 |
 |
|
|
[ Pobierz całość w formacie PDF ] ale czas kosmiczny, tak jak bywa on zwyczajnie definiowany, rozpoczął się w zderzeniu . Zdanie to jest bardzo niejasne. Zauważmy, że scenę dla modelu stanowi pięciowymiarowa czasoprzestrzeń, a więc czas jest jednym z jej wymiarów i właśnie w tym czasie Wszechświat mógł istnieć nieskończenie długo . Nie był to jednak czas naszego Wszechświata (który się jeszcze nie pojawił), lecz raczej jakiś meta-czas dla różnych możliwych wszechświatów (3-bran). Nasz czas rozpoczął się w kataklizmie zderzenia. Oto jak do tego doszło. Brana objętościowa albo powstała w pobliżu brany ukrytej, albo się od niej oderwała. Z chwilą gdy zaistniała, zaczęła doznawać przyciągania ze strony brany widzialnej. W ten sposób brana objętościowa rozpoczęła swoją podróż wzdłuż jednego z wymiarów pięciowymiarowej czasoprzestrzeni w kierunku brany widzialnej. W trakcie podróży zachowała swoją płaskość l równoległość do pozostałych dwu bran, ale działanie kwantowych efektów powodowało powstawanie na niej małych zmarszczek-fluktuacji. Istotną rzeczą jest to, że model przewiduje ich charakter l wielkość. W miarę poruszania się brany w pięciowymiarowej czasoprzestrzeni większe fluktuacje - powyżej pewnej skali wielkości - zamrażają się (tzn. ich wielkość przestaje się zmieniać), a poniżej tej skali wykonują oscylacje. Wreszcie następuje kataklizm. Brana objętościowa zderza się z braną widzialną. Część energii kinetycznej, powstałej w wyniku kolizji, zmienia się w ciepło. Rodzą się wielkie ilości energii promienistej. Wszystko skąpane w gorącej kąpieli. Zderzenie to Jest w gruncie rzeczy Wielkim Wybuchem, dającym początek naszemu Wszechświatowi. Dalej wszystko rozgrywa się zgodnie ze standardowym modelem kosmologicznym. Jednakże model zderzenia bran wnosi dwa istotne elementy do modelu standardowego. Po pierwsze, w historii naszego Wszechświata nigdy nie było kłopotliwej początkowej osobliwości. Zderzenie bran można uważać za gigantyczną katastrofę w skali kosmicznej (katastrofę, której zawdzięczamy nasze istnienie!), ale mimo wszystko nie jest to osobliwość w sensie matematycznym. I po drugie, w modelu ekpyrotycznym nie trzeba przyjmować warunków początkowych dla Wielkiego Wybuchu a priori, niejako z powietrza (jak to się czyni w kosmologii standardowej), są one bowiem ustalone przez fizykę zderzenia. Obszar zderzenia dwóch bran był nieporównywalnie większy od tego zaniedbywalnie małego fragmentu , z którego powstał nasz Wszechświat. Nic zatem dziwnego, że wszystko wewnątrz naszego Wszechświata, choćby obecnie oddzielone największymi odległościami, jest ze sobą przyczynowo powiązane. A zatem celem wyjaśnienia niektórych globalnych charakterystyk Wszechświata, na przykład tego, że temperatura mikrofalowego promieniowania tła jest wszędzie niemal identycznie taka sama, nie trzeba odwoływać się do modelu inflacyjnego (por. rozdział 7). W związku z tym PaulSteinhardt, kiedyś wielki badacz l zwolennik kosmicznej inflacji, przeszedł teraz do obozu jej przeciwników. Model inflacyjny przewidywał, że przestrzeń Wszechświata jest płaska. Cały bowiem nasz obserwowalny świat rozdął się do obecnych rozmiarów właśnie dzięki inflacji; stanowi więc mały fragment jakiejś większej przestrzeni, dziś dla nas nieobserwowalnej w całości. A mały fragment dowolnie zakrzywionej przestrzeni jest zawsze w przybliżeniu płaski. Przybliżenie jest tym lepsze, im mniejszy fragment obserwujemy. W modelu zderzenia dwu bran świat Jest płaski