Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia -...

44
Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia English version | Wersja angielska Metacosmology | Omniscience | Najnowsza ksiazka o podobnej tematyce WSZECHWIEDZA Modele Boga Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz METAKOSMOLOGIA Poznań 1999 Ó Copyright by Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz 1999 All rights reserved Książka ta z pewnością zainteresuje czytelnika o wykształceniu ogólnym, którego niepokoją lub interesują fundamentalne problemy światopoglądowe. Proponuje ona bowiem całościową i spójną wizję rzeczywistości w pełni zgodną z fundamentalnymi teoriami współczesnej fizyki i kosmologii. Wyjasnia sens istnienia wszechświata i każdego człowieka oraz daje odpowiedź na wszystkie, nawet te najgłębsze, pytania egzystencjalne. Pokazuje również, że istnienie wszechświata ma to samo źródło, co jego racjonalność. Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz, profesor zwyczajny na Wydziale Fizyki Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, doktor honoris causa Uniwersytetu w Królewcu jest autorem ponad 100 prac naukowych i książek z zakresu fizyki teoretycznej oraz fundamentalnych problemów teorii kwantów i kosmologii kwantowej. Spis treści Wprowadzenie 1. Podstawowe fakty obserwacyjne dotyczące wszechświata 2. Kosmologia fizyczna 2.1. Kosmologia klasyczna 2.2. Kosmologia inflacyjna 2.3. Kosmologia kwantowa 3. Metakosmologia 3.1. Pochodzenie zasad kosmologii kwantowej 3.2. Źródło istnienia i racjonalności wszechświata Wprowadzenie

Transcript of Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia -...

Page 1: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

Zbigniew Jacyna-OnyszkiewiczMetakosmologia

English version | Wersjaangielska

Metacosmology|Omniscience |

Najnowsza ksiazka o podobnej tematyceWSZECHWIEDZA

Modele Boga

Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz

METAKOSMOLOGIA

Poznań 1999

Ó Copyright by Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz 1999 All rights reserved

Książka ta z pewnością zainteresuje czytelnika o wykształceniu ogólnym,którego niepokoją lub interesują fundamentalne problemyświatopoglądowe. Proponuje ona bowiem całościową i spójną wizjęrzeczywistości w pełni zgodną z fundamentalnymi teoriami współczesnejfizyki i kosmologii. Wyjasnia sens istnienia wszechświata i każdegoczłowieka oraz daje odpowiedź na wszystkie, nawet te najgłębsze, pytaniaegzystencjalne. Pokazuje również, że istnienie wszechświata ma to samoźródło, co jego racjonalność.

Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz, profesor zwyczajny na Wydziale FizykiUniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, doktor honoris causaUniwersytetu w Królewcu jest autorem ponad 100 prac naukowych iksiążek z zakresu fizyki teoretycznej oraz fundamentalnych problemówteorii kwantów i kosmologii kwantowej.

Spis treści

Wprowadzenie

1. Podstawowe fakty obserwacyjne dotyczące wszechświata 2. Kosmologia fizyczna 2.1. Kosmologia klasyczna 2.2. Kosmologia inflacyjna 2.3. Kosmologia kwantowa 3. Metakosmologia 3.1. Pochodzenie zasad kosmologii kwantowej 3.2. Źródło istnienia i racjonalności wszechświata

Wprowadzenie

Page 2: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

Jednym z najgłębszych pytań, jakie można postawić przed nauką, topytanie o pochodzenie, ewolucję i strukturę wszechświata. Od wiekówpróbowali znaleźć na nie odpowiedź filozofowie i teologowie, leżało onobowiem daleko poza możliwościami nauk przyrodniczych. Dopierogwałtowny rozwój tych nauk w XX wieku umożliwił udzielenie naukowej,spójnej i całościowej odpowiedzi na to pytanie. W XX wieku narodziła siębowiem nowa nauka przyrodnicza - kosmologia (czasami nazywanarównież kosmologią fizyczną), badająca i opisująca wszechświat jakocałość. Kosmologia rozumiana jako globalna teoria kosmosu może byćuważana za dział fizyki, gdyż jest w swej istocie fizyką kosmosu.Kosmologia jest obecnie jedną z najszybciej rozwijających się gałęzi naukścisłych. Odniosła ogromny sukces, dając zgodne z obserwacjamiastronomicznymi wyjaśnienie powstania, ewolucji i budowy wszechświata.

Kosmologia -nauka przyrodnicza stosująca empiryczno-matematycznąmetodę badań fizycznych - nie jest jednak w stanie udzielić odpowiedzi natakie fundamentalne pytania, jak: Czy istnienie wszechświata ma sens? Coistniało, zanim wszechświat powstał? Dlaczego wszechświat jestracjonalny? Jakie jest miejsce człowieka we wszechświecie?

Pragnąc odpowiedzieć na powyższe pytania w niniejszej książeczce musimyopuścić ramy kosmologii fizycznej i wkroczyć na teren uważany za domenęfilozofii. Dlatego nosi ona tytuł Metakosmologia, a przedrostka "meta"użytq w znaczeniu "poza". Tytuł ten oznacza więc rozważania dotyczącewszechświata jako całości, wykraczające poza ramy kosmologii fizycznej. Wtakim rozumieniu metakosmologia jest rozważaniem zagadnieńmetafizycznych odnoszących się do kosmosu i może być uważana za działmetafizyki.

Rozpatrzymy własności wszechświata na czterech poziomach: na poziomiefaktów uzyskanych bezpośrednio z obserwacji astronomicznychprowadzonych metodami fizycznymi, na poziomie klasycznej i kwantowejteorii wielkiego wybuchu oraz na poziomie metakosmologicznym.Rozważania metakosmologiczne prowadzą do pewnego ogólnego modelurzeczywistości. Właśnie ten model rzeczywistości umożliwia uzyskanieodpowiedzi na fundamentalne pytania natury egzystencjalnej. Pozwalarównież na prezentację całościowej i spójnej wizji rzeczywistości w pełnizgodnej z wynikami współczesnej fizyki i kosmologii.

Książeczka z pewnością zainteresuje czytelnika o wykształceniu ogólnym,którego niepokoją lub interesują fundamentalne problemyświatopoglądowe. Znajdzie w niej bowiem sporo materiału do przemyśleńnawet wtedy, gdy nie zaakceptuje proponowanego w niej ogólnego modelurzeczywistości i związanego z nim światopoglądu.

Została ona napisana jako pozycja popularnonaukowa, a jej dodatkowązaletą jest fakt, że nie zawiera żadnych wzorów matematycznych. Ze

Page 3: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

zaletą jest fakt, że nie zawiera żadnych wzorów matematycznych. Zewzględu jednak na częste występowanie "astronomicznie" wielkich liczbzastosowano ich zapis potęgowy. Tak więc na przykład bilion sekund to1012 s, a jedna miliardowa część metra - 10-9 m itp.

Rozdział 1 zawiera opis zasadniczych dla kosmologii faktówastronomicznych odnoszących się do obserwowanego wszechświata. Wrozdziale 2 przedstawiono w skrócie podstawowe kwestie dotyczące trzechgłównych działów kosmologii fizycznej: kosmologii klasycznej, kosmologiiinflacynej i kosmologii kwantowej. Omówienie każdego z nich kończy siępytaniami, na które nie znajdujemy odpowiedzi w ramach danego działukosmologii. W rozdziale 3 przekroczono ramy kosmologii fizycznej,przechodząc do rozważań metakosmologicznych, które pozwoliły nawyprowadzenie zasad teorii kwantów i kosmologii kwantowej. Na końcupodrozdziału 3.1 sformułowano pytania, na które zaproponowanametakosmologia nie potrafi odpowiedzieć. Z tego powodu podrozdział 3.2poświęcono wzbogaceniu metakosmologii o nowe, dalekie od fizyki pojęcia,które umożliwiają skonstruowanie metakosmologii udzielającejodpowiedzi na wszystkie fundamentalne pytania egzystencjalne iwyjaśniającej sens istnienia człowieka oraz wszechświata. Metakosmologiata wskazuje również źródło istnienia i racjonalności wszechświata.

1. Podstawowe fakty obserwacyjne dotyczące wszechświata

Najbardziej oczywistą cechą, dotyczącą wszechświata jako pewnej całości,znaną od zarania dziejów ludzkości, jest

Fakt 0. Nocne niebo jest ciemne.

Przez wieki nie zdawano sobie sprawy, że informacja ta dużo mówi orozkładzie świecącej materii we wszechświecie. Można wykazać, że wynikaz tego, iż wieczny wszechświat o jednorodnym rozkładzie świecącej materiinie może rozciągać się w nieskończoność.

Wykorzystując zdobycze współczesnej fizyki, astronomii, techniki itechnologii kosmicznej do obserwacji Księżyca, planet, komet, Słońca,Drogi Mlecznej i odległych obiektów pozagalaktycznych, stwierdzonoponad wszelką wątpliwość, że:

Fakt 1. W obserwowanej części wszechświata obowiązują te same prawafizyki co na Ziemi.

Właśnie ten fundamentalny fakt umożliwia stosowanie metodwypracowanych i odkrytych na Ziemi do badania całego dostępnego namkosmosu. Dzięki temu mogła rozwinąć się astrofizyka, a następniekosmologia.

I właśnie badania astrofizyczne wykazały, że:

Page 4: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

Fakt 2. W obserwowanej części wszechświata nie istnieją obiekty starszeniż mające 20 miliardów lat.

Jest to bardzo istotny fakt umożliwiający określenie wielkościobserwowalnego (możliwego do zaobserwowania) wszechświata.Zgodnie bowiem ze szczególną teorią względności Alberta Einsteinainformacje nie mogą być przesyłane z prędkością większą niż prędkośćświatła w próżni - 300 000 km/s. Wynika stąd, że możemy obserwowaćobiekty astronomiczne oddalone od Ziemi nie dalej niż 20 miliardów latświetlnych. Odległość ta wyznacza horyzont dla naszych obserwacji.Obserwowalny wszechświat ma więc postać kuli o promieniu mniejszymniż 20 miliardów lat świetlnych, czyli mniejszym niż 4 ´1025 m, w środkuktórej znajduje się Ziemia. Kula ta jest największym układem, jakimożemy badać metodami fizycznymi. W kosmologii fizycznej właśnie tenukład fizyczny traktuje się jako wszechświat.

Obserwowalny wszechświat ma ogromne, trudne do uzmysłowienia sobierozmiary. Żeby pomóc naszej wyobraźni, dokonajmy następującegoprzeskalowania. Załóżmy, że odległość Ziemia-Słońce, wynoszącą około150 miliardów metrów, którą światło pokonuje w przybliżeniu w czasie 8minut, zmniejszamy do rozmiarów 1 mm. W tej skali odległość dosąsiadujących ze Słońcem gwiazd jest rzędu 300m. Natomiast średnicaDrogi Mlecznej, galaktyki składającej się z co najmniej 100 miliardówgwiazd (w tym Słońca), w tej skali wynosi około 6000 km. Jeżeli jeszczeraz dokonamy zmniejszenia rozmiarów wszechświata i założymy, żeśrednica naszej Drogi Mlecznej jest równa 1 cm, to w tej skali promieńkuli stanowiącej obserwowalny wszechświat wynosi około 1500 m. Kulata wypełniona jest prawie równomiernie co najmniej 100 miliardamigalaktyk, z grubsza centymetrowej wielkości, oddalonych jedna oddrugiej średnio o kilkadziesiąt centymetrów. Galaktyki te grupują się wgromady i supergromady. Obserwacje wskazują również, że w tej kuliistnieją duże, kilkudziesięciometrowe obszary pozbawione prawiezupełnie galaktyk. Jednak w dużej skali, rzędu stu i więcej metrów,rozkład przestrzenny galaktyk jest jednorodny i izotropowy (niezależnyod miejsca ani kierunku obserwacji). Zatem obserwowalny wszechświatmożemy w przybliżeniu wyobrazić sobie jako kulę wypełnionąrównomiernie gazem złożonym z galaktyk. W związku z tymstwierdzamy, że:

Fakt 3. W dużej skali (rzędu miliardów lat świetlnych i wiekszej)obserwowalny wszechświat jest jednorodny i izotropowy.

Obserwacje zdają się również wskazywać, że:

Fakt 4. Przestrzeń obserwowalnego wszechświata w dużej skali mageometrię euklidesową,

Page 5: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

To znaczy taką, jakiej uczyliśmy się w szkole. Oznacza to na przyklad, żesuma kątów trójkąta o boku rzędu miliardów lat świetlnych wynosi 180o

niezależnie od położenia tego trójkąta we wszechświecie.

Jest rzeczą zrozumiałą, że ze względu na skończoną prędkośćrozchodzenia się światła odległe obiekty obserwujemy we wcześniejszymczasie ich istnienia. Na przykład, gdyby nagle przestało świecić Słońce, todowiedzielibyśmy się o tym dopiero po 8 minutach. Tyle bowiem czasupotrzebuje światło na dotarcie ze Słońca do Ziemi. Obserwacjeastronomiczne dowodzą, że wcześniejszy wszechświat był inny niżobecny. Zawierał on chociażby znacznie więcej niż obecnie radiogalaktyki kwazarów. Zatem wszechświat ma swoja historię i zmienia się zupływem czasu. Oznacza to, że:

Fakt 5. Wszechświat jest niejednorodny w czasie.

W połowie lat sześćdziesiątych wykryto, że wszechświat wypełniony jestpromieniowaniem elektromagnetycznym (o podobnych właściwościachjak promieniowanie elektromagnetyczne stosowane w kuchenkachmikrofalowych) o charakterystycznej temperaturze około 2,7 K.Późniejsze badania pokazały, że względem tego promieniowania Ziemiaporusza się z prędkością około 620 km/s w kierunku gwiazdozbiorówHydry i Centaura. Poza tym stwierdzono, że rozkład tegopromieniowania odpowiada izotropowemu promieniowaniu ciaładoskonale czarnego. Odstępstwa od izotropowości pojawiają się dopierona poziomie jednej stutysięcznej wartości średniej. Odkryto więc, że:

Fakt 6. Wszechświat wypełniony jest promieniowaniem mikrofalowym owysokim stopniu izotropowości i rozkładzie widma promieniowaniemciała doskonale czarnego. Zaobserwowano, że w różnych obszarachnieboskłonu promieniowanie to ma nieco inną charakterystycznątemperaturę. Różnice te, czyli fluktuacjetemperatury, są niewielkieiwynoszą około 10-5 K.

Promieniowanie to nazywa się promieniowaniem tła lubpromieniowaniem reliktowym. Fizyka uczy nas, że w pewnym sensiepromieniowanie elektromagnetyczne można traktować jako zbiórmikrocząstek zwanych fotonami. Czasami zamiast nazwy "foton" używasię nazwy "kwant promieniowania" (elektromagnetycznego).Oszacowania astrofizyczne pokazują, że:

Fakt 7. We wszechświecie średnio na jeden atom przypada około 30miliardów fotonów.

Oznacza to, że we wszechświecie zwykła materia, którą spotykamy naZiemi jest czymś wyjątkowym.

Poza tym obserwacje astronomiczne wykazują, że:

Page 6: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

Poza tym obserwacje astronomiczne wykazują, że:

Fakt 8. Materia we wszechświecie składa się w 75% z atomów wodoru i w25% z atomów helu i śladowych ilości pozostałych pierwiastków, głównielitu, oraz że średnia gęstość materii we wszechświecie wynosi około 10-29

gęstości wody.

Obserwacje astronomiczne, między innymi dynamiki gromad galaktyk,świadczą, że:

Fakt 9. Większą część materii we wszechświecie stanowi materianieświecąca (tzw. materia ciemna) i przez to niewidoczna dlaobserwatora z Ziemi.

Niewykluczone, ze materia ciemna stanowi więcej niż 90% materiiwszechświata. Obecnie nie znamy składu ciemnej materii.Przypuszczalnie jest ona mieszaniną róznego rodzaju cząstekelementarnych, w tym cząstek egzotycznych nie zaobserwowanychdotychczas w ziemskich laboratoriach.

W 1929 roku amerykański astronom, Edwin Hubble odkrył, że:

Fakt 10. Odległe galaktyki oddalają się od nas z prędkością wprostproporcjonalną doodległości od Ziemi. Prędkość ta zależy tylko ododległości, a nie zależy od kierunku, w którym obserwujemy danągalaktykę.

