Ta prvenec ugledne ameriške kozmologinje so proglasili za znanstveno knjigo leta po izboru revij in časnikov Economist, Observer, New Scientist, BBC Focus, Independent in Washington Post.
Avtorica knjige Konec vsega Katie Mack, v nadaljnjem besedilu Katie, s svojim duhovitim in vedrim stilom, ki ga primerjajo z občudovanja vrednim pripovednim stilom Carla Sagana, privaja bralca na zavedanje, da ima vesolje kot celota svoj začetek in konec. Pri tem vnaša v besedilo zgodovino kvantne mehanike ter splošne teorije relativnosti vse od začetkov 20. stoletja dalje in nekatere doživljaje iz svojega življenja, predvsem razgovore z uglednimi astrofiziki in kozmologi ali njihove posamične izjave. Konec vsega je od prve do zadnje strani kozmološka knjiga, ki tam, kjer je potrebno, vključuje tudi astrofiziko in zgodovino astronomije ter znanosti.
Že na začetku prvega poglavja z naslovom Uvod v kozmologijo Katie napove, da čaka vesolje konec bodisi v ognju ali v ledu. Na koncu poglavja pa navede v osnovi 5 hipotez po katerih bi lahko vesolje docela razpadlo.
Od velikega poka do zdaj
V drugem poglavju z naslovom Od velikega poka do zdaj Katie daje bralcu tisto najosnovnejše znanje o razvoju vesolja skozi različne faze od točke singularnosti naprej. To poglavje služi predvsem tistim, ki nimajo (dovolj) potrebnih osnov iz astrofizike oziroma kozmologije, je pa priporočljivo, da si ga preberejo tudi tisti, ki imajo sicer trdne osnove, ki pa jih ni odveč preverjati, osveževati in/ali nadgrajevati.
V uvodnem delu omenjenega poglavja Katie predstavi zakonitost, da prinaša svetloba z vesolja sliko stanja, kot je bilo v preteklosti, tudi vse od samega začetka tj. pred 13,8 milijarde leti, ne pa sedanjega, dejanskega stanja zdaj. Zato podaja sicer izmerjene razdalje v časovnih enotah, kot je svetlobno leto, ki pove, kako dolgo je svetloba potovala do nas in s tem kako daleč v preteklost gledamo. Torej: galaksijo, oddaljeno milijardo svetlobnih let od nas vidimo, kot je bila pred milijardo leti, ne moremo pa videti, kakšna je „zdaj”.
Katie poudari, da pri velikem poku ne gre za eksplozijo v vesolju. Širjenje vesolja se odraža kot povečevanje razdalj med galaksijami pri čemer je bilo vesolje spočetka povsod veliko bolj gosto in vroče. Katie ga poimenuje s svojim vzdevkom peklosolje. Sevanje tega vesolja, ki ga avtorica označuje kot ognjeno kroglo, je zaznati še danes. To je mogoče ugotoviti z radioteleskopijo. Najdaljši odsev, ki prihaja z vesolja je v radiju 13,8 milijarde svetlobnih let, imenujemo opazljivo vesolje. S te razdalje prihajajo kozmični mikrovalovi[1], imenovani kozmično mikrovalovno ozadje ali CMB (cosmic microwave background). Karta celotnega CMB je v osnovi skoraj enake barve, ne glede na smer od koder sevanje prihaja. Posamezna področja na karti nakazujejo hladnejše (temnejše), rdečkasto – nižjefrekvenčno in bolj vroče (svetlejše), modrikasto – višjefrekvenčno sevanje. Razlika v isti osnovni barvi nakazuje gostoto posameznih področij.
Čeprav je razlika v gostoti na začetku zelo majhna – vsaka točka ima gostoto, ki od povprečja ne odstopa za več kot 1 delec na 100.000, bo sčasoma iz revnejše okolice potegnila več materije in tako narastejo iz oblakov vesoljskega plina najprej zvezde, v milijonih let pa jate galaksij.
[Nadalje z uporabo preglednice]
Singularnost je za Katie, če sploh gre za točko kot tako, iz fizikalno matematičnega vidika velik problem, saj je na majhnem prostoru skoncentrirano izredno (nepojmljivo) veliko energije. Poleg tega je pomemben tukaj tudi pojem časa. Čas, ki bi naj trajal po singularnosti, je določen od 0 do 10-43 sekunde, ki ga imenujemo Planckov čas. Od tega časa dalje se začenja širjenje vesolja, povezano z izrednim padcem temperatur od tako rekoč neskončno visoke ob singularnosti do hladnega okolja današnjega kozmosa pri treh stopinjah Kelvina nad absolutno ničlo ( – 270 oK).
Po Planckovem času nastopi doba GUT, ki traja 10-35 sekunde. Kratica GUT pomeni teorijo velikega poenotenja (Grand Unified Theory). Čeprav se je vesolje naglo ohlajalo, so bile temperature še vedno tako visoke, da so bile v tem času elektromagnetna, močna jedrska sila in šibka jedrska sila združene med seboj, tako, da jih ni bilo mogoče razlikovati. Gravitacije ni med njimi, čeprav fiziki menijo, da je bila gravitacija nekje okrog Planckovega časa nekako združena z ostalimi silami, kakršne koli so že bile.
Po dobi GUT sledi proces napihovanja, imenovan kozmična inflacija. Širjenje vesolja se je povečalo za faktor 1026. Pri tem procesu naj bi se vesolje povečalo na velikost žoge za plažo, vendar je treba upoštevati, da je bilo v izhodnem stanju veliko le kot točka in da se je povečanje na zgornjo velikost zgodilo v 10-34 sekunde. Širjenje se je usmerilo v majhen del vesolja z enotno temperaturo in zgolj iz tega območja je nastalo vse opazljivo vesolje. V teh
10-34 sekunde kozmično mikrovalovno ozadje še ni nastalo.
Proces stalnega širjenja in ohlajanja se je nadaljeval vsepovsod. Po inflaciji se je močna jedrska sila oddvojila od stanja GUT. Skupaj sta ostala samo elektromagnetna in šibka jedrska sila. Ostali sta združeni skupaj kot enotna ’elektrošibka’sila. Iz prvotne juhe so se začeli pojavljati prvi delci, predvsem kvarki in gluoni. Kvarki so sestavine protonov in nevtronov, ki jih skupaj imenujemo hadroni. Gluoni pa so lepilo, ki veže kvarke skupaj z močno jedrsko silo. Gluoni vežejo kvarke tako trdno, da doslej ni uspelo najti niti enega posameznega kvarka. Najpogosteje so vezani skupaj po dva ali tri. Kvarki in gluoni so se odbijali drug od drugega v prekipevajoče vroči mešanici, imenovani kvark-gluonska plazma, kar naj bi izgledalo kot jedrski ogenj. Doba kvarkov je trajala, dokler vesolje ni doseglo starosti ene mikrosekunde. Medtem, se je nekje vmes, verjetno okrog 0,1 nanosekunde elektrošibka sila razdelila na elektromagnetno in šibko jedrsko silo. Prav tako se je v tem času zgodilo nekaj, kar je povzročilo razliko med materijo in antimaterijo, pri čemer se je večina antimaterije izničila.
Kvark-gluonska plazma ni le teoretični model tako kot GUT. Ustvarimo jo lahko laboratorijsko s pospeševalniki – trkalniki delcev, kot sta Relativistični trkalnik težkih ionov (RHIC) in Veliki hadronski trkalnik (LHC).
Če nam opazovanje kozmičnega mikrovalovnega ozadja omogoči pogled na veliki pok, nam trkalniki visokoenergijskih delcev začasno vzpostavijo stanje kvark-gluonske plazme.
Po fazi kvark-gluonske plazme se je vesolje že tolikanj ohladilo, da so nastali nekateri bolj znani delci. Okrog desetinke prve milisekunde so nastali prvi protoni in nevtroni. Kmalu so jim sledili elektroni in tako je nastala materija, kot jo poznamo danes. Približno dve minuti po začetku se je vesolje ohladilo na milijardo stopinj Celzija, kar je sicer bolj vroče kot v središču Sonca, vendar dovolj hladno, da je močna jedrska sila povezala protone in nevtrone. Oblikovali so se prva atomska jedro: vodik z enim protonom v jedru in njegov izotop, imenovan devterij (en proton, vezan z enim nevtronom), ob njiju pa so sicer v manjšem obsegu nastajali elementi kot so vodikov izotop tritij (z dvema nevtronoma poleg protona) helij, litij in tudi berilij. Ta proces, imenovan prvinska nukleosinteza, je trajal približno pol ure, dokler se ni vesolje dovolj ohladilo in razširilo, da so se delci lahko ločili. Tu je treba ločiti med nastajanjem elementov s prvinsko nukleosintezo še pred nastankom zvezd in med zlivanjem – termonuklearno fuzijo vodika v njih (vstavek B. Brežeta). Skoraj ves vodik v vesolju je nastal v prvih nekaj minutah, vsi težji elementi, kot so kisik, ogljik, dušik, kalcij itd. so nastajali pozneje, bodisi v središčih zvezd, bodisi v zvezdnih eksplozijah (supernove).
Več sto tisoč let po prvinski nukleosintezi je bil kozmos še vedno brneča plazma, sestavljena večinoma iz jeder vodika in helija ter prostih elektronov, med katerimi so se odbijali fotoni (svetlobni delci). Sčasoma je širjenje vesolja od prvih nekaj minut (po nukleosintezi?) do približno 380.000 let kasneje omogočilo materiji in sevanju, da se razpršita po prostoru. Povezovanje protonov in elektronov pri nadaljnjem ohlajanju goste vroče plazme v nevtralne atome je povzročilo, da svetloba začela prosto potovati med njimi, namesto, da bi se kar naprej odbijala od nabitih delcev. Konec te stopnje ognjene krogle zgodnjega vesolja imenujemo površina zadnjega sipanja (surface of last scattering ), ker svetloba ni več ujeta v plazmi, ampak potuje prosto po vesolju. Z začetkom tega potovanja se konča vroči veliki pok – svetloba potuje skozi temen prostor. Plin se počasi ohlaja in kondenzira v kepe, ki nastajajo zaradi malenkostnih razlik v gostoti, ki so jih sprožile prvotne fluktuacije. Nekje okoli sto milijonov let po začetku neoviranega prehoda svetlobe postane ena od teh kep tako gosta, da se vžge v zvezdo in to je začetek kozmične zore.
