Revista Tomis

Scurte considerații despre timp (XV)

Facebook
Twitter
WhatsApp

Să ne întoarcem la universul în care trăim. Cel care pare să fie parte a Multiversului imaginat de Laura Mersini-Houghton. Ce știm noi despre el? Că și-a început existența acum 14 miliarde ani. Un elev curios te poate întreba:

-De unde știi asta? 

Evident, tu o să-i răspunzi că din legea lui Hubble. El insistent:

-Ce spune legea asta?

Tu o să-i spui că astronomul american Edwin Hubble a stabilit experimental o lege care leagă viteza V de îndepărtare a unei galaxii de galaxia noastră, de distanța D de la noi până la acea galaxie. Legea este V=H•D, unde H este „constanta lui Hubble”. Dacă vrei să îi spui mai mult, îi explici cum arată spectrul hidrogenului și cum se văd liniile spectrului deplasate spre dreapta, spre roșu, cu cât galaxia este mai depărtată. 

Evident că vei fi pistonat cu următoarea întrebare:

-Și cum deduci din asta vârsta universului?

Atunci tu te apuci și îi spui că „dacă galaxiile se îndepărtează după această lege, trebuie să acceptăm că în trecut erau apropiate”. Chiar erau „strânse toate într-un același punct”, o „singularitate”, din care prin expansiune s-a creat universul nostru. Această expansiune se numește Big-Bang, iar momentul Big-Bangului poate fi calculat în felul următor. 

Fie T timpul scurs de la Big-Bang până acum. Distanța parcursă de o galaxie de atunci și până acum este D= V•T și știm de la Hubble că V=H•D. Deci D=H•D•T. 

Rezultă că T=1/H. 

Știind valoarea lui H am terminat. Așa se află vârsta universului. 

Dacă elevul este perspicace îți va servi imediat:

-Dacă vârsta universului este T, adică 1/H, cum vârsta universului crește H se schimbă, deci nu este o constantă.

Atunci tu trebuie să îi spui ca nu este o constantă în raport cu timpul, dar oriunde în univers are aceeași valoare, în sensul acesta este H o constantă, și are aceeași valoare tocmai ca să ne dea șansa de a afla vârsta universului.

Dar elevul nostru nu se lasă:

-Știu că gravitația face ca galaxiile să se atragă. Cum se poate atunci ca galaxiile să se depărteze unele de altele?

Tu îi vei spune că galaxiile apropiate într-adevăr se atrag. Asta se întâmplă cu galaxia Andromeda și galaxia noastră, Calea Lactee. Ele se îndreaptă gravitațional una spre cealaltă și se vor ciocni în circa două miliarde ani. Dar galaxiile îndepărtate se îndepărtează pentru că în univers există ceva care se opune gravitației, ceva care trage de textura universului întinzând-o. Acel ceva se numește energie întunecată. Aici lucrurile însă nu mai sunt așa simple. Există un raționament prin care putem să evidențiem existența energiei întunecate, dar acela nu este atât de elementar ca să poată fi explicat fără mai multe raționamente matematice și trece prin ecuația lui Alexander Friedmann. Existența acestei energii este aproape echivalentă cu existența universului. Dacă această presiune negativă nu ar exista, universul s-ar strânge gravitațional într-o nouă singularitate într-un timp mai scurt decât cel necesar apariției vieții inteligente, deci astfel de raționamente nu ar putea să fie făcute. 

Să ne gândim însă la faptul că galaxiile aflate la o distanță D suficient de mare ajung să se deplaseze față de noi aparent cu o viteză mai mare decât viteza luminii. Elevul va sări imediat:

-Se contrazice maximalitatea vitezei luminii!

Tu însă îi vei spune că nu este așa, că de fapt nu galaxia se deplasează cu viteză mai mare decât viteza luminii, ci textura universului se întinde cu această viteză. Cum teoriile fizice se referă la observații asupra corpurilor din univers, nu este nicio contradicție. Universul poate să-și întindă textura cu ce viteză dorește. Nu aveți decât să vă gândiți la un balon care are puncte desenate pe el, balon pe care îl umflăm. Dacă privim acele puncte ca pe niște galaxii, ele se depărtează unele de altele cu o viteză relativă care ține cont de fapt de umflarea balonului, deci de cum textura se comportă. Sigur, întrebarea normală a elevului este: 

-Ce este de fapt textura universului? Nu începe să îmi spui de forma ei matematică!

Răspunsul aici ar necesita cel puțin un episod. Dar pe scurt, descrierea fizică a texturii universului ne duce în lumea particulelor elementare ale modelului standard al mecanicii cuantice, particule aflate în combinație cu energia întunecată și materia întunecată. Energia întunecată este descrisă mai sus. Materia întunecată este acel surplus de materie cu care nu putem interacționa, dar care trebuie să existe pentru a explica constanța vitezei rotației  stelelor dintr-o galaxie în jurul centrului ei. Deci textura universului este o împletire de componente vizibile și invizibile pe care cosmologia și astrofizica actuală se străduie să le înțeleagă. 

Să revenim la măsurarea universului. Putem calcula limita până la care „vedem” în univers. Diametrul universului observabil este de aproximativ 92 miliarde ani lumină. Să mai spunem că un an lumină este distanța parcursă de lumină într-un an terestru de 365 zile. Și asta pentru că, de acolo de la „marginea universului vizibil”, lumina când vine spre noi, vine pe o textură care se întinde. Deci formula care calculează raza universului vizibil nu este nicidecum de tip „spațiul = viteza • timpul”, este din nou ceva matematic mai sofisticat. 

Ce este dincolo de acest univers observabil? Galaxii care au ieșit din universul observabil. Este infinit acel ceva? Nu știm. Probabil că nu este, fiindcă infiniți nu pot exista în natură. Însă în câteva miliarde de ani toate galaxiile vor ieși din universul observabil. Pe cerul nopții vor exista numai stelele din Milkomeda sau Milkdromeda sau cum vor conveni oamenii de știință să numească galaxia rezultată din ciocnirea celor două galaxii, Calea Lactee și Andromeda. Atunci nu se vor mai putea face observații asupra unor alte galaxii, astronomia și cosmologia vor fi limitate doar la observații asupra galaxiei-mamă. Ca să nu mai vorbim de faptul că multe stele își vor fi terminat combustibilul nuclear devenind parte a universului care se întinde ca să moară. Deci, recapitulând, vârsta universului este de aproximativ 14 miliarde ani și diametrul universului observabil este de 92 de miliarde de ani lumină. 

Noi acum putem să și cântărim universul observabil, deci putem să îi calculăm masa. 

Evident că nu există un cântar, însă există un raționament pe care putem să îl aplicăm unei galaxii care pleacă din universul observabil. Masa este de aproximativ 10 la puterea 53 kilograme. Și dacă avem raza, avem volumul universului observabil privit ca sferă, dacă avem masa și volumul, atunci avem și densitatea universului observabil. Masa a 6 protoni pe metrul cub de spațiu, cam aceasta este densitatea universului observabil. Aproape zero.  Imensitatea spațiului în care trăim este aproape vidă. Iar temperatura acestui vid este aproape de zero absolut, cam două grade Kelvin. Și în vidul acesta rece, undeva pe o planetă din trilioanele de planete ale galaxiei noastre, care este una dintre sutele de miliarde de galaxii din universul observabil, trăim noi, cei care suntem capabili și dorim să cunoaștem mai mult decât vârsta, diametrul, masa, densitatea și structura texturii universului în care trăim.

DE ACELAȘI AUTOR
citește și
RUBRICI: