebességéhez viszonyítjuk, akkor ezt a viszonyt a v/c aránnyal tudjuk kifejezni, ahol v a rendszer sebessége, c pedig a fénysebesség. Mivel a c egy konstans érték, ezért az bármilyen sebességgel mozgó rendszerből mérve ugyanannyi. A fenti arány figyelembe vételével egy un. Lorentz-transzformációt alkalmazva kiszámítható, hogy egy kisebb v1/c arányú sebességgel mozgó rendszerből nézve egy nagyobb v2/c arányú sebességgel mozgó rendszer által megtett úthoz szükséges idő rövidebbnek adódik, mintha azt a v2 sebességgel mozgó rendszerben mérnénk. Azaz a nagyobb sebességgel mozgó rendszer ideje megnyúltabbnak látszik a kisebb sebességgel mozgó rendszerből nézve. Ha az egyik rendszer sebessége a másikhoz képest megközelíti a fény sebességét, akkor az időnek ez a relatív megnyúlása már tetemes lehet. A gyorsabban mozgó rendszerben lévő nem érzékeli az idő-intervallumok megnyúlását, hiszen a saját idője szerint minden a legnagyobb rendben megy, ő az eltelt életéveit ugyanannyinak méri, mint a másik rendszerben élő vele egykorú társa a saját idője szerint. De a kisebb sebességű rendszerben élő számára úgy tűnik, hogy a másik órája lassabban jár, azaz egy adott pillanatban ő kevesebbnek méri a másik életkorát, azaz a másik fiatalabbnak tűnik számára őhozzá képest.
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. Nagy tömeghez közeledve szintén lelassul az idő ill. attól távolodva újra gyorsabbá válik, hiszen a gravitáció és a gyorsulás a relativitás elmélete szerint megkülönböztethetetlen ebből a szempontból. Egy erős gravitációs térben lévő óra szintén lassabban jár mint egy gyengébb gravitációs térben lévő óra.
A speciális relativitás elmélete Az egésznek a lényege az, hogy a fény sebessége vákuumban egy konstans érték (~300000 km/s) függetlenül attól, hogy milyen rendszerben (álló vagy mozgó) terjed. Minden más sebesség ettől csak kisebb lehet, és az egyes mozgó rendszerek (itt inercia-rendszerekről van szó) sebességét a fény sebességéhez viszonyítjuk, akkor alkalmaznunk kell a Lorentz-transzformációt az idő, a távolság és a tömeg esetében. Ha egy rendszer v sebességgel mozog (egyenes vonalú egyenletes mozgást végez), akkor a rendszerhez tartozó idő megnyúlik, a mozgás irányába eső hosszúságok megrövidülnek, a tehetetlen tömeg pedig megnő a v/c függvényében egy állónak tekintett rendszer hasonló fizikai mennyiségeihez mérten, és a különböző sebességgel mozgó rendszerek sebességét sem lehet algebrai módon összegezni. Mindez azt jelenti, hogy nem lehet egy "világ-órát" használni, vagy nem lehet ugyanazon méter rúd szerint értelmezni a távolságokat a világ bármely pontján. Az egyik rendszerben egyidejűnek számító események egy másik rendszerből nézve különböző időpontokban történhetnek, ill. az egyik rendszerben egy adott helyen történő események a másik rendszerből különböző helyeken látszhatnak. A tér és idő tehát szorosan kapcsolódik egymáshoz. Az általános relativitás elmélete Ez már tágabb értelemben szemléli a fenti jelenségeket, 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. Az elmélet kimondja, hogy a világ bármely pontjában lévő anyagra a világ összes anyagának gravitációja hat, azaz a térben pontról-pontra változik a gravitációs hatás. Ráadásul a gravitációs hatás is másképp számolandó az egymáshoz képest mozgó rendszerekből, hiszen a tömegre is érvényes a Lorentz-transzformáció. Mindez azt jelenti, hogy a tér bármely pontjához más és más idő-intervallumok és hosszmértékek tartoznak. A pontról-pontra változás miatt pedig nem lehet euklídészi térben számolni, hanem görbült teret kell alkalmazni. Ennek az elméletnek a matematikai leírása már nyílván bonyolultabb mint a speciális relativitás elméleté, amely csak a tér-idő kapcsolatát vizsgálja, elvonatkoztatva a gravitációtól, addig az általános relativitás elmélet az anyag-tér-idő összefüggésben vizsgálja a jelenségeket, éppen a gravitáció egy a korábbitól eltérő értelmezését vezetve be (erő helyett térgörbület). A newtoni ill. az einsteini garavitációs elmélet tehát alapelveiben különbözik egymástól. Newton a gravitációt erőtérként kezelte, 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. Egyéb hibái is vannak pl. nem tartalmazza az időt és a túl 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 fenti elméleteket, de azt meg kell említeni, hogy a fenti elméleteknek előzményei voltak: Maxwell mondta ki a fénysebesség konstans voltát, 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. Newton az időt egy nyílvesszőhöz hasonlította, 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 Einstein az időt inkább egy folyóhoz hasonlította, 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. Az Univerzumot kívülről nézve valóban ez lenne a látszat. 