[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Można wykorzystać sumę po historiach wraz z propozycją “wszechświata bez brzegów", aby przekonać się, jakie własności wszechświata powinny występować razem.Na przykład, można obliczyć, jakie jest prawdopodobieństwo tego, że wszechświat rozszerza się prawie w jednakowym tempie we wszystkich kierunkach, w chwili, gdy gęstość materii ma taką wartość jak obecnie.W uproszczonych modelach, które dotychczas zostały zbadane, prawdopodobieństwo to jest bardzo duże; to znaczy, reguła “braku brzegów" prowadzi do wniosku, iż jest niezwykle prawdopodobne, że obecne tempo ekspansji wszechświata jest niemal identyczne we wszystkich kierunkach.Ten wynik pozostaje w zgodzie z obserwacjami mikrofalowego promieniowania tła, które ma niemal takie samo natężenie w każdym kierunku.Gdyby wszechświat rozszerzał się szybciej w pewnym kierunku, natężenie promieniowania w tym kierunku byłoby zmniejszone przez dodatkowe przesunięcie ku czerwieni.Dalsze konsekwencje zaproponowanego warunku brzegowego “wszechświata bez brzegów" są obecnie badane.Szczególnie ciekawy jest problem drobnych zaburzeń gęstości we wczesnym wszechświecie, które spowodowały powstanie galaktyk, potem gwiazd, a w końcu nas samych.Z zasady nieoznaczoności wynika, że początkowo wszechświat nie mógł być doskonale jednorodny, musiały istnieć pewne zaburzenia lub fluktuacje w położeniach i prędkościach cząstek.Posługując się warunkiem “braku brzegów", można pokazać, iż wszechświat musiał rozpocząć istnienie z minimalnymi zaburzeniami gęstości, których wymaga zasada nieoznaczoności.Następnie wszechświat przeszedł okres gwałtownej ekspansji, tak jak w modelach inflacyjnych.W tym okresie niejednorodności uległy wzmocnieniu, aż stały się na tyle duże, że mogły spowodować powstanie struktur, jakie obserwujemy wokół nas.W rozszerzającym się wszechświecie o gęstości materii zmieniającej się nieco w zależności od miejsca, grawitacja powodowała zwolnienie tempa ekspansji obszarów o większej gęstości, a następnie ich kurczenie się.To doprowadziło do powstania galaktyk, gwiazd, a w końcu nawet tak pozbawionych znaczenia istot, jak my sami.Zatem istnienie wszystkich skomplikowanych struktur, jakie widzimy we wszechświecie, może być wyjaśnione przez warunek “braku brzegów" i zasadę nieoznaczoności mechaniki kwantowej.Z koncepcji czasu i przestrzeni tworzących jeden skończony obiekt bez brzegów wynikają również głębokie implikacje dotyczące roli, jaką może odgrywać Bóg w sprawach tego świata.W miarę postępu nauki większość ludzi doszła do przekonania, że Bóg pozwala światu ewoluować zgodnie z określonym zbiorem praw i nie łamie tych praw, by ingerować w bieg wydarzeń.Prawa te nie mówią jednak, jak powinien wyglądać wszechświat w chwili początkowej, zatem Bóg wciąż jest tym, kto nakręcił zegarek i wybrał sposób uruchomienia go.Tak długo, jak wszechświat ma początek, można przypuszczać, że istnieje jego Stwórca.Ale jeżeli wszechświat jest naprawdę samowystarczalny, nie ma żadnych granic ani brzegów, to nie ma też początku ani końca, po prostu istnieje.Gdzież jest wtedy miejsce dla Stwórcy?W poprzednich rozdziałach starałem się pokazać, jak zmieniły się przez lata poglądy na naturę czasu.Aż do początku naszego stulecia ludzie wierzyli w czas absolutny.To znaczy, uważali, iż każdemu zdarzeniu można jednoznacznie przypisać pewną liczbę zwaną czasem zdarzenia i że wszystkie dobre zegary pokazują taki sam przedział czasu między dwoma zdarzeniami.Odkrycie, że prędkość światła