Nie jeden, a dwa Wielkie Wybuchy?

Wszyscy słyszeliśmy, czym rzekomo był Wielki Wybuch. Ale czy słyszeliście, że niedawno pojawiła się hipoteza dwóch Wielkich Wybuchów?

Biblia wysławia Boga Stwórcę następującymi słowami: „Ty, Panie, jesteś jedyny. Ty uczyniłeś niebiosa, niebiosa niebios i całe ich wojsko; ziemię i wszystko, co na niej; morza i wszystko, co w nich. Ty ożywiasz to wszystko, a wojsko niebios oddaje Ci pokłon”¹. Jednak w ciągu ostatnich dwustu lat próbowano pozbyć się Boga z nauki o pochodzeniu naszego Wszechświata. Objawiało się to na różne sposoby. Niemniej w tejże nauce pojawiały się coraz to nowe tajemnice wymagające wyjaśnienia. Jedną z nich jest pochodzenie tzw. ciemnej materii. Niedawno skłoniło to niektórych naukowców do wysunięcia śmiałej hipotezy, że miały miejsce dwa Wielkie Wybuchy. Na czym polega ta najnowsza hipoteza?

Ewolucja terminu „Wielki Wybuch”

Spróbujmy jednak najpierw zrozumieć, czym był i jest we współczesnej nauce Wielki Wybuch. Powszechnie przyjęte w nauce wytłumaczenie powstania Wszechświata jest takie, że 13,8 miliarda lat temu doszło do tzw. Wielkiego Wybuchu. Jest to teoria obecnie nauczana w szkołach, na uniwersytetach i w różnych programach medialnych. Jednak teoria ta ma swoje problemy i ograniczenia, przez co sama przechodzi ewolucję, za którą podręczniki szkolne nie zawsze nadążają. Dotyczy to również samej nazwy teorii, tj. „Wielki Wybuch”.

Pierwotnie nazwa ta oznaczała gwałtowne pojawienie się czasoprzestrzeni z całym ogromem energii, z której wyłoniła się znana nam materia. Przed tym wydarzeniem miała istnieć tzw. osobliwość, o rozmiarach wielokrotnie mniejszych niż kropka, która kończy niniejsze zdanie. Nadal w powszechnym mniemaniu taka jest definicja terminu „Wielki Wybuch”. Jednak z powodu problemów, jakie teoria Wielkiego Wybuchu wciąż napotykała, zaczęto szukać nowych rozwiązań. To spowodowało pewne zmiany w rozumieniu samego terminu.

Jednym z tych rozwiązań okazał się model inflacji Alana Gutha, który do dzisiaj dominuje w teorii Wielkiego Wybuchu. Co ciekawe, dominuje do tego stopnia, że obecnie naukowcy mianem „Wielkiego Wybuchu” określają już nie tyle samo pojawienie się czasoprzestrzeni naszego Wszechświata, ile raczej wyłonienie się materii i energii (radiacji) z tzw. energii próżni, która tę inflację napędzała. Taka definicja Wielkiego Wybuchu już nawet nie mówi o czymś, co choćby przypomina wybuch. Stosują ją m.in. zwolennicy teorii wiecznej inflacji, w której nasz fizyczny Wszechświat to tylko jedna z „baniek” w bezkresnym oceanie wiecznej inflacji napędzanej przez energię próżni (tj. energię punktu zerowego)².

Dwa Wielkie Wybuchy: Gorący i Ciemny

Taki jest kontekst pojawienia się w lutym 2023 roku artykułu naukowego autorstwa dwóch szwedzkich astrofizyków K. Freese i M. W. Winklera pt. Dark Matter and Gravity Waves from a Dark Big Bang (Ciemna materia i fale grawitacyjne z Ciemnego Wielkiego Wybuchu). Artykuł ten głosi, że istnieje możliwość, iż miały miejsce dwa Wielkie Wybuchy zamiast jednego³. Oczywiście gdyby zastosować oryginalną definicję Wielkiego Wybuchu (jak zaznaczyliśmy wyżej), to dwa Wielkie Wybuchy nie miałyby sensu. Jednak ma to sens w kontekście nowej definicji Wielkiego Wybuchu jako wyłonienia się materii i radiacji z inflacyjnej energii próżni.

Wszystko sprowadza się do problemu ciemnej materii i ciemnej energii⁴. Według danych z satelity Planck ciemna materia stanowi 26,8% zawartości Wszechświata, natomiast ciemna energia aż 68,3%. To pozostawia nam zaledwie 4,9% na znaną nam materię⁵. I to właśnie ciemna energia ma odpowiadać za niewytłumaczalne przyspieszanie rozszerzania się Wszechświata. Zauważa się wreszcie, że ciemna materia i energia oddziałują na widzialną materię i energię tylko i wyłącznie w sposób grawitacyjny. Innymi słowy, nie oddziałują w sposób elektromagnetyczny, co oznacza, że nie możemy ich zobaczyć. Możemy jedynie określić skutki ich oddziaływania na widzialną materię i energię.

Kluczowym pytaniem staje się więc: jak powstała ciemna materia? Tradycyjnie uważa się, że cała materia (widzialna i ciemna) narodziła się w procesie Wielkiego Wybuchu. Istnieje jednak możliwość, że ciemna materia powstała w wyniku innego procesu niż materia widzialna. K. Freese i M. W. Winkler zauważają, że najwcześniejsze dowody na ciemną materię pochodzą z okresu znacznie późniejszego niż pierwotna nukleosynteza, kiedy miały powstać pierwsze jądra atomowe. Przedstawiają zatem scenariusz, w którym po tzw. Gorącym Wielkim Wybuchu zachodzi tzw. Ciemny Wielki Wybuch. Do tego drugiego miało dojść nawet po miesiącu od tego pierwszego, gdy temperatura cząstek spadła do rzędu 10 keV (kiloelektronowoltów)⁶.

