Prof. Peebles: wiemy, jak wygląda Wszechświat daleko stąd i jaki był w zamierzchłej przeszłości

Noblista z 2019 r. pisze o tym w książce „Stulecie kosmologii. Jak zrozumieliśmy Wszechświat”, będącej podsumowaniem badań i wiedzy na temat, jak też zwieńczeniem dorobku P.J.E. Peeblesa, emerytowanego profesora uniwersytetu w Princeton, piastującego katedrę im. Alberta Einsteina. Specjalista głównie zajmował się kosmologią teoretyczną i za dokonania w tej dziedzinie otrzymał Nagrodę Nobla.

To jeden z najbardziej cenionych kosmologów na świecie, jego Nagroda Nobla w tej dziedzinie nie jest zatem zaskoczeniem. Brał udział w wielu największych odkryciach, jakich dokonano w ostatnich dziesięcioleciach. Tym większą wartość ma jego książka, w której przekonuje, że dzięki badaniom, jak też – to bardzo ważne - intuicji badaczy mogliśmy zrozumieć jak wygląda Wszechświat. Przyznaje oczywiście, że teoria ostateczna, nie jest jeszcze w zasięgu naukowców, o ile kiedykolwiek w ogóle będzie możliwa.

Zdaniem P.J.E. Peeblesa rewolucja nastąpiła w latach 1998-2003, w okresie pięciolecia podczas którego badacze zgodzili się co do podstawowych faktów, jeśli chodzi o nasze wyobrażenia o Wszechświecie. Przede wszystkim wiemy, że można go opisać przy użyciu ogólnej teorii względności Alberta Einsteina. Że wszystko się zaczęło od Wielkiego Wybuchu, a Wszechświat jest jednorodny i izotropowy, czyli nie ma wyróżnionego środka ani kierunku, jak też żadnych widocznych brzegów. Niewielkie w tym układzie „zaburzenia materii” to istnienie gwiazd, planet i ludzi.

Według ogólnej teorii względności niemal jednorodny Wszechświat musi się rozszerzać albo kurczyć. Wygląda na to, że raczej się rozszerza, na co wskazuje przesunięcie ku czerwienie światła gwiazd z galaktyk. A im bardziej są one oddalone od Ziemi, tym ten efekty jest większy. Więc wszystko się zgadza.

Kosmolodzy zgadzają się również, że we Wszechświecie występuje tzw. ciemna materia, słabo oddziałująca ze zwykłą „namacalną” materią. W tym właśnie jest problem. Nie ma bezpośredniego dowodu na jej istnienie, ale jest siła ludzkiego rozumu i wnioskowania. Ciemna materia nie została wykryta, ale jej występowanie lub czegoś innego sugeruje przyciąganie grawitacyjne, jakie jest obserwowane na przykładzie ruchu galaktyk.

Intuicja naukowców, zdolność wnioskowania, jest ogromną siłą – zwraca uwagę Philip James Edwin Peebles. Przypomina, że ponad 100 lat temu podobnie było z teorią względności, która dopiero później wielokrotnie została potwierdzona obserwacjami. Podobnie może być z ciemną materią. Ale to nie jedyna „ciemność” we Wszechświecie, bo gdzieś tam jest jeszcze „ciemna energia”.

„Ta nowa nazwa jest jednak w zasadzie tylko nieudolną próba ukrycia, że tak naprawdę stanowi ona nieznany parametr, który przyjmujemy, ponieważ pozwala nam bardzo dobrze połączyć teorię z obserwacjami” - stwierdza laureat Nagrody Nobla. Badacze często stosują takie zabiegi w nazewnictwie, zresztą ciemna energia przez Alberta Einsteina była nazywana „stałą kosmologiczną”. Trzeba było ją przyjąć, żeby równania się zgadzały. I jak na razie wszystko się zgadza z tym, co wiemy. Takie pragmatyczne podejście nie może jedynie usypiać badawczej czujności i tak potrzebnego zawsze w nauce krytycyzmu.

Wypełniająca Wszechświat ciemna energia ma przyśpieszać tempo jego rozszerzania się, a od ciemnej materii różni ją to, że ma siłę odpychającą. Galaktyki poruszają się zbyt szybko, by mogło je wiązać przyciąganie grawitacyjne znajdujących się w nich gwiazd. Wszechświat zatem się rozszerza i to w coraz szybszym tempie. Odkrycia tego dokonano w 1998 r. Z kolei w 2003 r. stwierdzono, że z rejonów o większym zagęszczeniu galaktyk do Ziemi dociera promieniowanie o wyższej energii (o częstotliwości przesuniętej w kierunku niebieskiej części widma). Co też interpretowane jest jako przejaw ciemnej energii.

„Wszechświat ewoluuje i nie znajduje się w stanie stacjonarnym” – zaznacza prof. Peebles. A swą ewolucję zaczął od wczesnego gęstego stanu. Możemy temu ufać? „Jak to zwykle bywa, nadal pozostało kilku sceptyków” – przyznaje noblista. I dodaje, że obecna teoria przeszła pomyślnie wiele badań, podczas których uczeni analizowali Wszechświat na wiele różnych sposobów. (PAP)

autor: Zbigniew Wojtasiński

zbw/