Na przykład galaktyka odległa od nas o 100 milionów lat świetlnychoddala się od nas z prędkością 2000 km/s, podczas gdy inna, odległa omiliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznaczato, że wszechświat podlega ekspansji, podczas której galaktyki corazbardziej odsuwają się jedna od drugiej, czyli że gęstość materii wewszechświecie stopniowo zmniejsza się.

W końcu:

Fakt 11. Nie zaobserwowano ruchu obrotowego obserwowalnegowszechświata.

Wszystkie wymienione podstawowe fakty dotyczące wszechświatawymagają wyjaśnienia. Ich wyjaśnieniem zajmuje się kosmologiafizyczna.

2. Kosmologia fizyczna

W starożytnej filozofii greckiej kosmologia oznaczała naukę o przyrodzie.Współcześnie kosmologia rozumiana jest jako nauka o wszechświeciejako pewnej całości i o prawach nim rządzących. Często termin"kosmologia" używany jest w dwóch znaczeniach: jako dział filozofii lubjako nauka przyrodnicza. Dlatego czasami mówi się o kosmologii

Page 7: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

jako nauka przyrodnicza. Dlatego czasami mówi się o kosmologiifilozoficznej, rozumianej jako filozoficzna refleksja nad wszechświatem,oraz o kosmologii fizycznej, czyli o fizyce badającej największy zmożliwych układów fizycznych, a tym największym układem jest możliwado zaobserwowania część wszechświata. Z kolei w kosmologii fizycznejwyróżnia się kosmologię klasyczną i kosmologię kwantową. Naszerozważania rozpoczniemy od zwięzłego omówienia podstawowychzałożeń i rezultatów klasycznej kosmologii fizycznej, bazującej na faktachobserwacyjnych dotyczących wszechświata i na klasycznych teoriachfizycznych zastosowanych do opisu jego globalnej dynamiki.

2.1. Kosmologia klasyczna

Podstawowym założeniem kosmologii fizycznej jest tzw. zasadakopernikowska. Istotą podejścia Kopernika było przyjęcie, że to nieZiemia jest środkiem wszechświata. A więc, mowiąc ogólniej, zasadakopernikowska stwierdza, że każde miejsce we wszechświecie jestrównouprawnione, a nasze w nim położenie jest typowe. Jeśli pominąćdrobnoskalowy rozkład materii wypełniającej wszechświat to, średniorzecz biorąc, rozkład ten jest jednorodny i izotropowy. Zasadakopernikowska jest więc uogólniającym wnioskiem wynikającym zdanych obserwacyjnych.

Ponieważ jedynymi siłami, jakie znamy, mogącymi oddziaływać naodległościach międzygalaktycznych są siły grawitacyjne, dlatego drugimpodstawowym założeniem kosmologii fizycznej jest przyjęcie, że właśniete siły określają globalną dynamikę wszechświata.

Fizyka dysponuje doskonałą klasyczną teorią grawitacji sformułowaną w1915 roku przez Alberta Einsteina. Teoria ta, tzw. ogólna teoriawzględności, jest obecnie najlepiej potwierdzaną eksperymentalnie teoriąfizyczną. Jest ona potwierdzona z dokładnością jak 1 do 100 bilionów!

Z jednorodności i izotropowości wszechświata wynika, że w dużej skalisiły grawitacyjne w każdym punkcie wszechświata są, średnio rzeczbiorąc, takie same. Ogólna teoria względności redukuje zjawiskograwitacji do ruchu bezwładnego w zakrzywionej czasoprzestrzeni. Zjednorodności wszechświata wynika więc, że w każdym jego punkciekrzywizna przestrzeni jest taka sama. Można pokazać, że istnieją tylkotrzy rodzaje przestrzeni o stałej, niezależnej od miejsca krzywiźnie:przestrzeń o geometrii sferycznej (w takiej przestrzeni suma kątów wtrójkącie jest większa od 180o), przestrzeń o geometrii hiperbolicznej (wtakiej przestrzeni suma kątów w trójkącie jest mniejsza od 180o) iprzestrzeń płaska o geometrii euklidesowej. Przestrzeń sferyczna ma

skończoną objętość i istnieje w niej największa, skończona odległość,natomiast w przestrzeniach hiperbolicznej i płaskiej można oddalić się nanieskończoną odległość. Z tego powodu wszechswiat o geometrii

Page 8: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

sferycznej nazywa się wszechświatem zamkniętym, a wszechświaty ogeometriach płaskich i hiperbolicznych - wszechświatami otwartymi.Poza tym całkowita energia wszechświata o geometrii sferycznej jestdokładnie równa zero. Dodatnia energia materii w takim wszechswieciejest ściśle rekompensowana przez ujemną energię pola grawitacyjnego.Natomiast całkowita energia wszechświata o przestrzeni hiperbolicznejlub płaskiej jest nieskończona.

Geometria przestrzeni wszechświata zależy od średniej gęstości materii wnim zawartej. Jeżeli jest mniejsza od pewnej wartości krytycznej, towszechświat ma przestrzeń o geometrii hiperbolicznej. Gdy wszechświatma gęstość równą gęstości krytycznej, to jego przestrzeń jest przestrzeniąpłaską (euklidesową). Natomiast gdy gęstość materii przekracza gęstośćkrytyczną, to przestrzeń wszechświata ma geometrię sferyczną.

Obserwacje astronomiczne i obliczenia teoretyczne nie pozwalają obecniena rozstrzygnięcie, czy gęstość materii we wszechświecie jest większa czymniejsza od gęstości krytycznej. Z całą pewnością możemy tylkopowiedzieć, że gęstość ta nie odbiega zbytnio od gęstości krytycznej. Wkażdym razie łącznie z faktem 4 (por.rozdz.1) oznacza to, żeobserwowana część wszechświata stanowi mały fragment skończonegolub nieskończonego wszechświata.

W przypadku gęstości mniejszej lub równej gęstości krytycznej napodstawie obliczeń teoretycznych stwierdzamy, że gęstość materii będziestale, bez ograniczeń czasowych, stopniowo maleć, dążąc do zera.Natomiast w przypadku gdy gęstość materii we wszechświecie jestwiększa od gęstości krytycznej, będzie ona maleć przez co najmniej 100miliardów lat, a następnie zacznie stopniowo rosnąć, by w dalekiejprzyszłości, za ponad 200 miliardów lat, osiągnąć wartość nieskończoną.W tym momencie, zgodnie z ogólną teorią względności, nastąpi koniecwszechświata - zniknie czasoprzestrzeń i materia w niej zawarta.

We wszystkich przypadkach przestrzeni o stałej krzywiźnie, gdy cofamysię w czasie, gęstość materii we wszechświecie rośnie nieograniczenie.Przez ekstrapolację otrzymuje się, że około 15 miliardów lat temu gęstośćta osiągnęła wartość nieskończoną. Stan taki nazywamy początkowąosobliwością. Zgodnie z prawami termodynamiki, gdy rośnie gęstośćwszechświata, rośnie również jego temperatura. W stanie początkowejosobliwości temperatura podobnie jak gęstość materii przyjmuje wartośćnieskończoną.

Zgodnie z prawami fizyki klasycznej dzieje wszechświata przypominajągigantyczną eksplozję ze stanu początkowej osobliwości. Dlatego modelteoretyczny opisujący te dzieje często nazywa się teorią wielkiegowybuchu.

Page 9: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

W pewnym stopniu temperaturę wszechświata możemy uważać zawielkość fizyczną będącą miarą średniej energii kinetycznej cząstek. Imwiększa jest średnia prędkość cząstek, tym wyższa jest temperaturawszechświata. We współczesnych akceleratorach potrafimydoprowadzać do zderzeń cząstek o energiach kinetycznychodpowiadających temperaturze około 1015 K (trylion kelwinów). Teoriawielkiego wybuchu przewiduje, że taka temperatura panowała wewszechświecie w czasie jednej stumiliardowej części sekundy (10-11 s) pochwili początkowej osobliwości, którą w kosmologii przyjęto oznaczaćjako chwilę zerową i zapisuje się jako czas t = 0. W jeszcze wcześniejszymczasie, 0 < t < 10-11 s, we wszechświecie panowały warunki, których niepotrafimy obecnie wytworzyć w naszych ziemskich laboratoriach. Z tegopowodu kosmologia młodszego niż t = 10-11 s wszechświata opiera się naekstrapolacji znanych teorii fizycznych lub ich hipotetycznych uogólnieńna zakresy temperatur i energii niedostępne na razie dla badańeksperymentalnych.

Fizyka dysponuje teorią, nazwaną standardowym modelem cząstekelementarnych, która dobrze opisuje zachowanie się cząstek o energiachrównych lub mniejszych od energii odpowiadającej temperaturze 1015 K.Z tego powodu możemy twierdzić, że dysponujemy dostateczną wiedzą

pozwalającą na odtworzenie, przynajmniej w ogólnych zarysach, historiiwszechświata od czasu t = 10-11 s po wielkim wybuchu do chwili obecnej.

W czasie t = 10-11 s gęstość materii była 1028 razy większa od gęstościwody. O ile obecnie stosunek różnicy gęstości materii we wszechświecie igęstości krytycznej do gęstości krytycznej (która odpowiada geometriieuklidesowej) jest mniejszy od 3, o tyle w czasie t = 10-11 s był on mniejszyod 10-18. Oznacza to, że w tym czasie, z dużą dokładnością, wszechświatmiał geometrię euklidesową.

Przyjmując powyższe warunki fizyczne oraz zakładając, że w czasie t =10-11 s wszechświat wypełniony był gorącą materią o temperaturze 1015 Ki gęstości 1028 razy wiekszą od gęstości wody, składającą się ze znanychcząstek elementarnych -kwarków, leptonów, bozonów cechowania -i zciemnej materii o niezupełnie idealnie jednorodnej gęstości, potrafimydokładnie prześledzić historię wszechświata. Potrafimy wytłumaczyćpochodzenie obecnej struktury wszechświata, składu zawartej w niejmaterii, rozkładu promieniowania tła itd.

Można wyodrębnić następujące podstawowe stadia ewolucjiwszechświata:

. czas t = 10-9 s, temperatura 1015 K, gęstość 1024 razy większa od gęstościwody. W tych warunkach następuje rozpad sił elektrosłabych na siłyelektromagnetyczne i słabe.

Page 10: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

. czas t = 10-4 s, temperatura 1012 K, gęstość 1014 razy większa od gęstościwody. W tym momencie kwarki połączyły się ze sobą, tworząc protony ineutrony oraz ich antycząstki (antyprotony i antyneutrony). Nieustannienastępowała kreacja par tych cząstek i antycząstek przez fotony orazanihilacja wykreowanych par.

. czas t = 10-2 s, temperatura 1011 K. Fotony nie mają dostatecznej energiiaby kreować pary cząstek neutron-antyneutron i proton-antyproton. Wtym czasie istniało tyle samo neutronów co protonów. Z biegiem czasustosunek ten zmieniał się na korzyść protonów. Rozpoczęła się anihilacja

cząstek i antycząstek, wskutek czego ostatecznie pozostała niewielka ilośćmaterii.

. czas t = 0,3 s. W tym czasie neutrina w zasadzie przestały oddziaływaćz pozostałą materią i wszechświat stał się przezroczysty dla neutrin

. czas t = 1,1 s, temperatura 1010 K i gęstość 38 ´104 razy większa odgęstości wody. Na każde 19 protonów przypada już tylko 6 neutronów.

. czas t >>100 s. Na każde 7 protonów przypada 1 neutron. Rozpoczynająsię reakcje jądrowe prowadzące do łączenia się tych neutronów iprotonów w jądra deuteru, helu i litu. Około 23% całej masy zostajeprzemieniona w hel 4. Niemal cała pozostała masa pozostaje w formiejąder wodoru. Jedynie kilka jąder na sto tysięcy to jądra izotopu helu 3 ideuteru, a kilka na miliard to jądra litu. Energia przypadkowych zderzeńnie wystarcza już do rozbicia powstałych jąder.

. czas t >>1/2 godziny, temperatura około 3 ´108 K i gęstość równa około0,1 gęstości wody. W tym czasie niemal wszystkie elektrony anihilowałyz pozytonami. Ta anihilacja spowodowała wytworzeniepromieniowania tła. Ten proces anihilacji przetrwał tylko mniejwięcejjeden elektron na miliard. Liczba zachowanych elektronów odpowiadaliczbie zachowanych protonów. Dzięki temu całkowity ładunekelektryczny wszechświata jest równy zero. Przestrzeń jestnieprzezroczystadla światła z powodu zjonizowania materii.

. czas t >>300 000 lat, temperatura około 3000 K. Elektrony zaczynająskupiać się wokół jąder. Powstają pierwsze atomy. Fotony przestająsilnie oddziaływać z materią i wszechświat staje się przezroczysty dlaświatła. W tym czasie siły grawitacyjne doprowadziły już do wzrostuniewielkich nieregularności w rozkładzie gęstości materii, powstałych wewcześniejszej fazie ewolucji kosmosu. W ten sposób wodór i hel skupiły sięw wielkich obłokach, które zostawiły, trwający do dzisiaj, ślad wrozkładzie promieniowania tła. Obłoki te stopniowo zapadały się,tworząc gromady galaktyk.

Page 11: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

. czas t = 3 ´ 109 lat. Powstają pierwsze kwazary - najpotężniejszepojedyncze źródła promieniowania we wszechświecie.

. czas t = 5 ´ 109 lat. Powstają pierwsze galaktyki.

. czas od t >> 1010 do t >> 1,5 ´ 1010 lat. Rodzi się Układ Słoneczny.

. czas t >> 1.1 ´ 1010 lat. Pojawienienie się życia na Ziemi, a po upływieokoło 4 ´104 lat samoświadomego człowieka.

Ten zadziwiający scenariusz dziejów wszechświata nosi nazwę teoriiwielkiego wybuchu. Za twórców tej teorii uważa się AleksandraFriedmana, Georgesa Lemaî tre'a i Gieorgija Gamowa. Stanowi onawielkie osiagnięcie myśli ludzkiej, dając pierwszy naukowy, ilościowy izgodny z obserwacjami opis historii wszechświata.

Teoria wielkiego wybuchu wiele wyjaśniła, niemniej jeszcze sporo pytańpozostawiła bez odpowiedzi. Oto niektóre z nich:

1. Dlaczego wszechświat jest taki płaski?

2. Dlaczego wszechświat jest tak jednorodny, mimo że składa się zobszarów przyczynowo niezależnych?

3. Jaki mechanizm spowodował wybuch wszechswiata?

4. Dlaczego materia wszechświata składa się z takich, a nie innychcząstek elementarnych?

5. Dlaczego wszechświat składa się tylko z materii, a nie również zantymaterii?

(Prawie wszystkie cząstki elementarne mają swojego odpowiednika -antycząstkę. Gdy cząstka łączy się ze swoją antycząstką, przestają oneistnieć, czyli anihilują, emitując energię w postaci fotonów).

6. Dlaczego na jeden atom przypada około 30 miliardów fotonów?

Chcąc odpowiedzieć na te pytania musimy przede wszystkim dowiedziećsię, co działo się we wszechświecie w czasie t < 10-11 s? Częściowąodpowiedź na tak postawione pytanie daje tzw. kosmologia inflacyjna.

2.2. Kosmologia inflacyjna

Model standardowy cząstek elementarnych wyjaśnił wiele zjawisk fizykiwysokich energii. Jednak z kilku powodów nie można uznać go zaostateczną, fundamentalną teorię fizyczną. Po pierwsze, model tenzawiera ponad sześćdziesiąt różnych cząstek elementarnych,oddziałujących na wiele sposobów, lecz nie dostarcza żadnego

Page 12: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

oddziałujących na wiele sposobów, lecz nie dostarcza żadnegowyjaśnienia tej różnorodności. Po drugie, model ten opisuje tylkooddziaływania elektrosłabe i oddzielnie jądrowe oddziaływania silne, nieobejmując oddziaływań grawitacyjnych. Po trzecie, model standardowyzawiera 18 dowolnych stałych, których nie potrafimy obliczyć.

Z tych powodów chcąc badać początki ewolucji wszechświata, musimyskorzystać z teorii będących uogólnieniem standardowego modelucząstek elementarnych. Bezpośrednie uogólnienie modelu standardowegoprowadzi do grupy teorii zwanych teoriami wielkiej unifikacji,określanych skrótem GUT (od ang.: grand unified theories). Istniejąróżne propozycje sformułowań teorii wielkiej unifikacji. Obecnie wzasadzie nie dysponujemy doświadczeniami umożliwiającymistwierdzenie, czy i która z tych propozycji jest zgodna z rzeczywistością.Niemniej wszystkie teorie wielkiej unifikacji mają pewne wspólne cechy.

Program wielkiej unifikacji polega na połączeniu oddziaływańelektrosłabych i oddziaływań silnych w jeden wspólny schematteoretyczny. Na pierwszy rzut oka taki program wydaje się z góryskazany na niepowodzenie. Oddziaływania te mają bowiem bardzo różnenatężenie i podlegają im odmienne rodzaje cząstek elementarnych.Jednak okazuje się, że natężenie oddziaływań zmienia się wraz zewzrostem temperatury ośrodka. Chociaż w obecnym wszechświecieoddziaływania te są bardzo różne, to w gorącym wczesnymwszechświecie upodobniły się do siebie. Według teorii wielkiej unifikacjioddziaływania te były identyczne w czasie t ? 10-35 s, gdy wewszechświecie panowała niezwykle wysoka temperatura, rzędu 1028 K, agęstość materii była około 1076 razy większa od gęstości wody. W tymczasie obserwowalna obecnie część wszechświata była kulką o promieniuzaledwie około 4 mm! Natomiast obserwowalna w owym czasie częśćwszechświata miała rozmiar wynoszący tylko 10-27 m. A więc w tejwczesnej epoce obszar, który obecnie rozszerzył się do rozmiarówobserwowalnego wszechświata, był 1024 razy większy niż ówczesnyobserwowalny wszechświat. Zatem obserwowalny obecnie wszechświatpowinien nie być jednorodny i zawierać wiele monopoli magnetycznychbędących, zgodnie z teoriami wielkiej unifikacji, najprostszymi defektamitopologicznymi (tzw. pola Higgsa) pojawiającymi się w teorii wielkiejunifikacji na styku niedopasowanych obszarów. Masę monopoli oceniasię na około 1016 mas atomów wodoru, a ich gęstość we wszechświecieuważa się za porównywalną z gęstością atomów.

Obecnie teorii wielkiej unifikacji nie możemy sprawdzić bezpośrednio,eksperymentalnie, ale możemy zbadać konsekwencje wynikające z niejdla kosmologii. Unifikacja tych oddziaływań wymaga istnienia tzw.bozonów cechowania przenoszących oddziaływania i zmieniającychróżne rodzaje cząstek (kwarki w leptony i odwrotnie - leptony w kwarki).Bozony cechowania muszą mieć wystarczająco dużą masę, by zderzenia

Page 13: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

Bozony cechowania muszą mieć wystarczająco dużą masę, by zderzeniacząstek mogły je wytworzyć w dużych ilościach w temperaturach rzędu1028 K. Teorie wielkiej unifikacji przewidują istnienie dwóch rodzajówcząstek. Pierwszy rodzaj nazywa się cząstkami X, które są ciężkimibozonami cechowania, a drugi to wspomniane już monopolemagnetyczne.

Bozony cechowania X, w przeciwieństwie do innych znanych cząstekelementarnych, pozwalają na przemianę materii w antymaterię. Tawłaściwość cząstek X stanowi klucz do wyjaśnienia, dlaczego obecnywszechświat składa się prawie wyłącznie z materii. Cząstki X i ichantycząstki nie rozpadają się w tym samym tempie. W rezultaciepoczątkowy stan wszechświata, w którym panowała pełna równowagamiędzy materią i antymaterią, dzięki tym rozpadom mógł w czasie rzędu10-35 s zamienić się w stan asymetryczny ze zdecydowaną przewagą

materii nad antymaterią.

Bozony X są cząstkami krótko żyjącymi, więc szybko rozpadły się naleptony i kwarki, natomiast monopole magnetyczne są cząstkamitrwałymi. Ich wkład w gęstość materii jest na tyle duży, że wszechświatnasz powinien już nieistnieć, ponieważ w takim przypadku jego czasistnienia wynosiłby tylko 104 lat. Co gorsza, nie ma żadnych dowodówdoświadczalnych na ich istnienie w obecnym wszechświecie. Teoriewielkiej unifikacji są zatem niezgodne z obserwacjami.

W tej sytuacji istnieją tylko dwie możliwości: albo teorie wielkiejunifikacji są błędne i należy je odrzucić, albo istnieje sposób usunięciamonopoli magnetycznych z obserwowalnej części wszechświata.

W roku 1981 fizyk amerykański, Alan Guth, wpadł na pomysł powiązaniaproblemu teorii wielkiej unifikacji z tym co wiemy o wszechświecie.Założył on, że w czasie od około t = 10-35 s do t = 10-33 s po rozpoczęciuekspansji wszechświat przeszedł krótki okres gwałtownej, wykładniczejekspansji. Ekspansja wykładnicza oznaczała, że mniej więcej co 10-35 spodwajały się wszystkie odległości we wszechświecie. W krótkim czasienastąpiło kilkadziesiąt czy kilkaset takich podwojeń. Spowodowało to, żew ułamku sekundy wszystkie odległości we wszechświecie powiększyły sięna przykład 2200 = 1,6 . 1060 razy. To błyskawiczne "pęcznienie"wszechświata nazwano procesem inflacyjnym. Hipoteza inflacjirozwinęła się w samodzielną dyscyplinę - kosmologię inflacyjną będącąobecnie centralnym zagadnieniem badań wczesnego wszechświata.

Jeżeli wszechświat przeszedł proces inflacji, to cały obserwowalny dzisiajwszechświat mógł powstać z obszaru mniejszego niż wszechświatobserwowalny w czasie t = 10-35s. Jednorodność i izotropiaobserwowalnego obecnie wszechświata stają się więc zrozumiałe dlatego,że widzimy jedynie powiększony obraz obszaru na tyle małego, że został

Page 14: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

że widzimy jedynie powiększony obraz obszaru na tyle małego, że zostałwygładzony w czasie przed zaistnieniem inflacji. Niejednorodności wewszechświecie zapewne istnieją i nie zostały one wygładzone, leczwymiecione poza obserwowalną część wszechświata.

Inflacja wyklucza możliwość zaobserwowania ruchu obrotowegowszechświata jako całości, ponieważ nawet gdyby przed proceseminflacji wszechświat obracał się bardzo szybko, to po gwałtownymwzroście jego rozmiarów, ze względu na prawo zachowania momentupedu, ruch ten stałby się tak powolny, że w zasadzie byłby nie dozaobserwowania.

Inflacja rozwiązuje również problem monopoli magnetycznych, ponieważobserwowalny obszar wszechświata mógł powstać z obszaru tak małego,że zawierał on co najwyżej jeden liniowy defekt topologiczny, z któregowynika istnienie monopolu magnetycznego. By rozwiązać jednakproblem monopoli magnetycznych, proces inflacji musiał trwaćprzynajmniej około 100 razy dłużej, niż wynosił wiek wszechświata wmomencie rozpoczęcia inflacji. W takim przypadku w obserwowanymwszechświecie może znajdować się tylko jeden lub kilka monopolimagnetycznych. Jeżeli obszar ekspansji trwał na tyle długo, że wyjaśnia,dlaczego nie widzimy obecnie żadnych monopoli magnetycznych, to, jakwynika z obliczeń, obecnie średnia gęstość materii w obserwowalnymwszechświecie może różnić się od obecnej gęstości krytycznej o nie więcejniż jedna milionowa tej gęstości.

Jest to bardzo interesujący wniosek z trzech powodów. Po pierwsze,wyjaśnia, dlaczego przestrzeń obserwowalnego wszechświata mageometrię euklidesową. Po drugie, jeśli gęstość materii wszechświata jesttak bliska gęstości krytycznej, to nigdy nie będziemy moglieksperymentalnie stwierdzić, czy żyjemy we wszechświecie o geometriisferycznej czy hiperbolicznej. Nasze obserwacje nie mogą bowiemdoprowadzić do wyznaczenia gęstości materii obserwowalnegowszechświata z dokładnością jednej części na milion. Po trzecie,obserwowana gęstość materii świecącej jest przynajmniej 10 razymniejsza od krytycznej. Jeżeli więc hipoteza inflacyjna jest prawdziwa, toponad 90% materii we wszechświecie musi występować w formienieświecącej, a nie w postaci gwiazd i galaktyk.

Wygląda na to, że wszechświat składa się głównie z ciemnej materii.

Obserwowana obfitość helu 3 i deuteru wskazuje, że jeżeli wszechświatwypełniony jest materią ciemną o gęstości bliskiej krytycznej, to materiata nie może mieć formy materii biorącej udział w reakcjach jądrowych.Może to oznaczać, że większość materii we wszechświecie występuje wpostaci zupełnie niepodobnej do znanych nam cząstek elementarnych.

Gdyby nie było procesu inflacyjnego, wszechświat miałby przestrzeń o

Page 15: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

Gdyby nie było procesu inflacyjnego, wszechświat miałby przestrzeń ogeometrii sferycznej i istniałby bardzo krótko. Na skutek procesuinflacyjnego rozszerzania się wszechświat może trwać bardzo długo,nawet biliony lat. Z powodu dużej liczby monopoli magnetycznych teoriewielkiej unifikacji wydają się sugerować, że przestrzeń wszechświata mageometrię sferyczną. Jeżeli tak jest w rzeczywistości, to wszechświat maogromne, ale skończone rozmiary i będzie istniał przez skończony czas.Obserwowalna część wszechświata jest tylko jego małym fragmentem, natyle małym, że wydaje się on płaski. Podobnie wędkarz nie dostrzega, żepowierzchnia stawu, w którym łowi ryby w bezwietrzną pogodę, nie jestdokładnie płaska z powodu kulistości Ziemi.

Z uwagi na ogromną gwałtowność procesu inflacyjnego wszechświatmógł zostać na ułamek sekundy wytrącony ze stanu równowagitermodynamicznej, co łącznie z omawianymi wcześniej właściwościamibozonów cechowania X doprowadziło do pewnej nadwyżki materii nadantymaterią. Reszta materii i antymaterii zanihilowały, wytwarzającogromną liczbę fotonów. Proces ten wyjaśnia, dlaczego na jeden atomprzypada aż około 30 miliardów fotonów.

Scenariusz inflacyjny jest bardzo atrakcyjny dla kosmologów, ponieważwyjaśnia w sposób naturalny i spójny większość faktów wymienionych wrozdziale 1 i pozwala udzielić odpowiedzi na pytania, które pozostawiałabez odpowiedzi klasyczna kosmologia Friedmana-Lemaî tre'a-Gamowa.

Do wyjaśnienia pozostała jednak nastepujaca kwestia: Jaki czynnikspowodował inflację i w jaki sposób materia we wszechświecie zostałarozgrzana do temperatury aż 1028 K?

Z równań klasycznej kosmologii wynika, że inflacja występuje w czasie,

w którym gęstość materii jest stała mimo gwałtownej ekspansjiwszechświata. A to oznacza, że w czasie procesu inflacyjnego musi byćprodukowana materia. Materia ma energię dodatnią i aby być w zgodziez zasadą zachowania energii musi powstawać kosztem wytworzeniaujemnej energii pola grawitacyjnego. Jak wspomniano wcześniej, takapełna kompensacja tych energii zachodzi tylko we wszechświecie, któregoprzestrzeń ma geometrię sferyczną, czyli we wszechświecie zamkniętym.Istnienie inflacji sugeruje więc, że nasz wszechswiat ma taką właśniegeometrię. W takim wszechświecie wszystko powstaje z "niczego".Konieczne jest tylko istnienie mikroskopijnego obszaru o geometriisferycznej i o konfiguracji umożliwiającej rozpoczęcie inflacji, która wułamku sekundy wytwarza przestrzeń o rozmiarach większych niżobserwowalny obecnie wszechświat.

Jakie warunki są konieczne do zapoczątkowania inflacji, pozostaje wciążtajemnicą. Zaproponowano rozmaite teorie i mechanizmy generująceinflację oraz proces podgrzania wszechświata przy jej zakończeniu.

Page 16: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

inflację oraz proces podgrzania wszechświata przy jej zakończeniu.Otrzymane rezultaty nie są jednak zadowalające. Pomimo stosowaniacoraz bardziej wyrafinowanych konstrukcji teoretycznych nie zdołanorozwiązać tych problemów w pełnej zgodzie z obserwacjami.

Mimo że kosmologia inflacyjna nie jest jeszcze zamkniętym działemkosmologii, stanowi ona milowy krok w rozumieniu ewolucjiwszechświata. Hipoteza inflacyjna jest jedną z najważniejszych ideiwspółczesnej kosmologii. Wyjaśnia ona w sposób przekonujący i prostywiele kwestii, które przedtem były niezrozumiałe. Wydaje się, żetrudności kosmologii inflacyjnej mają charakter raczej techniczny. Z tegopowodu można przypuszczać, że proces inflacyjny, taki czy inny, nastąpiłwe wczesnych chwilach istnienia wszechświata. Kosmologia inflacyjnapozwala zrozumieć bardzo wiele właściwości obserwowalnegowszechświata niezależnie od tego, jak on powstał. Jest to jej istotna cecha,ponieważ dzięki niej można przewidzieć stan obecny wszechświata bezdokładnej znajomości jego stanu początkowego. Stanowi to pewnąprzeszkodę w zrozumieniu początku wszechświata, gdyż jego stan obecnypowstał w dużym stopniu niezależnie od jego stanu przedinflacyjnego.

Proces inflacyjny skutecznie zaciera informację o jego staniepoczątkowym. Mimo to zostaną rozważone następujące kwestie:

1. Co było przed procesem inflacyjnym?

2. Skąd wziął się mikroskopijny obszar przestrzeni o geometriisferycznej?

Na te i inne pytania odpowiada kosmologia kwantowa.

2.3. Kosmologia kwantowa

W czasie t ~ 10-35 s, gdy rozpoczynał się proces inflacyjny, caływszechświat miał rozmiary znacznie mniejsze od atomów. Z doświadczeńfizyki atomowej wiemy, że w takiej skali zawodzą klasyczne teoriefizyczne, które muszą ustąpić miejsca teorii kwantów. Z tego powoduwydaje się konieczne zastosowanie teorii kwantów do opisu wczesnego,przedinflacyjnego wszechświata. Program zastosowania teorii kwantówdo opisu wczesnego wszechświata nosi nazwę kosmologii kwantowej.

Pierwsze kroki na tej drodze zostały poczynione w latach sześćdziesiątychprzez Bruce'a DeWitta, Charlesa Misnera i Johna A. Wheelera.Kosmologia kwantowa nie była jednak traktowana poważnie aż do latosiemdziesiątych, kiedy to załamały się próby opisu wczesnegowszechświata w ramach fizyki klasycznej.

W teorii klasycznej, cofając się w czasie, rozmiary wszechświatazmierzają do zera, a natężenie pola grawitacyjnego, gęstość materii itemperatura dążą do nieskończoności. Wydaje się zatem, że wszechświat

Page 17: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

wyłonił się z początkowej osobliwości - przestrzeni sferycznej onieskończonej krzywiźnie i nieskończonej gęstości energii, w którejzałamują się znane prawa fizyki. Osobliwość ta nie jest kwestią jakiejśkonwencji czy czysto formalnej właściwości przyjętych modeliwszechświata. Początkowa osobliwość jest skutkiem sławnych twierdzeńo osobliwościach dowiedzionych w latach sześćdziesiątych przez StephenaHawkinga i Rogera Penrose'a. Twierdzenia te pokazują, że każdy modelrozszerzającego się wszechświata, przedłużony wstecz w czasie, napotkapoczątkową osobliwość. W początkowej osobliwości nie możnasformułować równań ogólnej teorii względności. Wobec tego ogólnateoria względności przewiduje swój upadek, ponieważ wskazuje, że niemożna na jej podstawie prognozować powstania i ewolucjiwszechświata.

Jeżeli kosmologia ma być nauką, to prawa fizyki muszą obowiązywaćwszędzie również w chwili powstania wszechświata. Klasyczną teorięgrawitacji należy więc zastapić teorią lepszą - teorią kwantową.

Teorię kwantów rozwinięto do opisu zjawisk w skali atomowej isubatomowej. Wspaniała zgodność jej wyników z doświadczeniem tojeden z wielkich triumfów nauki. Teoria kwantów wydaje sięnajdonioślejszą teorią fizyczną. Nikt nie żywi wątpliwości co dopoprawności zastosowania tej teorii do opisu mikroświata. Natomiastzastosowanie teorii kwantów do całego wszechświata może wydawać siębezsensowne czy nawet sprzeczne. Jednak istnieją przynajmniej dwapowody przemawiające za poprawnością takiego podejścia:

.Teoria kwantów jest teorią ogólniejszą od teorii fizyki klasycznej.Dlatego opis kwantowy powinien obowiązywać nawet wtedy, gdy opisklasyczny jest wyśmienitym przybliżeniem.

.Można oczekiwać, że opis klasyczny wszechświata przestanie byćpoprawny, gdy rozmiary wszechświata będą rzędu długości Planckawynoszącej 1,616 . 10-35 m. W tej skali odległości kwantowa kosmologiapowinna być podstawowym opisem, pozwalającym wyjaśnić cechywszechświata niezrozumiałe z punktu widzenia kosmologii klasycznej ikosmologii inflacyjnej.

Wszechświat o przestrzeni sferycznej miał rozmiary rzędu długościPlancka w pierwszej 10-44 s po rozpoczęciu ekspansji. W tym czasiezałamują się podstawowe założenia kosmologii klasycznej i kosmologiiinflacyjnej, mianowicie, że ogólna teoria względności, czyli teoriagrawitacji Einsteina, poprawnie opisuje ekspansję wszechświata jakocałości. Jeżeli chcemy coś wiedzieć o początku wszechświata, to musimy

zrozumieć, jak wtedy działała grawitacja. W tym czasie, w tzw. epocePlancka, grawitacja była przejawem kwantowych właściwościprzestrzeni i materii.

Page 18: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

przestrzeni i materii.

Niezwykłość epoki Plancka można w pełni zrozumieć dopiero pozapoznaniu się z wyjątkowymi cechami teorii kwantów opisującej bardzoprecyzyjnie właściwości mikroswiata.

Teoria kwantów stawia pod znakiem zapytania podstawowe założeniafizyki klasycznej dotyczące budowy i natury wszechświata. Założenia tebyły długo utrzymywane i rzadko kwestionowane, a przez wielu uważaneza oczywiste i poparte przez dotychczasowy rozwój nauki. W dużymskrócie założenia te można przedstawić następująco. Na zewnątrz nas,ludzi -istot świadomych - istnieje obiektywny, poznawalny światmaterialny. Materia zawarta we wszechświecie istnieje w czasie iprzestrzeni. Wszechświat możemy badać, stosując metodę empiryczną.Mając więc do dyspozycji dostatecznie obszerny materiałeksperymentalny, potrafimy przez indukcję formułować prawa fizyki iprzedstawić je w postaci modeli matematycznych odwzorowującychjednoznacznie zmiany zachodzące w czasie i przestrzeni. W ten sposóbuzyskujemy możliwość prognozowania (predykcji) przyszłegozachowania się materii. Wszechświat w takim ujęciu może byćzredukowany do pewnego rodzaju automatu działającego według ściśleokreślonych zasad. Chcąc zrozumieć działanie tego automatu, musimyrozłożyć go na części i zbadać ich wzajemne współdziałanie. Postawa ta,zwana w filozofii i metodologii nauk przyrodniczych redukcjonizmem,zakorzeniła się tak głęboko w naszej kulturze umysłowej, że częstoutożsamia się ją z metodą naukową.

Gwałtowny rozwój metod i technik eksperymentalnych umożliwił fizycewspółczesnej głęboką penetrację świata małych odległości, czylimikroświata. Stwierdzono doświadczalnie, że wszechświat składa się zcząstek elementarnych, które z dokładnością do odległości 10-17 mzachowują się jak obiekty bezstrukturalne, jak punkty materialne. Cząstkielementarne jawią się nam jako konkretne, bezstrukturalne obiekty tylko

wtedy, gdy rejestrowane są przez aparaturę doświadczalną zdolną do ichwykrywania. Jeżeli jednak nie są obserwowane i rejestrowane przezaparaturę pomiarową, gdy są "w drodze", mają nader specyficznysposób istnienia, nie znany w świecie makroskopowym (w świecie dużychobiektów). Liczne i wyrafinowane eksperymenty przeprowadzone naobiektach mikroskopowych pokazują, że są one wtedy tylko zbiorami, aściślej superpozycjami potencjalnych możliwości (stanów) zaistnienia(aktualizacji) w momencie pomiaru, który "wybiera" jedną z możliwości irejestruje ją w aparaturze pomiarowej. W momencie pomiaru następujenagłe i bezprzyczynowe przejście od tego, co możliwe, do tego, corzeczywiste. Z superpozycji możliwości zostaje wybrana i zrealizowanajedna. Mówimy, że nastąpiła skokowa redukcja superpozycji możliwości.

Page 19: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

Znamy ścisły formalizm matematyczny, zwany teorią kwantów,pozwalający na precyzyjny opis takiego sposobu istnieniamikroobiektów. Poprawność tego formalizmu była wielorako iwielokrotnie potwierdzana z ogromną dokładnością w rozlicznycheksperymentach fizycznych. Nie opisuje on jednak przemieszczania sięmikroobiektów w przestrzeni i czasie, jak to czyni fizyka klasyczna, leczewolucję w przestrzeni i czasie potencjalnych możliwości prowadzącychdo takiego czy innego zachowania się mikroobiektu w chwili pomiaru.Teoria kwantów na ogół nie pozwala na ścisłe prognozowaniezachowania się cząstek elementarnych, ale umożliwia dokładne obliczenieszansy (prawdopodobieństwa) na określone zachowanie się ich wmomencie pomiaru. W związku z tym mówi się czasami, że wmikroświecie obowiązuje determinizm probabilistyczny. W ten sposóbfizyka współczesna ogranicza możliwości stosowania idei determinizmuw mikroświecie. Przekonanie, że determinizm wydaje się obowiązywać wmakroświecie, jest przede wszystkim wynikiem działania prawa wielkichliczb (ciała makroskopowe składają się z ogromnej liczby mikrocząstek).Podobnie łatwiej jest przewidzieć zachowanie się tłumu niż pojedynczegoczłowieka.

Równania teorii kwantów opisujące ewolucję możliwości są liniowe, aredukcja superpozycji możliwości w chwili pomiaru jest procesem silnie

nieliniowym, który nie może być opisany przez te równania. Wydaje się,że nie istnieje żaden obiektywny, zachodzący w czasie i przestrzeni opisredukcji możliwości w momencie pomiaru zgodny z wymogami teoriiwzględności. Należy przy tym zaznaczyć, że obserwowalne efektywynikające z teorii kwantów nie są sprzeczne z teorią względności.Teoria kwantów nie wyjaśnia, kiedy i dlaczego zachodzi redukcjamożliwości, oraz nie tłumaczy, dlaczego ludzie nie mogą obserwowaćliniowej superpozycji stanów (możliwości). Implikuje to, że w samychfundamentach najważniejszej teorii fizycznej istnieje wewnętrznaniespójność. Jest to najbardziej kluczowy problem fizyki współczesnej,który nie znalazł zadowalającego rozwiązania przez ostatnie 70 lat.

Co gorsza, mimo ogromnych wysiłków wielu fizyków, którzy zawszepróbują ulepszyć swoje teorie, nie udało się znaleźć żadnego sposobu, abynieco zmienić zasady teorii kwantów, nie powodując przy tym katastrofylogicznej. Jest to symptomatyczne, ponieważ większość teorii fizycznychmożna bez trudu nieco zmienić. Niemożliwość poprawienia zasad teoriikwantów uniemożliwia, jak się zdaje, rozwiązanie problemu pomiarukwantowego, czyli znalezienia przyczyn i mechanizmu natychmiastowej,skokowej redukcji możliwości w chwili pomiaru. Wydaje się to świadczyćo tym, że teoria kwantów, w pewnym sensie, zakreśla nieprzekraczalnągranicę dla poznania przyrody za pomocą empiryczno-matematycznejmetody badań.

Page 20: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

Ponadto warto jeszcze raz zaznaczyć, że teorię kwantów udało siępogodzić, lepiej czy gorzej, z teorią względności Einsteina tylko napoziomie liniowej ewolucji możliwości. Nieliniowa i natychmiastowaredukcja możliwości w chwili pomiarów jest bowiem wyraźnie sprzecznaz duchem teorii względności.

Odkrycia dokonane w mikroświecie spowodowały konsternację wśrodowisku fizyków. Prowadzą one bowiem do nieuniknionej konkluzji,że powszechnie przyjmowane i propagowane przez środki masowegoprzekazu zdroworozsądkowe założenia dotyczące budowy materii sątylko idealnymi przypadkami granicznymi, a nie realną rzeczywistością.

Ma to również nadzwyczaj istotne implikacje dla kosmologii kwantowej,w której cały zamknięty wszechświat traktuje się jako obiektmikroskopowy podlegający zasadom teorii kwantów. Przy takimujmowaniu wszechświata okazuje się, że w czasie t << 10-35 s jegogeometria sferyczna zaczyna podlegać specyficznym dla opisukwantowego fluktuacjom, czyli spontanicznym i nieprzewidywalnymzmianom. Polegają one na tym, że wielkości geometryczne nie mają ściśleokreślonych wartości, lecz podlegają pewnemu "kwantowemu rozmyciu".W teorii kwantów żadna wielkość fizyczna, poza prawdopodobieństwem,nie ma na ogół ściśle określonej wartości. Dotyczy to nie tylkopojedynczych wielkości, ale także par niektórych wielkości fizycznych.Wyznaczenie wartości jednej wielkości z tej pary powoduje niemożliwośćprzewidzenia (predykcji) uzyskania wyników drugiej. W teorii kwantówtę cechę ujmuje się w postaci tzw. relacji nieoznaczoności Heisenberga,które związane są ze wspomnianym już wcześniej determinizmemprobabilistycznym obowiązującym w mikroświecie.

W epoce Plancka, w czasie t = 10-44 s fluktuacje geometrii stają sięporównywalne z wartościami wielkości charakteryzującymi tęgeometrię. Zamiast wszechświata z daną geometrią mamy do czynienia,zgodnie z teorią kwantów, z superpozycją możliwych zamkniętychwszechświatów. Z tego powodu załamuje się w epoce Plancka pojęcieprzestrzeni rozumianej tak jak w ogólnej teorii względności i czasurozumianego jako jednokierunkowy parametr liczbowy numerującystany wszechświata. Dopiero po epoce Plancka superpozycja (zbiór)możliwych wszechświatów zawęża się z powodu zaniku fluktuacjigeometrii i jest sens mówić o czasie dotyczącym jednego konkretnegowszechświata.

Powstaje pytanie: Jak obszerny jest zbiór potencjalnie możliwychwszechświatów? Odpowiedź musi być poprzedzona wyjaśnieniem kilkupodstawowych kwestii dotyczących teorii kwantów.

W świecie makroskopowym, opisywanym w doskonałym przybliżeniuprzez prawa fizyki klasycznej, energia jest zawsze zachowana (nie może

Page 21: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

przez prawa fizyki klasycznej, energia jest zawsze zachowana (nie może

być wytworzona lub zniszczona). W mikroświecie opisywanym przezteorię kwantów energia może się zmieniać od chwili do chwili w sposóbspontaniczny i nieprzewidywalny, czyli może fluktuować. Z tego powodunie może mieć ściśle określonej wartości w danym, konkretnym czasie.Właśnie ta nieoznaczność energii ma bardzo istotne znaczenie. Im krótszyprzedział czasu bierzemy, tym większe mogą być takie przypadkowefluktuacje energii. Jednak wartość średnia energii jest zachowywana,podobnie jak w fizyce klasycznej. W pewnym sensie można więcpowiedzieć, że fluktujący układ mikroskopowy "pożycza energię" znikąd,lecz musi ją bardzo szybko zwrócić. Zgodnie z relacją nieoznaczonościHeisenberga duże pożyczki energii muszą być spłacone bardzo szybko,natomiast z niewielkich układ może korzystać dłużej.

Dzięki temu, na przykład, taka cząstka jak foton może się nagle ibeprzyczynowo wyłonić z próżni, lecz po krótkiej chwili musi zniknąć.Takie cząstki istnieją krótko, gdyż powstają, korzystając z pożyczonejenergii - wielkości, której wartość średnia musi być zachowana. Fotontaki istnieje tak krótko, że nie możemy go zaobserwować, ale to, cozazwyczaj uważa się za pustą przestrzeń, zawiera mnóstwo takichchwilowo istniejących cząstek - nie tylko fotonów, ale wszystkich innychcząstek elementarnych. Takie cząstki nazywa się cząstkami wirtualnymi,aby odróżnić je od cząstek rzeczywistych. Cząstki wirtualne różnią się odrzeczywistych tylko tym, że krótko istnieją. Jeżeli cząstka wirtualnauzyska energię z zewnątrz, tak aby w odpowiednim czasie spłacićpożyczoną energię, to staje się normalną cząstką rzeczywsitą, która niemusi szybko zniknąć.

Nie można bezpośrednio zaobserwować cząstek wirtualnych, ale wiemy zdoświadczenia, że istnieją one w pustej przestrzeni, gdyż pozostawiająwykrywalne eksperymentalnie ślady swej obecności. Ślady te możnabardzo dokładnie zmierzyć, posługując się na przykład metodamispektroskopowymi.

Zatem próżnia nie jest ontologiczną pustką (niebytem), ale zbioremwszystkich możliwych wirtualnych cząstek. Zbiór ten nazywa się

najczęściej próżnią fizyczną lub próżnią kwantową.

Jeżeli w kosmologii kwantowej traktujemy wszechświat jako układmikroskopowy podlegający zasadom teorii kwantów, to równieżsensowne wydaje się istnienie wszechświatów wirtualnych i próżnikwantowej będącej zbiorem wszystkich możliwych wirtualnychwszechświatów. W odróżnieniu od wirtualnych cząstek elementarnychwirtualny wszechświat może przekształcić się we wszechświatrzeczywisty bez dostarczenia energii z zewnątrz, jeśli jest wszechświatemzamkniętym (którego całkowita energia jest równa zeru). W takiej

Page 22: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

zamkniętym (którego całkowita energia jest równa zeru). W takiejpróżni, zgodnie z relacją nieoznaczoności Heisenberga, nie mogą istniećwirtualne wszechświaty otwarte (o geometrii płaskiej lub hiperbolicznej),ponieważ mają one nieskończoną energię. (Czas, na który możnapożyczyć nieskończoną energię, wynosi dokładnie zero).

Natomiast wszechświaty zamknięte, zgodnie z relacją nieoznaczonościHeisenberga dla czasu i energii, mogą istnieć nieskończenie długo,ponieważ przy przechodzeniu od stanu wirtualnego do rzeczywistego niepożyczają energii. Każdy wirtualny zamknięty wszechświat jest więcwszechświatem rzeczywistym. Jeżeli te spekulatywne rozważania sąpoprawne, to mamy nieskończony zbiór zamkniętych wszechświatów. Wtym przypadku nie istnieje próżnia kwantowa rozumiana jako zbiórwszechświatów wirtualnych, ponieważ każdy wszechświat wirtualny jestwszechświatem rzeczywistym. Rzeczywiste wszechświaty o geometriizamkniętej kreowane są więc spontanicznie i bezprzyczynowo z"niczego".

W kosmologii kwantowej istnieje łatwa możliwość kreacji z odpowiedniejpróżni kwantowej nie tylko jednego wszechświata, ale nieograniczonejich liczby, jeśli są to wszechświaty zamknięte, o zerowej energiicałkowitej. Zatem zbiór potencjalnie możliwych wszechświatów jestzbiorem nieograniczonym.

Formalizm matematyczny teorii kwantów zawiera dwa elementy: ogólnyi niezmienny zestaw zasad oraz strukturę matematyczną określającądopuszczalny zbiór możliwości. Zbiór tych możliwości ma strukturę,którą w matematyce określa się jako przestrzeń liniową. Dlatego zamiastmówić o zbiorze możliwosci używa się terminu "przestrzeń stanów"(danego układu). Przestrzeń stanów zdeterminowana jest przez dwaczynniki: tzw. warunki brzegowe i wyrażenie zwane operatorem energii,czyli hamiltonianem.

