Világvége 5 milliárd év múlva?

Egy új tanulmány szerint létezik egy elmélet az Univerzum keletkezésére, amely szerint már csak mintegy öt milliárd éve van hátra a Világegyetemnek. A jóslat a folyamatos tágulás elméletéből ered, amely szerint a mi Univerzumunk az ún. multiverzum része. Ez a mérhetetlen nagyságú struktúra végtelen számú olyan univerzumból áll, amelyeknek mindegyike végtelen számú leányuniverzumot hoz létre. Egy multiverzummal kapcsolatosan az a probléma, hogy bármi, ami megtörténhet, az idők végtelenében meg is történik, és ez a valószínűségszámítás során – mint azon lehetőség esetében is, hogy a Föld-méretű bolygók közönségesen előfordulnak – látszólag lehetetlen eredményre vezet.

„A valószínűség normál fogalmai – ahol mondjuk A esemény megtörténik kétszer, B esemény megtörténik négyszer, így B esemény kétszer valószínűbb az A-nál – nem működnek, mivel a kettő és a négy helyett végtelen értékeink vannak” – mondotta Ken Olum, a massachusettsi Tuft Egyetem munkatársa, aki nem vett részt a kutatásban.

„Ha szerte a világon végtelenül sokan nyernek a lottón, akkor milyen alapon állíthatja valaki, hogy a lottón való nyerés esélye valószínűtlen?” – tette fel a kérdést Raphael Bousso elméleti fizikus, a kaliforniai Berkeley Egyetem munkatársa kollégáival közösen írt új tanulmányában.

A fizikusok a geometriai „cutoff”-nak nevezett matematikai megközelítéssel alaposan körüljárták ezt a kérdést, amelynek során véges számú multiverzumot vettek alapul, és ezzel a limitált számú mintával végezték el a valószínűségszámítást. A múlt hónapban a Cornell Egyetem honlapján közzétett új tanulmányban azonban Bousso csoportja megjegyezte, hogy ennek az eljárásnak van egy nem várt és eddig figyelmen kívül hagyott következménye. „Ezt a geometriai eljárást nem alkalmazhatjuk csupán úgy, mint egy olyan matematikai eszközt, amely semmilyen nyomot nem hagy” – fejtette ki Bousso. „Ugyanez az eljárás, amely ezeket a szép és valószínűleg korrekt előrejelzéseket hozta, megjósolja az idők végezetét is

„Más szóval, ha a végtelen tágulás esetében alkalmazzuk a geometriai világvége módszerét a valószínűségek kiszámítására, maga a világvége” – és ennek következtében az idő vége – „egy megtörténhető eseménnyé válik.”

Az Univerzum egy nagy buborék egy forrásban lévő fazékban
Ennek a kis kellemetlenségnek az ellenére Bousso és munkatársai úgy gondolják, hogy a folyamatos tágulás elmélete szilárd alapokon nyugszik. „A legtöbb tudományos feltételeken nyugvó teória – mint például Albert Einstein relativitáselmélete – ártalmatlannak tűnik, ugyanakkor nehéz lenne belátni, mivel tudnánk őket helyettesíteni” – fogalmazott a szakember.

Valójában sok fizikus úgy véli, hogy a folytonos tágulás a tágulási elméletnek egy olyan természetes kiterjesztése, amely néhány problémát megoldott már az eredeti „big bang”
(„nagy bumm”) elmélettel.

A nagy bumm elmélet korábbi modelljei szerint az anyag azon csoportosulásai, amelyek jelenleg az Univerzum túlsó távoli pontjain vannak, túlságosan távol vannak egymástól ahhoz, hogy egymással kapcsolatba lépjenek. Ezek szerint a korai Univerzum sűrű kellett, hogy legyen. Mi több, azzal, ahogyan a jelenlegi Univerzumunk tágul, az idők folyamán az alakjának is el kellett görbülnie. És még valami: keletkezésének kezdeti pillanata az Univerzumot mágneses monopoloknak nevezett nehéz, stabil részekkel töltötte meg.

