Dávid Gyula kérdések

[dgy]

Tisztelt érdeklődők!

Néhány hete felmerült egy Polaris-beli, relativitáselméletről szóló előadássorozat lehetősége.
Tegnap este beszéltem Mizsér Attilával, és megállapodtunk e sorozat megrendezéséről.

A 6-8 előadás során szisztematikusan, komótosan és alaposan végigtárgyaljuk a speciális és az általános relativitáselmélet alapjait, legfontosabb állításait, a köznapi szemlélettel és józan ésszel szembenálló eredményeit, fogalomalkotásait, majd két fontos csillagászati jellegű alkalmazásukat, a fekete lyukak fizikáját és a kozmológiát. Az utóbbiból ezúttal kimaradnak az elemi részecskék, a forró tűzgömb és a háttérsugárzás: témánknak megfelelően az ún. geometriai kozmológiára összpontosítunk.

Tapasztalataim szerint ezek azok a területek, amelyekkel kapcsolatban a legtöbb kérdés felmerül, és az ismeretterjesztő könyvek téves vagy rosszul megértett állításaira alapozva a legtöbb hibás vélemény, olykor egyszerű butaság van forgalomban. És persze ezek azok a területek, amelyek izgalmas, kissé misztikus, sokak által rosszul megértett fogalmai mögött bujkálva az áltudományok specialistái kínálgatják az érdeklődő laikusoknak lejárt szavatosságú vagy már eleve romlottan született portékájukat.

Feltett szándékom, hogy összekaparom a Csillagváros különböző fórumaiban elszórtan feltett, nekem vagy másoknak címzett relativitáselméleti jellegű kérdéseket, és megpróbálom szisztematikusan megválaszolni valamennyit. Persze valamiféle logikus rendszer szerint, és nem összevissza, ahogy felmerültek.

Természetesen addig is várom a további kérdéseket, amelyek óhatatlanul is felmerülnek, ha valaki elolvassa az alábbi tematikát. Ha nem válaszolok rájuk rögtön a Csillagvárosban, az azért lesz, mert bedolgozom a kérdést és a választ a sorozat anyagába.

Az érdeklődőktől kétszeresen is türelmet kérek. Egyrészt azért, mert lehet, hogy kérdéseik csak az utolsó előadásokon kerülnek sorra. De hadd idézzem az ismert dakota közmondást: a wigwam építését nem lehet a hatodik emeleten kezdeni, előbb meg kell ásni a gödröt a medvecsontoknak és a pincegarázsnak. Nem hajt a tatár, szeretném alaposan elmagyarázni az alapokat, átadni a relativitáselmélet szemléletét, ekkor a bonyolultabb kérdések jó része más megvilágításba kerül, és szinte magától megoldódik. Érdemes tehát folyamatosan követni az anyagot. A matematikához, és a fekete lyukakhoz sem vezet királyi út.

Másrészt azért is türelmet kérek, mert még nem tudom, hogy mikor lesz az előadássorozat. Egy biztos: szerdán esténként 19 órakor, Attilával megállapodtunk ebben a hagyományos időpontban. Kb 6-8 előadásról van szó, egymást követő szerdákon. De hogy melyik szerdákon? Jelenleg két lehetőséget látok reálisnak: októbertől decemberig, illetve márciustól májusig. Ez rajtam kívül álló körülményektől függ, és jelenleg még nem tudok felelősen nyilatkozni az ügyben. A kérdés hamarosan eldől, ekkor természetesen minden szükséges fórumon közzéteszem a pontos információkat.

Eredetileg arról volt szó, hogy a sorozat folyamán egyetlen matematikai képletet sem írok fel. Ez túlságosan merész állítás volt, írták többen is. Maradjunk abban, hogy középiskolás matematikánál (gyökvonás, logaritmus, függvényábrázolás) bonyolultabbat nem fogok használni.

A korábbi sorozatok anyagától eltérően ez az anyag nincs leírva szép színes-szagos fóliákra, de még powerpoint formában sem létezik. Leginkább beszélni fogok, és a Polaris fehér táblájára rajzolok. Akit ez túlságosan emlékeztet az iskolai fizikaórákra, attól előre elnézést kérek. Remélem, hamar kiderül, hogy a témának, az elhangzó anyagnak semmi köze a sokak által utált unalmas, iskolás fizikához. Azt is remélem, arra is sokan rájönnek, hogy ez az igazi, érdekes és élvezetes fizika.

