Metawszechswiat

Bożena Kastory: - Jest pan twórcą zdumiewającej hipotezy o nieskończonej liczbie wszechświatów, przy czym każdy z nich miał powstać po własnym Wielkim Wybuchu. Według pana, wiele z nich istnieje równocześnie z naszym, a we wszystkich działają inne prawa fizyki. Nie możemy ich obserwować i nie mamy z nimi kontaktu. Co skłoniło pana do wysunięcia takiego przypuszczenia?
Martin Rees: - Idea wielu wszechświatów czy meta- wszechświata, jak proponuję nazwać ich zbiór, pozwala wyjaśnić zadziwiające cechy wszechświata, w którym żyjemy.
- Mógłby je pan wymienić?
- Fizycy, astronomowie i filozofowie od dawna zastanawiali się, dlaczego pewne podstawowe prawa przyrody oraz stałe fizyczne wyrażane w liczbach sprawiają wrażenie, jakby były starannie dobrane, subtelnie zharmonizowane w tak szczególny sposób, by po miliardach lat umożliwić pojawienie się świadomego obserwatora. Jakby jakaś kosmiczna istota starannie je z sobą zestawiła. Bardziej zdumiewające jest to, że owo dopasowanie musiało się dokonać już w pierwszych ułamkach sekundy po Wielkim Wybuchu.
- Co mogłoby się stać, gdyby na przykład siła ciążenia była w naszym wszechświecie inna niż jest?
- Nie byłoby naszego wszechświata. Byłby zupełnie inny. Prawdopodobnie absolutnie martwy. Gdyby przyciąganie grawitacyjne było tylko nieco większe, przyniosłoby to dramatyczne konsekwencje dla losu wszechświata. Niedługo po Wielkim Wybuchu musiałby się on zapaść pod własnym ciężarem. Taki generalny kolaps zdarzyłby się długo przedtem, nim mogłoby powstać życie. Gwiazdy podobne do Słońca, liczącego ok. 5 mld lat, wypalałyby się już po pierwszym miliardzie lat. Nie powstawałyby gwiazdy następnej generacji i nie byłoby materiału na żywe istoty. Natomiast gdyby siła grawitacji była mniejsza niż jest, materia powstała w Wielkim Wybuchu rozwiałaby się w ogrom- niejącej pustce, nie two- rząc jakichkolwiek struktur (gwiazd, galaktyk, planet), bo przyciąganie między cząstkami materii byłoby za słabe. Gdyby zaś siły jądrowe wiążące protony i neutrony w jądrach atomów były za słabe, niestabilność i nietrwałość cechowałyby większość pierwiastków. Własności atomów helu, berylu i węgla są również tak precyzyjnie dostrojone, że niewielka ich zmiana wykluczałaby powstawanie atomów węgla i tlenu, pierwiastków podstawowych dla życia. To tylko kilka przykładów.
- Można więc albo uznać, że wszystkie wartości decydujące o losach wszechświata zostały celowo dobrane, by umożliwić ewolucję i pojawienie się inteligentnych obserwatorów, albo przyjąć, że to jeden z nieskończenie wielu różnych wszechświatów i że wśród nich taki mógł się zdarzyć?
- Można powiedzieć, że tak jak zegarek świadczy o istnieniu zegarmistrza, tak wszechświat perfekcyjnie dostrojony do potrzeb życia wskazuje kryjący się poza jego aktem stworzenia misterny plan. Ale można się też odwołać do innej analogii - sklepów z gotowymi ubraniami. Jeśli takich sklepów i ubrań jest bardzo dużo, w końcu każdy znajdzie w nich coś, co jest mu potrzebne i na jego miarę.