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 a galaxisok egyre közelednének egymáshoz egészen az egy pontba való összeomlásig. De addig amíg még egyáltalán lehetséges lenne az élet a csillagászok még mindig a vöröseltolódást mérnék a kékeltolódás helyett, mert még mindig az összezuhanás előtti korszak felől érkező fényt látnák. Ha történetesen éppen már meg is történt volna a visszafordulás zsugorodássá, észre sem vennénk, az élet ugyanúgy zajlana tovább. Több milliárd év után az élet nyílván megszűnne a megemelkedett hőmérséklet, az erős sugárzások és az ütközésekből eredő kataklizmák miatt. A fentiek értelmében mondhatjuk, hogy az idő sem abszolút. Ez azt jelenti, hogy 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. 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 (lambda) 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 vörös-eltolódás mérése ad bizonyítékot. Ez az optikai doppler-effektussal magyarázható. Mint ahogy egy közeledő vagy távolodó hangforrás hangmagassága megváltozik, ez hasonló módon történik a közeledő vagy távolodó fényforrásból induló fény hullámhosszának megváltozásával. Távolodás esetén a hullámhossz megnő, melyet az alábbi ábra szemléltet. A távolodás kétféle módon is történhet: vagy a változatlan térben az objektumok saját mozgása révén, vagy a tér megnyúlása esetén a térben álló objektumok is távolodnak egymástól. Általában a kétféle eset együtt fordul elő, de nagyléptékben a relatív vörös-eltolódás a mérvadó.
Ez az elmélet még kiegészült azzal a felismeréssel, hogy a tér nem egyenletesen tágult az időben, hanem rögtön a kezdet után volt a térnek egy igen intenzív felfúvódása, ami később átment egy egyenletesebb tágulásba. Ezzel jó néhány olyan problémát meg lehetett magyarázni, amit az addigi elméletek alapján nem. Ilyenek voltak a tér kisimulása, a horizont-probléma megmagyarázása, stb. A tér kisimulása eredményezte azt, hogy a világot ma nagyléptékben mérve homogénnek és izotrópnak látjuk. A horizont-problémát az jelentette, hogy a kozmikus sugárzást ellentétes irányokból mérve annak hőmérséklete gyakorlatilag azonosnak adódik. De ez felveti azt a kérdést, hogy az Univerzum egymástól olyan távol lévő régiói között hogyan alakulhatott ki a kozmikus sugárzás hőmérsékletének kiegyenlítődése, amikor ahhoz már a fénysebességnél nagyobb sebességre lenne szükség. A felfúvódás-elmélet megoldja ezt a problémát, mert a felfúvódás előtt a tér még kicsi volt és a hőmérséklet kiegyenlítődés megtörténhetett. A tér gyors (exponenciális) felfúvódása viszont ezt a kiegyenlített állapotot már nem befolyásolta. 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 táguláshoz 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, de 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 világban létező fotonok száma sok nagyságrenddel nagyobbnak tűnik, mint az várható lenne a massziv 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 eredményezett. 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 ha ez már így alakult ki az infláció előtt, akkor az infláció csak fokozta a szimmetriának ezt a sérülését. Van esély rá, hogy a többletanyag keletkezésének problémája a nagy egyesített elméletben (GUT) 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 eddig bemutatott Univerzum-modellek után adok még egy ábrát, amely manapság a legelfogadottabb világ-modell (Stephen Hawking).
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 kvantum-fizikában 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 is. Ez azt is jelenti, hogy az Univerzum az önnön törvényei szerint is létrejöhet, nem szükséges az indításához külső transzcendens beavatkozás. Eszerint a tér tágulása az időben a fenti ábra szerint zajlott. Az téridő fokozatosan előmerült, majd csaknem ezután a inflációs (felfúvódási) szakasz alatt a tér exponenciális mértékben tágult. Ezt egy lassúbb tágulás követte, amely a mai napig tart és sok milliárd év múlva fokozatos összeomlás következik be. A zsugorodáskor a valós idő sem vált irányt és a Nagy Reccs-kor eltűnik. Végül kibővítem a fenti világ-modellt a saját elképzelésemmel. Szerintem az Univerzum tágulását alapvetően a sötét anyagtól származó erő 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 tágító 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 előrehaladtával a rendszer rendezetlensége állandóan nő. Ennél a modellnél ez azt jelenti, hogy sok-sok idő elteltével a rendezetlenség mértéke olyan nagy lesz, hogy az anyag teljesen egyenletesen oszlik el a térben, ami gyakorlatilag minden folyamatnak a végét jelenti. A modell szerint tehát volt kezdet, a vég pedig egy halott állapot. 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.


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 az 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.
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 magamat, mondhatom, hogy 'semmi sem olyan biztos, mint a bizonytalanság'.