7a. Je naše vesolje le eno izmed mnogih

Ker človek ne dvomi rad o tistem, kar lahko vidi na lastne oči, je trajalo nekaj tisoč let, da je (sicer nerad) le sprejel prevaro: ne gibljejo se Sonce in zvezde, temveč Zemlja. Znanstveniki, še posebej tisti, ki proučujejo vesolje, dobro vedo, da je lahko tisto, kar opazujejo, le navidezno, v resnici pa tega že davno ni več, ali pa je čisto nekaj drugega kot to, kar je videti. Tudi zavoljo tega na vprašanje, ali je vesolje res eno samo, ne odgovarjajo več s tako prepričanim: seveda.

Ker je leto 2009 razglašeno za mednarodno leto astronomije, so morali številni astronomi, matematiki in fiziki ob tej priložnosti odgovarjati na vprašanje o najbolj pomembnih odkritjih na tem področju v zadnjih sto letih. Doslej je bil najpogostejši odgovor na tovrstna vprašanja Einsteinova relativnostna teorija, tokrat pa bi njihove odgovore lahko strnili v ugotovitev, da se v tem trenutku zdita najpomembnejši odkritji v tem času teorija o velikem poku in odkritje, da se vesolje širi.

Veliki pok in širjenje vesolja

Ideja o nekakšnem velikem poku, s katerim naj bi se začelo vesolje, sega v dvajseta leta prejšnjega stoletja. Prvi je o tem začel na glas razmišljati ruski fizik Aleksander Aleksandrovič Fridman, belgijski astronom Georges Lemaître pa je bil tisti, ki se je v zgodovino zapisal kot oče ideje o velikem poku. Leta 1927 je objavil svojo ugotovitev, da vesolje ni statično, dve leti kasneje pa je Edwin Hubble odkril, da se galaksije oddaljujejo od nas, čemur je sledilo še spoznanje, da je v galaksijah očitno več snovi, kot jo lahko opazimo, saj bi se sicer galaksije razbežale.

V začetku tretjega tisočletja smo dobili natančne meritve, po katerih je vesolje staro 13,7 milijarde let, sestavljeno pa je iz približno štirih odstotkov vidne snovi, medtem ko je 23 odstotkov neznane temne snovi in kar 73 odstotkov snovi, ki ustreza nič manj skrivnostni temni energiji. Snov je postala za svetlobo prozorna 380.000 let po začetku širjenja vesolja – iz tistega časa izvira prasevanje. Prve zvezde so se pojavile že 200 milijonov let po začetku širjenja. Danes o temni snovi in temni energiji, ki sestavljata večino našega vesolja, še vedno ne vemo skoraj nič. Teorije kažejo, da obstajajo delci, ki ne reagirajo z običajno snovjo, znanstveniki so jih tudi poimenovali (aksion, nevtrino, WIMP – šibko interagirajoči masivni delci), vendar o njih ne vemo kaj dosti.

Ko se tudi znanost sprijazni z nedojemljivostjo

Matematika in fizika sta eksaktni vedi, vendar si z njima pri opisovanju velikega poka ne moremo pomagati. Matematika tu odpove, ker veliki pok predpostavlja, da je bila vsa snov vesolja združena v eni točki, kar pomeni, da sta bili tudi njena gostota in temperatura neskončno veliki. Pojavov z neskončno velikostjo pa matematika ne more izračunati, fizika pa ne opisati. Zato so znanstveniki to posebno stanje poimenovali kot singularnost. Zdi se neverjetno, vendar sodobna znanost večinoma sprejema veliki pok kot prepričljiv začetek vesolja, čeprav ga ne more dokazati. Da ima vesolje svoj začetek, pa je tudi za znanstvenike imenitno izhodišče, četudi ga (še?) ne morejo razumeti in utemeljiti. V nekem trenutku, ki je bil tako kratek, da se zdi izraz trenutek že prava večnost, je torej prostor postal čas in narobe. To je treba preprosto sprejeti, ne da bi pri tem spraševali, kaj je bilo prej, ali kaj je bilo desno ali levo oziroma spodaj ali zgoraj …

Tu pa lahko pri razumevanju nastanka vesolja že nastopi znanost s svojim mogočnim aparatom in nam ponudi naslednjo razlago: vesolje je imelo 10 na -44 po velikem poku premer 10 na -33 centimetra, temperaturo 10 na 32 stopinj Celzija in gostoto 10 na 92 gramov na kubični centimeter. Ne vem, ali kdo si lahko takšno vesolje sploh predstavlja, vendar fiziki pravijo, da je to tista najzgodnejša meja nastanka vesolja, do katere nas lahko kolikor toliko zanesljivo pripeljejo. Mere, ki veljajo na Zemlji, pri pojasnjevanju nastanka vesolja očitno niso najbolj uporabne.

