Zacznę może nieciekawie ,a mianowicie od fundamentalnych założeń współczesnej kosmologii:“wszechświat wygląda tak samo niezależnie od tego, kim jesteśmy i gdzie się znajdujemy”[1].Jest to popularne sformułowanie tzw. zasady kosmologicznej. Bardziej ściśle, z użyciem żargonu fizycznego i matematycznego, tę zasadę sformułujemy, gdy podzielimy ją na części:1.Wszechświat,pomijając zakłócenia lokalne- jest jednorodny tak, co do substratu(materii), jak i przestrzeni2.Wszechświat jest izotropowy, co oznacza, że nie ma w nim jakiegoś wyróżnionego fizycznie kierunku.Wobec powyższego najwierniejszym modelem geometrycznym takiego wszechświata jest kula, gdyż ta właśnie bryła posiada nieskończenie wiele osi symetrii, płaszczyzn symetrii oraz jeden punkt będący zarazem środkiem symetrii i środkiem kuli. Oczywiście osiami symetrii są wszystkie proste przechodzące przez środek kuli, oraz płaszczyznami symetrii są wszystkie płaszczyzny przechodzące przez środek kuli.Kula, jako model wszechświata może mieć różne struktury wewnętrznej geometrii. Istnieją trzy możliwe geometrie wewnętrzne przestrzeni wszechświata spełniające zasadę kosmologiczną(jednorodności oraz izotropowości).Otrzymujemy je z rozwiązań równania Aleksandra Friedmanna, które to równanie z kolei Friedmann otrzymał badając równanie pola Alberta Einsteina. Równanie Friedmanna opisuje rozszerzanie się Wszechświata, potwierdzone obserwacyjnie przez E.Hublle’a [2].Ogólna klasa modeli kosmologicznych wewnętrznej geometrii wszechświata, jakie badał Friedmann nosi obecnie nazwę Modeli Friedmanna-Lemaitre’a-Robertsona- Walkera i oznaczana jest akronimem (FLRW).Wszystkie zaczynają się Wielkim Wybuchem (Big-Bangiem).Trzy geometrie wewnętrzne wszechświata są następujące;sferyczna, wszechświat jest zamknięty, kolaps końcowy płaska ,wszechświat jest płaski, nieskończony, wieczna ekspansja hiperboliczna ,wszechświat otwarty, wieczna ekspansja O tym, która geometria wewnętrzna z tych trzech, funkcjonuje w świecie rzeczywistym, decydują dane obserwacyjne dotyczące gęstości materii we wszechświecie. Dotychczas uzyskane dane przemawiają za tym, że wszechświat ma geometrię płaską(euklidesową),jest nieskończony i pęczniejący.W takim wszechświecie można stosować model kuli i powierzchni sferycznej, przyjmując za rosnący promień tej kuli - odległość zasięgu aktualnych teleskopów. Taki sferyczny, obserwowalny wszechświat nosi nazwę techniczną w kosmologii obserwacyjnej – kuli Hubllea. Aktualny jej promień jest rzędu 10E10 w latach świetlnych , lub w metrach : 10E26 m.Powyżej przedstawiony obraz wszechświata jako kuli, w której spełniona jest zasada kosmologiczna (globalnie) uległ pewnemu “trzęsieniu ziemi” z powodu dwóch co najmniej faktów obserwacyjnych.Fakt pierwszy.Wielkoskalowa struktura wszechświata odsłoniła swoją niejednorodność rozkładu materii ! To co miało być wyłącznie cechą lokalną i co nie psuło zasady kosmologicznej zostało zaobserwowane i zmierzone w obrazie rozległych obszarów wszechświata o rozmiarach rzędu 1 gigaparseków.Galaktyki, gromady galaktyk i supergromady galaktyk, nie tworzą jednorodnego rozkładu materii we wszechświecie w skali mega. Nie są rozłożone równomiernie w przestrzeni ujmowanej wielkoskalowo.Pierwszą mapę wycinka wielkoskalowych obszarów wszechświata uzyskali w 1985 roku Geller,Huchra i de Lapperant z Harvard – Smithsonian-Center of Astrophysics [3].W 1989 roku Geller i