Tego nie wiemy, ale niewykluczone, że w różnych zamkniętychwszechświatach wyłaniających się z próżni kwantowej zaistniałyróżniące się od siebie warunki brzegowe i hamiltoniany. Oznaczałoby to,że w różnych wszechświatach obowiązują różne prawa fizyki oraz żekażdy z wszechświatów ma inną przestrzeń stanów. W każdym z takichwszechświatów może istnieć próżnia kwantowa składająca się z jakiegośzestawu cząstek wirtualnych. Trzeba jednak uwzględnić to, że cząstkielementarne zazwyczaj nie są swobodne, lecz oddziałują między sobą zsiłami zależnymi od rodzajów cząstek. Oddziałują między sobą równieżcząstki wirtualne, a wtedy może się pojawić więcej niż jeden stan próżni,czyli stan bez cząstek rzeczywistych. Różne stany próżni mają zupełnieinną energię, ale wydają się identyczne, ponieważ są puste (bezrzeczywistych cząstek). Stan o najniższej energii nazywa się "prawdziwąpróżnią", a pozostałe stany "fałszywą próżnią". Pojęcie fałszywej próżni

Page 23: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

próżnią", a pozostałe stany "fałszywą próżnią". Pojęcie fałszywej próżnipojawia się w naturalny sposób we wszystkich teoriach, których celemjest uzyskanie zunifikowanego opisu cząstek elementarnych i ichoddziaływań, w tym również w teoriach wielkiej unifikacji.

Fałszywa próżnia nie jest stanem trwałym i po pewnym czasie układprzeskakuje do stanu o najniższej energii, czyli do prawdziwej próżni.Jako proces kwantowy przeskok ten wykazuje nieuchronnyindeterminizm i podlega kwantowym fluktuacjom. Oznacza to, że procesrozpadu fałszywej próżni nie może zachodzić jednorodnie w całejprzestrzeni. W procesie tym wydziela się ogromna energia. Według teoriiwielkiej unifikacji gęstość energii zawarta w fałszywej próżni może być1073 razy większa od gęstości energii wody.

Najprostszy hipotetyczny scenariusz pochodzenia naszego wszechświatawynikający z założeń kosmologii kwantowej mógł wyglądać następująco.

Z próżni kwantowej bezprzyczynowo, przypadkowo i spontanicznie jakokwantowa fluktuacja wyłania się zamknięty wszechświat. O jegoistnieniu w czasie można mówić dopiero wtedy, gdy minie epoka Plancka,czyli w czasie większym niz 10-44 s. Wszechświat ten ma określonąprzestrzeń stanów, wynikającą z postaci jego hamiltonianu i warunkówbrzegowych będących rezultatem rodzaju zaistniałej kwantowejfluktuacji. Istnieje on więc jako superpozycja możliwych wszechświatów zjego przestrzeni stanów.

W czasie t > 10-44 s zanikają kwantowe fluktuacje geometrii iwszechświat zaczął rozszerzać się zgodnie z klasyczną teorią grawitacjiEinsteina. Wszechświat nie rozszerzał się jednak w istniejącej przestrzeni,lecz jego ekspansja tworzyła nieustannie przestrzeń i czas. Przestrzeń iczas dopiero się w tych chwilach zaczyęły. Materia istniała w postaciniezróżnicowanej supergęstej energii, ponieważ rzeczywiste oddzielnecząstki jeszcze nie powstały. W kwantowej kosmologii czas nie występujebezpośrednio, lecz jest produktem materialnej zawartości wszechświata ijej rozkładu.

Następnie, w czasie t @ 10-35 s, wytworzył się stan fałszywej próżni ostałej, mimo ekspansji wszechświata, gęstości energii, która dawaładominujący wkład w całkowitą gęstość energii. Dzięki temu gęstośćenergii wszechświata pozostawała stała. Zgodnie z prawami ogólnejteorii względności spowodowało to gigantyczne przyspieszenie ekspansjiwszechświata, czyli tzw. proces inflacji. Ulegający inflacji wszechświatpodwajał swoje rozmiary co jakieś 10-34 s. Co każde 10 podwojeńwszechswiat powiększał się 1024 razy. Ogromne rozdęcie wszechświataspowodowało, że jego temperatura spadała niemal do zerabezwzględnego. Po rozpadzie fałszywej próżni, w czasie t @ 10-30 s,zakończył się proces inflacji, gęstość energii zaczęła maleć i wszechświatrozszerzał się dalej z malejącą szybkością. Kosztem gigantycznej energii

Page 24: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

rozszerzał się dalej z malejącą szybkością. Kosztem gigantycznej energiizawartej w fałszywej próżni cząstki wirtualne stały się cząstkamirzeczywistymi. Uwolniona energia fałszywej próżni częściowo zamieniłasię w energię kinetyczną cząstek elementarnych, która po procesietermalizacji ujawniła się w postaci ciepła. Ciepło uwolnione po

zakończeniu okresu inflacji spowodowało ponowny wzrost temperaturywszechświata aż do około 1028 K. To ogromne ciepło przetrwało do dziś wpostaci promieniowania tła.

Według tego najprostszego scenariusza wynikającego z kosmologiikwantowej podstawowe cechy struktury wszechświata zostały określoneprzez procesy fizyczne, które zakończyły się już po 10-30 s od chwiliwyłonienia się kosmosu. Po inflacji cząstki elementarne uległy wieluprzemianom, ale w końcu to właśnie z nich powstała znana nam materia,a z niej gwiazdy, planety i ludzie. Gdyby nie proces inflacyjny, powstałyjako mała fluktuacja próżni kwantowej, wszechświat byłby zjawiskiemobejmującym niewielki obszar przestrzeni i krótkotrwałym. Byłby bardzoszybko zanikającą fluktuacją.

Kwantowa kosmologia jest w stanie wyjaśnić mechanizm kreacjiwszechświata i procesu inflacyjnego, który doprowadził do wielkiegowybuchu całego kosmosu. Oczywiście scenariusz ten jest wysocespekulatywny i drastycznie uproszczony. Ale ważne jest to, że kwantowakosmologia umożliwia konstruowanie naukowego oraz zgodnego zobserwacjami i prawami fizyki wyjaśnienia pochodzenia wszechświata, atakże określenia jego globalnej struktury. Zapewne w przyszłościzaproponowane bedą bardziej precyzyjne scenariusze narodzinwszechświata, oparte na przyszłej pełnej kwantowej teorii grawitacji.Jednak ten prymitywny scenariusz przypuszczalnie zawiera ziarnoprawdy, ponieważ został w pewnym stopniu potwierdzony przezobserwacje fluktuacji promieniowania tła wykonane przez satelitę COBEna początku lat dziewięćdziesiątych. Niejednorodne kwantowe fluktuacjenieuchronnie pojawiające się we wczesnym wszechświecie zostałyrozciągnięte na skutek inflacji do gigantycznych rozmiarów. W takimprzypadku powinny obecnie istnieć fluktuacje we wszystkich skalach, odmałych do dużych, przy czym powierzchnia nieboskłonu zajmowanaprzez te fluktuacje nie powinna zależeć od ich amplitudy. Innymi słowy,widmo fluktuacji nie powinno zależeć od skali obserwacji. Fluktuacje teodbijają się na rozkładzie promieniowania tła. Wykryty przez satelitęCOBE rozkład fluktuacji promieniowania tła nie zależy właśnie od skali.

Amplituda tych fluktuacji wynosi (w jednostkach względnych) 10-5. Takirozklad fluktuacji mógł doprowadzić do obserwowanych obecnie strukturkosmicznych. Potwierdza to poprawność zaproponowanego w ramachkosmologii kwantowej scenariusza wielkiego wybuchu i uwiarygadniahipotezę inflacyjną.

Page 25: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

Podsumowując, można powiedzieć, że kosmologia kwantowa kreślinastępujący scenariusz powstania wszechświata:

. zgodnie z ogólnymi zasadami teorii kwantów spontanicznie ibezprzyczynowo wyłonił się z "niczego" zamknięty wszechświat orozmiarach rzędu 10-35 m;

.w sposób losowy została wykreowana jego przestrzeń stanów;

.w czasie od około 10-35 s do 10-30 s przestrzeń wszechświata była wstanie fałszywej próżni o stałej gęstości energii, co spowodowałogigantyczny proces inflacyjny;

.energia zawarta w fałszywej próżni została wykorzystana dowykreowania cząstek elementarnych i do rozgrzania wszechświata dotemperatury około 1028 K;

. kwantowe fluktuacje "rozciągnięte" w procesie inflacyjnymspowodowały drobne niejednorodności gęstości materii, które po wielumiliardach lat doprowadziły do obserwowanych obecnie strukturkosmicznych, o bardzo zróżnicowanych skalach wielkości;

. dalsza ewolucja wszechświata, w czasie t > 10-30 s, przebiegała zgodnie zrównaniami klasycznej kosmologii fizycznej.

Tak więc kwantowa kosmologia pozwala na konstruowanie scenariuszynarodzin wszechświata z "niczego", jego inflacyjnego wybuchu i rozgrzaniado niebywałych temperatur.

Kosmologia kwantowa redukuje zagadkę istnienia wszechświata doproblemu pochodzenia zasad teorii kwantów. Według niej istnienie

wszechświata jest bezprzyczynowe i spontaniczne, a zatem i bezsensowne.Jeżeli mimo wszystko istnienie wszechświata ma jakiś sens, to może on byćukryty tylko w strukturze zasad teorii kwantów. Mimo tak ogromnegosukcesu kosmologia kwantowa nie potrafi odpowiedzieć na dwafundamentalne pytania:

1. Dlaczego w momencie kreacji wszechświata z "niczego" obowiązywałyzasady teorii kwantów?

2. W jaki sposób wszechświat będący zbiorem potencjalnie istniejącychwszechświatów zaktualizował się w postaci wszechświata, w którymżyjemy?

Żeby odpowiedzieć na te pytania, musimy przekroczyć ramy kosmologiifizycznej i przejść do rozważań typu "metakosmologicznego".

3. Metakosmologia

Page 26: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

3. Metakosmologia

Kosmologia kwantowa tłumaczy powstanie wszechświata jakospontaniczną kreację z "niczego". Jednak pojęcie "niczego" w kosmologiikwantowej nie odpowiada potocznemu rozumieniu tego pojęcia. Na samympoczątku musiały istnieć zasady teorii kwantów dopuszczającespontaniczne powstanie kwantowej fluktuacji, z której po kilkunastumiliardach lat utworzył się obecny kosmos. Ponadto u podstaw wszystkiegomusiał leżeć wszechobecny świat matematyki i logiki. W fundamenciekosmologii kwantowej potrzebna jest więc rozbudowana strukturaracjonalności, do poszukiwania której teraz przechodzimy.

3.1. Pochodzenie zasad kosmologii kwantowej

Konstruując urządzenia techniczne, człowiek często, bardziej lub mniejświadomie, wzoruje się na rozwiązaniach istniejących w przyrodzie. Wostatnich latach nastąpił rozwój urządzeń symulujących rzeczywistość.Powstały urządzenia informatyczne wytwarzające rzeczywistość pozorną,tzw. rzeczywistość wirtualną. Zasada działania tych urządzeń jest jedynąmożliwą do realizacji symulacją rzeczywistości, dlatego kluczowymzałożeniem musi być przyjęcie, że rzeczywistość naturalna (fizyczna)funkcjonuje na podobnych zasadach jak urządzenia wytwarzającerzeczywistość wirtualną. Inaczej mówiąc, zakładamy, że twórcy urządzeńwytwarzających rzeczywistość wirtualną nieświadomie wzorowali się naprzyrodzie.

Do urządzeń tych zazwyczaj podłączonych jest dwóch ludzi ubranych wspecjalne kombinezony reagujące na ruchy ich ciał i wyposażone wmikrofon, stereoskopowe monitory telewizyjne oraz odpowiedniesłuchawki generujące przestrzenne pole dźwiękowe. Kombinezony teumożliwiają, poprzez odpowiedni system łączności, przekazywanie dokomputera informacji o położeniach ich ciał oraz informacji dźwiękowych.Natomiast komputer za pomocą tych kombinezonów przekazujeodpowiednie informacje wizualne i dźwiękowe ubranym w nie ludziom.Przy odpowiednim zaprogramowaniu komputera ludzie owi odnosząwrażenie, że znajdują się w pewnej rzeczywistości pozornej, czyliwirtualnej, różnej od rzeczywistości naturalnej, w której faktycznie sięznajdują. Na przykład komputer może być tak zaprogramowany, żeubranym w te kombinezony ludziom wydaje się, że pojedynkują się naszpady, podczas gdy naprawdę znajdują się w dwóch odległych od siebiemiejscach.

Obecne urządzenia wytwarzające rzeczywistość wirtualną są dalekie oddoskonałości głównie z powodu tysiąćkrotnie za wolnego przetwarzaniainformacji przez współczesne najszybsze komputery. Niemniej urządzeniadziałające na podobnej zasadzie są często stosowane do nauki na przykładpilotażu. Są to tzw. symulatory lotu.

Page 27: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

Możemy sobie wyobrazić, że kiedyś w przyszłości możliwy będzie dozrealizowania znacznie bardziej wyrafinowany, trochę nawet makabrycznywariant rzeczywistości wirtualnej. Załóżmy, że dwóch fizyków uległowypadkowi, w którym nie uszkodzone pozostały tylko ich mózgi.Przyjmijmy, że dysponujemy technologią pozwalającą utrzymać ich mózgiprzy życiu bez pozostałych części ciała i przekazywać do nich bodźcenerwowe przez odpowiedni komputer w takim samym zakresie jak przedwypadkiem. Ich mózgom, w takim przypadku, może się wydawać, że nadal

mają własne ciała, poruszają się i działają w rzeczywistości identycznej zrzeczywistością naturalną. Fizycy ci mogą prowadzić eksperymentyfizyczne w rzeczywistości wirtualnej generowanej przez odpowiedniozaprogramowane i skorelowane ciągi informacji przekazywanej ichmózgom przez komputer w postaci bodźców nerwowych. Jeżeli regułyprzekazu tych informacji są identyczne z zasadami teorii kwantów, torzeczywistość wirtualna może być dla nich nie do odróżnienia odrzeczywistości naturalnej.

Rzeczywistość wirtualna w tym wyidealizowanym przypadku manastępujące, łatwe do zauważenia, istotne cechy:

. Przekaz informacji pomiędzy dwoma mózgami fizyków następujewyłącznie za pośrednictwem komputera.

.Nie istnieją doświadczenia fizyczne wykonywane w rzeczywistosciwirtualnej umożliwiające tym fizykom poznanie budowy ich mózgów ikomputera oraz sposobu przekazu między nimi informacji. Wrzeczywistości wirtualnej "fizyką" są tylko reguły przekazu informacji i jejciągi. Budowa mózgów, budowa komputera oraz sposób przekazuinformacji należą do rzeczywistości naturalnej, czyli do "metafizyki"rzeczywistości wirtualnej.

.Rzeczywistość wirtualna nie jest utworzona z oddziałującej ze sobąmaterii, ale z ciągów informacji przekazywanych mózgom fizyków wpostaci bodźców nerwowych. Rzeczywistość wirtualna jest więcrzeczywistością immaterialną (niematerialną).

.Rzeczywistość wirtualna jest subiektywna, istnieje bowiem wyłącznie wumysłach (świadomościach) tych dwóch fizyków.

Przyjmujemy teraz, że rzeczywistość naturalna, czyli fizyczna, tworzącawszechświat zbudowana jest w sposób analogiczny do rzeczywistosciwirtualnej w powyższym przykładzie.

Zakładamy więc, że w rzeczywistości naturalnej:

.Istnieją indywidualne ludzkie umysły świadome swego istnienia, czylizdające sobie sprawę z tego, że istnieją. Nasza ludzka świadomość jest

Page 28: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

zdające sobie sprawę z tego, że istnieją. Nasza ludzka świadomość jestograniczona. Poszczególne osoby nie wiedzą różnych rzeczy, lecz nikt niewie, czym jest nasza świadomość. Zamiast mówić o ograniczonych lub oskończonych świadomościach ludzkich, będziemy mówić o duchachskończonych. Duchem skończonym nazywamy więc samoświadomą,aktywną substancję mającą intelekt, pamięć i wolną wolę oraz ograniczonąwiedzę. Wytworami ducha są idee, a przejawem ich wolnej woli jestumiejętność i możliwość podejmowania suwerennych, w określonymzakresie, decyzji.