Prehod iz temnega, plinastega vesolja v vesolje s svetlečimi galaksijami bi naj omogočila temna materija ali temna snov. Fizikalno vzeto ta materija ni temna, ampak nevidna, saj ni dovzetna za nobeno medsebojno sodelovanje (interakcijo) s svetlobo, je ne seva, je ne absorbira in je ne odbija, tako da svetlobni žarek kar preide skozi njo. Ima pa sposobnost gravitacije, ne pa tudi njenega tlaka (odboja), je le sposobna zgostitve v kepo, ne da bi se njeni delci pri tem ovirali. Tudi elektromagnetna sila ne more delovati nanjo, saj je svetloba elektromagnetno valovanje in z njo ne sodeluje.
Že ob koncu inflacije je ob določenem sevanju obstajala mešanica temne in navadne materije z manjšimi razlikami v gostoti. Najprej se je samo temna materija sprijemala v kepe, ker je navadno materijo pri tem zgoščevanju (kondenziranju) oviral njen tlak. Pozneje, ko se je vesolje bolj razširilo, je plin navadne materije padal v gravitacijske vodnjake temne snovi in se začel zgoščevati v zvezde in nato v galaksije. Tudi danes še vedno podpirajo kepe in niti temne energije kozmično mrežo in jat galaksij redne materije.
Do velike spremembe – prehoda v strukturi vesolja je prišlo, ko je skozi prostor začelo prehajati že toliko zvezdne svetlobe, da je lahko ionizirala plin, ki je ob koncu ognjene krogle postal nevtralen. Močna zvezdna svetloba je atome vodika ponovno razbila v proste elektrone in protone in ustvarila velikanska področja – mehurje ioniziranega vodikovega plina okoli najsvetlejših skupin galaksij. Ta proces imenujemo reionizacija in se je končal približno v milijardi let, zdaj pa služi kot ena od meja opazovalne astronomije. Za boljše razumevanje zgornjega besedila, predvsem pa za boljšo predstavo zaporedja dogajanja med velikim pokom služi spodnja preglednica kot tabelarično prikazan povzetek.
| Zap. št. | Faza | Trajanje | Produkti, stanje |
| 1. | Planckov čas | od 0 do10-34 s | – |
| 2. | GUT – teorija velikega poenotenja | 10-35 s | Sile: elektromagnetna, močna jedrska in šibka jedrska |
| 3. | Kozmična inflacija, tudi nastanek vroče stopnje vročega velikega poka | 10-34 s | Razširitev za faktor 1026 le za področje z enako temp. |
| 4. | Kvark – gluonska plazma – jedrski ogenj | 1 μs 0,1ns | Močna jedrska sila se oddvoji od GUT: kvarki in gluoni. Elektrošibka sila se razdeli v elektromagnetno in šibko jedrsko silo. Večina antimaterije se anihilira. |
| 5. | Prvinska nukleosinteza | ≈ 1/10 ms 2 min, 1 mrd 0C Skupno trajanje: cca. ½ h | Nastanek prvih protonov in nevtronov, sledijo elektroni. Povezava v prva atomska jedra: vodikovo, devterij, tritij, He, Li, Be |
| 6. | Površina zadnjega sipanja (the surface of last scattering) – kozmično mikrovalovno ozadje | od prvih nekaj minut (po nukleosintezi?) do približno 380.000 let kasneje | Povezovanje protonov, nevtronov in elektronov v nevtralne atome povzroči, da svetloba prosto potuje med njimi in po vesolju |
| 7. | Kozmična zora | Okoli 100 milijonov let kasneje | Vžge se prva zvezda |
| 8. | Nastajanje jat galaksij | milijoni let | Zvezde, galaksije, jate |
| 9. | Reionizacija | Približno milijarda let | Ponovno razbitje atomov v jedra in elektrone |
Veliki stisk
Pri širjenju vesolja se ne širijo galaksije same, ampak prostor med njimi. Ob tem se javlja vprašanje, ali se bo širjenje nadaljevalo v nedogled ali pa se bo nazadnje ustavilo, se obrnilo, tako da bo vse treščilo skupaj.
Da se galaksije odmikajo v vesolje čedalje hitreje, ugotavljamo s spreminjanjem njihove svetlobe na osnovi Dopplerjevega efekta. Ta efekt, ki v osnovi velja za zvok, lahko uporabimo tudi za svetlobo: svetloba, ki se nam hitro približuje, se bo premaknila na višjo frekvenco k modremu delu svetlobnega spektra – modri premik, tista, ki se odmika, pa na nižjo frekvenco ali rdeči premik. V skrajnem primeru bi se modri premik vidne svetlobe približal gama žarkom, rdeči pa radijskim valovom. Ker se prostor širi enako v vse smeri, bo svetloba enako zamaknjena v vseh smereh.
Glede na to, da se je vesolje začelo z velikim pokom in da se je takoj zatem začelo širiti, se pojavi logično vprašanje, ali bo zastalo, se obrnilo in vrnilo do katastrofalnega velikega stiska. To je je razumljivo, saj gravitacija deluje proti širjenju. Je že res, da je gravitacija najšibkejša od vseh ostalih temeljnihsil, vendar je po dosegu tudi neskončna in zato vleče tudi oddaljene galaksije drugo proti drugi.
V primeru, da gravitacija prevlada, bodo oddaljene galaksije imele še vedno rdeči premik in se bodo na videz odmikale, sledi meja za katero bo kazalo, kot da vse miruje, modre galaksije pa se bodo pomikale čedalje hitreje in meja se bo pomikala navzven.
