200403 3482

Tego najwa˝niejszego odkrycia naukowego roku 1998 kos-
molodzy dokonali, gdy mierzàc tempo opóêniania kosmicznej
ekspansji, zorientowali si´, ˝e tak naprawd´ majà do czynie-
nia z jej przyÊpieszaniem. Od tego czasu mocno zaciskajà r´-
ce na kierownicy.

Zjawisko przyÊpieszenia ekspansji przy ca∏ej swej zagad-

kowoÊci, jeÊli tylko nie b´dziemy wdawaç si´ w dociekanie
jego przyczyn, rozwiàzuje wszelkie problemy. Przed rokiem
1998 kosmologów trapi∏y liczne rozbie˝noÊci zwiàzane z

wiekiem, g´stoÊcià i strukturà WszechÊwiata. Po uwzgl´d-

nieniu kosmicznego przyÊpieszenia wszystko zacz´∏o

do siebie pasowaç. Sta∏o si´ ono, obok innych su-

perdok∏adnych obserwacji i nowatorskich teorii,

jednym z kluczy poj´ciowych, które otworzy∏y

przed teorià Wielkiego Wybuchu nowe, wspa-

nia∏e perspektywy.

Wielki Wybuch cz´sto przedstawiany jest

jako coÊ, co zdarzy∏o si´ bardzo dawno

temu – gigantyczna eksplozja, w której

wyniku powsta∏ WszechÊwiat. Tymcza-

sem teoria nic nie mówi o samym

momencie narodzin WszechÊwiata –

pozostawiajàc t´ kwesti´ w gestii

fizyki kwantowej (ewentualnie me-

tafizyki) – a jedynie stwierdza,

˝e jak daleko jesteÊmy w stanie

ekstrapolowaç wstecz w czasie,

WszechÊwiat zawsze si´ rozsze-

rza∏, rozrzedzajàc si´ przy tym

i och∏adzajàc. Lepiej zatem

traktowaç Wielki Wybuch nie

jako jednorazowe wydarzenie,

lecz proces ciàg∏y, stopniowe

wy∏anianie si´ porzàdku z

chaosu. Najnowsze obserwacje

przyda∏y temu uj´ciu niespoty-

kanà dotàd spójnoÊç.

Z perspektywy ˝ycia na Ziemi

kosmiczna historia rozpocz´∏a si´

inflacjà – swoistym zrestartowaniem

WszechÊwiata, niczym komputera,

które skasowa∏o wszelkie Êlady wczeÊ-

niejszej ewolucji. Pozosta∏a jedynie bez-

kszta∏tna, pusta przestrzeƒ, wype∏niona

niemal ca∏kowicie jednorodnà „zupà” pro-

mieniowania. Drobnoskalowe fluktuacje

przestrzenne tego promieniowania mia∏y cha-

rakter zupe∏nie losowy – pod wzgl´dem mate-

matycznym ich rozk∏ad jest tak przypadkowy, jak

tylko to mo˝liwe.

W miar´ up∏ywu czasu WszechÊwiat stawa∏ si´ co-

raz bardziej uporzàdkowany. Z promieniowania wy∏oni∏y

si´ znane nam czàstki materii – elektrony i protony – podob-
nie jak kropelki wody kondensujàce z tumanu mg∏y. W tej
amorficznej mieszaninie rozchodzi∏y si´ fale dêwi´kowe, stop-
niowo jà strukturalizujàc, a materia walczy∏a z promienio-

waniem o dominujàcà rol´ w kosmosie. Kilkaset tysi´cy lat po
inflacji materia odnios∏a ostateczne zwyci´stwo i uwolni∏a
si´ od promieniowania. To w∏aÊnie t´ epok´ i jej dramatycz-
ny epilog poznajemy dziÊ dzi´ki nadzwyczaj precyzyjnym ob-
serwacjom promieniowania reliktowego [patrz: „Kosmiczna
symfonia”, strona 24].

