Wszechświat jak z horroru

9 lutego 2025
Blog szalonych naukowców

Trzech fizyków poszło na film. Był to horror następującej treści.

Bohater został zaproszony do wiejskiej posiadłości. Z nieznanych przyczyn dom wydał mu się znajomy. Nocami śnił przerażające koszmary, m.in. o ataku na siebie i o sobie zabijającym inną osobę. Pozostali goście mieli podobne odczucia. Nastrój się pogarszał. Aż w końcu w przypływie emocji bohater rzeczywiście kogoś zabił. W więzieniu został zaatakowany. I w tym momencie się zbudził. Wszystko okazało się snem.

Otrząsnął się z koszmaru, przejrzał prasę i znalazł zaproszenie na wieś. Uznał, że z dala od miasta zapomni o koszmarze. Udał się do wiejskiej posiadłości – z nieznanych przyczyn dom wydał mu się znajomy…

Historię można by w zasadzie oglądać / opowiadać, zaczynając i kończąc w dowolnym miejscu. Powtarza się cyklicznie, bez początku i końca – zawsze taka sama. I ta wizja natchnęła jednego z fizyków.

Brytyjczyk Fred Hoyle uznał, że cały wszechświat może tak działać. Chodziło o ciągłe odtwarzanie, a nie o cykliczne mordowanie gości.

Hoyle najbardziej znany jest jako autor popularnego określenia Wielki Wybuch, obrazowo określającego początek Wszechświata. Nie należał jednak do zwolenników takiego, a w zasadzie jakiegokolwiek początku świata, istniejącego w jego przekonaniach zawsze i bez żadnych zmian, bez początku i końca. Przeciwnie, był gorącym krytykiem początku wszechświata.

Hoyle brał aktywny udział w wielkiej debacie o tym, skąd się wzięło wszystko. Już wcześniej zauważono, że zdecydowana większość galaktyk oddala się od Drogi Mlecznej, co więcej, statyczny, nieruchomy, niezmienny Wszechświat jest w zasadzie niemożliwy na gruncie teorii względności Einsteina. By utrzymać taką wizję, wielki fizyk dodał do równania tzw. stałą kosmologiczną. Niemniej i wówczas niezmienny wszechświat cudem albo boskim rządzeniem mógłby trzymać się bez ruchu. Przyciągające się olbrzymie masy musiałyby się zbiegać albo rozbiegać w dal. Utrzymanie równowagi przez miliardy lat balansowania na linie wiązało w zasadzie z zerowym prawdopodobieństwem.

Kolejne rozwiązania równań Einsteina wskazały na dynamiczny charakter Wszechświata, a przesunięcie odległych galaktyk ku czerwieni potwierdzało, że się rozszerza.

Część badaczy doszło do wniosku, że skoro wszystkie galaktyki oddalają się od siebie, to kiedyś, w dalekiej przeszłości, musiały być w jednym punkcie. Z którego popędziły ku nieskończoności.

W jednym z wywiadów Hoyle prześmiewczo określił tę pogardzaną przez siebie hipotezę początku Wszechświata słowami Big Bang, dosłownie Wielkim Bum, które wbrew jego intencjom przyjęło się i awansowało do terminu naukowego używanego przez fizyków na całym świecie.

Hoyle uważał raczej, że Wszechświat jest niezmienny. Rozszerza się, temu nie sposób zaprzeczyć, skoro prawie wszystko się od nas oddala, ale w takim razie rozszerzał się zawsze, a pozostające po rozszerzaniu puste przestrzenie zapełniają tworzące się spontanicznie cząstki.

Tak miał powstać najprostszy z pierwiastków, wodór (H). Cięższe pierwiastki miały się tworzyć z niego w gwiazdach. Największą zasługą Hoyle’a było opracowanie tego właśnie mechanizmu.

Wcześniej tworzenie węgla (C) wydawało się niemożliwe. Mając 12 nukleonów (protonów i neutronów) w jądrze, powinien powstawać z trzech jąder helu (He, po cztery nukleony), ale zderzenie trzech jąder w jednej chwili jest nieprawdopodobne, a produkt zderzenia dwóch (beryl, Be) rozpadłby się za szybko, by trafić na kolejne.

Brytyjczyk wykazał, że węgiel musi mieć nieznany wcześniej poziom energetyczny odpowiadający energii substratów, z których się tworzy, co znacznie ułatwia taką reakcję (przedstawioną na grafice powyżej).

Niestety Hoyle nie był w stanie wytłumaczyć wielkiej ilości helu, stanowiącego jedną czwartą pierwiastków świata. Hel musiał powstać inaczej. Odkrycie mikrofalowego promieniowania tła potwierdziło hipotezę, teraz już teorię, Wielkiego Wybuchu. Choć początkowo źródła tajemniczego promieniowania próbowano szukać w zalegającym w aparaturze gołębim kale, powiązano fakty – takiego właśnie promieniowania należałoby oczekiwać jako śladu początku Wszechświata.

Dorobek Hoyle’a nie został w całości odrzucony. Wodór i hel powstały u zarania dziejów, a reszta pierwiastków w gwiazdach – w opisany przez niego sposób. On sam nigdy nie pogodził się z odrzuceniem stacjonarnego Wszechświata. Nauka poszła dalej. Świat kręci się w kółko tylko w filmach.

Marcin Nowak

Bibliografia

Paul Halpern: Wielki wybuch. George Gamow, Fred Hoyle i debata o początkach Wszechświata. Copernicus Center Press, Kraków 2023

Ilustracja: Borb, Potrójny proces alfa, za Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0