A korábbi sorozatokat felvették videóra, és egyenesben adták az interneten. Meglátjuk, most hogy alakul.

Várom az érdeklődőket, még nem tudom, melyik szerdán, sajátidőben 19 órakor, valahol a téridőben.

üdv
dgy

-----------------------------------------------------------------------
RELATIVITÁSELMÉLET ÉS KOZMOLÓGIA
-- az Univerzum geometriája és a geometriák Univerzumai
-----------------------------------------------------------------------

Tematika (előzetes):

SPECREL

- a fizika geometrizálása
- egyáltalán, mi az a geometria?
- geometriák, matematikai és fizikai "terek" és "téridők"
- téridő-modellek, axiómák
- affin tér
- csak két lehetséges "görbületlen" geometria létezik
- mi köze a fénynek a relativitáselmélethez? (elárulom: SEMMI)
- speciális relativitás, axiómák és paradoxonok
- Einstein a bombán, a gonosz bakter és a kövér rab paradoxona
- mikor és mitől fiatalodik az űrutazó ikertestvér?
- dinamika: nyugalmi és más tömegfajták (ilyenek nincsenek)
- igaz-e, hogy E=mc^2 (elárulom: nem igaz, vagy ha igaz, akkor nincs semmi értelme)
- energia, impulzus, tömeg, tömegdefektus
- változik-e a nyugalmi tömeg? a Novobátzky-effektus és a Higgs-mechanizmus
- relativisztikus elektrodinamika
- töltés és áram, elektromos és mágneses mező
- érjük utól a fényt: az abszolút állóhullám

ÁLTREL

- miért nem fél el a gravitáció a specrel keretei között?
- tehetetlenségi erők és kiküszöbölésük
- ki az ablakon: le a gravitációval!
- mit jelent a tér "görbültsége"?
- globális és lokális inerciarendszerek
- milyen messze van a legtávolabbi galaxis? van-e értelme ennek a kérdésnek?
- mechanika és elektrodinamika görbült térben
- érvényes-e a specrel az áltrelben? ha igen, miért nem?
- mi görbíti a teret? erősebb-e egy mozgó test gravitációs hatása, mint egy állóé?
- van-e antigravitáció? ha igen, miért nem?
- érvényes-e az energiamegmaradás az áltrelben? (elárulom: nem)

FEKETE LYUKAK

- hogy jön ki a gravitáció a fekete lyukból? (elárulom: sehogy)
- volt-e idő a fekete lyukak kialakulására?
- mit lát, aki átbújt az eseményhorizonton?
- hogy jön ki a Hawking-sugárzás a fekete lyukból?
- mi marad a fekete lyukból, ha elpárolog?
- mi van a fekete lyukon túl?
- lehet-e utazni féreglyukakon keresztül?
- fekete lyuk mint időgép

KOZMOLÓGIA

- miért alkalmas az áltrel az Univerzum leírására?
- milyen idős az Univerzum? van-e értelme ennek a kérdésnek?
- mit jelent igazából a kozmológiai elv?
- mekkora sebességgel távolodnak a galaxisok (elárulom: nulla)
- mit jelent a "tér tágulása"?
- lehet-e gyorsabb az Univerzum tágulása a fénysebességnél? van-e értelme ennek a kérdésnek?
- honnan tudjuk, hogy gyorsul vagy lassul a tér tágulása?
- mi az a sötét energia?
- volt-e/lesz-e előző/következő Világegyetem?
- hol fér el a Multiverzum az Univerzumban (vagy fordítva)?

STB

-----------------------------------------------------------------

[attila dezső]

Nagyon-nagyon remélem, hogy valamilyen formában rögzítésre kerül, és elérhetővé válik! Az "étlap" eddigi részei nagyon izgalmasan hangzanak! Egy kérés lehetne? Ha esetleg videofelvétel készül, ha nem is full hd-ben, de legalább 640*480-ban történjen! És persze nagyon jó dolog az is ha mp3-ben is elérhető! Mert én szoktam mp3 lejátszón is hallgatni.

[KoviP]

Eddig nagyon érdekesen hangzik a dolog, remélem minél előbb lesz belőle valami.

Szintén remélem és megköszönném ha valahogy el lehetne érni neten is az előadások, mivel vidéki vagyok és nincs lehetőségem a helyszínen megtekinteni őket...

[Nabla]

Sokatmondó cím, remek tematika.

[SzZoli]

Nagyon örülök, hogy az ötlet felvetése után körvonalazódik a megvalósítás is.
Remélem, sikerül majd közvetíteni a PolarisTV-ben.
A szemléltetésről: a csili-vili diák nem is lennének jól láthatók, ha valaki képernyőn nézi az előadást. A tábla ebből a szempontból jobb. És jól láthatóak voltak az írásvetítőre írta-rajzoltak is (főleg, ha a vetítő feje nem lógott be a a képbe persze bizonyára az operatőr sem tudott helyezkedni, miután megtelt a terem).
A középiskolás szintű matektól meg nem kell félni!

[Nata]

A tematikából ítélve sok kérdésemre választ kaphatok (Valószínű téves meggyőződésem, hogy nincsenek szinguláris fekete lyukak. A gravitáció milyen irányba görbíti a teret? A tér magával viszi az anyagot de az anyag is elmozdíthatja a teret (nagy reccs)? stb.) Már nagyon várom.

[Barna]

Évente egyszer elolvasok egy elméleti fizika ismeretterjesztő könyvet (Talentum Tudományos Könyvtár). Minden alkalommal felmerül az alábbi kérdés bennem, amit eddig nem sikerült feloldjak:
A jelenlegi elmélet szerint, ha jól értem, volt a nagy bumm, amikor egy roppant kis kiterjedésű, igen nagy anyagsűrűségű pontból kialakult nagyon gyorsan a világegyetem. A 'nagyon gyorsan' (másodperc tört-tört része stb) kifejezést azonban eddig nem tudtam értelmezni, két okból is:
1. van egy olyan benyomásom, hogy akkor nem is létezett idő a mai szokványos értelemben (mivel még atomok sem voltak, milyen módszerrel lehetett volna egyáltalán mérni?)
2. nem értek ugyan hozzá, de van egy olyan érzésem, hogy a téridő olyan extrém körülmények között teljesen másképp viselkedhetett, mint 'szokványos' napjainkban, ezért nem is nagyon illik erre az 'idő'szakra az 'idő hosszát' extrapolálni.

Hogyan tudják az elméleti fizikusok ezt a problémát feloldani?

Köszönettel

Vásárhelyi Barna

[dgy]

...volt a nagy bumm, amikor egy roppant kis kiterjedésű, igen nagy anyagsűrűségű pontból kialakult nagyon gyorsan a világegyetem. A 'nagyon gyorsan' (másodperc tört-tört része stb) kifejezést azonban eddig nem tudtam értelmezni, két okból is:
1. van egy olyan benyomásom, hogy akkor nem is létezett idő a mai szokványos értelemben (mivel még atomok sem voltak, milyen módszerrel lehetett volna egyáltalán mérni?)

Természetesen nem volt semmiféle időmérésre alkalmas eszköz, egy dolog marad, amit erre tudunk használni: maguk a jelen lévő elemi részecskék, és a köztük lejátszódó folyamatok. Ezek sebessége, az átalakulások gyakorisága a részecskék energiájától függ, azt pedig az Univerzum őslevesének hőmérséklete szabja meg.
A sebességek energiafüggését laboratóriumban ki tudjuk mérni, e mérések alapján modelleket állítunk fel, és e modelleket a még nem ismert tartományokra extrapoláljuk. Általában így kell eljárni, ha új területre téved a fizika - egészen addig, amíg a modell előrejelzései és a kísérleti tapasztalatok (jelen esetben az Univerzum modell alapján számolt paraméterei) ellentmondásba nem kerülnek - ekkor új laborkísérletekre van szükség (nagyobb és drágább gyorsítókkal), hogy az anyag viselkedéséről a korábban még nem tapasztalt hőmérsékleteken is közvetlen mérési tapasztalatunk legyen, és ennek alapján korrigáljuk a modelleket.