.Istnieje pewien duch, który pełni taką samą funkcję w rzeczywistościnaturalnej jak komputer w rzeczywistości wirtualnej. Według określonychreguł przetwarza on informacje (idee) uzyskane od wszystkich duchówskończonych i przesyła je wszystkim duchom skończonym. Ponieważ ilośćprzetwarzanych i posiadanych przez niego informacji jest nieograniczona,będziemy go nazywać duchem nieskończonym, duchem nieskończonympod względem posiadanej wiedzy. Zakładamy, że jest on duchemabsolutnie wszechwiedzącym. Ponieważ jest tylko jedna wszechwiedza,istnieje więc jedna wszechwiedząca substancja duchowa.

.Przekaz informacji odbywa się wyłącznie pomiędzy duchamiskończonymi a duchem nieskończonym. Nie ma bezpośredniego przekazuinformacji pomiędzy duchami skończonymi, z pominięciem duchanieskończonego.

.Zasady teorii kwantów odnoszą się tylko do reguł przekazu informacjipomiędzy duchami skończonymi a duchem nieskończonym. Nie dotycząone samej natury (istoty) substancji duchowych, które są niepoznawalnemetodami fizycznymi.

.Zbiór duchów skończonych sądzi, że znajduje się w jednej przestrzenitworzącej wszechświat, ponieważ otrzymuje od ducha nieskończonegowzajemnie skorelowane informacje. Przekaz tych informacji podlegaodpowiednim regułom, które odbieramy jako prawa przyrody.

W takim ujęciu nasz wszechświat jest pewnym systemem informatycznym,w którym hardware (substancje duchowe) jest niepoznawalne metodamifizycznymi. To, co stanowi zakres zainteresowania fizyki, to tylko software(reguły przetwarzania i przekazu informacji). W takim ujęciu niepotrzebnajest, podobnie jak w rzeczywistości wirtualnej, materia - bierna,nieświadoma substancja. Pojęcie materii jest po prostu zbędne. Nie istniejeżadna niezależna od substancji duchowych, nieświadoma substancjamaterialna przejawiająca rzeczywiste oddziaływanie. Przyroda oczywiścieistnieje jako zjawisko, a w przyrodzie obserwuje się jednostajność(regularność zachowań) - obowiązują zasady teorii kwantów. To, co namwydaje się układem rzeczy i prawem natury, jest tylko ideą duchanieskończonego.

Page 29: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

Wiadomo, że potrafimy, w pewnym ograniczonym stopniu, skutecznierealizować swoje zamierzenia. Oznacza to, w tym modelu wszechświata,znajomość naszej woli i uwzględnienie jej przez ducha nieskończonego windywidualnym przekazie informacji (idei), a wszystko w ramach regułstosowanych przez ducha nieskończonego. Nasze ciała istnieją realnie, alenie są zbudowane z pasywnej materii, lecz są odpowiednimiskomplikowanymi zbiorami informacji, odbieranymi przez duchyskończone jako realnie istniejące ciała określonych ludzi.

Ten zaskakujący model wszechświata nie jest nowy. Podobny modelrzeczywistości zaproponowany został już w 1710 roku przez filozofairlandzkiego, biskupa kościoła anglikańskiego, George'a Berkeleya (1685-1753). Wizja rzeczywistości, czyli ontologia, Berkeleya uważana była przezwspółczesnych mu filozofów, a także przez filozofów następnych pokoleńza paradoksalną. Z tego powodu nie znalazła szerszego uznania. Obecniejesteśmy w innej sytuacji, ponieważ właśnie na zasadzie zaproponowanejprzez Berkeleya funkcjonują realnie istniejące i działające urządzeniagenerujące rzeczywistość wirtualną. Trudno więc twierdzić, że ontologiaBerkeleya jest absurdalna i że na takiej zasadzie nie może funkcjonowaćwszechświat.

Istnieje jeszcze jeden poważny i nie znany pokoleniom poprzednim

argument przemawiający na korzyść ontologii typu ontologii Berkeleya.Jak już wspomniano jedną z podstawowych cech substancji duchowych jestwolna wola wyrażająca się głównie w możliwości podejmowaniasuwerennych decyzji. Aby mówić o podejmowaniu decyzji, musi byćzagwarantowany wybór przynajmniej jednej z dwóch możliwości.Rozpatrzmy to na prostym przykładzie człowieka pragnącego się napić.Zakładamy, że ma on do wyboru dwie możliwości: kawa lub herbata. Pozastanowieniu się wybiera, powiedzmy, herbatę. Możemy to schematycznieprzedstawić w postaci:

{kawa, herbata} (R) herbata,

gdzie nawias { , } oznacza zbiór możliwości, a strzałka - podjęcie decyzji, wtym przypadku o wyborze herbaty. Po zdecydowaniu się na herbatę manastępny problem do rozstrzygnięcia: pić herbatę z cukrem czy bez cukru.Załóżmy, że postanowił pić herbatę z cukrem. Stosując wprowadzonąsymbolikę, możemy to zapisać następująco:

herbata = {herbata z cukrem, herbata bez cukru} (R) herbata z cukrem.

Następnie może mieć on możliwość picia herbaty z cytryną lub bez cytryny.Zakładamy, że podjął on decyzję o piciu herbaty bez cytryny. Zapiszemy toschematycznie w postaci:

Page 30: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

herbata z cukrem = {herbata z cukrem i cytryną,

herbata z cukrem bez cytryny} (R) herbata z cukrem bez cytryny.

Dalej, może on wypić na przykład herbatę gorącą lub mrożoną.Przyjmujemy, że zdecydował się na herbatę gorącą. Zapiszemy toschematycznie w postaci:

herbata z cukrem bez cytryny =

= {gorąca herbata z cukrem bez cytryny, mrożona herbata z cukrem bezcytryny}

(R)gorąca herbata z cukrem bez cytryny.W końcu mógłby się zastanawiać, czy pić herbatę w filiżance czy w szklanceitd. Zawsze w tym przykładzie są co najmniej dwa wyjścia. Ma on doczynienia ze zbiorem dwóch możliwości i podejmując decyzję, wybierajedną możliwość.

Powstaje pytanie: Jaką strukturę matematyczną ma zbiór możliwości?Zauważmy, że:

. Zbiór możliwości musi reprezentować możliwości wzajemnie sięwykluczające. Nie może to być na przykład jednocześnie herbata z cukrem ibez cukru, jednocześnie gorąca i mrożona. W matematyce najczęściejsytuacje wzajemnie się wykluczające modeluje się poprzez wprowadzenieobiektów geometrycznych spełniających warunek prostopadłosci, który naprzykład oznacza, że nie można jednocześnie poruszać się dokładniepoziomo i dokładnie pionowo. Warunek ten w matematyce nazywa sięwarunkiem ortogonalności.

.Zbiór możliwości oraz możliwość wybrana po podjęciu decyzjireprezentują stan świadomości. Zatem powinny być opisywane przezobiekty matematyczne o tych samych właściwościach. Ten warunek możnauwzględnić, przyjmując, że zbiory możliwości są "dobrymi" funkcjami tychmożliwości. W naszym przypadku oznacza to, że:

herbata = f (herbata z cukrem, herbata bez cukru),

herbata z cukrem = g (herbata z cukrem i cytryną,

herbata z cukrem bez cytryny) itd.,

gdzie litery f i g oznaczają funkcje dwóch zmiennych o "dobrych"właściwościach.

.Nie można wiedzieć, jaki zostanie dokonany wybór po podjęciu decyzji.Można mówić tylko o prawdopodobieństwie takiego czy innego wyboru.Jak wiadomo, prawdopodobieństwo umówiono się wyrażać liczbąrzeczywistą zawartą w przedziale zamkniętym <0,1>, przy czym 1 oznacza

Page 31: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

rzeczywistą zawartą w przedziale zamkniętym <0,1>, przy czym 1 oznaczapewność, że dany wybór zostanie dokonany, natomiast 0 oznacza pewność,

że dany wybór nie zostanie dokonany. Prawdopodobieństwo wyrażoneliczbą musi w jakiś sposób zależeć od stanu świadomości przed wyborem ipo wyborze. Przyporządkowanie parze obiektów geometrycznychokreślonej liczby może być dokonane w sposób naturalny przezodpowiednie zdefiniowanie tzw. iloczynu skalarnego tych wielkości.Iloczyn taki pozwala również na naturalny zapis warunku ortogonalnościdla możliwości wzajemnie się wykluczających.

.Możliwość wyboru nie może być jednorazowa. Oznaczałoby to bowiem, żewolna wola nie jest cechą stałą substancji duchowych. Okazuje się, że abyto było możliwe, funkcje f i g nie mogą być tylko funkcjami rzeczywistymi,ale muszą być tzw. funkcjami zespolonymi, zawierającymi liczby zespolone.Jak wiadomo, liczby zespolone stanowią uogólnienie pojęcia liczbyrzeczywistej. Za pomocą liczb zespolonych można na przykład wyrazićrozwiązanie równań kwadratowych o ujemnych wyróżnikach.

Wykorzystując powyższe cztery warunki, możemy wykazać, ze zbiorymożliwości, które ma do dyspozycji duch skończony, mają strukturę, którąw matematyce nazywa się zupełną przestrzenią wektorową nad ciałem liczbzespolonych lub przestrzenią Hilberta (dokładne uzasadnienie tejwłaściwości zbioru możliwości zawarte jest w książce: Z. Jacyna-Onyszkiewicz, Geneza zasad kosmologii kwantowej, WydawnictwoNaukowe UAM, Poznań 1999). Funkcje f i g są w takim przypadkuliniowymi superpozycjami możliwości.

Takie samo rozumowanie dotyczy oczywiście także zbioru o dowolnejliczbie możliwości i nie tylko ducha skończonego, ale także duchanieskończonego. Jeżeli proces podejmowania decyzji przez duchanieskończonego odnosi się do wyboru określonej wielkości fizycznejwyrażonej przez konkretną liczbę rzeczywistą, to okazuje się, że procespodejmowania decyzji jest tożsamy z zasadami teorii kwantów. Wyjaśnia toproces pomiaru kwantowego oraz ścisłą liniowość teorii kwantów.Pomiędzy momentami pomiaru kwantowego duch nieskończony "rozważa"wszelkie dopuszczalne warianty odpowiedzi, które mogą zaistnieć wmomencie pomiaru, co w języku matematycznym oznacza liniową

superpozycję wszystkich dopuszczalnych możliwości (stanów). Wmomencie, gdy fizyk (duch skończony) pyta (czyli dokonuje pomiarukwantowego za pomocą właściwej makroskopowej aparatury pomiarowej),co naprawdę zachodzi, duch nieskończony udzielając odpowiedzi,dokonuje tym samym skokowej redukcji superpozycji możliwości. Skokowaredukcja możliwości następuje w momencie, gdy przynajmniej jeden zludzi dowiaduje się - lub mógłby się dowiedzieć, obserwując jakiś obiektmakroskopowy - która możliwość została zaktualizowana. Jest to w pełnizgodne z ortodoksyjną teorią pomiarów kwantowych zaproponowaną przez

Page 32: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

zgodne z ortodoksyjną teorią pomiarów kwantowych zaproponowaną przezJohna von Neumanna w 1932 roku, ale unika znanych paradoksówtrapiących tę teorię (paradoksu kota Schrö dingera i paradoksu przyjaciółWignera) poprzez przyjęcie, że redukcja możliwości następuje na mocydecyzji ducha nieskończonego, a nie tylko z powodu zmiany wiedzyświadomego obserwatora (co zakładał von Neumann).

Każda następna odpowiedź ducha nieskończonego jest odpowiednioskorelowana z poprzednią, zgodnie z zasadami liniowej teorii kwantów iprzestrzenią stanów wszechświata. W takim rozumieniu pomiarukwantowego skokowy proces redukcji stanów musi być w pewnym stopniuindeterministyczny (determinizm probabilistyczny), ponieważ zewszystkich możliwości duch nieskończony wybiera jedną, przyjednoczesnym uwzględnieniu woli wszystkich duchów skończonych. W tensposób proponowany model rzeczywistości przewiduje istnienie dwurodzajów zmian stanów kwantowych: liniową zmianę możliwości, gdyukład nie jest obserwowany, i skokową, nieliniową zmianę w momenciepomiaru. Pozwala również na stwierdzenie, że w mikroświecie obowiązujezasada przyczynowości, tylko że przyczyny procesów kwantowych, którymisą decyzje ducha nieskończonego, są transcendentne (nieosiągalne) dlamatematyczno-empirycznej metody badań fizycznych. Rozwiązuje to jednąz największych zagadek współczesnej fizyki.

Ponadto model ten wyjaśnia, bez popadania w konflikt z teoriąwzględności, rezultaty pewnych eksperymentów korelacyjnych, z którychwynika, że cząstka elementarna nie obserwowana nie istnieje obiektywnie(poza naszą świadomością), albo że wszechświat stanowi niepodzielną

całość scementowaną przez nieczasoprzestrzenne oddziaływania. Zgodnie ztym modelem obie możliwości zachodzą łącznie. Pierwsza jest oczywista,natomiast druga wynika z tego, że przekazywanie decyzji duchomskończonym przez ducha nieskończonego jest procesemnieczasoprzestrzennym. W ujęciu tym duch nieskończony pełni, w pewnymsensie, funkcje tzw. nielokalnych parametrów ukrytych, usilnieposzukiwanych przez wielu fizyków. Dzieje się tak, ponieważczasoprzestrzeń jest rzeczywistością wtórną w stosunku do przestrzeniHilberta zbioru możliwości. Czasoprzestrzeń jest tylko rzeczywistością"rozpiętą" w naszych skończonych świadomościach przez duchanieskończonego na skutek odpowiedniego przekazu informacji i idei.

Poza tym wszystkie współczesne konkretne sformułowania teorii kwantówmają poważną wadę, ponieważ są zgodne z wymogami teorii względnościtylko wtedy, gdy opisują ewolucje możliwości (stanów kwantowych) dotakiego czy innego zaktualizowania w momencie pomiaru, natomiast wmomencie pomiaru kwantowego dają obraz rzeczywistości niezgodny zduchem teorii względności. Teorie te nie wyjaśniają, jak pogodzićnielokalne cechy teorii kwantów z względnością pojęcia równoczesności w

Page 33: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

teorii względności, gdy wykonujemy pomiary w doświadczeniachkorelacyjnych. Zrozumieć to możemy bardzo łatwo w ramachrozpatrywanego modelu, w którym duch nieskończony pełni, jakwspomniano, funkcję nielokalnego natychmiastowego łącznika pomiędzyoddalonymi zdarzeniami czasoprzestrzennymi.

Ontologia Berkeleya wyjaśnia również zadziwiający fakt doświadczalny, żenie tylko sam pomiar kwantowy zmienia zbiór możliwości (stanów), alerównież coś znacznie bardziej subtelnego, takiego jak sama możliwośćwykonania pomiaru przez zaobserwowanie odpowiednich zmian napoziomie makroskopowym. Redukując zbiory możliwości, duchnieskończony, z uwagi na to, że działa według określonych reguł, musiuwzględniać nie tylko zmianę wiedzy duchów skończonych, ale równieżsamą możliwość takiej zmiany przez ewentualną obserwację obiektówmakroskopowych.

Zaproponowany model wyjaśnia więc genezę podstawowych zasadkosmologii kwantowej i teorii kwantów, uważanych za niepoglądowe izupełnie niezrozumiałe. Podstawowa zasada kosmologii kwantowej tozałożenie o możliwości stosowania teorii kwantów do opisu całegowszechświata. Daje ona również prostą i niesprzeczną interpretację tychteorii. Jest również hipotezą falsyfikowalną. Gdyby okazało się bowiem, żeteoria kwantów musi być teorią nieliniową lub że skoki kwantowe nie sąnatychmiastowe, oznaczałoby to, że hipoteza ta jest nieprawdziwa. Wtakim przypadku musielibyśmy przyjąć, że wszechświat funkcjonuje inaczejniż zakłada to rozpatrywana metakosmologia.

Podsumowując, można stwierdzić, że uzyskano ważny wynik polegający nawyprowadzeniu zasad teorii kwantów i zasad kosmologii kwantowej zpewnych założeń metafizycznych dotyczących ontologii wszechświata, czylina podstawie określonych założeń metakosmologicznych. Założenia teumożliwiły również podanie pełnej interpretacji teorii kwantów i to wkontekście kosmologii kwantowej. Interpretacja taka poszukiwana byłabezskutecznie przez trzy pokolenia fizyków XX wieku.

