Mese az anyagról, a térről és az időről
![](http://www.date.hu/~nasa/galax.gif)
Az anyag, a tér és az idő kapcsolata, ahogy én elképzelem.
Bevezetés
A magyar népmesék egy része úgy kezdődik, hogy "Valamikor réges-régen, a világnak
kezdetén ...". Lehet, hogy a néplélek már jóval azelőtt megsejtette azt amit a csillagászok
nem is olyan nagyon régen derítettek ki, miszerint a világnak volt kezdete? Vagy ott van egy
másik szólás-mondás is "Három a magyar igazság". Hát ebben a mesében is éppen három dologról
szeretnék írni és térjünk is rá mindjárt.
A címben az Univerzum három alapegységét külön fogalmakként adtam meg mintha ezek
valóban egymástól elkülöníthetők lennének. Holott ez a három dolog egy egységet alkot.
Nem képzelhető el egyik sem a másik kettő nélkül. Nincs anyag nélküli üres tér, ahogyan az
idő sem értelmezhető önmagában. De ugyanúgy elmondható az is, hogy tér és idő nélkül az anyag
is elképzelhetetlen. Einstein óta a teret és az időt egyébként is egy egységként kezeljük és
jelezve ezt az egységet a szóösszetétellel, téridőként beszélünk róla. Én legszivesebben
harmadikként az anyagot is hozzávenném ehhez a szóösszetételhez ha nem lenne már túl hosszú
és emiatt erőltetett ez az összevonás. Maradjunk hát az anyagnál és a téridőnél. A három közül
szerintem az anyag a döntő, amely kibomlásával létrehozza a mai értelemben vett teret és
mozgásával az időt is egyben.
A leírásomban inkább a grafikus ábrázolást használom, amelyekhez hozzáfűzöm az odaillő
magyarázatokat. Ez a megoldás a szemléletességénél fogva talán jobban követhető. A saját
elképzeléseimet ötvözöm az általánosan elfogadott ismeretekkel. Mivel itt nincs szándékomban
részletesen ismertetni a manapság elfogadott világ-modellt, csupán hivatkozom erre ill.
a fizikával kapcsolatos bizonyos dolgokra, ezért ez a mese inkább azoknak szól, akiknek már
vannak némi alapismeretei ezekben a témában.
Az Univerzum
![](http://www.date.hu/~nasa/ndim.gif) A kozmológia jelenlegi elmélete szerint az Univerzum egy gigászi robbanásban született meg.
Az idők folyamán felfúvódott mint egy léggömb. Ezt a gömböt a négydimenziós térben kell elképzelni.
A gömb felülete a mi háromdimenziós Univerzumunk. Mi ebben az ábrázolásban csak mint kétdimenziós
lények vagyunk és a gömb belseje számunkra érzékelhetetlen, hiszen a gömb felületén élünk, ezt
érzékeljük mi háromdimenziós térként. A robbanás a gömb középpontjában történt 14 milliárd évvel
ezelőtt. Az Univerzum négydimenziós terét szférikus térnek nevezik, aminek mi csak a háromdimenziós
vetületét érzékeljük, ezért lehetetlen megjelölni a világunkban az ősrobbanás pontját.
Ebben az elképzelésben az Univerzum mérete véges, hiszen egy gömbnek a felületét egy véges
számmal meg lehet adni, de egyben határtalan is, hiszen nincsen pereme. Bármeddig lehetne
egyirányban menni, sohasem érnénk a végére. Tehát nem állhatna elő olyan szituáció, hogy
elérkeztünk az Univerzum végére és nézzük meg, hogy mi van azon túl. Ez ennélfogva lehetetlen.
A fentiekből az is következik, hogy elegendő ideig menve egyirányba, visszaérkezhetnénk oda,
ahonnan elindultunk. Feltéve, hogy a négydimenziós gömb sugara jelenleg 14 milliárd fényév,
a gömb egy főkörének hossza a sugár 2Pi-szerese, azaz kb. 90 milliárd fényév, amit a fény
sebességével utazva csaknem 90 milliárd év alatt tudnánk megtenni. Ez eléggé reménytelen
utazásnak tünik, pláne azt is figyelembe véve, hogy ez alatt az idő alatt a gömb tovább tágul
ami lehetetlenné tenné a visszaérkezést. Azaz a gömb nagyobb mértékben tágul mint ahogyan meg
tudnánk tenni a főkörnyi utat. Jobb, ha lemondunk erről a próbálkozásról.
A fenti ábra azt sugallja, hogy az Univerzum zárt, ezért jól szemléltethető egy gömbfelülettel.
Amennyiben az Univerzum nem zárt, akkor egy sík vagy hiperboloid felülettel lehetne szemléltetni.
Ezekben az esetekben a felületek végtelenek, azaz a fenti körbejárás eleve lehetetlen,
a végtelenségig mehetnénk egyirányban és soha nem lenne vége az utazásnak.
A továbbiakban, pusztán a jobb ábrázolhatósága miatt, a zárt Univerzum modellt szemléltetem.
Az ábrán berajzolt kétdimenziós csillagászok mindegyike számára úgy tűnik, mintha ő lenne a
világ középpontjában, hiszen a gömbfelület bármely pontját tekintve ez a csalóka látszat adódik.
Ha a gömb felületére pöttyöket rajzolnánk - amelyek a galaxisoknak felelnek meg - és a gömböt
mint léggömböt egyre nagyobbra fújnánk, akkor ahogy nő a gömb felülete ezek a pöttyök mind
távolodnak egymástól. Minél távolabb van két pötty egymástól, annál gyorsabb ez a távolodás.
Ezt észlelik a csillagászok manapság, amiből arra lehet következtetni, hogy a világunk jelenleg
is tágul. Ezt a tágulást az időben visszafele vetítve - mintegy leeresztve a léggömböt -
adódik az, hogy valamikor egy pontból kellett kiindulnia az egésznek. Ez volt a Nagy Bumm
pillanata. Itt megjegyzem a fenti következtetés abból a feltételezésből indul ki, hogy az
Univerzum homogén és izotróp és a világ azonos típusú anyagból áll. Ezt nevezik kozmológiai elvnek.
Úgy tűnik, hogy ez igaz is az általunk belátható világrészre, de kérdés hogy vajon az egész
világra nézve is igaz-e? Mert, ha nem igaz, akkor baj van az egy pontból való robbanással.
Jobbhíján fogadjuk el igaznak a kozmológiai elvet.
Az hogy valami egy paraméter szerint homogén, azt jelenti, hogy bármely azonos nagyságú
részt kiválasztva belőle a részek az adott paraméter tekintetében azonos értéket mutatnak.
Ha az ábrán paraméternek pl. a kis négyzetek színét tekintjük, akkor ez homogenitást mutat.
Az Univerzum esetében a paraméterek a galaxisok eloszlása és az anyag típusa, ami azt jelenti,
hogy nagyléptékben (galaxis-klaszter méretű kockákat tekintve) ugyanolyannak tűnik a világ.
Nincsenek nagyon eltérő tartományok. Nincsenek pl. klaszter méretű üres kockák vagy galaxisokkal
telezsúfolt tartományok. De olyan tartományokat sem észleltek még, ahol nem ugyanolyan típusú
anyag lenne, mint a környezetünkben.
Az izotrópia pedig az irány szerinti hasonlóságot jelenti, azaz bármilyen irányba tekintve az
Univerzum bármely pontjából, a kép hasonló lenne. Bárhol is lenne a Földünk az Univerzumban,
körülnézve a világba hasonló képet látnánk (ez szintén nagyléptékben értendő).
Az izotrópia jól lemérhető a kozmikus háttér-sugárzás méréséből, amely bármilyen irányból mérve
gyakorlatilag azonos értéket mutat. Az a rendkívül csekély eltérés, amely mégis kimutatható éppen
a kozmikus sugárzás elindulásakor meglévő kis hőmérsékleti differenciákra utal, amely szükséges
volt a csomósodások majd később a galaxisok létrejöttéhez.
Ha a csillagászok egy égi objektumot néznek, akkor annak távolságától függően az időben is
visszalátnak a múltba. Ez azért van mert a fénysebesség véges nagyságú értéke miatt a fénynek
időre van szüksége ahhoz, hogy a távoli objektumról hozzánk elérjen. Ez nemcsak nagy távolságokra
igaz, akkor is egy múltbeli arcunkat látjuk, amikor a tükörbe nézünk. Nagy távolságok esetén a fény
utazási ideje is nagy. Az Univerzum méretét tekintve nagy mértékegységet kell választanunk
a távolságok mérésére. Ezt a mértékegységet fényévnek nevezzük, ami az a távolság amit a fény
egy év alatt befut. Tekintve, hogy a fény sebessége kb. 300.000 km/s, a csillagászati mértékegység
igen nagy távolságot jelent. A fénysebesség fenti értéke vákuumban értendő, bizonyos anyagokban
a fény ennél jóval kissebb sebességgel is haladhat. Sőt ma már ott tartanak a kisérleti fizikusok,
hogy egészen le tudják csökkenteni a fény sebességét, akár meg is tudják állítani egy kis időre.
Mindezt kvantumfizikai hatások alapján az abszolút zéró fok közelében tudják elérni.
Itt említem meg azt is, hogy amikor arról írok miszerint a fénysebességnél nagyobb sebesség nem
létezik, akkor ez szintén a vákuumban értendő. Ugyanis lehetséges olyan atomfizikai kisérletet
létrehozni, amikor pl. vízben a keletkezett elemi részecskék gyorsabban haladnak a fotonnál.