Sčasoma bi galaksije trkale med seboj in se prerazvrščale, vžgale bi se nove zvezde, odprle bi se nove črne luknje, nekaj zvezdnih sistemov bi odneslo v vesolje.
Če se širjenje vesolja obrne, se obrne tudi smerrazpršitve sevanja in isto kozmično mikrovalovno ozadje preide v modro zamaknjeno in njegova energija ter intenzivnost sevanja vsepovsod naraščata. Na isti način se zgosti tudi sevanje zvezd. Tudi črne luknje oddajajo rentgenske žarke, ko materija pada vanje, jih segreva in ustvarja visokoenergeijiske izbruhe (curki, snopi, fronta?) delcev. Sevanje zvezd in črnih lukenj je celo bolj vroče kot zadnje stopnje velikega poka. Ti dve zgostitvi in izbruhi (curki, snopi, fronta?) visokoenergijskih delcev, ki nastanejo pri razpadanju, bodo tako povečali zamikanje v modrem, da se bo začelo vžigati površje zvezd, še preden bodo trčile med seboj. Ob tem bodo nastajale jedrske eksplozije, ki bodo trgale zvezde narazen in polnile prostor z vročo plazmo. Temperature bodo tako visoke, da bo materija je razpadla na svoje sestavne delce.
Širjenje in stiskanje nas navedeta na povsem logično vprašanje: ali ni možno, da se širjenje in stiskanje oz. veliki pok in veliki stisk pojavljata izmenično? Ali ne prihaja do cikličnih vesolij?
Možno je, saj po Einsteinovi teoriji splošne relativnosti ni mehanizma, ki bi dopuščal prehod iz končne singularnosti v začetno tj. v neskončno gosto stanje prostor-čas. In zaenkrat ni mogoče z nobeno od (do)sedanjih teorij, tudi z Einsteinovo splošno teorijo relativnosti ne, predstaviti stanja, ki bi bilo vsaj približno blizu taki gostoti. Poleg tega se javlja vprašanje, kaj z odbojem med stiskanjem. In treba je tudi upoštevati, da postane vesolje z vsakim ciklom bolj neurejeno (večja entropija!).
Od velikosti kritične gostote, v kateri ima temna materija pomemben delež, je odvisno ali se bo vesolje sesedalo vase, ali se bo širilo v neskončnost. Nadalje: ali se bo vesolje širilo v neskončnost, ali bo prišlo do njegovega sesedanja, je odvisno od kozmološke konstante.
Od poznih devetdesetih let dalje prevladuje mišljenje, da je veliki stisk manj verjeten kot širjenje v neskončnost, imenovan toplotna smrt.
Celo pri najbolj črnogledih ocenah se lahko dogodek velikega stiska zgodi šele čez mnogo milijard let v prihodnosti, naše vesolje pa je šele v zgodnjih srednjih letih.
Toplotna smrt
Meritve so pokazale, da se širjenje vesolja pospešuje. Zaenkrat edina možna domneva, zakaj je temu tako, je v tem, da obstoja velikansko kozmično energijsko polje, ki bi lahko povzročilo, da ima vakuum praznega prostora neko sposobnost, da potiska materijo navzven v vse smeri zaradi katere bi se vesolje širilo v neskončnost iz vedno navzočega vira energije, ki se nikoli ne izčrpa. To je kozmološka konstanta, najpreprostejša oblika temne energije, saj je konstantna tako v prostoru kot času. (iz Wikipedije prenesel B. Breže).
Najbolj naravno in tudi logično bi bilo, da kozmološka konstanta izvira iz energije vakuuma v vesolju. Toda izračuni energije vakuuma so pokazali, da bi morala teorija kvantnega polja dati število, ki bi bilo za 120 velikostnih redov višje od domnevne kozmološke konstante v prostoru, kar pomeni 10120. Torej kozmološka konstanta ne more biti energija vakuuma. Toda pred približno petimi milijardami let je postala materija zaradi običajnega kozmičnega širjenja tako razpršena, da je kozmološka konstanta povzročila opazno širjenje prostora.
Vzrok, da kozmološka konstanta pogubi vesolje, je v tem, da se pospešeno širjenje nikoli ne ustavi.
Širjenja vesolja se je že toliko povečalo, da je da sega znatno dlje od kozmološkega obzorja, katerega polmer znaša13,8 milijard svetlobnih let (Hubblov polmer) in sega že 45 milijard svetlobnih let dalje – globlje. Nekje od kozmološkega obzorja dalje obstaja oddaljenost onkraj katere se galaksije odmikajo hitreje od svetlobne hitrosti. Kar pomeni, da bodo galaksije, ki so znotraj Hubblovega obzorja v prihodnosti izven njega. Hitrost širjenja galaksij preko svetlobne hitrosti povzroči, kot da so galaksije, ki so v območju hitrosti širjenja, večjega od svetlobne hitrosti, po velikosti večje od tistih, ki so pod Hubblovem polmerom ali nekoliko nad njim, kar je nedvomno v nasprotju z zakoni klasične fizike.
