kozmológiai elméletek

címmel tartott nemrégiben egy fizikus előadást a falunkban.

A Nagy Bumm-elméletet ismertette, hozzátéve, hogy a modern felfogás szerint ez, és a hozzá kapcsolódó egyéb teóriák (kvantum színdinamika, szuperhúr-elmélet és a többi) bizony elég jó magyarázatnak bizonyultak.

Egy megdöbbentően érdekes és egy érthetetlen dolog is megmaradt bennem. Ezek összefüggnek.
(Persze, laikusként nem biztos, hogy mindenre jól emlékszem, és mivel laikusokhoz beszélt, lehet, hogy ő is egyszerűsített)
Kezdjük az érdekessel:
A világegyetem egyre gyorsuló ütemben fúvódik fel. Minden galaxis mindegyik mástól egyre gyorsabban távolodik. Hogy ez a gyorsulás hogyan lehetséges, arra a klasszikus fizika látszólag nem ad választ. (Rossz) hasonlatként elhangzott, hogy a mazsolás muffin sülése közben a mazsolaszemek egyre távolodnak egymástól, ámde a példa azért vacak, mert míg a muffin esetében a távolodási folyamatot gondolatban megfordítva (vagyis időben "visszajátszva") meghatározható egy "közzépont", ahonnan a mazsolák elindultak, ahonnan szerteröppentek, addig a galaxisok esetében ilyen nincs. Nem határozható meg egy olyan eredet-pont, ahonnan a robbanás szétlökte az anyagot, ami úgy lenne elképzelhető, mint egy csillagszóró izzó kis közepe. Az általam rossznak nevezett példával az a baj, hogy hagyományos 3D-s, klasszikus fizikai gravitációs szemléletünkhöz kötődik.
Valahogy így működik:
Adott egy nagy, 3D kooridnáta-rendszerbeli világegyetem, benne kicsi izzó gesztenye, egyszer csak Baaang!, kipukkad, záporozik a sok részecske mindenfelé, összeállnak, sűrűsödnek, anyaggá alakulnak, repülnek tovább, mint ki jól végezte dolgát, és ezt látjuk magunk körül most. Ámde egy ilyen kezdőlökés után a klasszikus modellben a gravitáció fékezné a mozgást, a "középpontba" húzná vissza az anyagot, a hőmérséklet csökkenésével, világítással, szétsugárzással energia veszne el, a mozgás lassulna.
De ennek épp az ellenkezőjét mutatják a megfigyelések, a tágulás sebessége nő.
Ebből több dolog is következhet: az emergiamegmaradás érvénytelensége, a megfigyelések pontatlansága, vagy a legkézenfekvőbb, azaz hogy a 3D kooridnátájú középpontos robbanási modell itt nem jó közelítés.

A fizikus magyarázata hasfelmetszően izgalmas volt.
Nem találunk hétköznapi analógiát 3D-ben, de absztrahálhatunk alacsonyabb dimenziókról, mert ott van ilyen példa.
Kezdjük 1D-ben. A kör kerületén (maga a kör 2D objektum, de a kerülete csak vonal) jelöljünk ki néhány pontot. Ha felfújjuk a kört (növeljük a sugarát) a pontok egymástól úgy távolodnak, hogy közöttük nem található kitüntetett helyzetű, a távolodás minősége mindenfelé egyenletes. Nincs "középpont".
Ennek kétdimenziós megfelelője egy 3D objektum kétdimenziós burka, egy lufi (vagy gömb) felülete. Felfúváskor bármely két pont távolsága nő, de úgy, hogy a felületen nem találhatunk kitüntetett pontot, amitől mindenki más mint középpontól távolodik. FIGYELEM! A gömbön mint testen van ilyen pont, a gömb középpontja, de a gömbfelületen nincs.
Az absztrakciós lépés: a galaxisok távolodásának modellje egy 4D hipergömb 3D burka. A 3D-ben nincs ilyen kitüntetett pont, de 4D-ben ilyen lehetne a hipergömbi középpont.
Az ősrobbanáskor (a világ kezdetén) egy zérushoz közelítő sugarú 4D hipergömb 3D felülete alkotta az univerzumot, a felfúvódás azóta is tart, mi mint 3D megfigyelők ezt a "felszínt" észleljük.

Szép és elegáns, nem igaz?

Na, akkor most lássuk az érthetetlent.

Az ősrobbanás kiindulópontjaként megjelölt zérus sugarú 4D hipergömb tágulni kezd. A (3D) hipergömb-felszín minden irányban egyenletesen tágul. A világegyetem tágulni kezd, valami (sugárzás? anyag?) keletkezik (az ezt magyarázó folyamatokat nem ismerem, most fogadjuk el, hogy így van).
Hangsúlyozom: EGYENLETESEN. Ebben a modellben nincs se kitüntetett irány, se kitüntetett pont. Minden egyforma. Ekkor azonban a tágulásnak, amelyet manapság a galaxisok egymástól való távolodásaként észlelünk, az elemi részek/hullámok egyenletes, izotróp távolodásaként kellene jelentkezni, és minden tömegpont/hullámhegy teljesen gömbszimmetrikusan helyezkedne el.
Mi okozta a legcsekélyebb eltérést ettől a hibátlan szimmetriától? (Mert ha van eltérés, akármilyen pici is, az már generálhat egy olyan folyamatot, amelyben a tökéletes egyenletesség felborul, és elindulhat egy csomósodás-sűrűsödés-ritkulás, amely anyag, tömeg, testek, csillagok, galaxisok létrejöttéhez vezet.)
De hogyan foghatjuk meg a kezdeti szimmetriasértést? Mi ennek az oka?
Ez bizony ellentmondani látszik a "minden irányban egyforma" tételnek.
Kérdésemre a fizikus eltűnődött, és azt mondta, a magyarázat a kvantumfluktuáció.
Bár ezt nem értettem, és nem is ismerem, feltételezem, hogy a véletlen hullámfüggvény-beli szerepe okozhat olyan eltéréseket, amelyek felülbírálják a determinisztikus modellből származó valóban soha fel nem boruló és tökéletes szimmetriát.