w naturalny sposób , ponieważ - jak pamiętamy - model funkcjonuje tylko wówczas, gdy wszystkie trzy brany, występujące w scenariuszu zderzenia, są płaskie. Model ekpyrotyczny może się poszczycić jeszcze jedną prognozą. Na branie objętościowej, w trakcie jej wędrówki w kierunku brany widzialnej, powstają kwantowe fluktuacje. Jak wiemy. ich wielkość jest dobrze określona. W akcie zderzenia fluktuacje odciskają się na branie widzialnej, skutkiem czego w nowo narodzonym Wszechświecie fluktuacje - i to o ściśle określonej wielkości - są obecne od samego początku. To one staną się potem zarodkami galaktyk i ich gromad. Stwarza to możliwości, przynajmniej teoretycznego, testowania modelu. Już obecnie mierzy się ze znaczną precyzją wielkość początkowych fluktuacji zapisanych w mikrofalowym promieniowaniu tła, a planowane na najbliższą przyszłość misje satelitarne dokładność tę istotnie zwiększą. Możemy żywić uzasadnioną nadzieję, że uda się wówczas rozstrzygnąć, czy rację ma model inflacyjny, czy model zderzających się bran. Chwila na refleksję Zledzenie najnowszych wyników badań jest czymś niezmiernie emocjonującym. Wrażenie, że oto trzyma się rękę na pulsie i że jest się świadkiem pierwszej linii badań, bywa frapujące. Niekiedy jednak jest w stanie przyćmić fakt, iż te najnowsze osiągnięcia mogą być tylko wstępną hipotezą. Dopiero po chwili spokojniejszej refleksji nabiera się odpowiedniego dystansu l przychodzi czas na bardziej wyważoną ocenę. Model Wielkiego Wybuchu jako dwu zderzających się ze sobą bran jest pod wieloma względami atrakcyjny. Przede wszystkim pozwala on uniknąć początkowej osobliwości l traktuje sam Wielki Wybuch jako skutek poprzedzających go procesów fizycznych. Co więcej, czyni to w ramach szerszej teorii, l to mającej ambicję, by być teorią fundamentalną całej fizyki. Ale w tym tkwi także słabość modelu. Jak bowiem wiemy, M-teoria ciągle jeszcze znajduje się we wstępnej fazie swojego rozwoju i podczas dokładniejszego jej opracowywania wiele się jeszcze może zmienić. Innym poważnym mankamentem modelu ekpyrotycznego jest to, że wydaje się on bardzo szczególnym przypadkiem . Wprawdzie - jak podkreślają jego autorzy - dostarcza on warunków początkowych dla modelu Wielkiego Wybuchu (który warunki te musiał zakładać a priori), ale sam wymaga zaistnienia bardzo nietypowej sytuacji. W odpowiedniej odległości od siebie w pięciowymiarowej czasoprzestrzeni muszą znalezć się dwie, dokładnie równoległe względem siebie, płaskie 3-brany. W pobliżu jednej z nich powinna powstać trzecia brana, dużo lżejsza od pozostałych dwu, która - poruszając się w odpowiedni sposób l w odpowiednim kierunku - zderzy się wreszcie z drugą braną. To wszystko wymaga przyjęcia bardzo szczególnych warunków początkowych dla całego procesu. Niewątpliwie, wkrótce pojawią się dalsze prace, które ulepszą model ekpyrotyczny i, być może, złagodzą lub nawet usuną niektóre z jego zbyt mocnych założeń. Wydaje się jednak, że problemu warunków początkowych nie da się w tym scenariuszu całkowicie uniknąć; można go jedynie przesunąć do jakichś jeszcze wcześniejszych procesów. Model ekpyrotyczny natrafia na jeszcze inną, poważną trudność, tym razem natury pojęciowej. Dzieje się on w czasoprzestrzeni, tyle że o liczbie wymiarów o jeden większej niż zwykła ogólna teoria względności. Pod tym względem model ekpyrotyczny jest krokiem wstecz w stosunku do tych poszukiwań kwantowej teorii grawitacji, wedle których na [ Pobierz całość w formacie PDF ] |