Az áhítatot keltő világegyetem

Amit az ősrobbanás megmagyaráz — és amit nem

MINDEN egyes reggel egy-egy csoda. A reggeli Nap legbelsejében, több millió fokos hőmérsékleten hidrogénatomok egyesülnek héliummá. A Nap középpontjából röntgensugarak és gamma-sugarak özönlenek kifelé hihetetlen erővel a Nap külsőbb rétegeibe. Ha a Nap átlátszó lenne, ezek a sugarak néhány perzselő pillanat alatt kitörnének a felszínére. Ehelyett a „napszigetelés” szorosan összepréselt atomjain kezdenek ugrálni, egyikről a másikra, miközben fokozatosan veszítenek energiájukból. Napok, hetek, évszázadok telnek el. Évezredekkel később az egykor halálos sugárzás lágy, sárga fényözönként lép ki a Nap felszínéről — most már nem fenyegető veszély, hanem éppen alkalmas arra, hogy melegében fürödhessen a Föld.

Minden egyes éjszaka is csoda. Más napok ragyognak ránk hatalmas kiterjedésű galaxisunkon keresztül. Színükben, méretükben, hőmérsékletükben és sűrűségükben pompás változatosságot mutatnak. Vannak köztük szuperóriások, melyek olyan hatalmasak, hogy ha egy ilyen csillag középpontja a mi Napunk helyén lenne, akkor ami a bolygónkból maradna, az ennek az óriáscsillagnak a belsejébe kerülne. Más napok kicsi, fehér törpék — kisebbek a Földünknél, mégis olyan nehezek, mint a Nap. Néhány ilyen csillag évmilliárdokig békésen fogja folytatni útját. Más csillagok a szupernóvarobbanás szélén állnak, melynek során megsemmisülnek, rövid időre egész galaxisoknál is fényesebben ragyogva.

A primitív népek tengeri szörnyekről és csa­tá­zó istenekről, sárkányokról, teknősökről és elefántokról, lótuszvirágokról és álmodó istenekről beszéltek. Később, az úgynevezett felvilágosodás korában az isteneket félresöpörte a differenciál- és integrálszámításnak és Newton törvényeinek újonnan felfedezett „varázsa”. A mi korunkban már nem él a régi költészet és a legendák. A mai atomkor gyermekei nem az ősi tengeri szörnyet, s nem is Newton „gépét” választották a teremtés mintájaként maguknak, hanem a XX. század mindent elsöprő szimbólumát — a bombát. Egy robbanás a „teremtőjük”. Kozmikus tűzgömbjüket ősrobbanásnak nevezik.

Amit az ősrobbanás „megmagyaráz”

A mai nemzedék teremtésről alkotott nézetének legnépszerűbb változata azt állítja, hogy mintegy 15-20 milliárd évvel ezelőtt még nem létezett a világegyetem, sem légüres tér. Nem volt sem idő, sem anyag —, semmi sem volt, csupán egy végtelen sűrűségű, végtelenül kicsi pont, amit szingularitásnak hívnak, s amely felrobbanva létrehozta a jelenlegi világegyetemet. Ez a robbanás magában foglalt egy rövid időszakot, a másodperc első kis töredékét, amikor a csecsemőkorú világegyetem a fény sebességénél sokkal gyorsabb ütemben kiterjedt vagy kitágult.

Az ősrobbanás első néhány percében az egész világegyetemben magfúzió ment végbe, melynek során kialakult a hidrogén, a hélium és a lítium legalább egy részének jelenleg mért koncentrációja a csillagközi térben. Úgy 300 000 év múlva a világegyetem méretű tűzgömb hőmérséklete valamivel a Nap felszíni hőmérséklete alá süllyedt, s ezáltal lehetővé tette, hogy az elektronok atom körüli pályára kerüljenek, és felvillanó fotonokat, vagyis fényt bocsátott ki. Ez az ősi felvillanás mérhető ma — bár már jóval alacsonyabb hőmérsékleten — a világegyetem mikrohullámú háttérsugárzásaként, mely 2,7 kelvina hőmérsékletű. Valójában ennek a háttérsugárzásnak az 1964 és 1965 közötti felfedezése győzte meg a legtöbb tudóst arról, hogy az ősrobbanás elméletének van valami alapja. Ez az elmélet az állítása szerint arra is magyarázatot ad, hogy miért tűnik úgy, hogy a világegyetem minden irányba tágul, s a távoli galaxisok nyilvánvalóan nagy sebességgel száguldva távolodnak el tőlünk és egymástól.