Multiverzum elmélet: „buborékok egy forrásban lévő fazékban” (Kép forrása: Nature)

Az utóbbi néhány évnek a nagy bumm után visszamaradt sugárzással kapcsolatos megfigyelései azonban mást mutatnak: a korai Univerzum egységes volt, a mai Univerzum alakja síkszerű, és mágneses monopolokat eddig soha nem tudtak bizonyítottan megfigyelni. Mindezekre magyarázatot ad a standard tágulási elmélet, mondván: az Univerzum első néhány pillanatában egy extrém gyors tágulási szakaszon ment át, ami később nyilvánvalóan egyenletessé vált, és egy sík, egységes Univerzum alak jött létre, amit manapság látunk.

A tágulási elmélet szerint a folyamatos tágulás már egy következő lépés, és ez lehetőséget ad a tudósoknak arra, hogy elkerülhessenek egy csomó bonyolult, ravasz kérdést, mint amilyen például az, hogy mi volt az Univerzum keletkezése előtt (válasz: egy másik univerzum), vagy azt, hogy miért van az, hogy a mi Univerzumunkban vannak meg az élet feltételei (válasz: minden lehetséges).

„Jóllehet, nincs egy elméletünk [az Univerzum legkorábbi pillanatainak magyarázatára],
van néhány egész ügyes elképzelésünk arról, hogy milyen lehet egy ilyen teória… és ezek az elképzelések szükségszerűen más univerzumokat is magukba foglalnak” – jelentette ki Charles Lineweaver, az Ausztrál Nemzeti Egyetem asztrofizikusa, aki nem volt tagja a kutatócsoportnak. „Jó analógia az edényben forrásban lévő víz elmélete; a mi Univerzumunk eredete is egy forrásban lévő edény alján történő buborékképződéshez hasonlatos. Az elmélet szerint sok más buborék is jelen van az edényben, mivel egy forrásban lévő vízben soha nem csak egy buborékot találunk – fogalmazott.

Közeleg a hirtelen vég?
Amint azonban azt a multiverzum valószínűsítésével kapcsolatos problémák jelzik, a folyamatos tágulás elmélete még mindig nem pontos. Bousso szerint ha a multiverzumban működnek a valószínűségek, szükségszerűen kell lenniük olyan kiszakadásoknak, amelyeknek a vége különböző univerzumok kialakulása. A kiszakadások, kiválások vizsgálatára alkalmazott képlet szerint egy olyan univerzum, amely 13, 7 milliárd éves, kiválását kb. 5 milliárd éven belül eléri – véli a kutatócsoport.

A legtöbb ember számára az az elképzelés, amely szerint egy matematikai eszközt egy valós világ jelenség szintjére emelünk, idegennek tűnhet, jóllehet, a fizikában találunk rá példákat. Például Olum a Tuft Egyetemről megemlítette, hogy volt olyan idő, amikor sok fizikus ellenezte azt az elképzelést, hogy a protonok kvarkoknak nevezett kisebb részecskékből állanának.

A kvarkok végül segítettek abban, hogy matematikailag megmagyarázzuk egy atomnak az ún. erős töltését – és a valóságban ezek most segítenek abban, hogy magyarázatot adjunk a „zoo”-kra, a gyorsítókban felfedezett idegen részecskékre.

„Az emberek azt mondják” – mondotta Olum – „hogy az az elmélet, amely szerint a protonokban olyan részecskék léteznének, amelyeket eddig még soha nem izoláltak, egyszerűen őrültség. Volt egy hosszú időszak, amikor az emberek úgy tekintettek a kvarkokra, mint egy hasznos számítási eszközre, de igazából soha nem hittek a létezésükben. Manapság viszont mindenki hisz abban, hogy a kvarkok létező alapvető részecskék.” „

Ugyanezen a gondolatmeneten végigmenve, ha a teoretikusok hisznek a folyamatos tágulás elméletében, el kell fogadniuk, hogy a „cutoff”-ok nem a valószínűségszámítás során alkalmazott számítási technikák – vagy, ugyanúgy, hogy ezek a kiválások olyan valós jelenségek, amelyek előre megmondják az idők végezetét – állítja kollégáival egyetértésben Busso.

