Magyar Lettre Internationale 2002-2003. tél (47. szám)
UNIVERZUMOK - Rey, Marc Lachieze: A Big Bang
MARC LACHIEZEREY A Big Bang Bár a Big Bang-modellek a mai kozmológia kifejezései, maga a tudomány messze nem új: bármilyen messze megyünk is vissza az antikvitásban, a tekintetek és a gondolatok mindig az Ég, a Világ, a Kozmosz, a Világegyetem felé fordultak. A világegyetemmel mint egésszel foglalkozó kozmológia kétségkívül arról a helyről is mond valamit, amelyet mi ebben az egészben elfoglalunk. A mai modern tudomány eredetét leggyakrabban Galilei és Newton korára vezetik vissza. A tudományos kozmológia is ekkor született. A huszadik század aztán felforgatta ezt a tudományos kozmológiát, amennyiben relativizálta és modellek formájában konkretizálta, különös tekintettel a Big Bang-modellek családjára. Nem egyetlen modellről van szó ugyanis, nem egyetlen, teljesen megmerevedett látásmódról, amelyet a világegyetemről és fejlődéséről alakítottunk ki, sokkal inkább lehetséges leírások együtteséről, amelyek nemcsak közös karakterjegyeikkel, hanem különbségeikkel is jellemezhetők. Az asztrofizikusok és kozmológusok jelenlegi munkájának nagy része éppen abban áll, hogy megvizsgálják, a Big Bang-modellek osztályában melyek írják le legjobban a világegyetemet. Azt is folyamatosan kutatják, mindmáig egyre nagyobb sikerrel, hogy mennyiben érvényes a modelleknek ez az osztálya. Kozmosz, univerzum, világegyetem A kozmológia tárgya maga a világegyetem fogalma abban az értelemben, ahogyan ma felfogjuk. Ez azonban a 17. századnál korábbra nem nyúlik viszsza: akkor ismerték és fogadták el a világ egységes voltát. Az antikvitás a miénktől erősen eltérő világot írt le: ez inkább hierarchizált volt, mint egységes, igencsak csekély kiterjedéssel rendelkezett, és nagyon kicsi volt ahhoz képest, amilyennek ma látjuk - hiszen a Naprendszerre korlátozódott. Az ő világuk hierarchikusan egymásra épülő gömbhéjakból állt, amelyek a világ középpontjában lévő Föld körül helyezkedtek el: a Hold, a Nap, a bolygók szférája, egészen az állócsillagok gömbhéjáig. Ez alkotta a világ határát, amely így véges volt és korlátozott. Ezek az elképzelések, amelyeket alapjában Platón és Arisztotelész fogalmazott meg, majd számos matematikus, mértanász és csillagász dolgozott rajtuk, közel két évezreden át uralkodtak. A püthagorászi eredetű gondolatot, a kör és a gömb kiváltságos helyzetét Platón vette át és fejlesztette tovább. Ezek a nagy mértékben szimmetrikus alakzatok meghatározó szerepet játszottak, és megfeleltek annak az igénynek, hogy egy harmonikus világot harmonikus módon írjanak le. A tétel kétezer éven át tartotta magát - minden égi folyamatot a forgásban lévő gömbök és körök kombinációjával kellett leírni -, egészen addig, amíg Johannes Kepler fel nem fedezte a bolygók pályájának elliptikus jellegét. Ez az esemény volt az első kozmológiai forradalom egyik leglényegesebb összetevője. Newton tette fel rá az utolsó ecsetvonást a Principiával, amely számos előfutár munkásságának szintézise volt (Girodano Bru no, Nikolausz Kopernikusz, Tycho Brahe, Johannes Kepler, Galilei stb.). Megvetette az égi mechanika, az asztronómia, a kozmológia alapját, és megteremtette a modern fizikát. A 17. század világegyeteme sokkal tágasabb, mint az antikvitásé volt. Nem áll meg az állócsillagok gömbhéjánál, nem korlátozódik a Naprendszerre, a csillagok nem egyenlő távolságra vannak tőlünk, hanem az egész űrben oszlanak szét. Kopernikusz a világ középpontját a Földről a Napra helyezi, Newton azonban már azt is tagadja, hogy a világnak volna középpontja. Ma is így gondoljuk: a középpont nélküli világban minden pont egyenértékű, egyiknek sincs kiemelkedő jelentősége. A világ mint egységes világegyetem homogén. Ez azt jelenti, hogy a világegyetemben minden pont egyenrangú, és a fizika törvényei mindig és mindenütt azonosak. Ez az univerzalitás-gondolat (fizikai törvények, mozgások, az anyag összetétele) teszi lehetővé a fizikát és az asztrofizikát. Az univerzalitás, az univerzum-fogalom garantálja, hogy egy adott helyen