Podróż w zaświaty
Wyobraźmy sobie, że ludziom udało się już opanować technikę podróży międzygwiezdnych i możemy szybko przenosić się na odległości milionów, a nawet miliardów lat świetlnych....
Droga Mleczna, czyli nasza Galaktyka, przestaje być dla nas zagadką. Odkrywamy liczne i niezwykłe skupiska gwiazd, systemy planetarne. Eksploracja dociera w końcu do kwazarów - czyli najstarszych, najszybciej oddalających się i leżących najdalej obiektów, które istniały tylko we wczesnym etapie rozwoju kosmosu. I co dalej? Mijamy najstarszy i najszybciej oddalający się kwazar, mniej więcej 15 miliardów lat świetlnych stąd. Co nas czeka? Granica obserwowalnego wszechświata. W końcu do niej docieramy. Czy to coś w rodzaju ściany? Czy może silne zakrzywienie przestrzeni, które wprowadza nas w nowy obszar, w nowy kosmos, objawiający się miriadą egzotycznych obiektów? A może wszechświat jest nieskończony? Może za kwazarami jest przestrzeń, w której ucieczka galaktyk i rozszerzanie się wszystkiego może być kontynuowane?
By odpowiedzieć na te pytania, musimy opanować fizykę podróży międzygwiezdnych. Nie będzie to rzeczą łatwą, a dzisiaj wydaje się wręcz niemożliwa. Możemy jednak już dzisiaj zadawać pytania. Co jest dalej? Dokąd zmierza wszechświat? Co jest zanim?
Wiele kosmosów jak nasz
Obecnie coraz częściej badacze nieco skłaniają się ku przypuszczeniu, że nasz Wszechświat, czyli Kosmos, który obserwujemy teleskopami, nasze niebo, kończące się mniej więcej 15 miliardów lat świetlnych stąd, jest jedynie małą cząstką większej całości, Albo wyspą leżącą w gigantycznym i niepojętym archipelagu kosmosów również wielkich - lub nawet większych - i równie tajemniczych jak nasz. Pojęcie 'wszechświata' we współczesnych teoriach kosmologicznych już nie wystarcza. Pojawił się więc 'metawszechświat', jako coś, w czym najprawdopodobniej zanurzona jest nieskończoność światów, kosmosów lub domen. W tym także nasz.
Pojawiły się koncepcje kosmologiczne, w których zakłada się wielość kosmosów, a nasz poczciwy, choć wciąż niepoznany kosmos uznaje się jedynie za lokalny zaścianek. Co więcej, Wielki Wybuch, który doprowadził do powstania naszego Wszechświata, może się powtarzać i zapewne będzie się powtarzać w nieskończoność.
Wady Wielkiego Wybuchy
Przyjmowana przez większość uczonych standardowa teoria Wielkiego Wybuchu, która mówi, że z eksplozji drobiny wielkości
cm i gęstości 
g/cm sześcienny powstał cały nasz świat, wszystkie jego oddziaływania, przestrzeń i czas, a także materia - nie daje niestety odpowiedzi na kilka ważnych pytań, dotyczących struktury kosmosu.Przede wszystkim nie wyjaśnia, dlaczego wszechświat jest taki wielki. Jeśli miał początek w eksplozji niezwykle zagęszczonej mikrodrobiny, to jak uległ tak ogromnemu rozszerzeniu. Mimo że rozszerza się od kilkunastu miliardów lat, pozwala grawitacji formować galaktyki, gwiazdy i planety. Obie skierowane przeciwnie siły - przyciągająca (grawitacja) i odpychająca (ekspansja) - działają w idealnych dla nas proporcjach. Kto te proporcje ustalił?
Wątpliwości dotyczą też pytania, dlaczego rozszerzanie we wszystkich kierunkach przebiega jednakowo. I dlaczego materia jest w kosmosie rozłożona równomiernie i jednakowo niezależnie od tego, w którą część kosmosu spojrzymy. Fizycy nieba, choć powszechnie wierzyli w teorię Wielkiego Wybuchu. nie potrafili odpowiedzieć na te pytania. Aż do przełomu lat 70. i 80., gdy najpierw w Rosji, a potem w USA uzupełniono ją o tzw. hipotezę inflacyjną.
