Jan Such-Teoria wybuchu a problem wiecznosci świata.pdf

Tropami filozofii

Wykłady z filozofii dla młodzieży, tom 2

Red. K. Łastowski, P. Zeidler

Wydawnictwo Fundacji Humaniora

Poznań 2002

ss. 9-14

Jan Such

Teoria Wielkiego Wybuchu a problem wieczności świata

1. Problem wieczności świata należy do najstarszych problemów filozoficznych. Jego

wielkie znaczenie światopoglądowe i, co za tym idzie, ostrość prowadzonych wokół

niego dyskusji wynikały z faktu, że uwikłany jest on w spory religijne dotyczące sto-

sunku Boga do świata. Koncepcja stworzenia świata ex nihilo (z niczego) przez Boga

zdawała się nieuchronnie prowadzić do wniosku, że Bóg stworzył świat w czasie, oraz

że był czas, kiedy nie było świata. Taki pogląd niektórzy przypisują św. Tomaszowi,

jednakże na przykład św. Augustyn głosił, że Bóg stworzył świat nie w czasie , lecz

wraz z czasem , tak iż początek świata był zarazem początkiem samego czasu.

2. We współczesnej kosmologii naukowej (która jest częścią fizyki, i dlatego wła-

śnie zwie się ją niekiedy kosmologią fizyczną lub megafizyką) pogląd, że czas istniał

przed światem, nie ma zdecydowanych zwolenników, z tego m.in. względu, iż fizyka

współczesna odrzuciła w zasadzie substancjalną koncepcję czasu i przestrzeni głoszo-

ną przez Newtona. Zgodnie z tą koncepcją czas i przestrzeń są absolutne, tzn. istnieją

niezależnie od materii i wszelkich procesów fizycznych w nich zachodzących. Była to

słynna koncepcja absolutnego czasu i absolutnej przestrzeni, która została podważona

przez szczególną, a następnie przez ogólną teorię względności.

3. Zasadniczego znaczenia nabrały natomiast dwie inne koncepcje. Jedna z nich

głosi, że czas jest jednoznacznie sprzężony ze światem i albo świat jest wieczny (co

oznacza także wieczność czasu), albo też oba powstały jednocześnie (na przykład w

momencie Wielkiego Wybuchu). Według drugiej koncepcji natomiast czas powstał

nieco później niż świat, to znaczy wyłonił się jako odrębna charakterystyka świata z

pewnej całości, która zaistniała „wcześniej”. Z punktu widzenia zdrowego rozsądku

jest to, rzecz jasna, koncepcja paradoksalna, gdyż przypisuje ona światu trwanie cza-

sowe wtedy („wcześniej”), kiedy czasu jeszcze nie było. Paradoks powyższy zdaje się

jednak przezwyciężać mechanika kwantowa (i oparta na niej kwantowa kosmologia),

która dopuszcza istnienie w początkowej fazie (wyłaniającego się Wszechświata w

procesie fluktuacji nicości) pewnej aczasowej rzeczywistości kwantowej, która dopie-

ro stając się rzeczywistością makroskopową nabiera cech uporządkowania czasowego.

Owo „wcześniej” aczasowej rzeczywistości kwantowej („piany kwantowej”) byłoby

zatem mierzone nie przez czas (który wówczas nie istniał jako taki), lecz przez pewną

wewnętrzną konsekwencję aczasowych stanów kwantowych.

Koncepcja powyższa może być na różne sposoby konkretyzowana. Jedną z takich

konkretyzacji stanowi intrygująca koncepcja „wszechświata bez brzegów” sformuło-

wana przez Hartlego i Hawkinga. Zgodnie z tą koncepcją w początkowej fazie istnie-

nia Wszechświata, to znaczy w momencie Wielkiego Wybuchu, czas nie różnił się od

przestrzeni (był faktycznie jednym z wymiarów izotropowej, czyli nie mającej wyróż-

nionego kierunku przestrzeni) i dopiero w okolicach „progu Plancka” (t = 10 -43 s) uzy-

skał anizotropię, czyli określony kierunek (zwrot) zwany „strzałką” czasu. Inna kon-

cepcja głosi, że – ponieważ własności metryczne czasu i przestrzeni są wyznaczone

przez pole grawitacyjne, a pole to wyłoniło się (zgodnie z hipotezą superunifikacji),

gdy wszechświat osiągnął próg Plancka, przeto dopiero w tym czasie (t = 10 -43 s) po-

wstała czasoprzestrzeń (jako odrębna struktura świata), a wraz z nią (lub „nieco póź-

niej”) pojawił się czas.

Interesująca w tym kontekście jest także hipoteza J. Wheelera, zgodnie z którą czas

stanowi pewną całość, pewną złożoną strukturę, która powstała z połączenia prost-

szych preczasowych składników, istniejących „wcześniej”.