Ten wyjątkowy rezultat istotnie uwiarygadnia ontologię wszechświatazaproponowaną przez Berkeleya. Z tego powodu w dalszym ciągu będziemyzakładać jej prawdziwość i sprawdzać, co może ona wyjaśnić w kwestiiwyłonienia się wszechświata z "niczego" i powstania jego obecnej struktury.

Niewątpliwie ontologia typu ontologii Berkeleya prezentuje skrajnieniezwykły model wszechświata, wymagający radykalnej zmiany w sposobiemyślenia o nim. Rozrywa ona ciasny krąg schematów myślowych, doktórych przywykliśmy, a które skutecznie zamykają drogę do głębokiegozrozumienia wszechświata. Wszechświat w tym ujęciu to tylko zbiórduchów skończonych otrzymujących od ducha nieskończonego

Page 34: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

skorelowane, o określonym porządku zmienne ciągi informacji. W umyślekażdego ducha skończonego wygenerowany jest przez duchanieskończonego indywidualny, subiektywny wszechświat. Z tego powoduczasami Berkeley oskarżany był o skrajnie idealistyczny pogląd zwanysolipsyzmem, głoszący, że istnieję tylko "ja sam". Nie jest to słuszne

oskarżenie, ponieważ w ujęciu Berkeleya obok "mnie" koniecznie musiistnieć duch nieskończony. Istnienie innych, poza mną, duchówskończonych opiera się tylko na wierze w "rzetelność" przekazu informacjiprzez ducha nieskończonego, który uzgadnia ze sobą zdarzenia zposzczególnych subiektywnych wszechświatów "rozpiętych" wświadomościach duchów skończonych.

Gdy zbiór duchów skończonych jest zbiorem pustym, to trudno w ogólemówić o wszechświecie! Pierwsza świadoma istota zapewne nie pojawiłasię we wszechświecie wcześniej niż miliard lat po wielkim wybuchu. Jeżeliludzie są jedynymi istotami świadomymi we wszechświecie, to czas tennależy przesunąć o co najmniej 10 miliardów lat. Zgodnie z omawianąontologią przed zaistnieniem pierwszej świadomej istoty wszechświat byłtylko zbiorem możliwości dla ducha nieskończonego. Gdy nie było duchówskończonych, istniał tylko duch nieskończony i idee w jego umyśle. Duchnieskończony był więc jedynym bytem. Nic poza nim nie istniało, byłbowiem wszystkim, co istniało. Duchy skończone i wszechświat istniałytylko jako archetypy w jego umyśle. Od chwili zaistnienia duchówskończonych na mocy decyzji ducha nieskończonego następują jednakskokowe redukcje możliwości istnienia wszechświata.

Duch nieskończony w omawianej ontologii, wzorowanej na ontologiiBerkeleya, zdefiniowany został jako duch wszechwiedzący, posiadającyabsolutną wszechwiedzę. Jeżeli jednak samoświadoma substancjaduchowa posiada absolutną wszechwiedzę, to posiada tym samym zupełnąwiedzę o sobie samej. Wiedza ta, jeśli jest absolutna, musi być tożsama zsamoświadomą substancją duchową dysponującą wszechwiedzą. Oznaczato, że idea ducha nieskończonego o samym sobie jest też duchemnieskończonym różniącym się od pierwszego pochodzeniem (drugipochodzi od pierwszego). Z kolei idea tego drugiego ducha nieskończonegoo samym sobie też jest kolejnym, trzecim duchem nieskończonym itd.Niewykluczone jednak, że trzeci duch nieskończony jest tożsamy zpierwszym duchem nieskończonym. W tym przypadku wiedza drugiegoducha nieskończonego o sobie samym wyrażałaby się w pierwszym. Stądwynikałoby, że istnieją przynajmniej dwa różniące się między sobą

pochodzeniem wszechwiedzące duchy nieskończone. Można powiedzieć, żeduch nieskończony jest myślą wymyślającą samą siebie.

W ten sposób istnieje, ograniczony lub nieograniczony "łańcuch" duchównieskończonych będących ideami samych siebie. Z logiki wiemy, że idea

Page 35: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

nieskończonych będących ideami samych siebie. Z logiki wiemy, że ideaobejmująca samą siebie nie może być badana za pomocą żadnychracjonalnych metod. Oznacza to, że duch nieskończony jest i pozostanieniezgłębioną tajemnicą dla racjonalnych metod badawczych będącychpodstawą nauki.

Jeżeli duch nieskończony jest ideą samego siebie, to tym bardziej duchyskończone są ideami ducha nieskończonego. Duch nieskończony, jakowszechwiedzący, zna ideę każdej substancji duchowej. Duchy skończoneistnieją w umyśle ducha nieskończonego, podobnie jak moje wyobrażeniaistnieją w moim umyśle - z tą jednak różnicą, że idee istniejące w umyśleducha skończonego są bierne, a idee ducha nieskończonego mogą byćaktywną substancją duchową. Tylko bowiem duch nieskończony znatajemnicę ducha -wie, czym jest aktywna substancja duchowa. Z tegopowodu duch nieskończony bezpośrednio zna wolę wszystkich duchówskończonych i bez jakiegokolwiek pośrednictwa może im przekazywać jakiezechce idee, w tym idee wszechświata. W ten sposób, również gdy istniejewszechświat, jedynym bytem pozostaje duch nieskończony i idee istniejącew jego umyśle.

Wiedza duchów skończonych podlega zmianie z powodu własnegomyślenia i przez przekazywanie nowych informacji przez duchanieskończonego, które odbierane są przez ludzkiego ducha skończonegojako wrażenia zmysłowe. Ponieważ we wrażeniach tych zawarte są pewneregularności, człowiek odczuwa to jako upływ czasu. Nazywa się topsychologiczną strzałką czasu. Istnienie tej strzałki czasu ma dla nas,duchów skończonych, zasadnicze znaczenie. Czujemy, że posuwamy się wczasie zawsze do przodu, od ustalonej przeszłości do niepewnej przyszłości.Wiemy, że przeszłość już minęła i nie można jej zmienić. Nasza wiedza natemat przeszłości pochodzi ze śladów pozostawionych w naszej pamięcioraz ze śladów w świecie wrażeń zmysłowych. Przyszłość natomiast wydaje

się nam nieokreślona i istnieje tylko jako zbiór możliwości. Równania fizykiopisujące ewolucję możliwości są symetryczne ze względu na zmianękierunku upływu czasu. Z tego punktu widzenia przeszłość i przyszłośćmają podobny status. Ale do fizyki należy również proces pomiarukwantowego, w którym następuje skokowa i nieodwracalna redukcjamożliwości, będąca wynikiem nieodwracalnej decyzji podjętej przez duchanieskończonego i przekazana duchom skończonym. Kolejność decyzjiducha nieskończonego odczuwamy jako nieodwracalny upływ czasu.

Takie ujęcie czasu wyjaśnia również zagadkową jego cechę, odkrytą przezteorię względności. Zgodnie bowiem z teorią względności "teraźniejszość"właściwie nie istnieje. "Teraźniejszość" danego człowieka jest inna niżczłowieka poruszającego się względem niego. Dla jednego z nich danezdarzenie może należeć do definitywnie ustalonej przeszłości, a dladrugiego do nieustalonej przyszłości. Gdy występują po sobie na przykładdwa zdarzenia, to dla pierwszego człowieka ich kolejność może być inna niż

Page 36: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

dwa zdarzenia, to dla pierwszego człowieka ich kolejność może być inna niżdla drugiego. Z tego powodu nie można stwierdzić, że jedno z tych zdarzeńjest niepewne, a drugie jest określone. Czy to znaczy, że nie istnieje jakaś"nieokreślona" przyszłość?

W pewnym sensie jest to prawda, ponieważ duch nieskończony posiadawszechwiedzę nie podlegajacą zmianie i dlatego dla niego nie ma upływuczasu. Dla niego nie istnieje nieznana przeszłość ani nieokreślonaprzyszłość. Przekazując idee poszczególnym duchom skończonym, wie on,co nastąpi w przyszłości. Nie oznacza to jednak, że nasze ludzkie działaniejest w pełni zdeterminowane i nie mamy możliwości wyboru. Wolna wolaczłowieka nie wyklucza wszechwiedzy ducha nieskończonego.

Pojęcie teraźniejszości jest pojęciem odnoszącym się, ściśle rzecz biorąc,tylko do danego ducha skończonego. Dzięki istnieniu duchanieskończonego przekazującego, zgodnie z określonymi regułami,informacje duchom skończonym nie ma konfliktu pomiędzy względnościąpojęcia równoczesności a skokową redukcją możliwości oraz względnościązwiązków przyczynowo-skutkowych. Przedstawiany tutaj model wyjaśniaten fundamentalny problem pojawiający się nieubłaganie przy dowolnych

próbach pełnego uzgodnienia dwóch podstawowych teorii współczesnejfizyki: ogólnej teorii względności i teorii kwantów.

Zaproponowana metakosmologia wyjaśnia jeszcze jedną zadziwiającąwłaściwość układów mikroskopowych składających się z kilku lub więcejoddziałujących cząstek. Superpozycja możliwości takiego układu jestzazwyczaj bardzo skomplikowana. Teoria kwantów uczy, a doświadczenieto potwierdza, że poszczególnym cząstkom tego układu nie możnaprzypisać ich własnych superpozycji możliwości, ponieważ istnieją one wskomplikowanych związkach z superpozycjami możliwości innych cząstek,nawet gdy oddalą się one od siebie na duże odległości. Takie związkinazywa się korelacjami. Gdy jakaś cząstka po wykonaniu pomiaru zostaniezaobserwowana w pewnym obszarze przestrzeni, to powodujenatychmiastową (rozchodzącą się z prędkością większą od prędkościświatła, a może nawet z prędkością nieskończoną) zmianę superpozycjimożliwości wszystkich cząstek skorelowanych z cząstką zaobserwowaną.Oznacza to zagadkową, ale nadzwyczaj istotną cechę teorii kwantów - jejnielokalność.

Omawiana metakosmologia prosto tłumaczy nielokalność teorii kwantówjako efekt nieczasoprzestrzennego skorelowania cząstek przez duchanieskończonego uzgadniającego wyniki obserwacji sprzężonych, anastępnie odsuniętych od siebie cząstek.

W ten sposób nasza metakosmologia "rozprawia" się z wszystkimitrudnymi, fundamentalnymi problemami teorii kwantów, ale nie jestjeszcze w stanie wyjaśnić podstawowych kwestii egzystencjalnych, takich

Page 37: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

jeszcze w stanie wyjaśnić podstawowych kwestii egzystencjalnych, takichjak:

1. Dlaczego istnieje duch nieskończony?

2. Dlaczego powołał do istnienia duchy skończone?

3. Dlaczego w naszych umysłach generuje taki, a nie inny wszechświat?

4. Po co duch nieskończony "bawi się" z nami w jakiś wszechświat?

5. Czy duch nieskończony i duchy skończone przestaną kiedyś istnieć?

Na te i podobne pytania nie ma odpowiedzi w dotychczasowych ramachmetakosmologii, ponieważ pytania te w swej istocie sprowadzają się dopytania o naturę ducha nieskończonego. Żeby je uzyskać należy więcwzbogacić metakosmologię o nowe założenia i pojęcia dotyczące duchanieskończonego.

3.2. Źródło istnienia i racjonalności wszechświata

Jedyną rzeczywistością zdolną ostatecznie spełnić najgłębsze pragnienia itęsknoty człowieka oraz sprawić, że jego życie będzie miało dla niegoprawdziwy, a nie pozorny sens, jest miłość. W różnych epokach na różnezposoby -w literaturze, muzyce, malarstwie, rzeźbie i architekturze -człowiek potrafił wypowiedzieć to wewnętrzne silne pragnienie miłości.Miłości, która jest największym, najbardziej intensywnym doświadczeniemczłowieka. Miłości, która jest otwarciem się, zjednoczeniem, zatraceniemsiebie. Miłości, która jest silniejsza niż strach i smierć. Miłości, która jestszczęściem aż do utraty tchu. W miłości człowiek szuka czegośbezwarunkowego, w pełni doskonałego, czemu bez reszty może zaufać, conigdy nie zawiedzie. Miłujący człowiek pragnie, aby szczęście płynące zmiłości nigdy się nie skończyło, ale wie, że żaden człowiek nie zdoła spełnićjego oczekiwań oraz że w każdej chwili śmierć może rozdzielić go z osobąmiłowaną. W każdej ludzkiej miłości pojawia się przynajmniej szczyptarozczarowania. Z tego powodu wielu próbuje miłować jeszcze raz - byznowu doznać rozczarowania.

Ludziom potrzeba tylko jednej rzeczy, rzeczy trudnej i bardzo rzadkiej wświecie ludzkim, niemal cudu - by ktoś naprawdę zwrócił na nich uwagę ipragnął ich istnienia. Wszystkie systemy myślowe, które nie uwzględniajątej istotnej potrzeby, nie znają zasadniczego wymiaru człowieka, któremugrozi śmierć z psychicznego głodu w świecie wspaniale zorganizowanym ipełnym doskonałych urządzeń technicznych.

Jeżeli dla nas, duchów skończonych, istniejących w umyśle duchanieskończonego, miłość jest sprawą o kluczowym znaczeniu, to możemy

przyjąć, że jest ona również bardzo ważna dla ducha nieskończonego i że

Page 38: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

przyjąć, że jest ona również bardzo ważna dla ducha nieskończonego i żepowołał do istnienia duchy skończone z miłości i dla miłości. Jedynąbowiem rzeczywistością zdolną wypełnić serce człowieka i nadać sens jegoistnieniu jest wieczna, wzajemna miłość do istoty niezgłębionej, dobrej iwspaniałej. W proponowanej metakosmologii taką istotą może być tylkoduch nieskończony. Tylko miłujący duch nieskończony może nadaćprawdziwy sens istnieniu każdego, nawet najbardziej chorego iopuszczonego człowieka. W przeciwnym wypadku życie człowieka iistnienie wszechświata byłoby totalnym absurdem. Dlatego zakładamy, żeistnienie miłującego wszystkich ludzi ducha nieskończonego nie jest tylkomarzeniem napiętnowanym chciejstwem i antropomorficznymzłudzeniem. Przyjmujemy, że duch nieskończony nie tylko miłuje każdegoczłowieka, każdego ducha skończonego, lecz że jego najważniejszą cechą,obok wszechwiedzy, jest miłość. Zakładamy więc, że duch nieskończonyjest miłością. W dalszym ciągu rozpatrujemy konsekwencje wynikające ztego założenia.

Zaczynamy od sprecyzowania słowa "miłość". Jest to termin niejasny,wieloznaczny i otwarty. Rozpatrujemy słowo "miłość" tylko w znaczeniuidealnym, ponieważ odnosi się ona do rzeczywistości duchanieskończonego. Dlatego myślimy o miłości życzliwej, hojnej i miłosiernej,dającej z własnej pełni; miłości spontanicznej, niekoniecznieumotywowanej wartością istoty miłowanej, lecz własną dobrocią imiłosierdziem. Miłość jest bezinteresowną wzajemną, dobrowolnąprzyjaźnią i harmonią dwóch duchów. Miłość to przede wszystkimpragnienie dobra dla miłowanego ducha. Dobro jest jednak pojęciem bliżejnieokreślonym, ale fundamentalnym dobrem, bez którego nie ma innegodobra dla danego ducha, jest jego istnienie. Dlatego istotę miłości możnaokreślić następująco: miłość pragnie, żeby miłowany duch istniał.

Miłujący duch pragnie istnienia drugiego, chcąc tego zarówno dla siebie,jak i dla drugiego ducha. Pragnie tego nie tylko dla swojego czy drugiego"ja", lecz dla "my", w którym obydwa duchy rodzą się jako konkretne osobyi podmioty miłości. Nie ma osoby "ja", jeżeli nie ma wspólnego "my". Duchjest bowiem osobą w relacji do drugiego ducha, a nie dla siebie samego.

Miłość jest wtedy, gdy mamy dwa "ja" oraz ideę wspólnego "my" będącąowocem jedności. Innymi slowy, miłość w sensie idealnym to być duchowąjednością, nie przestając być dwoma duchami.