Milyen lehet egy igazi értelemben vett „cutoff”, és milyen formái lehetnek az idők végezetének, nos ezek a kérdések a munkacsoport szerint még nem világosak. Ha majd megtörténik, valószínűleg hirtelen jön és váratlan lesz.

És ha az emberiség esetleg fogja is majd látni egy ilyen kiszakadásnak az érkezését, azt csaknem bizonyosan nem a Földről nézhetjük majd végig. A kutatók úgy vélik, hogy a mi Napunk – amely most egy kb. 4, 75 milliárd éves középkorú csillag – mintegy 5 milliárd év múlva éri el életének a végét. Abban az időben majd a Nap kimeríti a kérgében lévő fűtőanyagait, elveszíti külső gázköpenyét, felduzzad és átalakul először egy vörös óriássá, majd csillagköd állapotba kerül. A Földnek a pontos sorsa ebben a folyamatban nem világos előttünk, azonban néhány tudós amellett érvel, hogy az élet a bolygón túlélheti a Nap halálát, vagy legalábbis a bolygó megmaradhat. Erről az elméletről szól a National Geographic Online egy korábbi cikke.

A Hubble képen látható Macskaszem csillagköd jó példa arra; hogy a mi Napunk hogyan fog kinézni; amikor elhal (Kép forrása: NASA/ESA/National Geographic)

Az idők végezetének eljövetele elkerülhetetlen
Noha az Ausztrál Nemzeti Egyetem kutatója, Lineweaver egyetért azzal, hogy egy folyamatos multiverzumra végzett valószínűségszámítás problematikus lehet, nem gondolja, hogy egy igazi világvége idejének a megjóslása lenne a megoldás.

„Soha semmit nem zárok ki teljes mértékig, de nem kell olyan komolyan venni a dolgot” –
mondta Lineweaver. „Én sokkal szigorubban akarom megvizsgálni a (folytonos tágulásra vonatkozó) feltételezéseket.”

Olum szintén nem hiszi, hogy a fizikusoknak el kellene hinniük, hogy a világvége elkerülhetetlen: „Senki nem tudja, hogy (a folyamatos tágulásnak) miért kell rossznak lennie, és senki nem tudja pontosan, hogy az idő végezetének miért kell bekövetkeznie. Szerintem ezek a dolgok egyenlő alapokon nyugszanak.”

A tágulás mellett számos teória létezik még a fizikusok körében arra vonatkozóan, hogy hogyan lehet majd vége a kozmosznak. Ilyen például az, amely szerint egy „nagy roppanásban” a világegyetem jelenlegi terjedése a visszájára fordul, és egy fekete lyukba hullik bele. Aztán ott van a „hőhalál” elmélete, amelyben a Világegyetem addig tágul a végtelenben, amíg eléri a termális egyensúlyát, amelyben aztán már semmi nem történik. Még egy további elképzelés egy nagy hasadásról beszél, amelyben az Univerzum a fokozódó tágulása során meghasad, és az anyaga atomjaira hullik szét.

Amennyiben a folytonos tágulás elmélete korrekt, akkor bármeddig éljen is a mi Univerzumunk, a nagyobb multiverzum tovább folytatódik. „Nem számít, valójában milyen forgatókönyv lesz a legkézenfekvőbb, nem szükséges kiakadni és pénzzé tenni értékpapírjainkat, hiszen az Univerzumnak csak öt milliárd év múlva lesz vége” – mondta Olum. „És bárhogyan is lesz is, lesz elég időnk az igaz történet megismerésére” – tette hozzá.

Szöveg: Ker Than/National Geographic

Kapcsolódó cikk:
A Világegyetemet mozgató rejtélyes jelenségre találtak bizonyítékot