Kaj je bilo pred velikim pokom?

Nekateri trdijo, da ni bilo ničesar, če pa je že kaj bilo, se nas zdaj to ne tiče. »Četudi se je pred velikim pokom kaj dogajalo, na podlagi tega dogajanja ni mogoče predvideti, kaj se bo zgodilo po njem, saj se napovedna moč ob velikem poku zlomi. In narobe: če vemo samo, kaj se je zgodilo po velikem poku, ne moremo zvedeti, kaj se je dogajalo prej. Kar se nas tiče, dogajanje pred velikim pokom ne more imeti nobenih posledic, zato tudi ne more biti del znanstvenega modela vesolja. Zatorej ga moramo izpustiti iz modela in reči, da se je čas začel ob velikem poku,« pravi Stephen Hawking.

Ni jih sicer veliko, vendar so tudi takšni znanstveniki, ki trdijo, da velikega poka sploh ni bilo. Fizik Neil Turok z Univerze Cambridge in njegov kolega Paul Steinhardt z Univerze Princeton sta pred leti izračunala, da je vesolje, ki ga lahko opazujemo, le majhen del resničnosti. Veliki pok po njunem mnenju ne pomeni začetka časa, temveč je šlo »le za trčenje dveh vzporednih vesolij.«

Vzporedna vesolja

Matematiki so se že v začetku tridesetih let minulega stoletja soočili s spoznanjem o neizračunljivosti. Tedaj je namreč mladi avstrijski matematik Kurt Gödel povsem znanstveno ovrgel trditev, da so rešitve računov lahko le pravilne in nepravilne. Obstajajo torej resnice, ki jih v končnem številu korakov ni mogoče ne dokazati ne ovreči, angleški teoretik Alan Turing pa je nekaj let zatem odkril še neizračunljiva števila, ki so ustrezala Gödelovim nedokazljivim izrekom. Od tu do trditve oxfordskega kvantnega fizika Davida Deutscha, da je naša realnost le eden izmed številnih vzporednih svetov, ki ga sploh ne moremo razumeti, če ne sprejmemo obstoja multiuniverzuma, je le korak.

Ameriški fizik Hugh Everett velja za človeka, ki je prvi postavil teorijo o obstoju vzporednih vesolij. Pod mentorstvom lani umrlega fizika Johna Wheelerja je sredi petdesetih let v doktorski disertaciji iz kvantne mehanike opisal alternativna vesolja, ki se brezkončno delijo. Vzporedna vesolja so najprej vzburila domišljijo pisateljev znanstvene fantastike, kasneje pa so se resnih znanstvenih raziskav lotili tudi na številnih inštitutih in univerzah. Ameriški astronom ukrajinskega rodu Alex Vilenkin je na začetku osemdesetih let ugotovil, da se je širjenje vesolja končalo le v nekaterih delih vesolja. V našem delu se je to zgodilo pred 13,7 milijarde let, medtem ko v drugih delih vesolja komaj zdaj prihaja do razkroja vakuuma. Njegov ruski kolega Andrej Linde je prepričan, da se vesolje znova in znova reproducira. Mogoča so najrazličnejša vesolja, tudi takšna z več dimenzijami in s posebnimi oblikami življenja. Naše vesolje tako povsem ustreza tako imenovanemu antropičnemu načelu, po kateri je vsaka veljavna teorija o vesolju lahko skladna le z obstojem človeka. Kako bi ga sicer lahko opazovali in tudi opisovali.