- Zatem wszechświat, w którym żyjemy, byłby jednym z "gotowych ubrań", nie szytych dla nas na miarę, po prostu jednym z gigantycznego zbioru odmiennych światów, czasem krańcowo różnych, wśród których ten nam znany umożliwia życie. Czy nie można jednak powiedzieć, że idea metawszechświata pojawiła się z pilnej potrzeby ucieczki od tajemnicy istnienia świata, którego własności fizyczne są tak doskonale zharmonizowane z potrzebami życia?
- Nie mówiłbym o ucieczce od tajemnicy. Według mnie, jest to hipoteza w najbardziej naturalny sposób wyjaśniająca szczególne cechy naszego wszechświata.
- Czy inne wszechświaty - jeśli istnieją - powstawały w podobny sposób jak nasz?
- Na ten temat zdania są podzielone. Rosyjski astronom Andriej Linde uważa na przykład, że metawszechświat może być nieskończony i wieczny, choć ciągle się w nim tworzą obszary stające się oddzielnymi, oderwanymi od siebie wszechświatami. Mają one jednak wspólnych "przodków". Według tej hipotezy, Wielki Wybuch, który zapoczątkował nasz wszechświat, byłby tylko jednym z serii podobnych do siebie wydarzeń. Moim zdaniem, również wewnątrz czarnych dziur mogą powstawać osobne wszechświaty. Niewykluczone, że te niezwykłe fenomeny kosmiczne, w których materia ściśnięta jest do ekstremalnej gęstości, tak wielkiej, iż obiekt o masie miliona ton zmieściłby się w jądrze jednego atomu, są przejściami do innej czasoprzestrzeni. Czarne dziury w centrach niektórych galaktyk mają masy milionów, a nawet miliardów Słońc. W środku gigantycznej galaktyki w Gromadzie Panny znajduje się czarna dziura o masie 3 mld Słońc. Jest większa od całego Układu Słonecznego. Na jej powierzchni czas niemal się zatrzymuje. Obserwator umieszczony w pobliżu byłby świadkiem przyszłej historii zewnętrznego świata w czasie, który wydałby mu się bardzo krótki. Wszechświat jest podziurawiony czarnymi dziurami. Niewykluczone, że przestrzeń wewnątrz nich zamiast ulegać nieskończonemu zgniataniu, może utworzyć nowy wszechświat.
- W książce "Before the Beginning" (wydanej w Polsce pod tytułem "Przed początkiem") napisał pan, że chcąc zrozumieć własne pochodzenie, musimy najpierw dobrze zrozumieć gwiazdy. Na czym ten związek polega?
- Bez gwiazd nie byłoby nas. I to w najbardziej dosłownym, materialnym sensie. Nie jest to hipoteza, ale dobrze udokumentowana teoria. W młodym wszechświecie znajdowały się tylko najlżejsze, najprostsze pierwiastki - wodór i hel. Natomiast atomy cięższych pierwiastków, z których jesteśmy zbudowani, czyli węgla, tlenu, żelaza, powstały wewnątrz gwiazd. Te ostatnie zyskują energię z reakcji termojądrowych, przekształcając wodór w hel, następnie hel w węgiel itd. Kiedy stare gwiazdy, które zużyły już całe paliwo jądrowe, zapadają się do wnętrza bądź eksplodują jako supernowe, wyrzucając w przestrzeń międzygwiezdną swoje resztki, ów materiał tworzy kolejne gwiazdy i planety. Z takiej kosmicznej przeróbki powstało Słońce i planety Układu Słonecznego. Jesteśmy więc popiołem martwych gwiazd lub - jak kto woli - nuklearnymi odpadami z ich przerobionego paliwa.
- Trudno o lepszy dowód naszego związku z resztą uniwersum. Wiem, że jest pan nie tylko teoretykiem, ale również astronomem obserwatorem. Jakie wielkie pytania w tej dziedzinie przyciągają pana uwagę?