„Nic” w dwóch odmianach?

W tym wypadku Ciemny Wielki Wybuch miałby doprowadzić do pierwotnej nukleosyntezy materii w tzw. ciemnym sektorze. To wymaga jednak również istnienia ciemnej postaci energii próżni, z której owa ciemna materia miała powstać⁷. Na tym etapie można uznać, że jest to zrozumiałe. Pojawia się jednak pytanie: skąd się wzięła ta ciemna energia próżni? A jeśli istnieje tylko jeden rodzaj energii próżni (w różnych stanach), to jak to się dzieje, że część tej energii staje się widzialna lub ciemna?

To są pytania nie tyle o istnienie owych dwóch rodzajów energii próżni, ile o ich faktyczne pochodzenie. Dla ewolucjonistów, takich jak Stephen Hawking, kwantowa próżnia jest owym „niczym”, z którego w wyniku przypadkowej fluktuacji powstał nasz Wszechświat. Wspomniany słynny naukowiec próbował w ten sposób dowieść, że Bóg wcale nie jest potrzebny, aby nasz Wszechświat istniał⁸. Jeżeli jednak owa kwantowa energia próżni jest „niczym”, to jak to jest, że owo „nic” występuje w dwóch odmianach, tj. zwykłej i ciemnej? Czy możemy to dalej określać jako „nic”, z którego całkowicie przypadkowo powstał nasz Wszechświat?

Im głębiej próbujemy sięgać w rzeczywistość kwantową (np. przez naturalistyczne próby ustalenia pochodzenia naszego Wszechświata), tym więcej dostrzegamy zagadek, które nie są w stanie doprowadzić nas do odpowiedzi, dlaczego raczej jest coś niż nic. Mamy tu bowiem do czynienia z co najmniej dwoma fundamentalnymi bytami (czy może „niebytami”) kwantowymi. Każda próba naturalistycznego wyjaśnienia ich pochodzenia i zmienności musi zakończyć się wnioskiem, że nasz Wszechświat nie jest wieczny. Wykazał to już w 2012 roku Alexander Vilenkin, amerykański kosmolog z Tufts University w Bostonie⁹.

Prawdziwa wieczność

Innymi słowy, nasz Kosmos, nieważne czy w postaci uporządkowanej, czy chaotycznej (inflacyjnej), jest bytem niejako tymczasowym. Poszukiwania bezosobowego stanu wiecznego, z którego w sposób naturalistyczny wyłonił się nasz fizycznie uporządkowany Wszechświat, zawsze będą skazane na porażkę. W tym wypadku będziemy mieli bowiem regressus ad infinitum (cofanie się w nieskończoność), które nigdy nic nam nie wyjaśni.

Zamiast więc cofać się coraz głębiej w nieskończoność, próbując uzasadnić następujące po sobie zjawiska poprzednimi zjawiskami, lepiej uznać, że pewien faktycznie wieczny i nieskończony Byt świadomie zapoczątkował istnienie naszego Wszechświata. Tę świadomość i zamysł widzimy w fakcie, że z jednej strony nasz Wszechświat jest (a przynajmniej wygląda na) uporządkowany, a z drugiej strony nasze biologiczne mózgi są zdolne go pojąć.

Ważne jest też zrozumienie, że Bóg naprawdę jest Kimś, kogo nawet nie godzi się pytać o Jego pochodzenie. Nasz umysł, który ledwie rozumie świat kwantowy, nie byłby bowiem w stanie zrozumieć absolutnej wieczności, która jest atrybutem takiego Boga. Jak głosi Pismo Święte, będące najwspanialszym listem skierowanym do nas przez owego Boga: „Albowiem od stworzenia świata niewidzialne Jego przymioty – wiekuista Jego potęga oraz bóstwo – stają się widzialne dla umysłu przez Jego dzieła”¹⁰.

Przypisy

1. Ne 9,6 BT
2. Siegel E., The Big Bang no longer means what it used to, Big Think, 24.08.2022, https://bigthink.com/starts-with-a-bang/big-bang-meaning/ [dostęp: 16.01.2024]
3. Freese K., Winkler M. W., Dark Matter and Gravity Waves from a Dark Big Bang, arXiv, 22.02.2023, https://arxiv.org/pdf/2302.11579.pdf [dostęp: 16.01.2024]
4. Nie należy jednak mylić ciemnej energii z hipotetyczną ciemną radiacją, tj. ciemnymi odpowiednikami fotonów.
5. Planck reveals an almost perfect Universe, ESA, 21.03.2013, https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Planck/Planck_reveals_an_almost_perfect_Universe [dostęp: 16.01.2024]
6. Freese K., Winkler M. W., op. cit.
7. Don L., New paper argues that the Universe began with two Big Bangs, Big Think, 14.11.2023, https://bigthink.com/hard-science/two-big-bangs/ [dostęp: 16.01.2024]
8. Holden M., God did not create the universe, says Hawking, Reuters, 02.09.2010, https://www.reuters.com/article/us-britain-hawking-idUSTRE6811FN20100902
9. Grossman L., Why physicists can’t avoid a creation event, New Scientist, 11.01.2012, https://www.newscientist.com/article/mg21328474-400-why-physicists-cant-avoid-a-creation-event/
10. Rz 1,20a BT

Grafika na górze dla ilustracji. © Źródło: Adobe Stock. Autor: aleksandar nakovski.