Ogromen prazen prostor v vesolju

Nemalo presenečenja je vzbudilo odkritje ameriških astronomov poleti 2007, ko so v vesolju odkrili ogromen prazen prostor, oddaljen od Zemlje od 6 do 10 milijard svetlobnih let. Prostor brez galaksij, zvezd, plinov, črnih lukenj in skrivnostne temne snovi ima premer skoraj milijardo svetlobnih let. Za ameriško astrofizičarko Lauro Mersini-Houghton je to »očiten odtis nekega drugega vesolja, ki je za našim.« Njeni tezi so oporekali mnogi znanstveniki, vendar je tudi teoretično težko pojasniti tako veliko praznino v vesolju. »Ko je nastalo naše vesolje, se je moralo združiti z že obstoječimi vesolji. Ta praznina je nastala takoj po rojstvu našega vesolja, ki se od tedaj nenehno širi. Žal še ne moremo opazovati, kaj se dogaja za mejami vesolja, ki je od nas oddaljeno od 42 do 156 milijard svetlobnih let,« pravi Laura Mersini-Houghton.

V vzporedna vesolja verjame tudi Lisa Randall, prva profesorica teoretske fizike v zgodovini najstarejše ameriške univerze Harvard. Je ugledna in pogosto citirana znanstvenica, ki je pomembno prispevala k teoriji strun. »Morebiti je deset centimetrov od nas poseben svet s čisto svojimi pravili, mi pa ga sploh ne zaznamo,« je povedala ob predstavitvi knjige Skrita vesolja.

Prav tehnologija je tista, ki danes raziskovalcem omogoča neverjetni vpogled v vesolje. Ko ga je Galileo Galilei pred 400 leti opazoval z daljnogledom, ki ga je sam sestavil, mu je naprava oddaljene zvezde in planete za tiste čase zelo približala. Koliko pomeni »zelo«, je seveda relativno: sprva je dosegel devetkratno povečavo, ki jo je izboljšal do tridesetkratne in še več. Sodobni teleskopi na Zemlji so danes tako zmogljivi, da lahko v vesolju na razdalji 50.000 kilometrov odkrijejo tudi tako šibko svetlobo, ki je primerljiva s plamenom sveče. Vesoljski teleskopi pa na Zemljo pošiljajo posnetke iz najbolj oddaljenih delov vesolja.

Iskanje Zemlji podobnih planetov

Znanost ima kar nekaj dovolj trdnih argumentov za to, da je sredi naše Rimske ceste res velika črna luknja, ki naj bi imela štiri milijonkrat večjo maso od Sonca. Teoretično poznamo tudi več kot 300 planetov, ki se zunaj našega Osončja gibljejo okoli drugih zvezd, vendar so vsi bolj podobni Jupitru kot Zemlji. To seveda ne pomeni, da so planeti, ki bi bili lahko podobni Zemlji tako zelo redki, temveč zgolj to, da jih iz vrste razlogov še ne znamo najti.

Astronomi so tako nedavno na planetu zunaj našega Osončja prepoznali molekule ogljikovega monoksida in dioksida. Vesoljski teleskop Hubble jih je odkril na planetu, ki so ga poimenovali HD 189733b, od nas pa je oddaljen 63 svetlobnih let. Velik je kot Jupiter, sicer pa je še v plinastem stanju, zato so temperature na njem prevelike, da bi omogočale kakršno koli obliko življenja. Pomembno je predvsem spoznanje, da bi odkrite organske molekule lahko na nekem bolj gostoljubnem planetu omogočile razvoj življenja.

Trenutno poznamo le en tak planet, ki je od nas oddaljen 20 svetlobnih let in v ozvezdju Tehtnice kroži okoli rdeče pritlikavke Gliese 581. Planet, ki so ga odkrili teleskopi Evropske vesoljske agencije v Čilu leta 2007, je velik kot Neptun, mrzli plinasti velikan na obrobju našega Osončja. Astronomi so izračunali, da naj bi se temperatura na njegovem površju gibala od nič do 40 stopinj Celzija, kar omogoča obstoj tekoče vode, ki je nujna za življenje. Sklepajo, da je skalnat ali pokrit z oceani, planet pa je tudi dovolj blizu, da bo v prihodnje lahko cilj vesoljske odprave, ki bo iskala življenje v vesolju.

mr – delo.si