Ezt a jelenséget nevezik Cserenkov-sugárzásnak. Ez ahhoz hasonló optikai jelenség, mint amikor
a szuperszónikus repülőgép lehagyja a saját hangját hangtölcsért képezve, hangrobbanás keletkezik.
A fényévben megadott távolság azt is kifejezi, hogy a megfigyelt objektumról hány évvel ezelőtt
indult el a fény. Egyre távolabbra nézve, egyre visszább látunk a múltba. A léggömb analógia
szerint ez azt jelenti, hogy egyre kissebb sugarú léggömb felületekre látunk vissza.
Jelenleg bizonyos mérésekkel már a 10-13 milliárd fényév távolság körül járnak, ami egyben
ugyanannyi évvel korábbi időt is jelent a jelenhez képest. De egyben azt is jelenti, hogy a Nagy
Bumm-hoz egyre közelítő állapotok vizsgálata is lehetővé válik. Azt mondhatjuk, hogy a Nagy Bumm
kb. 14 milliárd évvel ezelőtt volt, de azt nem hogy akkor a Nagy Bumm tőlünk 14 milliárd
fényév távolságra van, hiszen a Nagy Bumm a szférikus térben történt ami kívül esik a mi valós
világunkon, a számunkra megszokott távolságokat pedig csak ebben a világban értelmezzük.
De fel lehet fogni ezt a kérdést úgy is, hogy a gömbfelület minden pontja egyszer a Nagy Bumm-ban
volt, és ebből a szempontból nincs kitüntetett pontja az Univerzumnak. Ezért az Univerzum
bármely pontja tekinthető a Nagy Bumm pontjaként is. Azaz, mindenütt ott van és mégsincs sehol.
A Nagy Bumm-ot persze optikai módon sohsem fogjuk meglátni, mert egy távolság után eltünik
a fény, ugyanis az Univerzumnak volt egy sötét korszaka, amikor az első csillagok még nem
fénylettek fel. A Nagy Bumm pedig még azelőtt volt, igaz már nem túlságosan sok idővel azelőtt.
A rádió-hullámok tartományában esetleg a fentinél tovább is lehet látni, de a kozmikus sugárzás
elindulását megelőző időszak már amiatt sem észlelhető mert akkor már az atomok sem léteztek,
azaz valójában nem volt massziv anyag amit látni lehetne. Ha a sötét korszakon valahogyan túl
lehetne látni optikai módon, akkor láthatnák a robbanás vakító fényét. Ezt a fényt nevezzük
kozmikus sugárzásnak, amelynek maradványa még ma is mérhető. Hullámhossza azóta a tér tágulása
miatt megnyúlt és a látható tartományból a mikrohullámú tartományba került. Hőmérséklete is
lecsökkent, jelenleg 3 Kelvin fok körülire, ami az abszolút zéró fokot közelíti. Egyébként
magát a Nagy Bumm-ot még akkor sem lehetne látni, ha történetesen valamilyen módszerrel vissza
tudnánk nézni egészen odáig. Ugyanis a Nagy Bumm a szférikus térben volt, ami számunkra elérhetetlen.
A fenti ábra csalóka, mert azt sugallja, hogy mégis átlátunk a gömb belsejébe amennyiben az
egyre kissebb gömbfelületeket látjuk. Márpedig ez nem így van, bármilyen messze nézünk vissza
az időben mindig azt a felületet látjuk amit egyáltalán érzékelni tudunk. Ennek illusztrálására
itt van egy másik ábra amelynek a felső két része az idő-tengely mentén eltolt tágulást mutatja,
az alsó két része pedig a táguló gömbnek egy a középpontra illeszkedő síkmetszetét ill. egy
forgás-felületét mutatja. Hogy az észlelési görbét miért így ábrázoltam azért van, mert úgy
gondolom, hogy önmagunk múltját elvileg sem láthatjuk (legfeljebb a Nagy Bumm pillanatában
láthatnánk. Dehát hol voltunk mi akkor? Természetesen nem ránk emberekre gondolok, hanem az égi
objektumokra). Ezért a spirális görbe éppen a Nagy Bumm-ban végződik miközben egy teljes kört ír le.
Amennyiben a görbe több kört is leír, akkor esetleg láthatnánk a Naprendszert egy korábbi állapotában.
Ha a görbe úgy jut el a középpontig, hogy közben nem ír le egy teljes kört, akkor nem állhat elő
olyan szituáció amelynél észlelni lehetne bármely égi objektum egy korábbi állapotát is.
Én az egy kört leíró görbe mellett voksolok, mert valahogy ez szimpatikus nekem.
Az ábrán két megfigyelőt (A és B) ábrázoltam, akik két ellentétes irányba végeznek észlelést.
Az észlelési vonalak egy spirális görbét írnak le. Ezek a görbék a háromdimenziós térben észlelési
felületeket írnak le, melyek egyikét az ábra jobb-alsó része szemlélteti. A középen lévő kis fekete
rész az Univerzum sötét korszakát jelzi. A skála a robbanástól számított milliárd éveket (Gév)
mutatja. Az A megfigyelő a felvett galaxist (G) két különböző állapotában is láthatja (Gp és Gl)
ellentétes irányokba tekintve. De a B megfigyelő már csak egy korszakában (Gz)láthatja ugyanazt
a G galaxist. Az ábráról leolvasható, hogy a G galaxis Gp metszete az észlelési görbével a G galaxis
3 Gév-vel ezelőtti állapotát mutatja. Ellenkező irányba nézve a G galaxis egy még korábbi 11.5
Gév-vel korábbi állapota látható (Gl), amennyiben egyáltalán kialakult már akkor ez a galaxis.
Összességében elmondható, hogy a galaxisok két különböző állapotának megfigyelése szempontjából
az Univerzum félideje (7 Gév) egy választóvonal. Ha egy galaxis 7 Gév-nél korábban alakult ki
a Nagy Bumm után, akkor esetleg két állapotban is látható, ami függ az észlelő pozíciójától is.
A fenti idő után kialakult galaxisok csak egy állapotukban észlelhetők. Természetesen itt nincs
figyelembevéve a galaxisok saját mozgása vagy esetleges egyesülése. Az ábráról az is leolvasható,
hogy az Univerzum különböző pontján lévő megfigyelők (A és B) más-más észlelési felületeken látnak
vissza a múltba. Tehát mindenkinek saját észlelési felülete van. Természetesen a Föld mérete olyan
kicsi a világegyetem méretéhez képest, hogy a Föld bármely pontján lévő észlelő gyakorlatilag
ugyanazon a felületen lát vissza a múltba. Egy tőlünk távolabb lévő megfigyelő már teljesen más
észlelési felületet látna, de ezek a felületek mind egybevágóak, csupán a helyzetük változik
az észlelő pozíciójától függően. Amennyiben az A megfigyelő szerinti észlelési felület M pontjában
létezett egy galaxis kb. 7 milliárd évvel ezelőtt, akkor az bármely irányba nézve észlelhető az
iránytól függő más-más nézetben. Ha nem volt ott galaxis abban az időben, akkor ez az érdekes
szituáció nem áll fenn így meg sem figyelhető a Földről, ha az A pontot a Földdel azonosítjuk.
Egyébként, ha elő is állna ilyen eset, akkor sem lenne könnyű bebizonyítani, hogy ugyanarról
a galaxisról van szó.
A háromdimenziós Univerzumunk a fenti ábrázolásban egy kétdimenziós gömbfelületen van, de mi
nem érzékelhetjük ezt a felületet a jelen állapotában, csupán az észlelési felületet látjuk.
Valójában a számunkra realizálható világ ezen az észlelési felületen van.
Mindehhez gondoljuk még hozzá, hogy ez az észlelési felület tulajdonképpen három dimenziós, így
az észlelési felület a szférikus térben valós észlelési térként van jelen a megfigyelő számára.
Az ábrán felvett skála a robbanástól eltelt időt jelzi Gév-ben kifejezve. Az észlelők az észlelési
felület mentén látnak vissza a múltba, a távolságok tehát ezen felület mentén értendők.
Az ábráról szemmel láthatóan az olvasható le, hogy a spirális vonal hosszabb a sugárnál.
Ez azt is jelenthetné, hogy a gömb sugárirányú tágulása kissebb mint a fénysebesség, de ezt
nem lehet így értelmezni, mert az Univerzum tágulásának sebessége nem mérhető össze a világunkban
megszokott sebességekkel. Ahhoz, hogy ezt mérhesse valaki, az Univerzumon kívül kellene lennie.
A fenti távolság-idő összefüggés miatt a jelenünket nem tudjuk látni a jövőnket meg mégúgy sem.
Legfeljebb a múltbeli folyamatok alapján extrapolálhatunk a jelen ill. a jövő leírására.
Nyugodtan mondhatjuk azt, hogy bár a jelenben élünk mégis a múltat látjuk és a múltban történt
események hatnak ránk.