Prawdziwym przełomem w kosmologii była pierwsza pełna teoria inflacji, którą Allan Guth z Massachusetts Institute of Technology stworzył w 1981 r. zakłada ona, że w chwili, gdy wszechświat osiągnął wielkość piłki golfowej, na niezwykle mały ułamek sekundy (
s) uległ gigantycznej sile odpychającej, która rozszerzyła go do obserwowalnych rozmiarów. Rozmiary wszechświata rozdęły się wtedy o gigantyczny czynnik 10 do 
(czyli bilion zer po jedynce). Przestrzeń w czasie tej kosmicznej inflacji miała się rozszerzać znacznie szybciej niż prędkość, z jaką rozchodzi się światło.Podobnie jak szybko nadmuchiwany balon traci zmarszczki i staje się gładki, wszechświat 'wygładził się' we wszystkich kierunkach. A źródłem tego gwałtownego roztycia wszechświata miała być.... hipotetyczna energia próżni. Na tym kosmolodzy nie poprzestali. Pojawiły się nowe hipotezy.
Wszechświat, w którym żyjemy może być tylko jedną z wysp archipelagu kosmicznych bytów podobnych do naszego
W 1982 roku Andrei Linde przedstawiał nowy scenariusz. Jego zdaniem Wielki Wybuch nie był pojedynczym wydarzeniem w historii kosmosu. Gdzieś daleko, poza granicą dostępnego naszemu wzrokowi wszechświata, następują kolejne ‘wybuchy’ i rodzą się kolejne wszechświaty. Nowe komosy mają pączkować, jak bąble w pianie, która powstaje na wodzie podczas kąpieli w wannie.
Linde przekonał wielu badacz, że wszechświat jest monstrualnym, rosnącym fraktalem, z którego wciąż pączkują inne wszechświaty, w teorii nazywane bąblami lub domenami inflacyjnymi.
Nasz Wszechświat to tylko jeden z nieskończonego szeregu innych, które powstawały i wciąż powstają na niekończącej się fali inflacji, Według Lindego, podróżując do granic naszego Wszechświata dotarlibyśmy do realnej granicy, przez naukowców zwanej ścianą domeny. Za nią znajduje się kolejna domena, kolejny kosmos, do którego nie mamy jednak dostępu.
Nasz Kosmos okres inflacji ma już za sobą. Rozszerza się, tak jak to obecnie obserwujemy, stosunkowo powoli i statycznie. Sąsiednie domeny mogą być w podobnym stanie, ale inne mogą przeżywać właśnie chwile nagłego rozdęcia – inflacji.
Piąty wymiar, czyli wstrząs dla Einsteina
W 1919 roku Albert Einstein otrzymał tajemniczy list od polskiego matematyka Theodora Kaluzy z uniwersytetu w Koenigsbergu. Kaluza, nieznany uczony, na kilku stronach przedstawił teorię, nad którą Einstein zaczął już pracować i nas czym biedził się przez całe swoje życie. Teorię, która połączyłaby grawitację z innymi podstawowymi siłami świata: elektromagnetyzmem i oddziaływaniami jądrowymi.
Kaluza dokonał tego wprowadzając.... piąty wymiar. Do czasu i trzech wymiarów przestrzennych dodał jeszcze jeden wymiar przestrzenny. Ale gdzie jest ten dodatkowy wymiar? – pytali uczeni. Kaluza argumentował, że nie widać piątego wymiaru, bo jest mikroskopowy. Zapadł się i zwinął do postaci okręgu o rozmiarach, w których nie może pomieścić się nawet atom.
Potem, w 1926 roku, inny matematyk Oskar Klein obliczył, że piąty wymiar musi mierzyć
centymetra. Nie istnieją mikroskopy, którymi fizycy mogliby przyglądać się tak małym rozmiarom. Niemożliwe okazało się więc sprawdzenie pomysłu Kaluzy-Kleina i już w połowie lat 30. fizycy przestali się nim zajmować.Teorię uznano jednak za niezwykłą. Mówiono o niej, że spadła z nieba. Sam Einstein był tak wstrząśnięty listem Kaluzy, jakby dotsał go wprost z piątego wymiaru.
W 1998 roku trzej młodzi profesorowie fizyki Nima Arkani-Harmed, Savas Dimopoulos i Georgi Dvali wymyślili teorię wielu wymiarów (i wielu wszechświatów).
Dlaczego grawitacja jest taka słaba?
Na jej pomysł wpadli zastanawiając się nad pozornie niewinnym pytaniem: dlaczego grawitacja jest taką słabą siłą? Wystarczy przecież mały magnes, by unieść z ziemi gwóźdź, przezwyciężając tym samym siłę grawitacji ogromnej kuli ziemskiej.