Ha az ősrobbanás elmélete oly sok mindenre látszik magyarázatot adni, miért kételkednénk benne? Azért, mert sok olyan dolog is van, amire nem ad magyarázatot. Ezt szemléltetendő: Ptolemaiosznak, az ókori csillagásznak volt egy elmélete, mely szerint a Nap és a bolygók a Föld körül mozognak hatalmas körökön, s ugyanakkor kis köröket is leírnak, melyeket Ptolemaiosz epiciklusoknak nevezett. Úgy tűnt, hogy ez az elmélet magyarázatot ad a bolygók mozgására. Évszázadokon át az történt, hogy amint a csillagászok egyre több adatot gyűjtöttek össze, a ptolemaioszi felfogású kozmológusok mindig újabb és újabb epiciklusokat tudtak a már meglevő epiciklusaikra helyezni, és így „magyarázták meg” az új adatokat. Ez azonban nem jelentette azt, hogy az elmélet helyes volt. Végül is túl sok megmagya­rá­zatlan adat gyűlt össze, és más elméletek — például Kopernikusz elképzelése, hogy a Föld kering a Nap körül — jobb és egyszerűbb magyarázatot adtak a dolgokra. Ma már nehéz lenne olyan csillagászt találni, aki osztja Ptolemaiosz nézeteit!

Fred Hoyle professzor ahhoz hasonlítja a ptolemaioszi felfogású kozmológusok próbálkozásait, akik az új felfedezések dacára javítgatták hiányos elméletüket, mint amikor az ősrobbanás hívei ma megpróbálják megőrizni elméletük hitelességét. A The Intelligent Universe (Az intelligens világegyetem) című könyvében ezt írta: „Amikor a kutatók elkendőzik az ősrobbanás elméletének ellentmondásait, az a legfőbb törekvésük, hogy egy olyan elképzelést építsenek fel, amely egyre bonyolultabbá és nehézkesebbé válik.” Miután ­Hoyle utalt Ptolemaiosz epiciklusaira, melyek eredménytelenül próbálták megmenteni az elméletét, így folytatta: „Szinte habozás nélkül állíthatom, hogy ennek eredményeként sötét viharfelhők gyülekeznek az ősrobbanás elmélete felett. Amint már korábban említettem, ha tények sora kerül ellentmondásba egy elmélettel, a tapasztalatok szerint az elmélet ritkán áll talpra” (186. oldal).

A New Scientist folyóirat 1990. december 22/29-i száma hasonló gondolatokat visszhangzott: „A ptolemaioszi módszert teljesen alkalmazták . . . az ősrobbanás kozmológiai modellje esetében.” Ezután felteszi a kérdést: „Hogyan érhetünk el igazi fejlődést a részecskefizikában és a kozmológiában? . . . Őszintébben és nyíltabban kell megközelítenünk néhány legdédelgetettebb feltevésünk pusztán spekulatív természetét.” Most új megfigyelések áradata érkezik.

Kérdések, melyekre az ősrobbanás nem ad választ

Nagy kihívás elé állítják az ősrobbanás elméletét azok a megfigyelők, akik a Hubble-űrtávcső megjavított optikáját használják a többi galaxis távolságának mérésére. A friss adatok jócskán meglepik az elméleti szakembereket!

Wendy Freedman csillagásznő és mások a közelmúltban használták a Hubble-űrtávcsövet a Szűz-csillagképben levő egyik galaxis és a Föld távolságának mérésére, és a csillagásznő mérései azt sugallják, hogy a világegyetem gyorsabban tágul, s ennélfogva fiatalabb, mint ahogy azt korábban gondolták. A Scientific American folyóiratban épp tavaly júniusban jelent meg egy beszámoló, mely szerint az új adatok valójában „arra utalnak, hogy a világegyetem mindössze nyolcmilliárd éves”. Igaz, nyolcmilliárd év nagyon hosszú időnek tűnik, de ez csak a fele a világegyetem jelenleg becsült korának. Ez sajátos problémát vet fel, mivel ahogy a beszámoló a továbbiakban megjegyzi, „más adatok arra mutatnak, hogy bizonyos csillagok legalább tizennégy milliárd évesek”. Ha Freedman számai megállják a helyüket, akkor azokról az öreg csillagokról kiderülne, hogy öregebbek, mint maga az ősrobbanás!

Az ősrobbanás elmélete szempontjából az is gondot okoz, hogy egyre több bizonyíték szól a világegyetemben levő „buborékok” létezése mellett, melyeknek az átmérője százmillió fényév, s melyeknek a falán galaxisok vannak, belsejük pedig üres. Margaret Geller, John Huchra és a ­Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Kutatóközpont más munkatársai találtak valamit, amit galaxisokból álló nagy falnak hívnak, és amely az északi égbolton mintegy ötszázmillió fényév hosszúságú. Egy másik csillagászcsoport, mely a Hét Szamuráj néven vált ismertté, egy más jellegű kozmikus komplexum létezésére talált bizonyítékot, melyet Nagy Vonzónak neveznek, s amely a Vízikígyó és a Kentaur déli csillagképei közelében helyezkedik el. Marc Postman és Tod ­Lauer csillagászok úgy vélik, hogy valami még nagyobb komplexumnak kell az Orion csillagkép mögött lennie, mely galaxisok százait, a miénket is beleértve arra készteti, hogy abba az irányba mozogjanak, mintha tutajok lennének egyfajta ­„űrfolyón”.

Megdöbbentő ez a felépítés. A kozmológusok az ősrobbanás által hátrahagyott háttérsugárzásból kiindulva azt állítják, hogy az ősrobbanás rendkívül sima és egyenletes volt. Hogyan eredményezhette egy ilyen sima kezdet ilyen nagy tömegű és összetett szerkezetek kialakulását? „Az utóbbi időben felfedezett falak és vonzók sora még rejtélyesebbé teszi, hogy hogyan alakulhatott ki ilyen sokféle szerkezet a világegyetem tizenöt milliárd éve alatt” — ismeri el a Scientific American, s a probléma csak mélyül azzal, hogy Freedman és mások egyre kisebbre becsülik a kozmosz korát.

„Valamiféle alapvető tényező nincs a birtokunkban”

Geller háromdimenziós térképei a több ezer fürtös, kusza és buborékos galaktikus halmazról átalakították a tudósok képét a világegyetemről. A csillagásznő nem tesz úgy, mintha értené, amit lát. A gravitáció önmagában képtelennek látszik arra, hogy magyarázatot adjon Geller nagy falára. „Gyakran úgy érzem, valamiféle alapvető tényező nincs a birtokunkban, amikor megpróbáljuk megérteni ezt a szerkezetet” — ismeri el.

Geller így fejtette ki kétségeit: „Nyilvánvaló, hogy nem tudjuk, hová helyezzük el a hatalmas szerkezetet az ősrobbanás összefüggésében.” A kozmosz felépítésének magyarázata az ég jelenlegi térképei alapján messze nem szabatos — inkább olyan, mintha az egész világot egy Rhode ­Islandről (az USA legkisebb államáról) készült térképről próbálnánk leírni. Geller így folytatta: „Egy napon talán rájövünk, hogy nem jól raktuk össze a darabokat, és akkor olyan egyértelműnek fog tűnni az egész, hogy csodálkozni fogunk, miért nem gondoltunk rá sokkal hamarabb.”

Ez elvezet a legnagyobb kérdéshez: Vajon mi okozta magát az ősrobbanást? Nem kisebb tekintély mint Andrei Linde, az ősrobbanás elmélet gyorsuló világegyetemről szóló változatának egyik szerzője őszintén bevallja, hogy a standard modell nem foglalkozik ezzel az alapkérdéssel. „Az első és legfőbb probléma magának az ősrobbanásnak a léte — mondja. — Az ember talán eltűnődik: Mi volt azelőtt? Ha a tér-idő nem létezett akkor, hogyan jöhetett minden elő a semmiből? . . . A kezdeti szingularitás megmagya­rá­zása — hogy hol és mikor kezdődött az egész — még mindig a modern kozmológia legmakacsabb problémája marad.”

A Discover folyóirat a közelmúltban az egyik cikkében úgy következtetett, hogy „egyetlen ésszerűen gondolkodó kozmológus sem állítja, hogy az ősrobbanás a végső elmélet”.

Menjünk ki most a szabadba, és szemléljük meg a csillagos égbolt szépségét és rejtelmes­ségét.

[Lábjegyzet]

[Kiemelt rész az 5. oldalon]

A fényév — kozmikus mértékegység

A világegyetem olyan hatalmas, hogy ha mérföldben vagy kilométerben mérnénk, az olyan lenne, mintha London és Tokió távolságát mikrométerben mérnénk. Megfelelőbb mértékegység a fényév, vagyis az a távolság, amelyet a fény egy év alatt tesz meg, ez pedig körülbelül 9 460 000 000 000 kilométer. Mivel a fény a világegyetemben levő leggyorsabb dolog, melynek mindössze 1,3 másodpercre van szüksége ahhoz, hogy eljusson a Holdra, és körülbelül 8 percre ahhoz, hogy eljusson a Napra, egy fényév valóban hatalmas távolságnak tűnik!