Ismerjük tehát a folyamatok sebességét - de mit jelent az egyenletekben szereplő "idő"? Az általános relativitáselmélet azt tanítja, hogy az idő, mint koordináta választása teljesen önkényes. Az egy adott helyen, egymással oksági kapcsolatban álló, egymást követő események időbeli SORRENDJE kötött, nem önkényes, de hogy melyiket konkrétan milyen időkoordinátával látjuk el, az szabad választásunkon múlik. Ezért a "mennyi az idő egy adott eseménynél?" értelmetlen, mert végtelen sokféleképpen megválaszolható kérdés. Az áltrel viszont objektív matematikai módszert ad annak a kérdésnek a megválaszolására, hogy egy adott módon mozgó
megfigyelő mennyi időkülönbséget ÉSZLEL két megadott esemény között. A fentiek jelentik az áltrelből az "általánost" - a koordináták megválasztásának hatalmas szabadságával rendelkezünk.

Ráadásul az áltrelben általában nem lehet univerzális, az egész téridőt lefedő koordinátázást bevezetni. Az itt is sokszor megírt és emlegetett hasonlat szerint a helyzet olyan, mint amikor a Föld gömbjének egyes kisebb részeiről téglalap alakú papírokra térképeket rajzolunk, ezzel lefedve az egész gömböt - de e lokális térképek nem illeszthetők össze egyetlen hatalmas síktérképpé, ami az egész földfelszín hű ábrázolása lenne. Valahol megszakad a folytonosság - lásd a világatlaszokban Alaszkát, ami átlóg Ázsia mellé, és leszakad Amerikáról. A helyes globális térképezés azért nem lehetséges, mert a Föld felszíne más, mint az euklideszi sík - a felszín görbült. Ehhez hasonlóan a téridő lokális inerciarendszerei nem állnak össze egy "globális", sőt kozmikus inerciarendszerré - ilyen egyszerűen nem létezik. Ezért mondjuk az analógiára hivatkozva, hogy a téridő is görbült.

Ha tehát nincs globális inerciális koordinátarendszer, nincs globális idő sem. Minek alapján mondhatjuk tehát, hogy az Univerzum ennyi meg ennyi éves? Az a furcsa helyzet állt elő, hogy az Univerzum nem használja ki az általános relativitáselmélet által adott lehetőségeket, és nem annyira bonyolult, nem annyira szabálytalan, mint lehetne. Sőt nagyon is szabályos! Ezt fejezi ki a kozmológiai elv, mely szerint egy adott időpontban az Univerzum minden pontja fizikailag egyenértékű, mindenütt egyforma körülmények uralkodnak. Az állításban már benne van, hogy "adott időpontban", tehát létezik globálisan definiálható "adott pillanat". Ez csak azért lehetséges, mert az Univerzum anyageloszlása és az anyag mozgása nagyon szabályos. Lehetséges olyan koordinátarendszert bevezetni, amelyben a galaxisok térbeli koordinátái nem változnak, mindegyikük x, y és z koordinátája időben állandó (ez az ún "együttmozgó" koordinátarendszer). Ebben a rendszerben a galaxisok nem mozognak, csak az idő múlik alattuk - és persze távolodnak, de nem mozgásuk miatt, hanem mert idővel megnő köztük a távolság - ezt hívjuk röviden a "tér tágulásának". Ebben a rendszerben tehát van egységes, közösen kezelhető "világidő": mindegyik galaxis azt méri, mennyi idő telt el a Nagy Bumm óta. Ezután már kijelölhetjük az "adott pillanatot" is: azon események halmaza, amelyek egyenlő idővel vannak a Bumm után.

De mennyi ez az "egyenlő idő"? Még mindig önkényes, hiszen az időkoordinátán még mindig sokféle transzformációt hajthatunk végre, megtartva persze az egyidejű események egyidejűségét. Bevezethetjük pl az eddigi időadatok négyzetét vagy négyzetgyökét is. Az áltrel matematikai apparátusa könnyedén megbirkózik a helyzettel.

Erre alapozva szokták feltenni a következő kérdést: ha ennyire szabad az időkoordináta megválasztása, miért nem térünk át a Nagy Bummtól eltelt időről annak logaritmusára? Így a t=0 koordinátájú esemény, maga a Nagy Bumm az új időszámítás szerint a minusz végtelenbe kerülne, ezzel megszüntetve az "minden egy adott pillanatban keletkezett, de hát mi volt azelőtt???" jellegű kérdések létjogosultságát.

Ezzel a trükkel valóban sok ellenvetést el lehetne kerülni, de ez csak látszatmegoldás, a probléma szőnyeg alá söprése volna. Galilei és Newton óta ugyanis van az "igazi" időnek egy olyan választása, amivel valószínűleg mindenki egyetért. Newton első törvénye szerint a magukra hagyott testek egyenes vonalú egyenletes mozgást végeznek, azaz ugyanakkora időszakaszok alatt ugyanakkora utat tesznek meg. Ha az időkoordinátát önkényesen megváltoztatjuk (amire az áltrel szerint jogunk van!), Newton első törvénye érvényét vesztené.

A fizikusok tehát a következő idődefiníciót alkalmazzák: a mostani nyugalmas korszakban, messze a Nagy Bummtól és messze a gravitáló centrumoktól vizsgáljuk meg a magányos testek mozgását. Ez definiálja az egyenes vonalat és az egyenletes (ún inerciális) időt. Ezután vizsgáljuk meg az elemi részecskék és más fizikai rendszerek mozgását, írjuk fel ezek mozgástörvényeit a fentebb bevezetett időparaméterrel. Végül extrapoláljuk ezt az időtengelyt és a mozgástörvényeket addig, amíg csak lehet - amíg valami szingularításba (ahol már nem lehet folytatni az extrapolációt) nem ütközünk.

És ütközünk! Az a pont, ahol már nem megy tovább az extrapoláció, mert bizonyos fizikai mennyiségek végtelen értékeket vesznek fel, az egyenletek pedig értelmetlenné válnak - ez a pont az idő határa, maga a Nagy Bumm. És ez a pont a számítások szerint (inerciaidőben mérve) nem a minusz végtelemben van, hanem véges idővel (kb 13,7 milliárd évvel ezelőtt) volt.

A fenti konstrukció szerint tehát maga a Nagy Bumm eseménye már nem szerepel az időskálán (ez olyan, mint egy nyílt félegyenes, amelyhez a végpontja már nem tartozik hozzá), a "mi volt a Bumm előtt?" kérdést fel sem lehet tenni, hiszen az időtengely csak a Bumm eseményéig nyúlik - de a Bumm után tetszőlegesen rövid idővel az idő már értelmezve van, és minden eseményről pontosan és egyértelműen megmondhatjuk (ha ki tudjuk számolni vagy a mérésekből ki tudjuk következtetni), hogy mekkora az időkoordinátája, mennyi idővel a Bumm után történt.

2. nem értek ugyan hozzá, de van egy olyan érzésem, hogy a téridő olyan extrém körülmények között teljesen másképp viselkedhetett, mint 'szokványos' napjainkban, ezért nem is nagyon illik erre az 'idő'szakra az 'idő hosszát' extrapolálni.
Hogyan tudják az elméleti fizikusok ezt a problémát feloldani?

Ez viszont már kísérleti kérdés. Bár az előbb vázolt módszer elvileg egészen a Nagy Bumm pillanatától mostanáig (és tovább előre) egyértelműen értelmezi az időt, mégis előfordulhat, hogy a Bumm körüli extrém körülmények között az anyag egészen másképp viselkedik, az "idő" fenti fogalma értelmetlenné és alkalmazhatatlanná válik. Ezt viszont íróasztal mellett, pusztán elméleti számításokkal nem dönthetjük el (szemben a Nagy Bumm eseményével, amelyet tisztán elméletileg következtettek ki)! Ehhez kísérletek kellenek, meg kell ismernünk az anyag adott extrém körülmények közti viselkedését. Ahogy a bevezetőben vázoltam, a laborban tapasztaltak alapján modelleket, elméleteket állítunk fel az anyag mozgástörvényeiről - időparaméterként a fentebb említett inerciaidőt alkalmazva. Ezután ezen anyagmodellek alapján megkíséreljük leírni a Világegyetem különböző korú állapotait, az akkori körülményeket, eseményeket, a fejlődés menetét. Az eredményeket összehasonlítjuk az Univerzumban tapasztaltakkal, a Világegyetem égi megfigyelésekkel megismerhető tulajdonságaival. Ha valami nem stimmel, először az egyes fizikai törvényekben kezdünk kételkedni, újból elmegyünk a laborba és pontosabb méréseket végzünk. Ha a laborban minden OK, és a modell mégsem írja le jól a valóságot, akkor kezdhetünk arra gondolni, hogy a háttérinformációkkal, az egyes konkrét fizikai elméletek (plazmafizika, magfizika, részecskefizika stb) mögötti közös háttérmodellel, azaz a téridő elméletével, az általános relativitáselmélettel, a tér és az idő megszokott fogalmával van baj.