A fenti ábrát még megtoldom egy továbbival, amely azt ábrázolja, hogyha belenézünk egy
távcsőbe akkor ahogy egyre nagyobb távolságot vizsgálunk egyre nagyobb területet is látunk az
égboltból. Ez azért van, mert minden távcsőnek van egy nyílás-kúpja amely a távolság növekedtével
egyre nagyobb területet fog be. Az ábrán rajzolt nyílás-kúp (piros és lila színekkel jelölve)
szerint a jelentől vett 12 Gév-vel korábbi időpontnál a távcső már befogná az akkori teljes
Univerzumot. Ezen időponton túlnézve a távcső nyílás-kúpjának már szűkülnie kellene ahogy
az Univerzum mérete is szűkül, mert az Unverzumon kívülre nem láthatunk. Mi a fénysugár vonalát
egyenesként érzékeljük, ezért az elhajlott fényt kiegyenesítettnek látjuk, azaz nem tudjuk
érzékelni a fény görbülését. Ha a fénykúp beszűkülése optikai módon is elérhető lenne, akkor
legfeljebb azt látnánk, hogy egy távolság után már az Univerzum összes galaxisa benne lenne
a látótérben (amennyiben azok léteztek már akkor) és még távolabbra nézve újabb galaxisokkal
már nem bővülne a látómező. Amennyiben a nyílás-kúp beszűkülése a fény elindulásának időpontján
túl esne, akkor nyílván nem lehetne észlelni ezt egyrészt azért, mert akkor még galaxisok sem
voltak, másrészt azért mert azon túl fény hiányában optikai módon már nem lehet észlelni.
Ha a fenti elgondolás igaz, akkor a rajzról leolvasható, hogy ellentétes irányokban észlelve
ugyanazzal a távcsővel láthatnánk egy olyan területét a világnak (ahol a két színes sáv metszi
egymást) ahol ugyanazok az égi objektumok vannak (a rajzon az M galaxis). Nem is beszélve arról
az esetről, amikor már az egész Univerzumot befogva, a benne lévő összes égi objektum láthatóvá
válna.
Az anyag
A Nagy Bumm előttről bizonyos elmélet szerint nincs értelme beszélni, mert nem volt
sem anyag, sem tér, sem idő. Azaz nem volt semmi, a semmiről pedig nehéz bármit is mondani.
A legújabb elméletek szerint viszont lehet értelmezni a Nagy Bumm előtti állapotot is.
Eszerint van a kvantumfizikai vákuum (fals vákuum), amelyben a határozatlansági-elv szerint
valódi vákuum-buborékok keletkeznek, akárcsak ahogyan a forráspontra hevült vízben addig nem
létező buborékok jelennek meg. Egy-egy ilyen valódi vákuum-buborék egy-egy Univerzumnak felel meg.
Ezt nevezik a párhuzamos világok elméletének. Azaz számtalan világ létezhet, melyeknek semmi
kapcsolatuk nincs egymással. Egyesek hamar eltűnnek, mások hosszabb életűek lehetnek.
A fizikai konstansok és fizikai törvények is mások lehetnek a különböző világokban. A mi világunk
azon szerencsések közé tartozik, amelyben a fizikai paraméterek megengedik a stabil anyag
létrejöttét és a hosszú élettartam miatt az anyag különböző megjelenési formáinak kialakulását.
Mivel a fals vákuumban mégis események történnek (valódi vákuum-buborékok keletkeznek), akkor
valahogyan értelmezni kell az időt is. De ez az idő nyilván más kell legyen mint az az idő,
amit mi értelmezünk. Ezt az időt képzetes időnek nevezik, amely akkor vált át valós idővé, amikor
a buborék megjelenik, és ez az idő az adott buborékhoz tartozik. Hasonló ez ahhoz ahogyan a valós
és képzetes számokat értelmezzük. A valós számok halmaza csak részhalmaza a képzetes számoknak.
Ha megvizsgáljuk egy ilyen világ keletkezését energetikai szempontból, akkor úgy tűnik, hogy
a semmiből energia keletkezett, ami eléggé zavaró dolog lenne az energiamegmaradás elve szerint.
De nem esik csorba ezen az elven mert az Univerzum tömegei illetve sugárzó energiái, amelyek
pozitív energiát képviselnek, ellensúlyozva vannak a gravitáció negatív energiájával.
A kettő összege éppen zérus. Tehát a zérus energiából zérus összegű energiák keletkeztek.
Itt megjegyzem, hogy én harmadik energiaként egy feszített rugóhoz hasonlóan működő energiát
is hozzávennék, amely a tér tágulása szemszögéből hol ellene hat a gravitációnak, hol azonos
módon hat vele.
Én a továbbiakban csak egy buborékról, a mi Univerzumunkról szeretnék írni.
Ha elfogadjuk azt, hogy volt egy nagy robbanás (a megfigyelések ugyanis erre utalnak)
és a mai értelemben vett anyag csak ezt követően alakult ki, szerintem ez nem jelenti azt,
hogy a robbanást megelőzően nem volt semmi. Én úgy gondolom, hogy az anyag valamilyen más
formában akkor is létezett. Ha pedig létezett, akkor a teret és az időt is értelmezni kell.
Az elgondolásom szerint az anyagnak vannak még a kvarkoknál is elemibb egységei. Nevezzük
ezeket energia-húroknak, vagy egyszerűen csak húroknak. Hogy valahogyan ábrázolni tudjam
ezeket, az ábrán spirális rugókat rajzoltam. Gondolom, hogy a valóságban más alakja van ezeknek
a húroknak. A fizikusok kis rezgő energia-gyűrű alakban szokták ábrázolni ezeket a húrokat.
De gondolhatunk olyan alakra is mint a fehérje molekulák furcsán hurkolt térbeli alakzata.
A rugót azért választottam mert több tulajdonságát is fel lehet használni a húrok szemléletesebb
leírására.
Szerintem ezek a rúgók végtelenül összenyomhatók és nagy tágulásra (oldódás, kilazulás) is
képesek. Összenyomott állapotban rugalmas feszültség ébred bennük és rugalmasságuk tartós marad.
Valamilyen kapcsolódási pontokkal is rendelkeznek, ezek által két vagy több húr kapcsolódhat
egymáshoz. Lehetnek egyéb tulajdonságaik is, mint a sodrásirány, az elektromos töltés és tömeg
valamilyen kezdeményei. Az elképzelésem szerint a húrok (rugók) teret is képviselnek.
Az ábrán a rugók köré rajzolt kék színű buborékokkal akartam jelezni a húrokhoz tartozó elemi
tereket. Ez csak szemléltetés, mert a húrhoz rendelhető elemi téren én a húr kibomlottsági
állapotát értem. A húrok rezgésekre is képesek és egy már megnövekedett térben szabadon el is
mozdulhatnak. Ebből a lehetőségből pedig az idő származtatható.
A Nagy Bumm előtt a húrok végtelenül össze voltak nyomva. De a feszültség megvolt ezekben
a rugókban. A végtelenül összenyomott állapot miatt az általuk kifeszített tér mértéke nulla
volt. Ebben a helyzetben ezek a rugók (vagy húrok) nemhogy mozdulni de még rezegni sem tudtak.
És mivel az idő a mozgásból (változásból) származtatható, ezért ebben az állapotban az idővel
sem lehet számolni. A Nagy Bumm előtt az anyag olyan állapotban volt ami gyakorlatilag csak
hatalmas feszültséget (óriási felhalmozott energiát) tartalmazott, az általa képviselt tér
a zéróhoz tartott és a hozzá rendelhető idő rendkívül megnyúlt volt. Az időnek ezt a megnyúlását
értelmezhetjük úgy is, hogy az idő csaknem állt, de nem teljesen. Benne volt ebben az állapotban
annak a lehetősége is, hogy ez a feszültség oldódhasson. Az oldódás bekövetkezése a Nagy Bumm-ot
jelenti. Láncreakciószerűen elindulhatott az a folyamat, amit az ide vonatkozó Univerzum-modell
leír. Létrejöttek az anyag ma ismert formái, a tér a csaknem nulláról a mai méretre növekedett,
és a mozgások révén a valós idő is értelmet nyert.
A Nagy Bumm előtti állapot leírásához képzeljünk el mérhetetlenül sok kis rugót, amelyek
végtelenül összenyomhatók, és ezek össze is voltak nyomva. Az összenyomott állapotot a gravitáció
idézte elő, de ennek ellene hatott a húrokban ébredő feszültség, amely szétfeszíteni igyekezett
ezt az állapotot. Kvázi egyensúlyban volt a rendszer, ahol a gravitáció valamivel felülmúlta
a szétfeszítő hatást. A végtelenül összenyomott állapotuk miatt a húroknak tulajdonképpen terük
sem volt és mozdulatlanságra voltak kárhoztatva, ezért időbeli dolgokról sem beszélhetünk.
Én úgy gondolom, hogy ez az összepréselő nyomás mégsem volt végtelen nagy, bár közel állt hozzá.
Ez azt is jelenti, hogy a tér sem volt teljesen zérus méretű és az idő sem volt végtelenül
megnyúlva csak rendkívül megnyúlt volt. Ez a nüansznyi kis eltérés az abszolút végtelentől
jelentette azt a lehetőséget, hogy a feszültségben rejlő óriási energia felszabadulhasson és
bekövetkezzen a robbanás. A majdnem végtelen esetében gondoljunk egy olyan egyszerű ábrára mint
egy hiperbola egyik ága, amelynek a végtelenbe futó szárai asszimptotikusan közelítik az x ill.
y tengelyeket, de mégsem érik el azt sohasem. Így talán könnyebben megérthető az, hogy valami
majdnem végtelen vagy majdnem zérus.
Mivel ebben az állapotban nincsenek részegységek, ezért az oldódás rögtön az egészet érinti.