Zdaniem fizyków, tej słabości grawitacji są winne dodatkowe wymiary – niewidoczne, bo mikroskopowe i zwinięte jak u Kaluzy. Grawitacji ma siłę porównywalną z innymi oddziaływaniami, ale tylko w małych skalach odległości, gdzie może się rozprzestrzeniać i ‘działać’ we wszystkich wymiarach. W dużych skalach odległości, gdzie pozostają jej tylko trzy wymiary przestrzenne, szybko traci swą moc. Po prostu w naszym trójwymiarowym świecie mamy do czynienia jedynie z częścią tego oddziaływania, dlatego wydaje się ono słabe.
Jak to sprawdzić? Naukowcy proponują, by zmierzyć siłę grawitacji działającej między bardzo blisko położonymi ciałami, na odległościach mniejszych niż 1 mm. Z powodów technicznych nikt do tej pory tego nie zrobił.
Złożone ściany Arkaniego
Jeśli Arkani, Dimopoulus i Dvali mają rację, to widoczny przez nas Wszechświat jest trójwymiarową membraną, zanurzoną w przestrzeni o większej liczbie wymiarów. Tylko grawitacja może przenosić się do innych wymiarów. Możliwe, że nasza trójwymiarowa przestrzeń jest ‘złożona’, jak kartka papieru, w tej wielowymiarowej przestrzeni. Wtedy dwa oddalone obszary kosmosu, podobnie do dwóch części złożonej na pół kartki papieru, mogą przylegać bardzo blisko do siebie, na przykład na odległość mniejszą niż milimetr.
Dzięki takiemu zakrzywieniu przestrzeni obszary te – normalnie oddalone o miliardy lat świetlnych – leżą obok siebie, dosłownie na wyciągnięcie ręki, ale przebywając w jednym z nich nie spostrzegamy drugiego, gdyż światło nie może przenikać przez dodatkowe wymiary. Musiałoby biec naokoło, wzdłuż ‘złożenia’ przestrzeni, a to daleka droga, zajmująca miliardy lat. Jedynie grawitacja może przenikać bezpośrednio między sąsiednimi płatami i potrzebuje na to ułamka chwili. Jest jedynym łącznikiem między nimi. Może dotąd nieodkryta tzw. Ciemna materia (aż 90 procent masy wszechświata), wciąż nierozwiązywalna zagadka, jak tak naprawdę oddziaływaniem grawitacyjnym sąsiedniego, bardzo bliskiego obszaru kosmosu, który niemal całkowicie oddzieliłby od nas dodatkowe, miniaturowe wymiary. A gwiazdy i galaktyki istniejące w sąsiednich płatach mogą być o wiele bliżej nas niż te, które obserwujemy na nocnym niebie.
Wszechświaty potomne Smolina
Lee Smolin, kosmolog amerykański pracujący w Kanadzie, rozwinąć pomysł Hawkinga. Sądzi on, że kiedy w naszym świecie tworzy się czarna dziura, oznacza to powstanie nowego Wszechświata. Z wnętrza czarnej dziury wyrasta nowy wszechświat, tworząc nową przestrzeń i czas.
Narodziny czarnej dziury oznaczałyby jednocześnie narodziny nowego kosmosu, potomka naszego Wszechświata. Ten nowy kosmos również mógłby mieć czarne dziury, a wiec swoje potomne wszechświaty. Prawa fizyczne w takim wszechświecie potomnym są dziedziczone – mogą się różnić od praw panujących w naszym, ale tylko nieznacznie. Zdaniem Smolina, wśród pokoleń wszechświatów działa.... dobór naturalny, podobnie jak w królestwie zwierząt na Ziemi. Dominują te wszechświaty, które produkują najwięcej czarnych dziur, a więc mają najwięcej ‘potomstwa’.
Koncepcja dziedziczenia praw Smolina mówi, że same prawa fizyczne podlegają zmianom podobnym ewolucji wraz z przechodzeniem wszechświata w wszechświat i że w strukturach wcześniejszych były one inne niż w obecnej, nam znanej.
Większość kosmologów uważa, że granice obserwowanego kosmosu nie są jego prawdziwymi granicami i być może kiedyś wszechświat ukaże realne rozmiary. Jeśli nawet tak się stanie, wciąż nierozwiązywalną zagadką pozostanie pytanie, co znajduje się poza tymi granicami. To w gruncie rzeczy pytanie bardzo podobne do tego, które stawiamy zastanawiając się, co było przed wielkim początkiem, czyli przed Wielkim Wybuchem.
Obecnie kosmolodzy są coraz bardziej pewni, że poza granicami naszego Kosmosu znajdują się inne wszechświaty. Mogą być podobne do naszego, ale wcale nie muszą. Nasz kosmos powstał z innego i jest tylko kolejnym lub sąsiednim światem w niekończącym się zbiorze kosmicznych bytów. Nie było żadnego początku ani też nie będzie żadnego końca.
Źródło:
Focus