4. Wraz z powstaniem teorii Wielkiego Wybuchu pojawiło się pytanie: co było

wcześniej? Niekompletność teorii Wielkiego Wybuchu sprawia, że na to pytanie nie

potrafimy na razie odpowiedzieć. Co więcej, nie wiemy nawet dokładnie, czy jest to

pytanie sensowne. Jego sensowność zależy od rozstrzygnięcia kwestii: czym jest

Wielki Wybuch i jakie są jego uwarunkowania? Jeśli Wielki Wybuch jest absolutnym

początkiem wszechświata (tak iż nawet czas wcześniej nie istniał), to pytanie to może

się okazać pozbawione sensu. Jeśli natomiast Wielki Wybuch stanowi jedynie względ-

ny początek , to znaczy kolejną fazę ewolucji świata (rzeczywistości, która istniała

wcześniej), to pytanie powyższe jest w pełni sensowne. Niestety, teoria Wielkiego

Wybuchu jak dotąd nie udziela jednoznacznej odpowiedzi ani na pytanie o przyczyny

Wielkiego Wybuchu, ani na pytanie o jego charakter. Nie rozstrzyga zatem także kwe-

stii pochodzenia wszechświata.

Dlatego na jej gruncie formułowane są zarówno koncepcje wszechświata wieczne-

go, jak też koncepcje wszechświata mającego początek (i koniec) w czasie. Zanim za-

rysujemy niektóre z tych koncepcji, zatrzymajmy się na samym pojęciu wieczności

świata. Byt wieczny to byt bez czasowego początku (odwieczny) oraz bez czasowego

końca (dowieczny). W terminologii Einsteina jest to byt czasowo nieograniczony , to

znaczy taki, którego żaden moment nie jest topologicznie wyróżniony i każdy ma

normalne sąsiedztwo (jest to byt bez czasowego początku i bez czasowego końca).

Wieczności świata (jego czasowej nieograniczoności) nie należy mieszać z czasową

nieskończonością świata. Świat jest czasowo nieskończony, jeśli trwa nieskończoną

ilość czasu (to znaczy nieskończoną ilość jednostek czasowych, np. sekund lub lat).

Jest natomiast czasowo nieograniczony (wieczny), gdy nie ma ani początku, ani końca

w czasie.

W czasach, kiedy nie odróżniano czasowej (i przestrzennej) nieograniczoności od

czasowej (i przestrzennej) nieskończoności, przez wieczność świata rozumiano za-

równo jego czasową nieograniczoność, jak i czasową nieskończoność. Obecnie jednak

powyższa niejednoznaczność jest niedopuszczalna. Ponieważ w kwestii wieczności

świata szło zawsze przede wszystkim o to, czy ma on początek (i koniec) w czasie (i w

szczególności czy nie został stworzony przez Boga), na drugim zaś miejscu stała kwe-

stia, czy trwa on skończoną, czy też nieskończoną ilość czasu, dlatego nie należy się

dziwić, że Einstein utożsamił problem wieczności świata z jego czasową nieograni-

czonością, nie zaś z czasową nieskończonością.

5. Rozpatrzmy obecnie te koncepcje Wielkiego Wybuchu, które zakładają, że świat

jest wieczny, a przeto głoszą, że Wielki Wybuch nie jest absolutnym początkiem ist-

nienia świata, lecz jedynie pewną nową fazą w jego istnieniu. Jedną z nich jest kon-

cepcja jednego cyklu, zgodnie z którą Wielki Wybuch i, co za tym idzie, faza rozsze-

rzania się Wszechświata została poprzedzona nieskończenie długo trwającą fazą kur-

czenia się Wszechświata. Zakładając, że obie fazy trwają nieskończenie długo, kon-

cepcja ta faktycznie głosi, że świat jest czasowo nieograniczony (tzn. nie ma czasowe-

go początku i nie ma czasowego końca) i zarazem czasowo nieskończony (trwa nie-

skończoną ilość czasu).

Inną jest koncepcja wszechświata cyklicznego , zakładająca nieskończoną ilość cy-

klicznie rozszerzających się i kurczących światów, oddzielonych wielkimi wybucha-

mi. Termodynamika – z uwagi na swą drugą zasadę, zasadę wzrostu entropii – zdaje

się nie dopuszczać możliwości, by kolejne cykle nie różniły się od siebie (każdy na-

stępny winien znajdować się w stanie o wyższej entropii, czyli w stanie, gdy różnica

potencjałów energetycznych, w tym różnica temperatur między poszczególnymi ukła-

dami świata jest coraz mniejsza). Jednakże można założyć, że Wielki Wybuch jest tak

radykalną przemianą we wszechświecie, iż w jego toku zachodzi obniżenie się entropii

do wyjściowego poziomu, co ratowałoby założenie o identyczności następujących po

sobie cyklów wszechświata.