Valami kis változás történt ebben a rendszerben, ami az egyensúlyt a szétfeszítő erők javára
billentette. Az az erő, amely addig összetartotta ezt a sűrítményt már nem tudott tovább
ellenállni a szétfeszítő erőknek, ahogyan egy túlnyomásos palack sem állja útját a robbanásnak,
amikor már megrepedt. A robbanást követően az elemi rugók rohamosan kezdték felvenni a formáikat.
Ez azt jelentette, hogy teret képeztek maguk körül. Ugyanakkor a felszabadultabb állapotukban
rezegni kezdtek, majd a tér bővülésével már el is tudtak mozdulni. A változás pedig számunkra az
idő fogalmának bevezetését jelenti.
Valószínűnek tartom, hogy sokféle más-más tulajdonságokkal felruházott húr létezik.
Hogy hányféle van belőlük, azt ma még nem lehet tudni. A húrok méretére vonatkozóan egy arány
szolgálhat, amelyre már történtek bizonyos becslések: egy húr mérete kb. a proton méretének
10^(-20)szorosa, azaz egy proton kb. 10^(20)db. húrból tevődik össze. Amennyiben ez igaz,
akkor lehet valami fogalmunk arról, hogy az Univerzumban lévő összes húrok számának nagyságrendje
mekkora lehet. Olyan nagy számról van itt szó, amely már szintén a végtelen benyomását kelti.
A fenti ábrán csak néhány húr sematikus ábráját adtam meg. A húrok két végén lévő idomok
azt jelképezik, hogy két húr csak bizonyos feltételek megléte esetén kapcsolódhat egymáshoz.
Az ábrán két feltétellel (azonos idomok és a színek) akartam ezt jelezni, de valószínű, hogy
kettőnél több feltétel is van. A csatlakozási pontok száma függhet az egyes húrok típusától is.
Az ábra a húrok egymáshoz való kapcsolódását mutatja. A szabadon maradt húrok kifeszitik
a teret, de nem hoznak létre a világunkban észlelhető anyagot. Hosszú láncolatokat is
alkothatnak, keresztezhetik egymást ezek a láncok és a kereszteződésben zárt húrkok is
kialakulhatnak. Valószínű, hogy a húroknak ez a pókháló-szerű szövevénye feszíti ki a teret.
Szerintem a szabad húrok alkotják az ugynevezett sötét anyagot és mivel még manapság sem oldódott
fel a feszültség teljesen bennük ezért azzal, hogy még most is tágulnak ez a tér tágulását is
jelenti egyben. Ezt a tágító hatást azonosítom én a sötét energiával. A nyitott alakzatokban
egyes húrok már kapcsolódtak, de nem alkotnak zárt alakzatot, ezért könnyen szétszakadhatnak.
Ezek a kapcsolódások tehát nem stabilak. A zárt alakzatok viszont stabilak maradnak, és ezek
alkotják a kvarkokat, leptonokat ill. mezonokat. Én azt hiszem, hogy a húrok elemi tömeget is
képviselnek melyek az összekapcsolódás után összegződnek megadva a kvark vagy lepton tömegét.
De azt is elképzelhetőnek tartom, hogy a tömeg éppen a kapcsolódások számával arányos valami.
A szabadon maradt húrok össztömege megadja a sötét anyag tömegét, amely ma az univerzum teljes
tömegének a 23%-át teszi ki. A szabad húrok összekapcsolódásai ill. szétesései a mai napig
folytatódnak. Meglehet, hogy ezek a véletlenszerű összekapcsolódások az alapjai a spontán
párkeltés jelenségének. Ennél a jelenségnél a vákuumból megjelenhet egy anti- és nem anti
részecske-pár. Ehhez energiát kell kölcsönözni, amit a vákuum energiájából nyernek. De ezt
az energiát igen rövid idő elteltével vissza is fizetik azzal, hogy újból megsemmisítik egymást.
Így az energiamegmaradás elve csak egy rövid időre sérül. A részecske-pár megjelenésekor sok
kötés keletkezik, amely tömeg megjelenését adja egy rövid időre, az annihilálás után ez a tömeg
energiává alakul, visszafizetve a keletkezéshez szükséges energiát. Szerintem az a bizonyos
kvantumfizikai vákuum a szabad húrok által kifeszített teret jelenti és az ebből nyert energia
a sötét energia rovására történik, az annihilálás után pedig oda is kerül vissza.
A húroknak saját rezgésük van. Összekapcsolódva részecskévé a csatolt rezgések domináns
felharmónikusa adja a részecskére jellemző saját frekvenciáját. A húrok pozitív vagy negatív
töltéseket, momentumokat (sodrásirányokat) is hordozhatnak, melyek szintén összegződnek a
kapcsolódás után. Lehet, hogy ebből a tulajdonságból származik a részecskék spinje ill. a
világ jobb- vagy bal-sodrásra való hajlandósága. A mi világunkra a bal-sodrás a jellemző, amíg
az antianyagból álló világra a jobbsodrás. Meglehet, hogy azért tud ez a kétféle anyag létrejönni,
mert a húrok kétféle sodrásiránya miatt az összekapcsolódások e kétféle módon könnyebben
jöhetnek létre. Szerintem a húrok tulajdonságaiban gyökereznek az elemi részecskék kvantum-jellemzői.
Az Univerzum anyagának egy kis része atomok (4%), elemi részecskék és fotonok formájában
van jelen. Ez számunkra az érzékelhető ill. látható anyag. De az Univerzum anyagának nagy
része számunkra érzékelhetetlen, csupán hatásából lehet következtetni rá. Ez az úgynevezett
sötét anyag és a hozzá kapcsolódó sötét energia. Szerintem a sötét anyagot a szabad húrok
tömege teszi ki. A sötét energia pedig onnan származik, hogy a sötét anyag húrjai még mindig
valamennyire összenyomott állapotban vannak. Ez a feszítő energia a gravitáció ellenében
hat és a tér tágulását jelenti, ami manapság is észlelhető.
Összefoglalásul menjünk vissza a kezdethez, azaz a Nagy Bumm-ot megelőző állapothoz. Ebben
az állapotban a végtelenül sok elemi húr egy ponttá volt összenyomva. A tér tehát mérhetetlenül
kicsi volt. Az elemi húrok rugó-energiája összességében hatalmas feszítő erőt képviselt,
így ez az állapot óriási energiát tartalékolt. Vannak akik ezt a fals vákuum energiájaként
emlegetik. Az összezsúfoltság miatt mozgásnak semmi nyoma sem volt, ezért az idő is állt,
azaz olyan megnyúlt volt, hogy gyakorlatilag állónak volt tekinthető. Valójában azonban mégsem
volt ez a megnyúlás abszolút végtelen. Valamilyen rendkívüli lassú változások mégis történtek.
Egyébként csak felfogás kérdése, hogy azt a lassú idő-ütemet óriási hosszúnak vagy egy
pillanatnak tekintjük. A változás lehetőséget adott egy véletlenszerű robbanásra, a Nagy Bumm-ra.
A Nagy Bumm előtt az alapvető kölcsönhatások (erős, gyenge, elektromágneses, gravitáció) együtt
voltak de a Nagy Bumm-ot követően ez a szoros együttlét megbomlott, azaz az erős kölcsönhatás
elvált a többitől. A feszültség kis oldódását követően a húrokban a rezgések megindulhattak.
Ettől kezdve számolhatunk a valós idővel. Valós időn én a számunkra megszokott időt értem.
A rendkívüli feszültség a húrok gyors lazulását idézte elő, ami a tér rohamos növekedésével járt.
A tér tágulása elérte azt a méretet, amikor a húrok már el is tudtak mozdulni és a gyors,
kaotikus mozgások sok húr összekapcsolódását eredményezték. Egyes kapcsolatok hamar szétbomlottak
újra, de sok kapcsolat zárt láncot hozott létre, amelyek stabilnak bizonyultak. Így alakultak
ki a kvarkok, leptonok, mezonok, fotonok, stb.
A táblázatban felsorolt részecskék legtöbbjének megvannak az anti- megfelelői is, de vannak
olyanok is, amelyek anti-megfelelője önmaguk (pl. gamma foton). Felépülhetne egy antianyagból álló
világ is, amely ugyanúgy működne mint a miénk. De a kétféle anyag együtt nem tud létezni, mert
sugárzássá alakulva megsemmisítik egymást. A számunkra tapintható masszív világ tulajdonképpen
csak három elemi részecskéből épül fel (u és d kvarkok, valamint az elektron lepton). Ezek
rendkívül stabil képződmények. Az ábra képletei mutatják hogyan épül fel egy atom ezekből.
A bozonok a stabil részek közötti kölcsönhatásokat közvetítik. Az atommagot a protonok és
neutronok alkotják, amelyek kvarkokból épülnek fel. Ezeket az erős kölcsönhatás ragasztja össze
(g gluon). Az elektront már az elektromágneses kölcsönhatás (gamma foton) tartja a pályáján az
atommag körül. A gyenge kölcsönhatások (z és w bozonok) a radioaktivitásért, az atom véletlen
átalakulásáért felelősek. A fenti részecskék közül többen az atomoktól függetlenül is mozognak
a térben. Ilyenek a fotonok, melyek a fényt is jelentik a számunkra, de vannak olyanok is amelyeket
szemmel nem érzékelünk mint a leptonok pl. a mű és tau részecskék, az elektronok vagy a neutrinók.
