Véges vagy végtelen az univerzum?
2021 / 04 / 15 / Felkai Ádám
Véges vagy végtelen az univerzum?
Galileo Galilei 1610-ben a távcsövével a Tejútrendszerben „megszámlálhatatlanul” sok csillagot látott.

Az emberiség azóta egyre nagyobb és bonyolultabb teleszkópokat épített, de ezekkel továbbra sem tudjuk megválaszolni, hogy az univerzum véges-e vagy végtelen, annyit mondhatunk mindössze el, hogy az általunk megfigyelhető univerzum hatalmas: 92 milliárd fényéven terül szét, és feltehetőleg olyan 2 billió galaxist találni benne. A probléma ugyanis az a teleszkópjainkkal, hogy csak azt tudjuk velük megfigyelni, ami megfigyelhető. Ennek oka, hogy bár az univerzum térben való végességéről nem tudunk biztosat mondani, az már letisztázott kérdés, hogy időben az univerzum véges: az ősrobbanás 13,8 milliárd évvel ezelőtt történt, vagyis a fénynek mindössze ennyi idő állt a rendelkezésére ahhoz, hogy egy adott pontból eljusson a teleszkópunkba. Valójában még annál is többet látunk azonban, amekkora távolságon elméletileg a fény ezen időszak alatt áthaladt volna, aminek az oka az univerzum tágulása – ennek köszönhető, hogy egymással két ellentétes irányban (az univerzum alakjára is kitérünk mindjárt) egyaránt 46 és 46 milliárd fényévnyi távolságból tudjuk a bérkező fényt érzékelni. A kettő együtt pedig a már említett 92 milliárd fényév, ami az általunk megfigyelhető univerzum határa. Ezen a határon még az ősrobbanásból visszamaradt sugárzást, a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást (CMB) is meg tudjuk figyelni, de valójában még ez sem a mindenség vége, hanem a világegyetem vélhetően ennél is tovább tart.

Magyarán az univerzum végtelenségével kapcsolatos kérdésre nem fogunk tudni távcsövekkel választ adni. Az elmúlt évtizedekben ezért annak tisztázása került előtérbe, hogy milyen alakja lehet az univerzumnak – ezzel kapcsolatban pedig döntő szerephez jut a görbület. Amennyiben a kozmoszban negatív görbületet fedezhetünk fel, úgy nyeregalakja van, ha pedig pozitívat, úgy egy gömbre kell gyanakodnunk, végül egy lapos univerzum esetén egyáltalán nincs görbület. A gömbölyű világegyetem egy ideig nagyon kedvelt modell volt, Einstein ezt például véges, ám határtalan univerzumnak nevezte.

A nyolcvanas évek végétől kezdve azonban egyre több olyan megfigyelőállomást állítottak pályára a Föld körül, melyek az említett CMB tanulmányozása alapján végeztek hihetetlenül precíz számításokat, és ez alapján arra jutottak, hogy az univerzumban egyáltalán nincs görbület. Magyarán ameddig csak mérést tudunk végezni, a kozmosz lapos, ami nem zárja ki, hogy gömbölyű legyen, csak ez esetben felfoghatatlanul hatalmas gömbről van szó, olyan órásiról, amelyen a jelenlegi megfigyelőtechnológiánk egyáltalán nem érzékel görbületet. Számunkra tehát az univerzum lapos, mint egy (akár végtelen) papírlap – vagyis bármely irányban elindulhatunk, és az univerzum végig többé-kevésbé hasonló marad ahhoz, amit most látunk belőle. Egy ilyen univerzumnak sosem jutunk el a szélére, csak egyre újabb és újabb galaxisokat fogunk benne felfedezni. Mivel pedig a lapos univerzum megfelel a megfigyeléseinknek és az elméleteinknek is, ezért jelenleg ez a teória képezi a modern kozmológia alapját.

A Planck műhold

A Planck műholddal az ESA  2009 és 2013 között térképezte fel a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást többek közt épp azzal a céllal, hogy az univerzummal kapcsolatos kérdésekre válasz szülessen, és ennek adatai alapján, amit 2015-ben publikáltak, a világegyetem tényleg lapos, pontosabban nem található benne görbület a jelenlegi módszereinkkel.

A lapos univerzummal azonban akad egy kis bökkenő: egy gömbölyű univerzummal ellentétben nem tudjuk megmondani róla, hogy végtelen vagy sem.

Mindehhez vegyük hozzá, hogy a jelenleg elfogadott elméletek szerint az univerzum tágul, amennyiben pedig ez a tágulás örökké tart, akkor elképzelhető az is, hogy bár jelenleg az univerzum véges, de a végtelen jövőben végtelen lesz. Valójában azonban jelenleg senki sem tudja a választ arra a kérdésre, hogy a mostani állapotában a világegyetem véges vagy végtelen. Ennek pedig az az oka, hogy az univerzum két módon is lapos lehet. Az első esetben egy végtelen „papírlapról” beszélünk, a másodikban pedig ebből a végtelen „papírlapból” hajtogatott tóruszról tehát egy forgástestről. Mind a két alak megfelel a lapos univerzum modellnek, csak az első, a sík lap végtelen, a tórusz viszont véges.

Kicsit nehéz megérteni miről van szó, de ez a laposság valójában egy két dimenzióra alkalmazott analógia, amit a csillagászok használnak. A dolog lényege ugyanis, hogy az univerzum leírására az euklideszi geometria az alkalmas: tehát két párhuzamos vonal sosem találkozik, valamint egy háromszög belső szögeinek összege mindig 180 fok lesz. Amennyiben az univerzumot valamiféle görbület jellemezné, úgy ezek a megállapítások nem lennének igazak – egy gömb felszínén például egyszer összeér két, kezdetben párhuzamos vonal, valamint egy gömbfelszínre rajzolt háromszög szögeinek összege nagyobb lesz 180 foknál.

Ez tehát a jelenleg elfogadott, lapos világegyetem-elmélet, azonban nem kizárt, hogy valamikor a jövőben, a mostaninál precízebb műszerekkel meg tudjuk mérni, hogy valamennyi görbület akad az univerzumban, így pedig majd új elméletekkel kell előállni. Ráadásul – ahogy arról szó volt – a gömbölyded formát jelenleg sem zárhatjuk ki, csak ebben az esetben egy elképzelhetetlenül óriási gömbről beszélünk. A jelenleg is zajló, kozmológiai krízisre (ez az univerzum tágulása kapcsán a begyűjtött adatokban mutatkozó ellentmondásokra vonatkozik, amelyek nehezen megmagyarázhatóak egy lapos univerzum esetén, cserébe egy gömbölyű univerzum esetén még nehezebben) pedig inkább ki se térünk, mert az univerzum végességére vonatkozó kérdésünkre már a jelenlegi modellel sem adható megnyugtató válasz, hiszen – ahogy az fentebb kifejtésre került – egy lapos univerzum is lehet akár véges, akár végtelen.

Beszéljünk inkább arról, hogy mit jelenthet egy véges vagy végtelen univerzum! Az előbbi esetben az ugye a nagy kérdés, hogy mi található a mindenségen túl. Ezzel kapcsolatban pedig határt csak a fantáziánk szabhat. A végtelen világegyetem azonban ennél is érdekesebb kérdéseket vet fel.

Példának okáért nézzünk egy köbméternyi űrt! Ebbe a térfogatba csak bizonyos, véges mennyiségű részecske fér bele, amelyek véges számú konfigurációban fordulhatnak elő (ez vonatkozik a részecskék töltésére, sebességére, fordulatára és a többire). Ez a lehetséges konfigurációja a véges számú részecskéknek azonban hatalmas szám már az említett egy köbméterben is – olyan nagy, hogy az általunk megfigyelhető univerzumban sokkal kevesebb részecske található összesen, mint amennyi lehetséges konfiguráció a szóban forgó egy köbméternyi térfogatban előfordulhat.

Amennyiben viszont az univerzum valóban végtelen, akkor ha elindulunk a Földről, előbb-utóbb eljutunk egy olyan helyre, ahol találunk egy olyan köbméternyi részecskehalmot, amelynek a konfigurációja teljesen megfelel a mi köbméternyi részecskénk konfigurációjának. És minél tovább haladunk a végtelenbe, annál több olyan köbméteres „kockát” találunk, amely egy az egyben a miénkkel azonos. Mindez persze nem csak az elvont köbméterekben található részecskékre igaz, hanem a részecskék bármiféle elrendezésére – vagyis ha kellően távol utazunk a végtelenbe a Földről, akkor előbb-utóbb szembe fogunk találkozni önmagunkkal. Ehhez nincs szükség párhuzamos univerzumra, dimenzióugrásra, csak utazásra a végtelenbe. A dolog azonban ennél is meredekebb: ebben az esetben ugyanis nem csak egy hasonmásunk (bár az ugye nézőpont kérdése, hogy ki kinek a hasonmása) kóricál odakint, hanem végtelen, méghozzá teszi ezt mindegyikük a saját végtelen számú, a miénkkel teljesen azonos megfigyelhető univerzumában. Emellett pedig szintén végtelen „duplikátumunk” kezdett el hozzánk hasonlóan utazni a végtelenbe, hogy találkozzon valahol saját magával.

(Kép: Pixabay)

Felhasznált források: Astronomy, Discover Magazine, ESA_1, ESA_2, Forbes, New Scientist, Phys Org

További cikkek a témában:

Különös hasonlóság áll fenn az emberi agy és az Univerzum között Karambolozott egyet a kozmológia és az idegsebészet, aminek eredménye, hogy az agy és az Univerzum – ez két komplex rendszer megdöbbentő módon hasonlít egymásra.

Nemsokára megtalálhatjuk az ősrobbanás alkotta első fekete lyukakat, avagy a gravitációshullám-detektorok jövője A gravitációs hullámokat mindössze 5 évvel ezelőtt észlelték először a fizikusok, és ezzel egy új fizika is elkezdődött. A téridő felületében keletkező hullámok akkor keletkeznek, amikor a hatalmas tömegű fekete lyukak vagy neutroncsillagok összeütköznek.

Századunk nagy csillagászati projektje, a Négyzetkilométeres Hálózat obszervatóriumának konstrukciója nyáron elkezdődik A hatalmas rádióteleszkópos obszervatórium tervei a kivitelezés fázisába érkeztek, nemsokára már a Világegyetem hajnalát kutatja a több mint százezer antennából és teleszkópból álló rendszer.


Kövesd a Rakétát a Facebookon is!
Kövess, üzenj, kommentelj a Rakéta Facebook oldalán!
Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!

Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.