Za uničenje, ki ga bo povzročala kozmološka konstanta sta značilna čedalje večja osamitev in čedalje večje zamiranje svetlobe. Navsezadnje bo vsaka supergalaksija ostala popolnoma osamljena. Nič se ji ne bo več približalo, da bi prineslo svežo zalogo plina, ki bi poganjal nove zvezde. Delujoče zvezde bodo zgorele, eksplodirale kot supernove, ali pa se bodo, kar bo pogosteje, trgale njihove zunanje plasti in se v milijardah ali bilijonih let počasi ohlajale in zbledele v temo. Črne luknje bodo sprva naraščale, ker bodo zajemale ostanke umrlih zvezd, velikih kot cele galaksije, druge bodo zaostajale v rasti, ker se jim ne bo približala nobena druga materija, da bi jo lahko pogoltnile. Črne luknje začnejo izhlapevati. Kvantni učinki[2] na njihovo zunanje obzorje povzročajo, da rahlo žarijo. Ta žar odnaša vstran energijo in črna luknja se krči. Ta proces sprva poteka počasi, nato hitreje vse do končne eksplozije in izginotja črne luknje.
Vesolje prehaja pod vplivom kozmološke konstante neizogibno v temo in praznost (slika 13). Ko se širjenje pospešuje, je več praznega prostora in s tem več temne energije, ki povzroča več širjenja in to gre v neskončnost. Nazadnje, ko zvezde zgorijo, delci razpadejo, in vse črne luknje izhlapijo, je vesolje le prazen prostor, v katerem je samo še kozmološka konstanta, ki se eksponencialno širi. Temu pravimo de Sitterjev prostor, tudi de Sitterjevevo vesolje in razvija se podobno(!?) kot zelo zgodnji kozmos med inflacijo. Le da se je inflacija nazadnje ustavila. Če je temna energija res kozmološka konstanta, se širjenje ne more ustaviti in kozmos se bo eksponencialno večno širil.
Pri tem bo njegova entropija kot stanje neurejenosti bistveno višja[3] (vesolje maksimalne entropije) kot je bila pri velikem poku, čeprav bo temperatura izredno nizka 10-40 stopinje nad absolutno ničlo (- 273 °K), kar imenujemo tudi toplotna smrt.
In vendar je zaradi zakonitosti kvantne mehanike možno tudi v tem stanju (toplotna smrt) pričakovati nepredvidljive fluktuacije, ki od časa do časa po naključju spontano prenesejo del sistema v stanje nižje entropije. Torej ni razloga, da ne bi mogel veliki pok nastati s fluktuacijo iz de Sitterjevega vesolja in na novo začeti vesolje. In lahko, da popolnoma enakega v vseh podrobnostih, kar imenujemo Poincaréjevo ponovitev. Lahko bi se to zgodilo neskončnokrat. In fluktuacija, ki nastaja od časa do časa, ne ustvari velikega poka, ampak ga poustvari kot ponavljajočo se kopijo.
Veliki raztrg
Tudi v tem primeru igra glavno vlogo temna energija. Velja za najpomembnejšo stvar v vesolju, obstaja vsepovsod v njem. Njen edini učinek je v tem, da vleče vesolje narazen, vendar tako, da nima nobenega zaznavnega vpliva na razdaljah znotraj galaksij. V galaksijah, osončjih in v bližini kakršnekoli materije znotraj njih nima nobenega vpliva. Predstavljati si bi jo bilo mogoče kot silo za osamitev: galaksije, jate in skupine galaksij so sčasoma vedno bolj osamljene (oddaljene med seboj).
Če je temna energija res kozmološka konstanta, potem mora biti gostota temne energije v kateremkoli delu vesolja v času konstantna, čeprav se vesolje širi.
Za temno energijo se je uveljavil izraz, da ima negativen tlak, saj deluje proti ustaljeni predstavi, da tlak deluje navznoter, medtem ko ona deluje navzven in to tako, da se vesolje širi hitreje. Negativni predznak temne energije se uporablja v izračunu za parameter enačbe stanja w,
kvocientu tlaka z gostoto energije. Če je w = -1, pomeni, da sta tlak in gostota energije enaka (?) in da je temna energija pravzaprav kozmološka konstanta (str. 133). Če je w manj kot -1, imenujemo temno energijo fantomska energija. Preprost izračun pa pokaže, da če je vrednost w samo infinitezimalno manjša od -1; w < -1, bo temna energija raztrgala vse vesolje, in to v določenem, izračunljivem času. Iz splošnega diagrama je razvidno, da kozmološka konstanta ohranja med širjenjem vesolja konstantno gostoto, pri fantomski temni energiji pase povečuje.
Veliki raztrg prehaja hipotetično skozi naslednje faze:
Proces razpada zajame najprej največje in najrahleje povezane strukture v vesolju. Dolge, medsebojno prepletene poti velikanskih jat galaksij, se začenjajo podaljševati. Prostranstva, ki so jih galaksije prečkale v milijonih ali milijardah let se še razširijo, zato galaksije na obrobju počasi odnaša v naraščajoče kozmične praznine. Kmalu se tudi najgostejše jate galaksij nezadržno razpršijo, ker so galaksije, ki jih sestavljajo, izgubile osrednji privlak.
Tega spočetka ne bo mogoče opaziti zaradi zakasnitve svetlobne hitrosti, učinki razpada bodo prej vidni z bližjih predelov vesolja. Ko bo naša krajevna jata v ozvezdju Device začela razpadati, bo njeno počasno odmikanje od Rimske ceste postalo hitrejše. Toda ta učinek bo še šibak, ne pa tudi naslednji.
Sledi, da zvezde na robovih galaksij ne prihajajo več v svojih pričakovanih orbitah, ampak se oddaljujejo. Zaradi tega postaja nočno nebo vse temnejše. Širjava Rimske ceste na nočnem nebu bledi/temni – galaksija izhlapeva.
Orbite planetov se počasi spiralno odmikajo. Nekaj mesecev pred koncem, ko je zunanje planete odneslo v veliko in večajočo se črnino, Zemljo odnese stran od Sonca, Luno pa stran od Zemlje.
Zemlja je popolnoma v temi in povsem sama.
Prostor se začenja širiti tudi v strukturah znotraj Zemlje same. Njena atmosfera se od zgoraj razredči. Premikanje gravitacijskih sil povzroči kaotične tektonske premike v njeni notranjosti.
Čez nekaj naslednjih ur Zemljo raznese.
Kmalu zatem elektromagnetne sile, ki držijo skupaj atome in molekule, ne morejo več zadrževati prostora, ki se v materiji vse bolj širi. V zadnjem delčku sekunde se molekule razklenejo, raztrgano je vse od atoma do atoma.
Uničevanje se nadaljuje: sledi razpad skrajno goste snovi v jedrih. Prav tako tudi v nemogoče gostih jedrih v črnih luknjah. In nazadnje se pretrga še sam prostor.
V čem je razlika med vesoljem zaradi toplotne smrti in vesoljem, ki ga uniči veliki raztrg? Če je temna energija kozmološka konstanta, je parameter enačbe stanja w točno -1, dobimo toplotno smrt. Če je w količkaj nižji od -1, tudi za en sam delec na milijardo milijard, imenujemo tako temno energijo fantomska temna energija, ki je sposobna razgnati vesolje narazen. Kakor koli že, oboje bo tako daleč v prihodnosti, da bodo vse strukture v vesolju že tako ali tako razpadle. Katie je izračunala najzgodnejši možni veliki raztrg na podlagi podatkov, ki jih je leta 2018 dal Planckov satelit in dobila okrog 200 milijard let (slika 15 – tabela).
Vrednosti w ne moremo neposredno izmeriti, lahko pa jo določimo posredno z meritvami stopnje širjenja vesolja v preteklosti, ki jih nato primerjamo z najboljšimi teoretskimi modeli z različnimi vrednostmi temne energije.
Stopnjo širjenja prostora na dveh oddaljenih točkah v vesolju določamo z lestvico kozmičnih razdalj. Izbira postopkov merjenja je, kot je razvidno iz preglednice na sliki 16, odvisna od vesoljske oddaljenosti po naslednjem vrstnem redu: radar ali laserska svetloba (znotraj Osončja, 0,001svetlobnega leta), paralaksa (bližnje zvezde, 1.000 svetlobnih let), kefeidne spremenljivke (Rimska cesta, 1.000 svetlobnih let) in supernove tipa 1a (bližnje in daljne galaksije, 1 milijarda svetlobnih let)[4].
Preteklo bo ševsaj nekaj deset milijard let, preden bi se lahko zgodila tudi najbolj skrajna različica nenadnega velikega stiska, velikega raztrga pa ne bo še vsaj še sto milijard let. Toplotna smrt, ki je po mnenju nekaterih bolj verjetna, pa naj bi bila daleč v nepojmljivi prihodnosti.
Razpad vakuuma
Možnost o razpadu vakuuma temelji na domnevi, da je v naše vesolje vgrajena določena nestabilnost. Dokler leta 2012 niso v LHC odkrili Higgsovega bozona, so razpad vakuuma pojmovali kot le skrajno malo verjetno možnost, po tem odkritjupa so nanj začeli gledati resneje. S Higgsovim bozonom se je takrat dobilo dosti več – potrditev, da obstoja Higgsovo polje. To je polje, ki se podobno kot temna energija nahaja po vsem vesolju in omogoča, da delci dobijo maso. Nastalo je s tako imenovanim spontanim zlomom elektrošibke simetrije, ko sta se v zgodnjem vesolju med ohlajevanjem ločila iz elektrošibke sile elektromagnetna in šibka jedrska sila. Higgsovo polje daje delcem maso in določa več temeljnih konstant kot je naboj elektrona. Imenujemo tudi Higgsov vakuum ali vakuumsko stanje. Vendar Higgsov vakuum ni termodinamsko stabilen, je metastabilen, kar pomeni, da lahko pride z določenim dogodkom[5] z višjega termodinamskega stanja v stabilno stanje, ki je v termodinamiki vedno stanje z nižjim termodinamskim potencialom. Po doslej najboljših podatkih je Higgsovo polje trenutno na višjem energetskem potencialu (glej lažni vakuum na sliki!). To polje pa lahko preide preko visokoenergijskega dogodka (glej fluktuacije na sliki!) ali preko kvantnega tuneliranja v nižjeenergetsko, stabilno stanje (glej pravi vakuum na sliki). Prehod iz lažnivega v pravi vakuum pomeni razpad vakuuma tj. celotnega vesolja. Ta razpad je hiter, čist, neboleč in popoln. Kjerkoli se začne v vesolju, nastane neustavljivo rušenje kot padanje domin, ki ga ne more prestati nič v vesolju.
Začne se z mehurčkom pravega vakuuma, infinitezimalno majhno pikico katere površina ima skrajno visoko energijo, ki lahko zažge vse, česar se dotakne. Ta mehurček ima v sebi drugačno vesolje, takšno v katerem potekajo fizikalni procesi po drugačnih zakonih in kjer so delci drugače razporejeni.