Huchra objęli badaniami jeszcze liczniejszą grupę obiektów wielkoskalowych ,uzyskując nowe rezultaty wzmacniające pierwszy obraz.Z badań tych wynikł obraz rozkładu supergalaktyk skupionych nie jednorodnie w olbrzymich “ bąblach” materii ,włóknach, paciorkach, cienkich płachtach, ”murach” ,poprzedzielanych olbrzymimi pustkami. Obok gęsto wypełnionych obszarów przestrzeni milionami galaktyk, istnieją regiony “kosmicznych pustek”.Wielkoskalowa struktura wszechświata wykazuje fraktalną strukturę[4] i cechuje ją specyficzny geometryczny porządek, który trudno sprowadzić do symetrii kuli. Obserwacyjnie wykazano np. że nasza Grupa Lokalna galaktyk należy do włókna zwanego Supergromadą Lokalną, którego środkiem jest gromada w Pannie i rozciąga się na obszarze setek milionów lat świetlnych.Dzisiaj astronomowie badają Wielki Mur w Warkoczu Bereniki, Mur Wieloryba w supergromadzie Perseusz-Ryby, Pustkę Rzeźbiarza między Piecem i Wielkimi Murami Południowymi.Fakt drugi.Dotyczy tła obecnego w całej dostępnej przestrzeni wszechświata, tła zwanego promieniowaniem reliktowym. Jest to mikrofalowe promieniowanie elektromagnetyczne o temperaturze rzędu 2,7 K ,przewidziane przez G.Gamowa , R.Alphera i R.Hermana, a odkryte w 1964 roku w Laboratorium Bella przez A.Penziasa i R.Wilsona i będące dowodem zaistnienia kiedyś początku wszechświata.Pod koniec 1989 roku zespół astrofizyków pod kierunkiem G.Smot z Berkeley w Kaliforni zrealizował misję badawczą satelity COBE, a w 1992 roku ogłosił jej wyniki: rozkład temperatury promieniowania reliktowego nie jest równomierny. Występują w nim pierwotne zaburzenia (fluktuacje), niejednorodności w miejscach odległych od siebie o rząd 10E8 lat świetlnych [5].Dzisiaj dysponujemy szeregiem map rozkładu temperatury promieniowania reliktowego, uzyskanych dzięki pracy bardzo czułych układów radiometrów różnicowych tzw. DMR, które jednoznacznie przekonują że już w początkowej fazie istnienia wszechświata wystąpiły znaczne niejednorodności rozkładu gorącej proto-materii.W czerwcu 2001 roku wystrzelono sondę WMAP. Po roku nieustannych obserwacji sonda dostarczyła mapy promieniowania tła o bezprecedensowej precyzji. Można zobaczyć na nich pierwotne zaburzenia, z których powstały później galaktyki, gromady i supergromady.9 października 2003 roku został opublikowany w Nature [6] głośny artykuł, w którym autorzy stwierdzali, iż analiza najnowszych danych fluktuacji mikrofalowego promieniowania tła prowadzi do wniosku, że Wszechświat jest jako całość sferyczny, posiada jednak przy tym subtelną strukturę topologiczną, którą jest tzw. niejednospójna trójrozmaitość Poincarego .Czytamy w przywołanej pracy:“The Poincar´e dodecahedral space is a dodecahedral block of space with opposite faces abstractly glued together, so objects passing out of the dodecahedron across any face return from the opposite face. Light travels across the faces in the same way, so if we sit inside the dodecahedron and look outward across a face, our line of sight re-enters the dodecahedron from the opposite face. We have the illusion of looking into an adjacent copy of the dodecahedron. If we take the original dodecahedral block of space not as a Euclidean dodecahedron (with edge angles ~117◦) but as a spherical dodecahedron (with edge angles exactly 120◦), then adjacent images of the dodecahedron fit together snugly to tile the hypersphere, analogously to the way