Az ábra első része azt szemlélteti, hogy mely fontosabb elemi részecskék vesznek részt egy
atom felépítésében. Az ábra második része pedig azt illusztrálja, hogy az elemi részecskék kettős
természete (hullám és részecske) miatt a határok és pályák nem élesek. De a határozatlansági-elv
szerint sem lehet egy részecske helyét és sebességét egyszerre megadni. Pl. egy elektron pályája
annyira elkent, hogy szinte beszövi az atommag körül a pályának megfelelő gömbhéjat, bárhol lehet
azon a gömbhéjon egy adott pillanatban. De magának az atomnak sincs éles határa.
Ez az elmosódottság adódhat abból is, hogy a elemi részecskéket húrok sokasága alkotja,
mitegy gombolyagot alkotva képeznek pl. egy neutront. Hasonlatos ez ahhoz, mint ahogyan
a gének láncolatából alkotott DNS szálak feltekeredve a kromoszómákat létrehozzák. Egyébként
van egy olyan érzésem, hogy az anyag a magasabb szervezettségi szintjeinek kialakulásakor
a sémákat a korábbi szintek sémáiból meríti. Milyen más rendszerből is vehetné ezeket, amikor
nincs más rendszer, amivel egyáltalán kapcsolata lehetne? Itt persze nem egy tudatos dologról
van szó, egyszerűen alkalmazódnak azok a sémák, amelyek eleve következnek az anyag sajátosságából.
A negyedik kölcsönhatásért, a gravitációért felelős részecskét (graviton) még nem találták meg,
valószínű, hogy nincs is ilyen részecske. De a tér görbületével is le lehet írni ezt a hatást.
Egyébként, ha megtalálnák a gravitont az einsteini görbült téridő-elméletet át kellene értékelni.
A táblázatban szereplő egyéb részecskék már nem olyan stabilak, szabadon hamar szétbomlanak.
A fenti elemi részecskék tömegei különbözőek, én úgy gondolom, hogy ez az azokat felépítő húrok
sokaságának különbözőségéből fakad. Az elemi részecskék kialakulásakor az anti- és nem anti
anyagok létrejötte statisztikai jelenség volt. Úgy alakult, hogy valamivel több anyag jött létre
mint antianyag. Ez persze nagyon leegyszerűsítése a dolognak, mert az anti- és nem anti részek
egyenlő arányban keletkeznek és az annihilálás során is egyenlő arányban tünnek el. A mai
napig fejtörést okoz a szakembereknek, hogy mitől keletkezett mégis valódi anyagtöbblet.
Az anti- és nem anti anyagok találkozva megsemmisítik egymást, gamma fotonokat sugározva szét.
Ezen annihilálások után a valódi anyagtöbbletből jött létre a világunk.
A robbanás utáni gyors tágulás a kezdeti hatalmas hőmérséklet csökkenését is jelentette.
Ez egy fázisváltást idézett elő a rendszerben, hasonlóan ahhoz mint amikor a vízpára a felhőkben
kicsapódik. A húrok szemszögéből nézve ez a folyamat azt jelenti, hogy a húrok kilazultsága nőtt
és a rezgésük emiatti frekvencia csökkenése kedvezett az összekapcsolódások létrejöttének.
A fázisváltás hatalmas energia felszabadulásával járt, amely a szabad húrok mozgási energiáját
növelve a tér exponenciális tágulását idézte elő. Ezt nevezzük a tér felfúvódási szakaszának.
Az erős kölcsönhatás elvált a többitől és ezzel megszületett a tömeg. Létrejöttek az anti-
és nem anti kvarkok tömegei, melyek egymást annihilálva a végén nem anti kvarkok többletének
eredményével zárult, amely már a világunk építőanyagául szolgált.
A felfúvódási szakaszt (amely a másodperc törtrésze alatt következett be) követően a tágulás
tovább folytatódot, de már nem olyan hevesen. Mindenesetre ez is a hőmérséklet csökkenéssel járt,
amely egy idő után újabb fázisváltást idézett elő. Ekkor kondenzálódtak az elemi részecskék
(protonok, neutronok, elektronok, stb). Egy ideig az elemi részek kavalkádja töltötte ki a teret.
Ezt a szakaszt nevezzük nukleo-szintézisnek. Az erős kölcsönhatás aktivizálódott, amely össze-
ragasztotta a protonokat és neutronokat. Létrejöttek tehát az atommagok, de az elektronok ekkor
még nem kötődtek az atommagokhoz, hanem szabadon mozogtak a térben. A szabad elektronok nagy tömege
akadályozta a fotonok szabad mozgását, mert állandóan ütköztek az elektronokkal, így a fény
nem tudott nagyobb távolságokat megtenni, ott pattogtak a fotonok kis térrészeken belül.
Majd a gyenge és elektromágneses erők szétválása azt eredményezte, hogy az addigra már kialakult
atommagok befogták a szabad elektronok nagy részét az elektromágneses kölcsönhatás révén.
Kialakultak a legkönnyebb atomok, és a fény is el tudott indulni ezután hosszabb útra, hiszen
a szabad elektronok száma nagymértékben lecsökkent. Ez az esemény a Nagy Bumm után kb. 300-400 ezer
évvel történt. Az így elindult fény tulajdonképpen a robbanás fénye volt, ennek jelenkori maradványát
nevezzük kozmikus háttérsugárzásnak.
A fázisváltások mindig szimmetria-sértéssel is járnak, amely különös dolgok létrejöttét is
eredményezheti (falak, domainek, egypólusok, stb. kialakulása). Ezeket a mai világunkban nem lehet
észlelni, úgyhogy maradtak még kérdőjelek a fázisváltások-elméletével kapcsolatban is.
Az atomok tömegének megjelenésével pedig a gravitáció is egyre inkább kifejtette hatását.
A hőmérséklet kiegyenlített volt az egész térben, eltekintve a nagyon kicsi helyi ingadozásoktól.
A kissé hűvösebb helyeken az anyag sűrűsödni kezdett hatalmas anyagi gázködöket hozva létre.
Ezek az anyagi gócok a gravitáció hatására sűrűsödtek, amely a további összehúzódások révén
hatalmas méretű csillagok létrejöttéhez vezetett. A kezdetben kialakult néhány könnyű kémiai elem
(H, D, He, Li) kialakulása a csillagok üzemanyagaként szolgált és szolgál ma is, de az első
csillagok életében és halálakor (szupernova robbanás) létrejöttek a nehezebb kémiai elemek is.
A hatalmas gázködök idővel galaxisokká álltak össze, amelyekben felfénylettek a másodlagos
csillagok, a korábban létrejött nehezebb elemek pedig a bolygók anyagául szolgáltak. A bolygók
energiaforrásaként jórészt a csillag sugárzó energiája szolgál, kissebb mértékben a bolygó
belső hőtartaléka és a kémiai energiák. A fúziós atomenergia a csillagokban keletkezik,
a bolygókon már főként civilizációs tevékenység hoz létre atomenergiát a nagyobb rendszámú
atomok széthasítása révén. Megemlíthető még a természetes radioaktivitás is, amely az atomok
véletlenszerű elbomlásakor keletkezik, de ez egy nagyon lassú így intenzitásában nem túl erős
folyamat. Atomenergia tehát kétféleképpen jöhet létre, vagy a könnyű atomok egyesítésével,
vagy a nehéz atomok hasításával. A kétféle átalakulás a periódusos rendszer közepe környékén
található vasatom irányába tart.
A mi szemszögünkből nézve a szerencsés körülményű bolygókon megindulhatott a szerves anyag
kialakulása, és a még szerencsésebbeken pedig az élet is megjelenhetett. Az Univerzumnak nem
célja, csupán mellékterméke az élőanyag létrejötte.
Én úgy gondolom, hogy ez a bizonyos "melléktermék" egyáltalán létrejöhetett, valahol az
anyag tulajdonságában szintén benne van. Bizonyos elvek (erős, gyenge antropikus elvek)
is feszegetik ezt a kérdést, de ezek a fejtegetések filozófiai természetűek. Hogy a galaxisunkban
hány helyen alakulhatott ki kommunikációra képes civilizáció, erre a Drake-formula ad egy becslést.
A szelektáló feltételek miatt ez a szám nem túlságosan nagy (úgy 100 és 1000 között lehet).
A SETI program keretében elindult egy kutatás is az esetleges idegen civilizációktól származó
jelek felkutatására. Ez a kutatás jelenleg is tart, de eddig még nem hozott pozitív eredményt.
Közben a tér egyre tágult és bizonyos észlelések alapján úgy tűnik, hogy még jelenleg is
tágul. Ez csak úgy lehetséges, hogy a sötét energia tágító hatása erősebb a gravitáció összehúzó
hatásánál. Eszerint a tér még sokáig tágulni fog (lehet hogy örökké), ez azt jelentené, hogy
a világunk nyílt Univerzum. De ez még nem dőlt el egészen. Véleményem szerint egy állandó állapot
akkor következik be, amikor a teljes Univerzumra nézve a szabad húrokban lévő feszültség tágító
hatása kiegyenlítődik a gravitáció összehúzó hatásával.
A tér
Elképzelésem szerint a húrok kibomlottsági állapota a térrel azonosítható, azaz egy
húr kibomlottságának mértéke azonosítható egy elemi térrel. Ez a felfogás azt sugallhatja,
hogy a tér kvantált, hiszen minden húrnak saját tere van. De szerintem a tér nem tér-kvantumok
összességéből áll, ugyanis a húrokhoz tartozó tér egyrészt a húr kibomlásával együtt változik,
másrészt a húrok terei "átfedik" egymást egybefolyó teret alkotva. Ezt az átfedést úgy értem,
hogy az egymással lazább vagy szorosabb kapcsolatban levő húrok a kibomlottsági állapotukat
átveszik egymástól, így egy környezetben kiegyenlítődés történik a húrok kibomlottságát illetően.
A szoros kötésben lévő húrok (pl. egy protonban) szintén egymáshoz hasonló kibomlottságban vannak,
de a kibomlottság mértéke a kötések miatt jóval kissebb, mint a szabad húrok esetében. Hasonlatos
ez ahhoz, mintha egy pók gömbszimmetrikus háromdimmenziós pókhálót szőne, melynek a közép-
pontjában sűrűen vannak a szálak, kifelé haladva pedig egyre ritkábbak. Az ilyen térszerkezet
egy tömegpont környezetében alakul ki. Ez a háló az egész Univerzumot beszövi, még ott is
ahol nincs tömeg (pl. a világűrben), mert anyag ott is van, amit mi látható vagy tapintható
módon nem érzékelünk, de az ott uralkodó kibomlottsági állapot térként van jelen számunkra.
Az egyes húrokhoz tartozó tér-kvantumok összessége által létrehozott teret ahhoz hasonlitanám,
mint amikor az esőcseppek - mint "víz-kvantumok" - a tóban már egységes víztömeggé olvadnak össze.
A tér kvantumosságát inkább egy más nézőpont alapján lehetne értelmezni, ez pedig a Planck-féle
távolság, ami egy más megközelítése a dolognak.
Szerintem az általunk érzékelt teret a szabad húrok feszítik ki. A Nagy Bumm-ot követően
egy idő után megszülettek az elemi részecskék. Ezeket az összekapcsolódott húrok tömege alkotja.
Ezek valamennyire összenyomott állapotban vannak, de a szoros kapcsolat nem engedi a húrok
további lazulását. Eszerint az elemi részecskék és ezáltal az atomok is energiát tárolnak.
Így magreakciók esetén előfordulhat, hogy az átrendeződés során a feszültség összességében
oldódik. A felszabadult energiát atomenergiaként emlegetjük. Természetesen a tömeg-energia
ekvivalencia miatt is keletkezhet szabad energia az atomok átalakulása során. A részecskében lévő
húrokban felhalmozott feszültség átterjed a környezetükben lévő szabad húrokra is.
A környezetre kiható térdeformáció idézi elő a testet környező görbült teret. Ezen görbület
nagyságának a mértéke függ a test tömegétől és a test középpontjától mért távolság négyzetével
fordított arányban csökken. Az előzőekből kitűnik, hogy a teret, mint olyant, önmagában nem tudom
elképzelni. Nonszensznek tartom a magában lévő üres (anyag nélküli) teret. Szerintem a tér is
az anyaggal kapcsolatos, az anyagnak egyik megnyilvánulási formája. Ha megpróbáljuk kivonni
az anyagot ugymond a térből, akkor azzal a teret is megszüntetjük. Amikor azt mondjuk, hogy
az ősrobbanást követően a tér tágult, akkor az a látszat keletkezhet bennünk mintha a tér
az anyagtól független valami lenne. Én elfogadom a tágulást, de a teret is anyaginak tekintem.
A tér tágulásán az anyag kibomlását értem. Azt a teret, amit mi üres térként gondolunk csak
azért gondoljuk üresnek, mert nem tudjuk sem érzékelni sem detektálni azokat az anyagi formákat
amelyek az úgymond üres teret képezik. A mi makroszkópikus világunkban létrehozott legpontosabb
műszerek sem képesek jelezni az anyagnak azokat a parányi részeit, amelyek a tér nagy részét
kifeszítik. A kutatók tudják, hogy az általunk vákuumnak nevezett tér nem üres, hanem tele van
részecskékkel. Szerintük WAMP-ok (gyengén kölcsönható, tömeggel rendelkező részecskék) és
bizonyos neutrinók töltik ki a teret, de ezek olyan parányi részecskék amik detektálása szinte
lehetetlennek tűnik főként azért, mert nincs vagy alig van kölcsönhatásuk a többi anyagi részekkel.
Valószínű, hogy a teret kifeszítő húrok már azért sem észlelhetők számunkra, mert ezek már csak
a négydimenziós térben lennének észlehetők, amit mi - lévén, hogy háromdimenziós lények vagyunk -
képtelenek vagyunk érzékelni.
Röviden, az én véleményen az, hogy a tér és az idő is az anyagból származtatható, ezek az anyag
tulajdonságaként foghatók fel, ill. abból eredeztethetők.
A tér görbületét csak tér-hálók megrajzolásával tudjuk illusztrálni. Ezek a valóságban nem
léteznek, de segítségükkel szemléletessé tehetjük a tömeg által előidézett tér-deformációt.
Az ábra első képe a két dimenziós tér deformációját próbálja szemléltetni, amint a tömeg egy
potenciál-gödröt hoz létre így deformálva el a sík felületet. Az ábra további részei a három
dimenziós térben a térrács vonalait ábrázolják tömeg nélkül ill. tömeggel, attól függően, hogy
a deformácós hatást milyen irányúnak tekintjük.
A mai napig nem tágult még ki annyira az Univerzum tere, hogy a szabadon maradt húrokban
teljesen feloldódjon a feszültség. Ezek még mindig valamennyire összenyomott állapotban vannak.
Ezért még most is nagy nyomást fejtenek ki, ez pedig a tér tágulását eredményezi. Ez a nyomás
a sötét energia, amely a sötét anyag jellemzője és a világ anyagának 73%-át adja. Hogy mennyire
képesek ezek a húrok kilazulni, azt nem lehet tudni, lehet hogy nagymértékben. A szabad húrok
nem akadályozzák egymás mozgását és a már stabil képződmények mozgását sem. A szabadon maradt
húrok nagy tömege alkotja tulajdonképpen az Univerzum terét. Ezek a húrok nem vesztették el a
rugalmasságukat, ezért bármilyen rezgést könnyen továbbítanak. Mivel együttesen egy összefüggő
teret alkotnak, ez a tér úgy viselkedik mint egy izotróp rugalmas közeg, amelyben a hullámok
szabadon gömbszimmetrikusan terjedhetnek. Pl. egy foton mozgása ebben a térben felfogható úgy is,
mint a rugalmas közeg egy fodrozódása. A szabad húrok sokasága számunkra érzékelhetetlen, csupán
a hatásaiból tudunk következtetni rá. Az általunk érzékelhető anyag (atomok) által kifeszített
tér a világ terének csak töredékét adja.
Az Univerzum terének méretét alapvetően két nagy hatás befolyásolja (a gravitáció és a
sötét energia). A gravitáció összehúzni igyekszik az Univerzumot, a sötét energia pedig tágítani.
E két nagy hatás viszonyától függ, hogy mi lesz a sorsa az Univerzumnak. Az Univerzum anyagának
sűrűségét tekintve három eset lehetséges.
A sík Univerzum-modell esetén a hatások egyensúlya alakul ki. Ezt a szituációt a világ átlagos
sűrűségének és egy kritikus sűrűségnek a viszonyával szokták megadni (omega). Ennek értelmében
a sík Univerzumra nézve az omega=1 érték adódik. Ez egy eléggé balanszírozott állapot, ami könnyen
kibillenhet ebből (sík-probléma) és átfordulhat a másik két állapot valamelyikébe. Sokak szerint
természetfeletti beavatkozásra lenne szükség ahhoz, hogy az állandóan jelentkező kis perturbációk
kiigazításával megmaradjon az egyensúly. A sík Univerzum jövője nem sok jót ígér, mert a csillagok
üzemanyagaként szolgáló könnyű elemek egy idő után elfogynak. Újak pedig olyan tömegben nem
termelődnek mint a Nagy Bumm-ot követően, ezért fokozatosan kihúnynak a csillagok és sötét,
jéghideg világ marad utánuk.
A zárt Univerzum esetén (omega>1) egy idő után győz az öszehúzó hatás és az Univerzum
tágulása átfordul zsugorodásba, amelynek a vége az egy pontba való összeomlás. Ezt a pontot
szingularitásnak nevezik. Az elmélet szerint a sűrűség végtelen nagy lesz, a térfogat pedig
zéró és megszünnek a fizika törvényei. Szerintem viszont nem ennyire teljes ez az összeomlás,
a tér nem teljesen zérus és az idő sem áll le teljesen. Ez lehetőséget ad egy újabb robbanásra.
Hasonló összeomlási folyamat zajlik le egy fekete lyuk létrejöttekor. A fekete lyuk egy
nagytömegű csillag összeomlásakor jön létre, amikor az elégette az összes üzemanyagát.
Ilyenkor egy szupernova robbanás kíséretében ledobja a külső rétegét, a megmaradt rész pedig
már nem képes többé ellenállni a gravitáció összeroppantó erejének, hiszen már nincs a
magreakciókból származó ellennyomás. Ekkor a megmaradt csillag-anyag összeomlik. A csillag
tömegétől függ, hogy valamilyen sűrű anyagú törpe égitest, esetleg neutroncsillag vagy fekete
lyuk lesz belőle. Fekete lyukká akkor válik, ha olyan nagy lesz a sűrűsége, hogy a fény sem
tud elszakadni tőle, azaz a szökési sebességnek nagyobbá kellene válnia a fény sebességénél.