Potem se začne mehurček širiti. Takoj, ko se pojavi, prehaja Higgsovo polje povsod okoli njega v pravi vakuum. Vse kar zadene energijska površina mehurčka, ki se bliža s hitrostjo, blizu svetlobne, se razbije popolnoma in dokončno, ker sile, ki so pred tem držale delce v atomih in molekulah skupaj, ne delujejo več.
Zaradi hitrosti, ki je skoraj enaka svetlobni, ne bo mogoče ničesar opaziti. Katie je zapisala, da če se mehurček približa od spodaj, bo minilo nekaj nanosekund, ko naše noge ne bodo več obstajale, medtem ko bodo možgani mislili, da jih še vedno gledajo, vendar tudi naši živčni dražljaji ne bodo mogli iti vštric z našim razpadom.
Vsak planet ali zvezda v njegovem čedalje večjem polmeru izgine prav tako brez opozorila. Mehurček zajame in uniči cele galaksije. Pravi vakuum zajame in izniči cele galaksije in popolnoma izbriše vesolje.
Višina ’potencialne bariere’ med lažnim in pravim vakuumom po najboljših ocenah, ki jih imamo, malodane zagotavlja, da do zgornjega scenarija še zlepa ne bo prišlo. Skrajno malo je verjetno, da bi se razpad vakuuma zgodil vsaj v mnogih naslednjih mnogo mnogo mnogo bilijonih let. Vendar se je treba zavedati, da naš kozmos v bistvu temelji na kvantni mehaniki, kar pomeni, da bi Higgsovo polje brez nepojmljivo visokega visoko energijskega dogodka prešlo v stabilno stanje, kot če bi nekdo naravnost stopil skozi trdi zid. To je, če bi Higgsovo polje preprosto tuneliralo ali bolj konkretno: kvantnega tuneliranja niso sposobni samo (podatomski) delci, ampak tudi polja. Izračunana verjetnost tuneliranja Higgsovega polja čez potencialno bariero in s tem nastanka mehurčka kvantne smrti je sicer izredno nizka, vendar obstaja.
Verjetnost spontanega razpada vakuuma bi lahko dramatično povečal nastanek majhne črne luknje v velikosti podatomskih delcev. Način njenega delovanja je v osnovnem principu podoben učinku delovanja nukleacisjkih jeder kot so npr. delci prahu, ki povzročijo kondenzacijo oblakov v zgornji atmosferi. Torej lahko prisotnost neke nečistoče sproži verižno reakcijo do katere brez nje ne bi prišlo. Majhne črne luknje bi lahko bile takšna nukleacijska jedra za mehurčke pravega vakuuma. Teoretično bi se lahko zaradi skrajne gostote majhne črne luknje izoblikovale že v zgodnjem vesolju – ob velikem poku, toda v tem primeru nas ne bi bilo več, saj bi se izključila kakršnakoli možnost obstoja. Očitno se to ni zgodilo.
Razpad vakuuma je edinstven v tem, da se tehnično gledano lahko zgodi vsak hip, tudi če je verjetnost za to astronomsko majhna. Obenem pa ga spremlja tudi skrajna dokončnost.
Ob vsem tem ne gre pozabiti, da je spontani razpad vakuuma vendarle hipoteza. Temna energija, temna materija, nezdružljivost kvantne mehanike in splošne relativnosti, vse to kaže, da vesolje presega naša sedanja spoznanja. Razvoj temeljne fizike bo morda postavil povsem nove načine, da se vesolje konča. Možnost dodatnih dimenzij bo prejkoslej odprla nove hipoteze o koncu vesolja – in zavrgla prejšnje.
Odboj
V term poglavju Katie razmišlja najprej o gravitaciji in prostoru, nato pa preide na izmenično nastajanje in uničevanje vesolja.
Najprej o gravitaciji:
Štirinajstega septembra 2015 ob 9.50 uri in 45 sekund smo postali za kratek hip za malenkost višji.
Nenadna hipna sprememba naše višine je bila posledica gravitacijskega vala, ki je prišel do nas, potem ko je je potoval skozi vesolje 1,3 milijarde svetlobnih let kot posledica zlitja dveh črnih lukenj, od katerih je imela vsaka več kot tridesetkrat večjo maso od našega Sonca. Na svoji poti je gravitacijski val ukrivljal prostor za seboj. Pri stiku z njim smo za izredno kratek čas zrasli za manj kot eno milijoninko širine (premera?) atoma[6]. To prvo zaznano valovanje skozi prostor – čas je dokončno potrdilo Einsteinovo teorijo splošne relativnosti.
Gravitacija se že v osnovi razlikuje od ostalih elementarnih sil. Z matematičnega vidika je povsem drugačna od njih npr. od elektromagnetne sile in je najšibkejša. Kljub temu se znanost s teorijo vsega že lep čas trudi vse elementarne sile obravnavati kot skupno delujočo celoto.
Zaradi svojstvenosti gravitacije je po eni od inačic nadaljnje znanstvene obdelave ne bi vključevali med ostale sile kot so elektrošibka in močna jedrska sila. Znanstveniki si prizadevajo gravitacijsko teorijo kvantizirati izraziti z delci namesto s silami ali s prostorsko ukrivljenostjo. Tako bi si gravitacijske valove predstavljali kot gibanje delcev, imenovanih gravitoni kot so v elektromagnetnem polju fotoni. Pri tem pa še vedno ni jasno, ali je obstoj gravitonov sploh možno dokazati.