adjacent images of spherical pentagons (with perfect 120◦ angles) fit snugly to tile an ordinary sphere. Thus the Poincar´e space is a positively curved space, with a multiply connected topology whose volume is 120 times smaller than that of the simply connected hypersphere”.Pisząc bardziej zrozumiale, Wszechświat ma dodatni promień krzywizny, rozmiary skończone oraz posiada symetrię dwunastościanu foremnego — dodekahedru.Rok później, polscy astrofizycy pod kierunkiem prof.S.Bajtlika [7] uzupełnili i poszerzyli badania J.P. Lumineta, J. Weeksa.Dodatkowo, za hipotezą dodekahedralnego modelu wszechświata przemawia odkryta wielkoskalowa struktura wszechświata i pomiary odległości pomiędzy “kosmicznymi pustkami” oraz stosunek rozmiarów samych pustek (największych do najmniejszych).Wiele tych stosunków liczbowych jest równych “złotemu podziałowi” a złoty podział w dwunastościanie foremnym akurat występuje. Na przykład, jako stosunek długości średnicy sfery opisanej na dodekahedrze, do średnicy koła wpisanego w jego dowolną ze ścian.Streszczę metodę dojścia do hipotezy modelu wszechświata jako dwunastościanu foremnego:badając mapy rozkładu temperatury promieniowania reliktowego oraz mapy rozkładu supergalaktyk(a ostatnio również mapy rozkładu hipotetycznej “ciemnej materii”) można je wyjaśnić hipotezą symetrii dodekahedru, a nie symetrii kuli, jako modelu geometrycznego wszechświata.Jeżeli teraz zastosujemy ideę samopodobieństwa w przyrodzie ( a ja tę ideę uznaję za prawdziwą), to chyba całkiem sensowną może być hipoteza, że atomy w dowolnych stanach kwantowych mają symetrie charakterystyczne dla dwunastościanu foremnego, a nie kuli.Tędy może prowadzić ścieżka do projektowania nowych badań nad aktami emisji i absorpcji promieniowania przez atomy.I już całkiem na koniec .Warto pamiętać o tym, że dwunastościan foremny należy do grupy tajemniczych brył platońskich i zdaniem Platona Demiurg użył go do nadania barw wszechświatu.Dr Krzysztof Zawisza [8] jest autorem niezwykłego odkrycia ,że idea postaci wszechświata, jako dwunastościanu foremnego, była sformułowana dawno temu przez pitagorejczyka Filolaosa z Krotonu (pierwsza połowa V wieku przed n.Chr.).Ciekawe ,czy naprawdę nie ma nowych idei o przyrodzie, tylko są ich repliki, coraz to bardziej zbliżające się do prawdy pełnej?Literatura[1] A.Liddle,Wprowadzenie do kosmologii współczesnej,Warszwa,2000,s.13[2] R.Penrose,Droga do rzeczywistości,Warszawa,2007,s.687-693[3] S.Weinberg,Cosmology,Oxford,2008,part 8[4J.Baryszew,P.Teerikorpi,Wszechświat,Kraków,2005,rozdz.18-19[5] A.Liddle,J.Loveday,The Oxford Companion to Cosmology,Oxford,2008[6]J.P. Luminet, J. Weeks, A. Riazuelo, R. Lehoucq, J.-P. Uzan, Dodecahedral space topology as an explanation for weakwide-angle temperature correlations in the cosmic microwave background, Nature ,2003,9..X.[7] S.Bajtlik, F. Roukema, B. Lew, M. Cechowska, A. Marecki, A Hint of Poincar´e Dodecahedral Topology in the WMAP First Year Sky Map, arXiv:astro-ph/0402608 v3 17 Mar 2004.[8] Krzysztof Zawisza (ur. 1963 w Lublinie). Fizyk , filozof, prozaik, poeta. Obecnie związany z Katolickim Uniwersytetem Lubelskim. Autor pracy:Czerwona nić w dziejach kosmologii, czyli Filolaos z Krotony- fragmenty drukowane w Gnozis,rocznik 2006
No modern scientist comes close to Einstein's moral as well as scientific stature (John Horgan)
Nowości od blogera
Inne tematy w dziale Kultura