Ezt túllépni pedig lehetetlen. A fekete lyuk az elmélet szerint szintén szingularitás.
Ki lehet számolni egy a fekete lyukat körülvevő és annak tömegétől függő gömbfelület sugarát
(Schwarzschild-sugár), amelyet kívülről átlépve visszatérni már elvileg sem lehetséges, csak
belezuhanni a fekete lyukba. Ezt a gömbfelületet nevezik a fekete lyuk esemény-horizontjának.
Az ábrán látható fekete gömbfelület a fekete lyuk esemény-horizontját ábrázolja. Maga a fekete
lyuk ezen gömb középpontjában van, ami egy végtelenül meggörbült téridő tartománynak felel meg.
A tér és az idő koordináták ebben a tartományban felcserélődnek, áthaladva az eseményhorizonton
ami a horizonton kívül a megtett utat jelentette, a horizontot átlépve már a jövőt jelenti.
Ez a jövő ám nem túl bíztató az oda tévedőnek, mert az árapály-erők pillanatok alatt szétszednék.
Forgó fekete lyuk esetén (és valószínű, hogy minden fekete lyuk forog) két egymásba ágyazott
eseményhorizontról is lehet beszélni. A külsőt átlépve a tér és idő koordináták felcserélődnek,
a belsőt is átlépve a csere ismét megtörténik, így elvileg vissza lehet jutni a való világba
(persze egyáltalán nem biztos, hogy ugyanoda és ugyanabba a korba kerülne vissza a merész utazó).
A töltéssel rendelkező fekete lyuk matematikai modellje még bonyolultabb, újabb szférák is vannak.
Az ábra nagyon vázlatos, az akkréciós korong a valóságban jóval szélesebb, eltakarja az esemény-
horizontot. A rajzon csak azt akartam jelezni, hogy az akkréciós korong az esemény-horizonton
kívül van ezért az egy látható keringő gáztömeg.
Amennyiben a fekete lyuk a térnek egy szingularitása ahol összeomlanak a fizika törvényei is,
akkor - kérdem én - hogyan számolhatunk mégis a horizont sugarával. De ez nemcsak egy
számítási dolog, hanem a csillagászok észlelései is bizonyítják, hogy a fekete lyuk körül
keringő anyagtömeg van (akkréciós vagy befogási korong), tehát a tömegvonzása éppen úgy létezik
mint bármely más égitest esetében. Számomra ez azt jelenti, hogy az a matematikai szingularitás
mégsem teljesedik egészen, hiszen akkor az anyagmegmaradás törvényének is meg kellene szünnie.
De ha az anyagmegmaradás törvénye összeomlik, akkor hogyan marad meg mégis a tömeg?
Ezért is gondolom én, hogy a Nagy Reccs alkalmával sem omlana össze az anyag a matematikai
értelembe vett szingularitássá. Ha pedig mégsem teljes az a szingularitás, akkor még lehetnek
valamilyen fizikai törvények is ott, bár kétség nem férhet hozzá, hogy rendkívüli állapotok
uralkodnak ekkor. Ha sikerülne megfejteni azt, hogy mi is van a fekete lyukban, akkor máris
közelebb jutnánk az Univerzum rejtélyének megfejtéséhez is. Egyesek szerint a fekete lyuk
maga egy újabb világot jelent, amihez nekük már semmi közünk nem lehet. De ha ezt a gondolatot
tovább viszük, akkor lehet, hogy a mi világunk is egy fekete lyuk, amely egy másik világban
képződött. Mindez azt jelentené, hogy a szingularitáson túl is van egy világ, új fizikával.
De akkor a különböző világok tereinek egymásba ágyazódásáról kellene beszélnünk. És ebben az
esetben mi van a végtelenül összeroppant térrel? Én nem hiszem, hogy ez így lenne egyrészt
azért mert mégiscsak van valami kapcsolatunk a fekete lyukkal, a tömegvonzása ebben a világban
hat, másrészt a fekete lyuk hosszú idő alatt visszapárologhat ebbe a világba, azaz nem vész el
örökre számunkra. Ha mégis igaz lenne az, hogy a mi világunk is egy fekete lyuk és ez is vissza-
párologhat egy másik világba, akkor hogyan értelmezhető az ősrobbanás elmélete? Amennyiben úgy
értelmeznénk ezt a másik világot, hogy a fekete lyuk a "túloldalon" felfúvódik és egy idő után a
"köldökzsinór" elszakadva egy új világ születik, akkor természetesen a fekete lyuk e világba
való visszapárolgásáról nem lehetne beszélni. De ez ellentmondana a megmaradási elveknek is,
hiszen a fekete lyuk tömegének megfelelő energia eltünne a világunkból. Hasonlóan sérülne az
impulzus- és impulzusmomentum-megmaradásának elve is. Ez az elképzelés tehát a saját világunkra
vonatkozó fizikai törvényeket is felborítaná.
Nagyméretű fekete lyuk esetében, amennyiben már nincs anyag a fekete lyuk környezetében
amit beszippantva tovább növelhetné a tömegét, még mindig ott van a vákuum-fluktuáció jelensége,
amely az esemény-horizonton kívül és belül is valódi részecske-párokat generál, és ezek egyes
részecskéi a horizonton átjutva még változtathatnak a fekete lyuk tömegén annak igen lassú
csökkenését idézve elő.
Kisméretű fekete lyuk esetében a horizont közelében az árapály (szétszakító) erők olyan nagyok
lehetnek, hogy a virtuális részecske-párokat is képesek szétszakítani. Így ott valódi anti- és nem
antirészecskék nagy tömegben jelennek meg. Ezek egy része az alagút-effektus révén kijuthat az
eseményhorizonton kívülre vagy a horizonton kívül de annak közelében keletkezet részecske-pár
anti tagja bekerül a horitonton belülre, míg a másik tag kívül marad. Ez a fekete lyuk sugárzásaként
fogható fel. De meg lehet közelíteni ezt a dolgot thermodinamikai nézőpontból is. A fekete lyuk
horizontjához közeledve a hőmérséklet hirtelen megugrik. Eszerint a fekete lyuk úgy viselkedik,
mint egy sugárzó fekete test. De a kisugárzott energiát valahonnan pótolni kell. Kívülről nézve
tehát a fenti jelenségek azt eredményezik, hogy a fekete lyuk sugárzást bocsát ki. Ez a kisugárzott
energia a fekete lyuk tömegének rovására megy, ami azt jelenti, hogy a fekete lyuk fokozatosan
párolog és hosszú idő után el is fogy.
Itt azért megjegyezném, hogy bár ez a jelenség matematikailag igazolható, de észlelni már csak
azért is nehéz, mert ez egy igen lassú folyamat, nagyobb fekete lyuk esetén évmilliárdokig eltarthat.
Kisebb fekete lyukak esetén ez a folyamat felgyorsul, a fogyás egyre erőteljesebb és a teljes
elfogyás pillanatában nagy robbanással zárul (bár ez csak feltételezés, ilyent még nem észleltek).
A fekete lyukak még mindig sok rejtélyt tartogatnak a számunkra.
A nyílt Univerzum esetén a világ tágulása nem áll meg (omega<1). A tér állandó tágulása
azt eredményezné, hogy a világ anyaga szétszóródna, a csillagok kihúnynának és egy sötét hideg,
élettelen Univerzum keletkezne. A további tágulás végül még az atomokat is szétbontaná és az
anyag elenyészne a végtelen térben. Manapság megoszlanak a vélemények arról, hogy vajon melyik
világ-modell az igazi a három közül.
Az idő
Ezt a részt rögtön azzal kezdeném, hogy szerintem az idő mint fizikai realitás nem létezik.
A természetben vannak folyamatok, a folyamatok pedig események láncolatából épülnek fel.
Az események láncolatát pedig ok-okozati viszonyok alakítják ki. Mi emberek ezt a láncolatot
az idő teléseként fogjuk fel és hajlamosak vagyunk azt hinni, hogy az idő éppen olyan konkrét
fizikai dolog mint pl. az anyag. Szerintem az anyagi folyamatok valóban zajlanak, az idő pedig
csak a mi felfogásunkban létezik. Az einsteini relativitás elmélet szerint az időt tetemesen
megnyúltnak mérhetjük a saját időnkhöz viszonyítva a hozzánk képest gyorsan mozgó rendszerben.
Az idő megnyúlása azt a gondolatot keltheti bennünk, hogy az időnek fizikai jellemzői vannak.
De az idő megnyúlása csak egyfajta viszonyítási dolog, az egymáshoz képest mozgó rendszerek
sebesség-viszonyaiból adódik. Természetesen számolunk az idővel, a legtöbb fizikai képletben
szerepel. Ez rendben is van, mert egyfajta mércét ad a folyamatok leírására. De úgy gondolom,
hogy nem lehet azt mondani, hogy itt van az idő a maga fizikai valóságában. Hogy az időt mérni
is lehet szintén félreértésre vezethet, mert akkor is csak fizikai folyamatokról van szó,
amelyeknek az ismétlődő szakaszait használjuk fel a mérésre.