Ez egyelőre nem történt meg. Laboratóriumi megfigyeléseink jelenleg akkora energiákig terjednek, amelyek kb az Univerzum Nagy Bumm után 10^(-20) másodperces korszakában fordultak elő. Tehát ettől a korszaktól mostanáig a laborból ismerjük az elemi objektumok fizikáját - és az ennek alapján számolt univerzummodell elég jó összhangban van a megfigyelt világgal. Lehet, hogy a 10^(-30) másodpercnek megfelelő energiákon majd ellentmondásokba botlunk (kb 50-100 év múlva ér el addig a kísérleti technika), de ez nem változtat azon, hogy a Nagy Bumm utáni első másodperc nagy része (eltekintve a másképp leírandó első 10^(-30) másodperctől) és az egész hosszú későbbi korszak úgy zajlott le, ahogy a jelenlegi fizika mondja. Ebben az idő- és energiatartományban ugyanis az elmélet és a kísérlet összhangban van.

Tudjuk, hogy egyszer mindenképpen belebotlunk az említett ellentmondásba az elmélet és a tapasztalat között. Ha máshol nem, hát kb 10^(-45) másodperc, a nevezetes Planck-idő környékén (a kísérleti technika jelenlegi fejlődési tendenciája mellett kb 500 év múlva). Itt ugyanis egyszerűen nincs elméletünk. Ez már a sokat emlegetett kvantumgravitáció tartománya, ahol az áltrel és a kvantumelmélet majdani egyesített elmélete az illetékes. Kérdés, mi lesz meg előbb, az elmélet, vagy az ilyen extrém viszonyokra vonatkozó kísérleti tapasztalat. Valószínűleg együtt fejlődik ki e kettő, de ezt mi már nem érjük meg. A kvantumgravitáció valószínűleg újból alapvetően megváltoztatja a térről és az időről alkotott fogalmainkat, még mélyebben, mint a relativitáselmélet vagy a kvantummechanika tette.

Persze a 10^(-45) másodperc és a nulla között még további végtelen sok lépés rejlik, ahol további - egyebek között a térre és az időre vonatkozó - meglepetéseket okozhat a fizikusoknak (ha még lesznek fizikusok 500-1000-10000 év múlva...) .

Némi visszakozás:
A fent leírt séma kb húsz évvel ezelőtt teljesen igaz volt, ma már egy ponton megkérdőjeleződik. Biztosan ismerjük a Nagy Bumm utáni első másodperceket KÖVETŐ korszak fizikáját, annak a téridőre gyakorolt hatását? Ennek ellentmond az Univerzum nemrég felfedezett gyorsuló tágulása. Ez nem jön ki a standard fizikából és kozmológiából, valamit változtatni kell. Vagy elfogadjuk Einstein kozmológiai állandóját - ez esetben az áltrel alapegyenletét, azaz a téridőre vonatkozó alapismeretünket kell megváltoztatni -, vagy ezt a hatást egy eddig ismeretlen anyagfajtának, a "sötét energiának", "kvinteszenciának" tulajdonítjuk. Az utóbbi esetben az elemi részecskék Standard Modelljéből hiányzik valami alapvető szereplő. Ez a kérdés ma is nyitott, csak az elmélet és a kísérlet további együttműködése döntheti el.

dgy

[Nata]

Természetesen nem volt semmiféle időmérésre alkalmas eszköz, egy dolog marad, amit erre tudunk használni: maguk a jelen lévő elemi részecskék, és a köztük lejátszódó folyamatok. Ezek sebessége, az átalakulások gyakorisága a részecskék energiájától függ, azt pedig az Univerzum őslevesének hőmérséklete szabja meg.

dgy

Ma egy inflációs periódusban élünk, elképzelhető, hogy a korábbi, szintén felfúvódási időszakban a standard modellben szereplő nagyobb tömegű részecskék egy maihoz hasonló, de tömörebb és gyorsabb reakciókkal lejátszódó világot alkottak?

[dgy]

Ma egy inflációs periódusban élünk, elképzelhető, hogy a korábbi, szintén felfúvódási időszakban a standard modellben szereplő nagyobb tömegű részecskék egy maihoz hasonló, de tömörebb és gyorsabb reakciókkal lejátszódó világot alkottak?