W ciàgu kolejnych epok nast´powa∏o skupianie si´ materii

w struktury o coraz to wi´kszych rozmiarach: uk∏ady subga-
laktyczne, majestatyczne galaktyki, gromady galaktyk, olbrzy-
mie Êciany galaktyk. WszechÊwiat, jaki znamy – zbiór wyraê-
nie odr´bnych obiektów oddzielonych ogromnymi po∏aciami
zasadniczo pustej przestrzeni – powsta∏, jeÊli patrzymy na to
w perspektywie kosmologicznej, stosunkowo niedawno. Roz-
k∏ad materii we WszechÊwiecie coraz lepiej poznajemy w wy-
niku prowadzonych w sposób systematyczny obserwacji [patrz:
„Zg∏´biajàc plany stworzenia”, strona 34]. Jednak od kilku
miliardów lat coraz wi´kszà rol´ we WszechÊwiecie odgry-
wa nie materia, lecz kosmiczne przyÊpieszenie. Najwyraêniej
Wielkiemu Wybuchowi uda∏o si´ z∏apaç „drugi oddech”, co
dla nas b´dzie mia∏o fatalne skutki. Szybsza ekspansja ju˝ te-
raz powstrzyma∏a rozwój wielkoskalowych struktur, nato-
miast utrzymywanie si´ tej tendencji grozi rozpadem galak-
tyk, a w koƒcu i naszej planety [patrz: „Od supernowych do
antygrawitacji”, strona 42].

Usi∏ujàc wypracowaç obraz dziejów WszechÊwiata, który

by∏by zarazem spójny, ale i w pe∏ni zgodny z obserwacjami,
kosmolodzy zarzucili spory, jakie jeszcze do niedawna wie-
dli, w tym toczone od lat debaty, czy s∏uszna jest koncepcja
Wielkiego Wybuchu czy teoria stanu stacjonarnego, czy praw-
dziwy jest model inflacyjny czy te˝ modele alternatywne.
W nauce nic nie jest tak naprawd´ pewne raz na zawsze, nie-
mniej badacze doszli do wniosku, ˝e lepiej nie marnowaç cza-
su, lecz zajàç si´ rozwiàzywaniem kwestii bardziej istotnych,
poczynajàc od wyjaÊnienia, co w∏aÊciwie powoduje obserwo-
wane przyÊpieszanie WszechÊwiata.

Choç odkrycie zjawiska przyÊpieszania kosmicznej ekspan-

sji by∏o prze∏omowe, kosmolodzy poczàtkowo zareagowali
na nie doÊç zachowawczo, odkurzajàc po prostu jeden z po-
mys∏ów Einsteina – tzw. sta∏à kosmologicznà, która mia∏aby
reprezentowaç energi´ nowego typu, specyficzny przypadek
ogólniejszego poj´cia okreÊlonego mianem „ciemnej energii”.
Jednak wielu fizyków uwa˝a, ˝e rewolucyjne odkrycia wy-
magajà równie rewolucyjnych rozwiàzaƒ. Mo˝e jednak pra-
wa grawitacji w wielkiej skali majà odmiennà postaç ni˝ ta,
z którà mamy do czynienia na co dzieƒ w naszym skromnym
zakàtku? [patrz: „Moce ciemnoÊci”, strona 48]

Podobnie jak odpalenie rakiety z ∏adunkiem jàdrowym na-

st´puje dopiero po przekr´ceniu dwóch kluczy naraz, eksplo-
zja najnowszych osiàgni´ç w kosmologii wymaga jednoczesne-
go u˝ycia wielu kluczy teoretycznych i obserwacyjnych. Czy
ten nat∏ok nowych koncepcji nie doprowadzi jednak do cha-
osu? Czy da si´ tu przywróciç jakiÊ porzàdek? Czy Wszech-
Êwiat skazany jest na absurdalnoÊç, jak to ujà∏ kiedyÊ jeden
z autorów niniejszego raportu specjalnego, czy te˝ uda si´
nam znów uchwyciç w nim jakiÊ sens?

George Musser

MARZEC 2004 ÂWIAT NAUKI

TO BY

O NIEZWYK

, choç niepokojàce wra˝enie – ˝e coÊ jest nie tak, jak

gdyby po wciÊni´ciu hamulca samochód, zamiast zwalniaç, przyÊpiesza∏.

ZESPÓ¸ NA

OWY

NASA/WMAP