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

Next