- Myślę, że największe dotyczy tego, w jaki sposób nasz wszechświat ewoluował od momentu Wielkiego Wybuchu, ok. 12 mld lat temu, do swojej obecnej postaci. Tuż po wybuchu całą materię, energię i przestrzeń można było opisać kilkoma prostymi liczbami określającymi, jak wiele jest w nim materialnych cząstek i promieniowania i jakie jest tempo ekspansji przestrzeni. Dziś lepiej rozumiemy zasady, według których przebiegało tworzenie coraz bardziej skomplikowanych struktur. Stało się to możliwe dzięki teorii, symulacjom komputerowym i obserwacjom nie tylko lokalnych części naszego wszechświata, ale galaktyk tak odległych, że światło biegnie od nich do nas 10 mld lat.
- Niemal od początku wszechświata?
- Niezupełnie od początku, ale przez 80-90 proc. czasu, jaki upłynął od Wielkiego Wybuchu. Dzięki temu widzimy te galaktyki takimi, jakimi były tuż po Big Bangu. W ciągu ostatnich pięciu lat odkryliśmy również wiele gwiazd z krążącymi wokół nich planetami. To bardzo ważne, bo być może są inne miejsca we wszechświecie, gdzie też istnieje życie.
- Sądzi pan, że to możliwe?
- To pytanie należy skierować raczej do biologów niż do astronomów. My wprawdzie mamy do czynienia z obiektami wielkimi, czasem znajdującymi się w olbrzymich odległościach od nas, istniejącymi tuż po powstaniu świata, ale fenomeny, którymi zajmują się biologowie, są bardziej skomplikowane. - Wiele kosmicznych wydarzeń, choćby olbrzymie wybuchy promieniowania gamma, którymi pan się również zajmuje, wciąż jest niewyjaśnionych. - Te wybuchy w różnych częściach nieba są tak potężne, że ich rozbłyski na kilka sekund mogą zaćmić światło miliardów galaktyk, składających się z miliardów gwiazd. Pozwalają one obserwować naturę w jej najbardziej skrajnych przejawach, swoistego testowania praw rządzących przyrodą. Dlatego są tak fascynujące.
- Czy nie zdumiewa pana fakt, że mózg człowieka wydaje się być zupełnie niezłym "narzędziem" do pojmowania zarówno tego, co przerasta go swym ogromem, jak i wydarzeń, do których doszło miliard lat przed nami?
- Myślę, że tym, co czyni rzeczy niełatwymi do zrozumienia, nie są ich rozmiary czy oddalenie w czasie, ale stopień ich komplikacji. Ewolucja życia, ciało motyla bądź ludzki mózg są trudniejsze do pojęcia niż wnętrze gwiazdy, bo wprawdzie w tych ostatnich panować mogą ekstremalne, obce nam warunki (wysokie temperatury, ogromna gęstość materii, krańcowe zakrzywienie przestrzeni), ale wszystko jest tam mniej skomplikowane. Dlatego gwiazda jest obiektem o wiele prostszym niż owad, bo ten ostatni jest wprawdzie mały, ale składa się z kolejnych warstw niezwykle złożonych struktur. Dlatego łatwiej rozumieć gwiazdy niż samych siebie.
- Gdyby miał pan wybór, co chciałby pan odkryć w ciągu najbliższych dziesięciu lat?
- Interesuje mnie szczególnie problem tzw. ciemnej materii we wszechświecie. To kolejna zagadka, której nadal nie potrafimy rozwiązać. Wszystko wskazuje na to, że ponad 90 proc. wszechświata nie powstało ze znanej nam materii, ale z czegoś innego. Mamy wystarczające dowody, by twierdzić, że nieznana nam materia istnieje, na przykład zewnętrzne części galaktyk obracają się tak, jakby były przyciągane przez duże masy znajdujące się wewnątrz galaktyk. Dzięki badaniom i obserwacjom możemy jednak wytropić tylko ok. 10 proc. materii tworzącej wszechświat. Chciałbym, by udało się nam wyjaśnić tę zagadkę.