Kolejna koncepcja wieczności świata głosi, że stan olbrzymiej gęstości, ciśnienia,

temperatury i krzywizny czasoprzestrzeni, charakteryzujący Wszechświat w momen-

cie Wielkiego Wybuchu, był stanem permanentnym, nieposiadającym początku, i do-

piero w efekcie jakiegoś procesu kwantowego (spowodowanego np. przez tzw. fał-

szywą próżnię) przeszedł w momencie Wielkiego Wybuchu w stan przestrzennej eks-

pansji.

Wieczność świata zakłada także koncepcja chaotycznej inflacji A. Lindego. Według

tej koncepcji istnieje wieczna i nieskończenie przestrzennie rozciągła pramateria, w

której od czasu do czasu w różnych obszarach mają miejsce wielkie wybuchy rodzące

nowe wszechświaty – macierzyste i potomne. Stanowi ona pewną wersję teorii „wielo-

ści światów”, które jednak powstają na gruncie tej samej pramaterii.

Jedna z bardziej oryginalnych koncepcji wieczności świata głosi, że wprawdzie

wszechświat nie istniał dotąd nieskończenie długo, jest jednak światem wiecznym,

gdyż im bardziej wstecz (w przeszłość) czas płynął coraz wolniej (na „samym począt-

ku” nieskończenie wolno). Mimo zatem, że dotąd upłynęła jedynie skończona ilość

czasu, to jednak świat jest wieczny, gdyż nie istnieje pierwsza chwila jego istnienia.

Jest to zatem koncepcja świata czasowo skończonego , lecz zarazem wiecznego (tzn.

czasowo nieograniczonego).

Także omówiona wcześniej koncepcja „ wszechświata bez brzegów ” Hartlego-

Hawkinga zakłada wieczność świata (tyle że w czasie urojonym), przy jednoczesnym

uznaniu, że czasowe istnienie świata nie wykracza poza moment Wielkiego Wybuchu.

6. Na obecnym etapie nie jesteśmy w stanie rozstrzygnąć, czy któraś z (wymienio-

nych lub nie wymienionych) koncepcji wieczności świata jest słuszna i czy świat jest

wieczny, czy też nie.

Uwzględniając rozróżnienie pojęć nieskończoności oraz nieograniczoności

w zastosowaniu do czasu oraz do czasowego trwania świata, można – zamiast dycho-

tomicznego podziału koncepcji próbujących rozstrzygnąć problem pochodzenia

Wszechświata na koncepcje świata wiecznego (czasowo nieograniczonego) oraz świa-

ta mającego początek i koniec w czasie (czasowo ograniczonego) – wprowadzić trój-

członowy podział na:

(1) koncepcje wszechświata czasowo nieograniczonego i nieskończonego,

(2) koncepcje wszechświata czasowo nieograniczonego (wiecznego), lecz skoń-

czonego,

(3) koncepcje Wszechświata czasowo ograniczonego i skończonego.

Tym niemniej pozostaje faktem, że najbardziej nośny światopoglądowo był i pozo-

staje spór między koncepcjami drugiego i trzeciego rodzaju, to znaczy kontrowersja w

kwestii, czy świat jest wieczny, czy też ma początek (i koniec) w czasie.

Literatura

Bajtlik, S., 1994, Testując Wielki Wybuch , „Wiedza i Życie”, nr 11, s. 28-32.

Barrow J., 1995, Początek Wszechświata , Warszawa.

Barrow J., 1995, Teorie wszystkiego , Kraków.

Guth A., 2000, Wszechświat inflacyjny , Warszawa.

Halliwell J. J., 1992, Kosmologia kwantowa i stworzenie wszechświata, „ Świat na-

uki ”, nr 2, s. 28-36.

Hawking S., 1990, Krótka historia czasu. Od Wielkiego Wybuchu do czarnych dziur ,

Warszawa.

Heller M., 1985, Ewolucja kosmosu i kosmologii , Warszawa.

Heller M., 1992, Nowa fizyka i nowa teologia, Tarnów.

Heller M., 1995, Wieczność – Czas – Kosmos , Kraków.

Linde A., 1995, Samopomnażający się Wszechświat inflacyjny , „Świat Nauki”, nr 1.

Rees H., 1998, Przed Początkiem , Warszawa.

Such J., Szcześniak M., Szczuciński A., 2000, Filozofia kosmologii , Poznań.

Weinberg S., 1980, Pierwsze trzy minuty , Warszawa.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: