Teoria Wszechświata – Grawitacja i Czarne Dziury

Witam wszystkich zgromadzonych. Zapraszam na drugą część Teorii Wszechświata.

Czasoprzestrzeń rozumiem jako przestrzeń trójwymiarową z uwzględnieniem wymiaru czasowego. Ogólnie rzecz biorąc w każdym punkcie czasu istnieje jakieś ułożenie wszystkich cząstek we wszechświecie. O samej historii tego pojęcia rozpisywać się nie będę, zainteresowanych odsyłam na Wikipedie: Czasoprzestrzeń, Ogólna Teoria względności

Zajmiemy się najbardziej istotnym elementem, mianowicie odkształceniami zarówno czasu jak i przestrzeni. Małe doświadczenie pomoże zrozumieć nam istotę rzeczy. Kilka osób trzyma w powietrzu za rogi duże prześcieradło mające symbolizować przestrzeń dwuwymiarową, lub jak kto woli płaszczyznę. Umieszczamy na naszym materiale dowolny obiekt o w miarę dużej masie. Zaobserwować możemy następującą rzecz – im większa masa obiektu tym bardziej zakrzywiona będzie przestrzeń, aż w końcu przy przekroczeniu pewnego pułapu, grawitacja staje się tak silna, że nawet światło nie może się stamtąd wydostać – i tak oto powstaje czarna dziura.

Wracając, mamy obiekt o sporej masie, który odkształca naszą przestrzeń dwuwymiarową, jeśli położymy obiekt o mniejszej masie ten zacznie okrążać ten cięższy obiekt, stopniowo się do niego zbliżając, a szybkość tego zbliżania będzie określona przez odkształcenie przestrzeni. W ten właśnie sposób w skali mikro możemy wytłumaczyć krążenie planet wokół słońca i działanie Czarnych Dziur, które wręcz wsysają do siebie inne obiekt, gdzie kluczowym czynnikiem jest masa.

W tym momencie zdefiniowałbym pojęcie masy krytycznej odnośnie naszej przestrzeni/wszechświata. Będzie to masa, jaką musi posiadać obiekt o danej objętości, by „przerwać” naszą przestrzeń – i w wyniku czego stać się czarną dziurą. Pojęcie niestety jest już wykorzystane w fizyce jądrowej i służy do określania minimalnej masy rozszczepu jądra atomowego. Nie wiem czy posiadamy takie informacje na temat naszego wszechświata, ale takie dane powinny zostać zebrane opisujące takie „wartości graniczne”, jak np. ta „masa krytyczna”, czy prędkość światła, dźwięku [te wartości na szczęście znamy] i powinny zostać przedstawione jako stałe fizyczne/matematyczne/wszechświata

Jeszcze tak na marginesie dopowiem jedną rzecz. Czy całkowite „przerwanie” przestrzeni jest możliwe? Nie jestem do końca pewien. Czarna dziura powstaje, gdy przestrzeń jest tak mocno odkształcona przez olbrzymią masę, a siła grawitacji jest tak potężna, że nawet światło nie może się z niej wydostać, ale jednak mimo wszystko nadal się to wszystko tam gromadzi. Jeśli mówilibyśmy o całkowitym przerwaniu, cała ta nazbierana masa powinna się gdzieś ulotnić. Np. Do innej przestrzenii, innego wszechświata? Jednak ten aspekt będziemy rozpatrywać w dalszej części.

Teraz bardzo ważna rzecz. Skończoność wszechświata. Nie potrafię sobie wyobrazić (ani zaakceptować!) faktu, że idąc sobie cały czas do przodu w końcu napotkam tabliczkę z napisem „koniec wszechświata – zawróć”; że dalej iść już nie będę mógł. To jest czysty absurd. Myśląc w drugą stronę – jak coś może nie mieć granicy? Idę, idę i to się nigdy nie kończy, bo jest ciągle generowany nowy świat? – To też jest dla mnie ciężkie do zaakceptowania.
Skłaniam się natomiast w stronę stwierdzenia o zakrzywianiu przestrzeni. Weźmy na przykład Wstęga Möbiusa, którą możemy traktować jako zakrzywioną płaszczyznę. To jest o tyle ciekawe, że zakrzywiając przestrzeń w trzecim wymiarze, możemy uzyskać „efekt nieskończoności” – idąc cały czas prosto wzdłuż naszej wstęgi w końcu znajdziemy się w tym samym punkcie. Moim zdaniem tak właśnie jest w naszym wszechświecie. Przestrzeń trójwymiarowa jest zakrzywiona w czwartym wymiarze [może nawet i tym czasowym] tworząc bryłę rozwinięcia Wstęgi Möbiusa, na trzeci wymiar. W ten sposób uzyskujemy ten efekt, że poruszając się ciągle w jedną stronę w końcu znajdziemy się w tym samym miejscu. jest to o tyle „proste” do wyobrażenia sobie, że idąc ciągle prosto na kuli ziemskiej w końcu trafimy do tego samego punktu.

W określeniu samego kształtu wszechświata może kolidować pewien fakt – poruszamy się po płaszczyźnie dwuwymiarowej [mowa o kuli ziemskiej] i jest ona zagięta w trzecim wymiarze. Jeśli żylibyśmy w przestrzeni dwuwymiarowej kształt, to moim zdaniem wszechświat miałby kształt kuli. Dla takich postaci dwuwymiarowych dostrzeżenie tego trzeciego wymiaru, zrozumienie go, czy wyobrażenie sobie, było czymś iście niepojętym. Mogliby jedynie spekulować. Dla nas w tym czasie bryła kuli jest czymś zupełnie normalnym. Idąc dalej tym tokiem rozumowania, wysuwam wniosek, iż nasz wszechświat ma kształt hiperkuli czterowymiarowej.

Obiekty czterowymiarowe naprawdę ciężko jest sobie wyobrazić, ale posiadamy na tyle potężne narzędzia, że już jesteśmy w stanie wyliczyć naprawdę dużo. Możemy przykładowo wyliczyć masę dowolnego obiektu n-wymiarowego o niejednakowej gęstości wyrażonej teoretycznie dowolną funkcją. Właśnie dlatego matematykę uważa się za królową nauk. Zaryzykuję stwierdzeniem, że matematyka jest wszędzie jako pierwsza – przed innymi dziedzinami nauki.

Powrót do działu Teorie