Az idő fenti értelmezése szerint az időszakaszok a végtelenségig oszthatók, hiszen az idő
csak a mi felfogásunk szerint létezik. De ha azt is figyelembe vesszük, hogy idő-fogalmunk az
események láncolatát tükrözi, akkor azt kell megvizsgálnunk, hogy vajon van-e olyan szituáció
amelynél ez a láncolat már nem értelmezhető világosan. Ez a helyzet pedig az ősrobbanást követő
10^(-43)másodpercen belül volt, ezt nevezik a Planck-időnek. Ezen időtartamon belül a tér
mérete 10^(-33)cm (Planck-távolság) volt. Az Univerzum ezen fázisában a Heisenberg-féle
határozatlanság volt a mértékadó törvény, ahol a tér és az idő teljesen egymásba mosódott.
Ebben az esetben nem lehet beszélni eseményekről, folyamatokról. Ezért a világunkban megszokott
idővel csak a robbanást követő 10^(-43)s eltelte után számolhatunk. Ez a pont volt a valós
idő kezdete. Egyébként jelen világunkban sem értelmezhető az idő a Planck-távolságon belüli
tértartományban. Bár elvileg az idő a végtelenségig osztható, a valóság azonban egy pont után
gátat szab az idő további oszthatóságának. Tekinthetjük úgy is, hogy az idő kvantuma a 10^(-43)s.
Hogyan lehet akkor mégis leírni az időt? Önmagában sehogysem, de ha a fikikai folyamatok
szempotjából közelítjük meg a dolgot, akkor már mondhatunk róla valamit. A legjobb ha e célból
a periódikus változásokat vesszük alapul. A rezgések szinte mindenütt jelen vannak. Ha csak
arra gondolunk, hogy az elemi részecskéknek hullám természetük is van, akkor már a rezgéseknél
vagyunk, mert hullám nincs rezgés nélkül. Miből adódik ez a hullámtermészet? Ha a húrok olyan
szerkezetére gondolunk mintha rugók lennének, akkor ezek kilazulva rezeghetnek is, sőt át is
adhatják egymásnak a rezgéseket, ami a hullámok kialakulását jelenti. Az elemi részecskék húrok
sokaságából tevődnek össze. A részecskét felépítő húrok rezgései összegződnek és felharmónikusokat
hoznak létre. Egy ilyen részecske azon túl, hogy a húrok csomóba kapcsolódásasa révén jött létre
(ez képviseli a részecske-jelleget) egyfajta rezgésállapottal (saját-rezgés) is jellemezhető
(ennek terjedéséből adódik a hullám-jelleg). Egy atomból kiinduló hullám nem áll meg az atom
határánál, hanem azt a szabad húrok is továbbítják valameddig. Ezért van az, hogy egy atomi
részecskét leíró hullámfüggvény túlnyúlik az atomon és nem lehet pontosan meghatározni egy
atomnak a peremét. A szabad húrok, melyek a teret feszítik ki, már jobban kilazult rugókhoz
hasonlóak. Saját rezgésük csekélyebb, de más részecskék által gerjesztett rezgéseket továbbítják.
A rezgések folyamatának (a sorrendiség és együtt-történés) leírásához bevezetjük az időt.
A mindennapi gyakorlatban inkább a mi emberi léptékünkhöz közelebb álló folyamatokat szoktuk
használni az idő mérésére, mint a Föld keringését a Nap körül. Ezt aztán oszthatjuk kissebb
részekre vagy képezhetünk nagyobb időtartamokat is. A pontosabb mérés atomórával történik,
amelynél egy kitüntetett atom fentebb említett saját-rezgését használják etalonként.
Az egymáshoz képest bizonyos sebességgel mozgó rendszerek idő-dilatációját a következőképpen
kell érteni. Ha egy rendszer sebességét a fény sebességéhez viszonyítjuk, akkor ezt a viszonyt
a v/c aránnyal tudjuk kifejezni, ahol v a rendszer sebessége, c pedig a fénysebesség.
Mivel a c egy konstans érték, ezért az bármilyan sebességgel mozgó rendszerből mérve ugyanannyi.
A fenti arány figyelembe vételével egy un. Lorentz transzformációt alkalmazva kiszámítható,
hogy egy kisebb v1/c arányú sebességgel mozgó rendszerből nézve egy nagyobb v2/c arányú sebességgel
mozgó rendszer által megtett úthoz szükséges idő hosszabbnak adódik, mintha azt a v2 sebességgel
mozgó rendszerben mérnénk. Azaz a nagyobb sebességgel mozgó rendszer ideje megnyúltabbnak látszik
a kissebb sebességgel mozgó rendszerből nézve. Ha az egyik rendszer sebessége a másikhoz képest
megközelíti a fény sebességét, akkor az időnek ez a relatív megnyúlása már tetemes lehet.
A gyorsabban mozgó rendszerben lévő nem veszi észre, hogy a idő számára lassabban telik, mert
minden lassul, még az életritmusa is, azaz a sajátidője szerint ő éppen olyan hosszan éli le
az életét, mint a másik rendszerben élő a sajátidője szerint. De a külső megfigyelő már másként
látja a dolgot, számára úgy tűnik, hogy a másik órája lassabban jár, azaz egy adott pillanatban ő
fiatalabbnak látja a másikat, akivel ha egy rendszerben élnének éppen egyidősek lennének.
Az ábra első része két rendszert mutat, az egyiket állónak tekintve (v1=0) a másik ehhez
képest v2 sebességgel mozog. Mindkét rendszerben a 6 egységnyi s út megtételéhez 6 egységnyi
időre van szükség. A saját idője szerint mindkét rendszerben lévő így is méri a megtételhez
szükséges időt. De a v1 sebességű rendszerből nézve (a v1 sajátidője szerint mérve) a v2
rendszerbeli rövidebb idő alatt teszi meg az utat (5,7 időegység). Egyben a megtett út is
rövidebbnek látszik. Azaz a v1 rendszerből nézve a v2 ideje megnyúltnak (hosszabb időegység),
a hosszúság pedig rövidebbnek tűnik. Ha a v2 fénysebességgel mozogna (c) v1-hez képest, akkor
az idő megnyúlása végtelen naggyá válna, a hosszúság pedig végtelen kicsivé. Az ábra a v1
rendszer szemszögéből mutatja a látszólagos idő-dilatációt, de a v2 rendszerből nézve a v1
rendszer órája késne, hiszen relatív sebességekről van szó. A valóságban ez az egész nem ilyen
lineáris, de a dolog lényegének megértése képletek nélkül talán így is elérhető.
Az ábra második része azt szemlélteti, hogy a gyorsítás ill. lassítás alkalmával az idő egy
görbét ír le amíg az egyik rendszer egy másik rendszer sebesség állapotát eléri.
Nagy tömeghez közeledve szintén lelassul az idő ill. attól távolodva újra gyorsabbá válik,
hiszen a gravitáció és a gyorsulás a relativitás elmélete szerint megkülönböztethetetlen ebből
a szempontból.
Newton az időt egy nyilvesszőhöz hasonlította, egyenes, egyirányba mutat, ütemét nem
változtatja. Ez volt az abszolút idő fogaloma. Einstein rájött, hogy ez nem így van, az idő
nem egy állandó valami mert az egymáshoz képest mozgó rendszerek esetében nem mindegy, hogy
melyik rendszerből mérjük az időt. Ezért ő az időt inkább egy folyóhoz hasonlította, amelynek
folyása le is lassulhat egy széles mederben, de fel is gyorsulhat amennyiben a medre leszűkül.
Sőt görbült is lehet akárcsak a folyó kanyarulata. A mai felfogás szerint ezt a hasonlatot
annyiban módosították, hogy az idő folyama akár teljes húrkot is leírhat, sőt el is ágazhat.
Leírhat egy olyan kanyart, amelynél az idő egy múltbeli állapotához ér vissza. Ez felveti
az időutazás lehetőségét. Az elágazáson azt kell érteni, hogy az idő két különböző kvantumtérben
folyik tovább, azaz egy másik Univerzum is keletkezik az elágazáskor. Az időnek ezzel az
elágaztatásával lehet feloldani az időutazásból eredő paradoxonokat, pl. olyanokat mint amelynél
valaki visszamenve a múltba találkozik saját ifjúkori énjével, akit megöl. De akkor hogyan
érhette meg a jelenkori korát? Az ilyen logikai bukfenc úgy oldható fel, hogy az idő kettéhasad,
két kvantumtér keletkezik, az egyik amelyik a jelenlegi életnek megfelelő, a másik a halott énnel
együtt már egy újabb világot jelent. Mindez azt is jelenti, hogy nem lehet csakúgy eltünni
az egyik világból és átlépni egy másikba, vagyis nem lehet megkettőzni magunkat egy időutazással
és egyszerre létezni két időpontban.
Halálunk bekövetkeztével sem tűnünk el a világból, testünk egy darabig még egybenmarad, majd
fokozatosan szétoszlik, de a testünket felépítő atomok - szétszóródva ugyan - még nagyon sokáig
megmaradnak, és testünk atomjainak jelentős része új életek felépítésében vesz részt.
A lélekkel kapcsolatos kérdések boncolgatása pedig nem a fizika feladatköre mert a fizika csak
az anyagi világ törvényeinek megismerését tűzte ki célként.
Felvetődhet a negatív idő gondolata is annak kapcsán amikor az esetleg zárt Univerzum a tágulás
után visszafordul összehúzódásba. Ilyenkor a dolgok gyakorlatilag fordítva történnének mint
a táguláskor, hasonlóan ahhoz mint amikor egy filmet hátrafele játszanak le. Ez azt a gondolatot
szűlheti, hogy az idő negatívvá válva visszafele pörög. Az Univerzumot kívülről nézve valóban
ez lenne a látszat. Valójában
|