Jeśli Wszechświat jest skończony, to jak dowodził w 1922 roku rosyjski uczony Aleksander Friedman, nie może on znajdować się w położeniu statycznym i powinien albo rozszerzać się, albo kurczyć. Jeśli jednak Wszechświat jest nieskończony, w tym sensie, że ani jego rozmiary, ani czas istnienia, ani masa zawartej w nim materii nie mogą być wyrażone żadnymi liczbami, to wszelkie rozważania o jego kurczeniu się, czy rozszerzaniu tracą sens.
Jak łatwo się domyślić, obie teorie miały i mają zarówno swoich zwolenników, jak i nie mniej zagorzałych przeciwników. Tak zwane paradoksy kosmologiczne wymyślono, jako sprzeciw wobec możliwości istnienia Wszechświata w nieskończoności. Zobaczmy, na ile uzasadnione były to sprzeciwy.
DLACZEGO NIEBO JEST CIEMNE?
W 1744 roku szwajcarski astronom Jean Philippe de Chéseaux jako pierwszy wyraził wątpliwość, co do prawdziwości poglądu o nieskończoności Wszechświata:
Jeśli liczba gwiazd we Wszechświecie jest nieskończenie wielka, to dlaczego całe niebo nie lśni, jak powierzchnia jednej gwiazdy? Dlaczego niebo jest ciemne? Dlaczego gwiazdy są rozdzielone ciemnymi przestrzeniami?
Swój sprzeciw wobec takiego modelu Wszechświata wyraził też w 1823 roku niemiecki filozof Heinrich Olbers:
Światło docierające do nas od dalekich gwiazd powinno słabnąć z powodu pochłaniania go przez znajdującą się na jego drodze materię. Ale w takim wypadku ta sama materia powinna nagrzewać się i świecić jasno, jak gwiazdy.
Ale właśnie tak jest w rzeczywistości! Zgodnie ze współczesnymi ustaleniami próżnia nie jest „niczym”, ale stanowi „coś”, co posiada w pełni realne właściwości fizyczne. Można więc założyć, że światło oddziałuje na to „coś” w taki sposób, że każdy foton światła podczas ruchu w tym „czymś” traci energię proporcjonalnie do pokonanej odległości i na skutek tego promieniowanie fotonu przesuwa się do czerwonej części spektrum. Oczywiście, absorpcja energii fotonów przez próżnię skutkuje podwyższeniem temperatury próżni, przez co staje się ona źródłem promieniowania wtórnego, które można nazwać promieniowaniem tła. Kiedy odległość od Ziemi do promieniującego obiektu – gwiazdy, galaktyki – osiąga określoną wielkość, promieniowanie tego obiektu doznaje na tyle dużego przesunięcia, że zlewa się z promieniowaniem tła. Dlatego też, chociaż liczba gwiazd w nieskończonym Wszechświecie jest nieskończona, to liczba gwiazd obserwowanych z Ziemi i w ogóle z dowolnego punktu Wszechświata, jest skończona. W związku z tym, na częstotliwości promieniowania tła całe niebo powinno lśnić jak powierzchnia jednej gwiazdy, co też obserwuje się w rzeczywistości.
CZY NASTĄPI „ŚMIERĆ CIEPLNA” WSZECHŚWIATA?
W 1850 roku niemiecki fizyk Rudolf Clausius doszedł do wniosku, że skoro w przyrodzie ciepło przechodzi od ciała ciepłego do chłodnego, więc i zmiana stanu Wszechświata powinna zmierzać w określonym kierunku. Tę hipotezę rozwinął inny fizyk, William Thomson. Według niego, wszystkie procesy we Wszechświecie kończą się przemianą energii świetlnej w cieplną i ostatecznie Wszechświat czeka „śmierć cieplna”, a jego nieskończenie długie istnienie w czasie jest niemożliwe.
W rzeczywistości może być inaczej. Zgodnie z dzisiejszą wiedzą, w „energię świetlną” i w „ciepło” substancja jest przekształcana w procesach termojądrowych zachodzących w gwiazdach. „Śmierć cieplna” nastąpi więc po „spaleniu” całej substancji Wszechświata. Skoro jednak w nieskończonym Wszechświecie zapasy „paliwa” są nieskończenie wielkie, to i zużycie ich nastąpi tylko w nieskończoności… Nawet jednak w przypadku Wszechświata skończonego jego „śmierć cieplna” nie jest przesądzona. Już Newton zauważył: „Przyroda lubi przekształcenia. Dlaczegóżby więc wśród licznych przekształceń nie było i takich, w których substancja zamienia się w światło, a światło w substancję?”
Obecnie takie przekształcenia są dobrze znane: z jednej strony substancja zamienia się w światło w wyniku reakcji termojądrowych, z drugiej zaś – fotony, czyli światło, w określonych warunkach przekształcają się w dwie w pełni materialne cząstki – elektron i pozyton. W taki sposób w przyrodzie możliwy jest obieg substancji i energii, co wyklucza „śmierć cieplną” Wszechświata.
CO Z GRAWITACJĄ WE WSZECHŚWIECIE?
W 1895 roku niemiecki astronom Hugo von Seeliger uznał, że:
Przyjęcie istnienia nieskończenie wielkiej przestrzeni wypełnionej substancją o skończonej gęstości jest niezgodne z prawem grawitacji Newtona. Jeśli w nieskończonej przestrzeni gęstość materii nie jest nieskończenie mała, a każde dwie cząsteczki zgodnie z prawem Newtona wzajemnie się przyciągają, to siła grawitacji, działająca na dowolne ciało, byłaby nieskończenie duża, a pod jej działaniem ciała uzyskałyby nieskończenie wielkie przyspieszenie.
W tym wypadku sprzeczności mogą natychmiast zniknąć, jeśli uznamy, że Wszechświat nieskończony, to nie to samo, co bardzo duży. Zgodnie z prawem przyciągania Newtona, gwiazdy powinny przyciągać się nawzajem i upaść na siebie, zbliżywszy się do jakiegoś punktu. Newton uważał, że tak rzeczywiście powinno się zdarzyć, gdyby istniała skończona liczba gwiazd w skończonej przestrzeni. Ale we Wszechświecie nieskończonym każdy punkt można uważać za centrum, jako że wokół każdego punktu istnieje nieskończona liczba gwiazd. Wielkość sił grawitacyjnych działających w dowolnym punkcie nieskończonego Wszechświata jest równa zeru – i to jest prawdziwy grawitacyjny paradoks.
W ten sposób widać, że tego rodzaju paradoksy wymyślone i skierowane przeciwko możliwości istnienia Wszechświata nieskończonego, w rzeczywistości przeczą właśnie możliwości istnienia Wszechświata skończonego w czasie i przestrzeni.
Wybitny kosmolog i popularyzator nauki, ksiądz prof. Michał Heller uważa Wszechświat za racjonalny i używa czasem takiego porównania: Jak wiadomo, w komputerze znajdują się jakieś druty, półprzewodniki, płytki, czyli tzw. hardware. Podobnie obiekty, które można zobaczyć na niebie i zmierzyć, to hardware Wszechświata – materia, z której wszystko jest zrobione. Ale cała ta maszyneria, komputerowa czy kosmiczna, nie miałaby sensu, gdyby nie było programu, software. Językiem Wszechświata jest matematyka, jego software jest pisany językiem matematyki. WSZECHŚWIAT JEST RACJONALNY. (S)