NEM. A mai világ nem egyszerűen geometriai nagyítása és időbeli lelassítottja az akkori világnak. Ahhoz, hogy a homogén részecskeplazma helyett térben differenciált, struktúrákat tartalmazó világot kapjunk, az elemi objektumoknak kötött állapotokat kell alkotniuk. Ennek feltétele, hogy a tipikus részecskeenergiák (amit a hőmérséklet fogalma fejez ki) kisebbek legyenek, mint az elemi objektumokból kialakuló összetett struktúrák képződésekor felszabaduló kötési energia. Ha ez nem teljesül, egy arra járó kósza részecske (pl foton) átadja energiája egy részét az összetett struktúrának, az meghaladja a kötési energiát, ezzel a kötés megszűnik, az alkotórészek szétrepülnek. Röviden: zötykölődő vonaton nem lehet kártyavárat építeni. Csendes vízen sikló hajón esetleg igen... Ennek tipikus példája az atomok létrejötte és a háttérsugárzás lecsatolódása akkor, amikor az Univerzum hőmérséklete a hidrogénatom ionizációs energiája alá csökkent.

Amit a nagy tömegű részecskék fizikájáról jelenleg tudunk, nem utal arra, hogy olyan nagy kötési energiájú rendszereket tudnának alkotni, ami meghaladná az akkori tipikus részecskeenergiákat. Sőt: a tipikus energiák maguknak az akkor jelen lévő részecskéknek az mc^2 nyugalmi energiájánál is nagyobbak voltak - épp ezért jöhettek létre ezek a részecskék. A mai világ nagyon más. Olyan, mint amit egy fix LEGO-készletből építettek. A részecskék (protonok, elektronok) adva vannak, egyediségük nem kétséges, a tipikus folyamatokban nem változik. A ma szokásos (pl kémiai) folyamatokban csak a meglévő részecskék átrendeződése zajlik. A kémiai folyamatok tipikus 0,1-10 elektronvoltos tartományba eső energiái eltörpülnek az elektron félmillió elektronvoltos nyugalmi energiája mellett. Ezért lehetségesek stabilan fennmaradó molekulák, szilárd testek és egyéb struktúrák. Annak idején ez egészen másképp volt.

Sőt, a jelenlegi elmélet szerint a hajdani infláció idején még egyáltalán nem voltak elemi részecskék, csak a Higgs-mező töltötte ki a teret, és hajtotta az inflációt. Az első részecske-antirészecske párok csak az infláció megtorpanásakor, a túlhűtött Higgs-mező belső energiájának gravitációs, majd termikus energiává konvertálásakor keletkeztek. Ekkor viszont beállt az előbb vázolt energetikai helyzet. Az első struktúrák, az atommagok csak jóval később keletkeztek, amikor az anyag lehűlt a kvark-gluon-plazma fázisátmenetének megfelelő hőmérsékletre.

Két megjegyzés:

- Penrose nemrég publikált és némi feltűnést aratott, de tudományosan el nem fogadott elmélete valóban azonosítja a hajdani inflációt a maival, a mostani gyorsuló tágulást egy következő Univerzum (helyesebben fogalmazva az Univerzum következő fejlődési etapja) kezdeti inflációs korszaka elejének tartja. Ennek az elméletnek a geometriai megalapozása igen furmányos és érdekes (hiszen Penrose épp a fizika geometriai alapjainak nagymestere), a hozzá kapcsolódó részecskefizikai érvelés viszont sokkal ingoványosabb alapokra épül, az állítólagos kísérleti bizonyítékokról nem is beszélve. Egy ilyen elmélet elfogadása mindenesetre alaposan megváltoztatná a világ történetének elfogadott forgatókönyvét. De ez az elmélet sem állítja, hogy a mai részecskék azonosak a következő világegyetem kezdeti korszakának nagy tömegű részecskéivel. Azok majd csak a mi világunk - számunkra végtelen távoli időben bekövetkező - vége után születnek meg

- A forró anyagban gyorsan lezajló strukturálódás, sőt élet-keletkezés "legmeggyőzőbb" leírása Stanislaw Lem: "Az igazság" című novellájában olvasható. Mindenkinek ajánlom figyelmébe.

dgy

Ui: egy-két hétre illegalitásba kell vonulnom, addig nem tudok válaszolni semmilyen kérdésere sem.