Dany duch może miłować jednocześnie więcej duchów, ale zawsze każda ztych miłości jest relacją pomiędzy parą duchów. Na przykład mogę kochaćojca i matkę, lecz to są dwie różne miłości. W przypadku nieidealnymmamy oczywiście różne stopnie nieodwzajemnienia miłości, jednak to nasnie interesuje, ponieważ miłość w kontekście ducha nieskończonego jest zzałożenia miłością doskonałą. Miłość można też streścić w słowach:"Dobrze, że jesteś". Przeciwieństwo miłości, nienawiść, określają słowa:"Niedobrze, że jesteś - nie chcę, abyś istniał". Miłość pragnie życia, a

Page 39: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

"Niedobrze, że jesteś - nie chcę, abyś istniał". Miłość pragnie życia, anienawiść chce śmierci.

Te rozważania nie definiują wyczerpująco miłości, ponieważ miłość możnapoznać, jedynie miłując. Tylko ten, kto miłuje naprawdę, zna istotę miłości.Z tego powodu potrafimy podać tylko warunek konieczny zaistnieniamiłości doskonałej: warunkiem koniecznym miłości doskonałej jestistnienie dwóch duchów obdarzonych wolną wolą, pragnących wzajemnie,dobrowolnie i nieustannie istnienia drugiego ducha w celu utworzenia znim jedności.

Powyższa definicja oddaje w wystarczającym, dla dalszych rozważań,stopniu ludzkie intuicje dotyczące warunków niezbędnych do zaistnieniadoskonałej miłości odnoszącej się do ducha nieskończonego. Zgodnie z tądefinicją warunkiem koniecznym miłości jest istnienie przynajmniej dwóchduchów. Gdy pomiędzy dwoma duchami skończonymi nawiąże się relacjamiłości, to w ich umysłach pojawia się nie znana przedtem idea wspólnego"my".

W przypadku miłości duchów nieskończonych sprawa wygląda niecoinaczej. Wiemy z poprzednich rozważań, że muszą istnieć przynajmniejdwa duchy nieskończone różniące się pochodzeniem. Ich wzajemna miłośćnie może jednak wzbudzić w nich idei wspólnego "my", ponieważ jakoduchy wszechwiedzące znają one wszystkie idee. Ich wzajemną ideą "my",obopólnym owocem ich miłości, może być tylko jakiś trzeci duchnieskończony pochodzący od duchów nieskończonych pierwszego idrugiego.

Jeżeli ducha nieskończonego utożsamiamy z miłością, to nie tylko duchynieskończone pierwszy i drugi miłują się, ale także miłują się duchynieskończone drugi i trzeci. Dla tych duchów nieskończonych ideąwspólnego "my" musi być, podobnie jak poprzednio, jakiś czwarty duchnieskończony.

W takim przypadku jednak pierwszy duch nieskończony nie uczestniczyłbyw relacji miłości drugiego i trzeciego ducha nieskończonego, a duchynieskończone pierwszy i drugi nie istniałyby jako idee "my", będącewyrazem miłości. Zatem te duchy nieskończone różniłyby się od innych nietylko pochodzeniem, ale i tym, że nie są wyrazem miłości. Przeczyłoby to wsposób ewidentny założeniu, że duch nieskończony jest miłością.

Chcąc być w zgodzie z tym założeniem, musimy przyjąć, że ideą wspólnego"my" w miłości duchów nieskończonych drugiego i trzeciego nie jest jakiśczwarty duch nieskończony, ale pierwszy duch nieskończony. Przy takimzałożeniu w miłości trzeciego i pierwszego ducha nieskończonego ideąwspólnego "my" jest drugi duch nieskończony, a w miłości drugiego itrzeciego - pierwszy duch nieskończony. Pierwszy duch nieskończony swojąwiedzę o sobie samym wyraża w drugim, drugi w trzecim, a trzeci w

Page 40: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

wiedzę o sobie samym wyraża w drugim, drugi w trzecim, a trzeci wpierwszym.

W ten sposób uzyskujemy pełną symetrię w łańcuchu duchównieskończonych. Wszystkie duchy nieskończone w miłości istnieją bowiemjako "ja" i jako idee wspólnego "my". Każdy duch nieskończony może byćwięc w pełni nazwany miłością. Trzy duchy nieskończone tworzą zupełny izamknięty łańcuch miłości. Oznacza to, że nie może być ani więcej, animniej niż trzy miłujące się duchy nieskończone różniące się między sobątylko pochodzeniem. Pierwszy nie pochodzi od nikogo, drugi pochodzi odpierwszego, a trzeci pochodzi od pierwszego i drugiego. Stanowią onenierozerwalną "trójjedność" miłości, posiadającą jedną wszechwiedzącąwolną wolę. We wzajemnej relacji miłości duchy nieskończone sąpodmiotami miłości i istnieją jako osoby.Zgodnie z definicją miłości każdy z trzech duchów nieskończonych chceistnienia pozostałych. Zatem ta "trójjedność" jest samopodtrzymującym sięw istnieniu bytem koniecznym (nieprzygodnym), który nie może nieistnieć. Racją istnienia ducha nieskończonego jest miłość, a nie jegowszechwiedza. A więc istotą ducha nieskończonego jest koniecznośćistnienia, którego źródłem jest nierozerwalny łańcuch miłości trzechduchów nieskończonych. Taki istniejący łańcuch miłości zawiera swojeuzasadnienie. Jest to głęboka i piękna idea kończąca ciąg pytańegzystencjalnych. Trójjedyna miłość generuje bowiem samą siebie istanowi zamknięty, spójny krąg wyjaśnień nie wymagający dalszegowyjasnienia. Poza nią nie ma już i nie może być dalszych pytań ani innychpunktów odniesienia.

Jako ludzie zdajemy sobie sprawę, że istniejemy jako duchy skończone(aktywne samoświadome substancje o skończonej wiedzy). W przyjętejmetakosmologii istniejemy w umyśle ducha nieskończonego jako jegoaktywne idee. Nasze ludzkie, świadome istnienie świadczy o tym, żenieprzygodna, trójjedyna miłość w głębinach swego miłosierdzia chceistnienia duchów skończonych w celu utworzenia z każdym z nichoddzielnie wspólnoty miłości. Ponieważ, z definicji, miłość musi byćpragnieniem dobrowolnym, duch nieskończony stworzył ludzkim duchomskończonym obszar wolności umożliwiający im wolne, w zakreślonychgranicach, działanie. Ten obszar wolności, zgodnie z logiką miłości, musizapewnić im dobrowolne opowiedzenie się za miłością trójjedyną lubprzeciw niej. Obszarów wolności musi być tyle, ile jest duchównieskończonych. Obszar wolności ducha skończonego jest dla duchanieskończonego czymś drugorzędnym w stosunku do ducha skończonego,który jest podmiotem miłości i miłosierdzia, dlatego obszar ten jest tylkoodpowiednio wygenerowanym w umyśle ludzkiego ducha skończonegozbiorem idei. Te dynamiczne i wzajemnie skorelowane obszary wolnościróżnych ludzkich duchów skończonych odbierane są jako wspólnywszechświat będący przedmiotem badań kosmologii.

Page 41: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

W ten sposób założenie, że duch nieskończony jest miłością, wyjaśniapochodzenie i strukturę modelu wszechświata, podobnego do ontologii

Berkeleya.

Celem i jednocześnie sensem istnienia człowieka jest więc tworzeniewiecznej relacji miłości z niezgłębioną rzeczywistością trójjedynej miłościtrzech duchów nieskończonych, gdyż tylko ona jest w stanie wypełnićostatecznie serce człowieka. Przeznaczeniem człowieka i ewentualnieinnych duchów skończonych jest wieczne poznawanie w miłościniewyczerpanej głębi ducha nieskończonego.

Z definicji miłości wynika, że raz zaktualizowane przez duchanieskończonego duchy skończone, na mocy jego suwerennej decyzji, nieprzestaną nigdy istnieć, ponieważ miłość nigdy nie ustaje. W związku z tymw przyjętej metakosmologii śmierć człowieka oznacza zanik korelacji jegowłasnego wszechświata (obszaru wolności) z wszechświatami pozostałychskończonych duchów ludzkich, dla których jego śmierć odbierana jest jakozbiór idei odczuwanych w postaci martwego ciała. Natomiast zmarłyczłowiek otrzymuje nie znane nam, jakieś inne idee od duchanieskończonego. Określają one jego życie po zakończeniu życia ziemskiego.

Fundamentalne założenie proponowanej metakosmologii o istnieniu duchanieskończonego, który jest miłością, generuje zupełnie nową i niezwykłąwizję powstania i istnienia wszechświata.

Wszechświat zawsze istniał jako archetyp w umyśle ducha nieskończonego.Mimo że wszechświat odbieramy jako ogromną, niemal bezkresnąrzeczywistość, to z perspektywy ducha nieskończonego jest on mniej ważnyniż jeden człowiek. Duch nieskończony najpierw stworzył pierwszegoświadomego człowieka (dla prostoty zakładamy, że tylko ludzie sąświadomymi istotami w naszym wszechświecie), a dopiero potem "rozpiął"w jego umyśle ideę wszechświata. W tym momencie z wszystkichmożliwych wszechświatów zaktualizowany został przez duchanieskończonego wszechświat o takiej przestrzeni stanów, która umożliwiaistnienie człowieka o takim ciele jakie odczuwamy. W tym momenciezostały ustalone prawa fizyki i cała przeszła historia wszechświata.Stworzony z niczego wszechswiat jest antropiczny, tzn. ma taką strukturę ihistorię, która dopuszcza istnienie człowieka, takiego jakiego znamy.Cała przeszła historia wszechświata, od praludzi aż do wielkiego wybuchu,jest "dorabiana" w celu umożliwienia naturalistycznego wytłumaczeniawszechświata. Możliwość naturalistycznego objaśnienia wszechświata jestdla ducha nieskończonego niezbędna do ukrycia swojego istnienia przedczłowiekiem, aby mógł on dobrowolnie, bez przymusu związanego zoczywistością istnienia trójjedynej miłości, opowiedzieć się za miłością lubprzeciw niej. Bez możliwości wolnego wyboru ludzie nie mogliby wejść wrelacje miłości z duchem nieskończonym. Niweczyłoby to sens istnienia

Page 42: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

relacje miłości z duchem nieskończonym. Niweczyłoby to sens istnieniawszechświata.

W ten sposób proponowana metakosmologia likwiduje antynomiępomiędzy kosmologiczną skalą czasu istnienia wszechświata (około 15miliardów lat) a krótką skalą czasu istnienia ludzkości i świata (tysiące czydziesiątki tysięcy lat), uznawaną przez niektórych ludzi. Obydwie te skalemogą być prawdziwe. W sferze zjawiskowej, gdy pytamy o przeszłośćwszechświata, szacujemy jego wiek na miliardy lat. Natomiast rzeczywiste,aktualne istnienie wszechświata datuje się od chwili zaistnienia pierwszegoskończonego ducha ludzkiego, co mogło nastąpić stosunkowo niedawno.

W związku z tym w kosmologii kwantowej mogą nie być istotne warunkipoczątkowe zaistnienia wszechświata, ale warunki "końcowe" określającestan obecny wszechświata, umożliwiający istnienie człowieka. Z punktuwidzenia teorii kwantów najistotniejsze wydaje się pytanie: Jaka klasawarunków początkowych umożliwia powstanie obecnego, antropicznegowszechświata? Pytając bowiem o najwcześniejszy etap historiiwszechświata, o epokę przedinflacyjną, otrzymujemy nie jedną możliwąodpowiedź,ale superpozycję możliwych odpowiedzi. Być może zredukuje tęsuperpozycję możliwości przyszła kwantowa teoria grawitacji unifikującawszystkie oddziaływania elementarne. Obecnie najpoważniejszymkandydatem na taką teorię jest tzw. M-teoria. Nie istnieje jeszczekompletne sformułowanie tej teorii. W najlepszym razie fizycy znają jejdrobne fragmenty. Być może M-teoria będzie teorią nieskończonej liczbycząstek punktowych istniejących w przestrzeni jedenastowymiarowej, wktórej współrzędne tych cząstek nie są zwykłymi liczbami, lecz tzw.macierzami (uporządkowanymi tablicami liczb). W takiej teorii czas i

przestrzeń są obiektami rozmytymi. Siedem wymiarów przestrzennychzwiniętych jest w okręgi o rozmiarach rzędu 10-35 m. Z tego powoduwymiary te nie są widoczne w skali makroskopowej, lecz ich istnienieokreśla różne właściwości cząstek elementarnych. Być może w ciągu kilkunajbliższych lat dowiemy się, czym naprawdę jest M-teoria i co ona wnosinowego do kosmologii kwantowej.

Podsumowując, można powiedzieć, że proponowana metakosmologiaopiera się na jednym postulacie: istnieje duch nieskończony, który jestmiłością. Z tego postulatu wynika istnienie bytu koniecznego, który jestnierozerwalną trójjednością trzech miłujących się duchów nieskończonych.Trójjedyna miłość jest ostatecznym uzasadnieniem wszystkiego, niewymagającym już uzasadnienia. Jest ona racją wszelkiego istnienia. Zmiłości i dla miłości ta trójjedność stworzyła (zaktualizowała) duchyskończone obdarzone wolną wolą. Duchy skończone istnieją i będą istniećwiecznie w umyśle trójjedności. W umysłach ludzkich duchów skończonychzostały wygenerowane przez ducha nieskończonego wzajemnieskorelowane wszechświaty. Z uwagi na ich odpowiednie skorelowanie

Page 43: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

ludzkim duchom skończonym wydaje się, że żyją w jednym wszechświecie,będącym obiektem badań kosmologicznych.

W ten sposób uzyskuje się metakosmologiczny model wszechświatazbliżony do zaproponowanego przez Berkeleya. Z kolei z tego modeluwynikają zasady teorii kwantów i kosmologii kwantowej. Natomiastprzestrzeń stanów wszechświata została określona przez duchanieskończonego jako konsekwencja jego koncepcji człowieka i całejludzkości. Prowadzi to wprost do antropicznego wszechświata.

Na podstawie kosmologii kwantowej i warunku antropiczności możemywyjaśnić całą historię wszechświata, która doprowadziła do jego obecnejstruktury. Możemy również prognozować, jaka będzie przyszłośćwszechświata.

Proponowana metakosmologia jest więc systemem myślowym dającymcałościową i spójną wizję rzeczywistości w pełni zgodną z fundamentalnymiteoriami współczesnej fizyki i wynikami obserwacji wszechświata.Wyjaśnia sens istnienia każdego człowieka i wszechświata oraz dajeodpowiedź na wszystkie, nawet te najgłębsze, pytania egzystencjalne.Istnienie wszechświata ma to samo źródło, co jego racjonalność. Istnieniewszechświata jest wyrazem racjonalnej idei ducha nieskończonego.Wszechświat jest poznawalny z tego samego powodu, dla którego istnieje.Trójjedyna miłość nadaje sens wszystkiemu. Jeżeli nie ma tej miłości, tonie ma usprawiedliwienia dla koniecznego istnienia trzech duchównieskończonych oraz dla istnienia wszechświata i jego racjonalności. Jestona fundamentem i rękojmią poznawalności i racjonalności wszechświata.Struktura naszego umysłu, a wraz z nią struktura całego wszechświata jestracjonalna, ponieważ jest ideą rozumnego i miłującego duchanieskończonego. Z racjonalności tej wynika cała filozofia i nauka. Tylkoracjonalne umysły istniejące w racjonalnym wszechświecie mogą tworzyćnaukę, kulturę i cywilizację.

Jesteś

czytelnikiem tej książki w jej wersji elektronicznej od dnia 14 marca 1999roku.

Najnowsza ksiazka o podobnej tematyce WSZECHWIEDZA Wszechświat na miarę człowieka

Z powrotem | Strona głowna | Modele Boga | Metakosmologia | Englishversion

50 lat dyskusji Karola Wojtyły z fizykami Matematyka a transcendencja | Istnienie a świadomość

Fizyka kwantowa a kwestia istnienia osobowego Boga

Page 44: Zbigniew Jacyna-Onyszkiewicz Metakosmologia - pp.org.plwojtek.pp.org.pl/pliki/notki/2006-07-23...miliard lat świetlnych ucieka od nas z prędkością 20 000 km/s. Oznacza to, że

Ó Copyright by CyjSoftware 1999-2001