lefolytatott kísérlet eredménye ugyanaz lesz, mint egy másik helyen lefolytatott kísérleté; hogy az eredmények akkor is ugyanazok lesznek, ha a kísérleteket másik napon végezzük el. A világegyetem gondolata, mint a korszakban született sok más új gondolat is, szembefordul az arisztotelészi elképzelésekkel: a világnak nincs többé középpontja, megszűnik a Föld privilegizált helyzete, az űr többé nem korlátozott, nem zárt, nincs többé körkörös mozgás. A világegyetemet immár nem négy elem alkotja (föld, víz, levegő, tűz), hanem kis részecskék (visszatérés az atomizmushoz). Összetétele mindenütt ugyanaz, mint azt a 19. századi asztrofizikusok bebizonyítják. Az anyag ugyanaz a Földön, a csillagokban, a galaxisokban, a csillagközi térben stb. A gravitáció törvényei, az elektromágnesesség, a kvantumfizika, a relativitás mindenütt érvényesül. Newton állapítja meg a tér és az idő tulajdonságait. A fizikának ez a szilárd kerete geometriai nézőpontból szemlélve azonos a világegyetemmel. A newtoni fizika sikert sikerre halmoz három évszázadon keresztül, és még ma is igen hatékony számos probléma megoldásában. Megkérdőjelezéséhez a 20. század elején, csakúgy, mint a relativizmus-elméletek megjelenéséhez tisztán fogalmi és nem megfigyelési vagy kísérleti nehézségek vezetnek - a megfigyelési eredmények előrejelzésében vagy értelmezésében semmi sem vonja kétségbe az elmélet érvényességét. 1917-ben az általános relativitáselmélet alapjaiban újítja meg a kozmológiát. Néhány évtizeddel később lép be a kvantumfizika, a 20. századi fizika kiegészítő vonulata. A 20. század elején tehát teljesen megújul a fizika, ami megalapozza az általános relativitáselméletre és az új megfigyelési eredményekre épülő második kozmológiai forradalmat. A modern, relativista kozmológia, de különösen a Big Bang-modellek nem születtek volna meg az új elméletek és azok nélkül az új megfigyelési eredmények nélkül, amelyek a nagy teleszkópok alkalmazásához, a fényképezés és a spektroszkópia használatához kötődnek (ez tette lehetővé az olyan kis fényű, tehát nagyon távoli égitestek tanulmányozását, mint a galaxisok vagy a kvazárok). Az elmélet és a megfigyelés közeledése alapozta meg az új kozmológia kialakulását, és ez vezetett a Big Bang-modellek megszületéséhez. Galaxisok sokasága A 19. század vége óta nagy vitában van az asztrofizikusok közössége a világegyetem kiterjedéséről. A reneszánsz után a természetfilozófusok megértették, hogy sokkal messzebbre terjed ki, mint a Naprendszer, a csillagok egymástól különböző és hatalmas távolságokra oszlanak el benne. Lehetővé vált, hogy szembesüljenek az igen nagy, sőt - mint azt néhány előfutár, például Giordano Bruno képzelte - a végtelen világegyetem tényével. A 19. század végén több csillagszámlálás is megértette az asztronómusokkal, hogy Naprendszerünk (a Nap nevű csillag és bolygói) csak egy aprócska övezet egy sokkal kiterjedtebb csillagegyüttesen belül: galaxisunk, a Tejút több tucat vagy több százmilliárd csillagot foglal magába. A csillagászok megrajzolták a Tejút határait, és elhelyezték benne a Naprendszert. Többségük akkoriban úgy képzelte, hogy a Világegyetemet ez a galaxis alkotja. Rajta túl nincs semmi, csak az űr - se anyag, se csillagok. Néhányan azonban gyanították, hogy mégis van valami más is. Köztük a filozófus, Immánuel Kant, aki a 18. század végén azt vélelmezte, hogy léteznek más világegyetem-szigetek is. Látnokként vetítette előre a mai világegyetem-felfogást galaxisok gyülekezetéről, amelyek valóban mint egy szigetcsoport darabjai helyezkednek el az óceán közepén. Ezek a kérdések egyre hevesebb vitákat váltottak ki a két század fordulóján. Az univerzumszigeteket vitatók érvei igen meggyőzőnek tűntek, azonban hamarosan kiderült, hogy hibás megfigyelési eredményeken alapulnak. A vita 1924-ben véglegesen eldőlt, azoknak a megfigyeléseknek köszönhetően, amelyek Edwin Hubble amerikai csillagász nevéhez fűződnek. A rendelkezésére álló 3 BRAHIC, André A Nap gyermekei Typotex, 2002 Az univerzum története Mai kozmológia CD-ROM-on Typotex, 2001