względem wszystkich obserwatorów jest ta sama, niezależnie od ich ruchu, doprowadziło jednak do powstania teorii względności i porzucenia idei jedynego czasu absolutnego.Zamiast tego każdy obserwator ma swoją własną miarę czasu, w postaci niesionego przezeń zegara — przy czym zegary różnych obserwatorów niekoniecznie muszą zgadzać się ze sobą.Czas stał się pojęciem bardziej osobistym, związanym z mierzącym go obserwatorem.Próbując połączyć grawitację z mechaniką kwantową, musieliśmy wprowadzić czas “urojony".Czas urojony nie różni się niczym od kierunków w przestrzeni.Jeśli ktoś podróżuje na północ, to równie dobrze może zawrócić i udać się na południe; podobnie jeśli ktoś wędruje naprzód w urojonym czasie, powinien móc zawrócić i powędrować wstecz w czasie urojonym.Oznacza to, że nie ma żadnej istotnej różnicy między dwoma kierunkami upływu urojonego czasu.Z drugiej strony, rozpatrując czas rzeczywisty, dostrzegamy ogromną różnicę między kierunkiem w przód i wstecz.Skąd bierze się ta różnica między przeszłością a przyszłością? Dlaczego pamiętamy przeszłość, ale nie przyszłość?Prawa fizyki nie rozróżniają przeszłości i przyszłości.Mówiąc precyzyjnie, prawa nauki — jak wyjaśniłem to uprzednio — nie zmie-niają się w wyniku połączonych operacji symetrii zwanych C, P i T (C oznacza zamianę cząstek przez antycząstki, P — odbicie zwierciadlane, a T — odwrócenie kierunku ruchu wszystkich cząstek, czyli śledzenie ruchu wstecz).We wszystkich normalnych sytuacjach prawa nauki rządzące zachowaniem materii nie ulegają zmianie pod działaniem wyłącznie połączonych symetrii C i P.Oznacza to, że mieszkańcy innej planety, stanowiący jakby nasze lustrzane odbicia i zbudowani z antymaterii, wiedliby takie samo życie jak my.Jeżeli prawa nauki nie ulegają zmianie pod wpływem kombinacji CP i CPT, to muszą również nie zmieniać się pod działaniem samej operacji T.A jednak w codziennym życiu istnieje ogromna różnica między upływem czasu w przód i wstecz.Proszę sobie wyobrazić filiżankę z wodą spadającą ze stołu i pękającą na kawałki w zderzeniu z podłogą.Jeśli ktoś sfilmowałby to wydarzenie, później bez najmniejszego trudu potrafilibyśmy powiedzieć, czy film jest puszczony w dobrym kierunku.Wyświetlając go w odwrotnym kierunku, widzielibyśmy kawałki filiżanki zbierające się w całość i podskakujące z powrotem na stół.Łatwo stwierdzić, że film jest puszczony od końca, ponieważ tego typu zachowanie nigdy nie zdarza się w rzeczywistości.Gdyby było inaczej, fabrykanci porcelany już dawno by zbankrutowali.Wyjaśnienie, jakie zazwyczaj słyszymy, gdy pytamy, czemu potłuczone filiżanki nie składają się w całość, brzmi, iż byłoby to sprzeczne z drugą zasadą termodynamiki.Zasada ta stwierdza, że nieuporząd-kowanie, czyli entropia dowolnego układu zamkniętego, zawsze wzrasta.Innymi słowy, zasada ta przypomina prawo Murphy'ego: jeśli coś może pójść źle, to pójdzie! Cała filiżanka na stole reprezentuje stan wysoce uporządkowany, natomiast potłuczona filiżanka na podłodze stan nie uporządkowany.Łatwo sobie wyobrazić przejście od stanu z całą filiżanką na stole w przeszłości do stanu ze skorupami na podłodze w przyszłości, lecz nie odwrotnie.Wzrost entropii w czasie jest jednym z przykładów strzałki czasu, to znaczy własności pozwalającej odróżnić przeszłość od przyszłości, czegoś, co nadaje czasowi kierunek.Istnieją co najmniej trzy strzałki czasu.Pierwszą jest termodynamiczna strzałka czasu, wiążąca kierunek upływu czasu z kierunkiem wzrostu entropii
[ Pobierz całość w formacie PDF ]