Odgovor, zakaj se gravitacija zdi šibkejša kot je v resnici, bi lahko bil v tem, da gravitacija pušča v neko drugo dimenzijo. Kot je znano, ima vesolje tri prostorske dimenzije, s časom vred štiri, tako, da imamo 4D prostor – čas. Pri modelu velikih dodatnih dimenzij pa je dimenzij lahko več, tudi 12, 10 v različnih smereh in 2 časovni (glej Brian Greenovi Tkanino vesolja in Čudovito vesolje). V te smeri nimamo dostopa. Ves prostorski del našega vesolja je omejen na 3D brano, večji del prostora pa se širi izven njega v neki novi smeri ali smereh. Če ima naše vesolje res dodatne dimenzije, je lahko v bistvu neskončno v naših običajnih treh dimenzijah, vendar se v te nove smeri ne širi več kot za milimeter. V skladu s tem pravimo dodatnemu prostoru zunaj naše brane ’glavnina’ (angl. bulk) ali ’hiperprostor’. Medtem ko lahko delujejo elektromagnetna, močna in šibka jedrska sila le v 3D brani, deluje gravitacija tudi v prostoru izven 3D brane našega vesolja. Ker sega gravitacija tudi v glavnino, izgubi v njej nekaj svoje navidezne moči kot packa črnila, ko pronica v list papirja.
Dodatne dimenzije so s teoretskega vidika zelo zanimive, vendar je njihov realni obstoj še vedno samo zanimiva možnost, ne pa potrjena značilnost vesolja. Razen tega je prvotno zanimanje zanje močno zbledelo, ker so sčasoma ovrgli vse najbolj privlačne teorije, ki so šibkost gravitacije pojasnjevale s puščanjem, saj bi spremembe, ki bi jih naj povzročale, že morali zaznati.
Trenutno obstajata dve osnovna modela nastanka vesolja inflacijski in ekpirotični. Prvi vključuje inflacijsko obdobje v prvih trenutkih po velikem poku, ko nastane dramatično raztezanje prostora nastajajočega vesolja, ko se sprosti tudi ogromna količina energije, ki je vzrok za nastanek vroče stopnje vročega velikega poka. Pri ekpirotičnem modelu pa se vesolje segreje zaradi spektakularnega trka dveh sosednjih 3 D bran[7] od katerih ena vsebuje to, kar bo postalo ves naš kozmos. Po trku gresta brani vsaka svojo pot, počasi se odmikata, čez celo glavnino in se širita, da bi se ponovno vrnili – in trčili skupaj. Ekpirotični proces je cikličen, stvarjenje in uničenje kozmosa se ponavljata znova in znova. Tomedsebojno gibanje ene 3D brane glede na drugo lahko ponazorimo z dlanemaobeh rok.[8] Pri tem naj bo leva dlan 3D brana tridimenzionalnega vesolja, v katerem živimo, naša desna dlan pa naj bo druga, ’skrita’ brana.
Obe brani – dlani gresta skozi naslednje faze:
1. Dlani približamo, da sta skupaj kot pri molitvi. To je trk, ki sproži prvinski požar. Obe brani sta v tem trenutku zapolnjeni z gosto, vročo plazmo, v kateri se oblikujejo prvi atomi. brneči valovi plazme odnašajo atome), ki jih bomo, na naši brani, pozneje opazili kot fluktuacije v svetlobi kozmičnega mikrovalovnega ozadja.
2. Počasi nekoliko odmaknemo dlani, ju držimo vzporedno. Brani sta se odmaknili čez višjedimenzionalno glavnino in prostor v vsaki brani se, neodvisno od dogajanja v drugi, ohlaja in širi. V tem modelu ni stopnje inflacije, je samo širjenje po trku. In prostora se ne širita v glavnino med njima; širita se v svojih branah vzporedno drug z drugim (eden z drugim?). Na naši levi dlani je to kozmos, kot ga vidimo danes, vidimo pa galaksije, ki se odmikajo v daljavo. 3D prostor v katerem živimo, se širi, naše vesolje pa postaja bolj in bolj prazno na poti v toplotno smrt. Ne vemo pa, kaj se dogaja na naši desni dlani, skriti brani. Če ne bomo nekako zaznali gravitacijskega valovnega signala iz te skrite brane, ne bomo nikoli spoznali njene prave narave oziroma vedeli, ali sploh obstaja.
3. – 4. Počasi ponovno približamo dlani (krčenje!), potem pa nenadoma plosknemo in ju odmaknemo (odboj!). Ta plosk – odboj je uničil vse v obeh branah, končal (vsaj) naše vesolje in ustvaril nov veliki pok. Obe vesolji sta ponovno na vroči stopnji, zapolnjeni s plazmo, v kaotičnem stanju in s prerojenim prostorom, v katerem je le malo ali sploh nič ostankov tega, kar je bilo nekdaj.
5. Ponovimo ves cikel. In spet. In spet. Brane – svet ekpirotičnega vesolja je večen kataklizmični kozmični aplavz.
Vprašanje ali živimo na brane svetu ali ne in ali obstajajo druge brane onstran neke višjedimenzionalne glavnine, je še odprto.
Proces krčenje – odboj poganja skalarno polje, ki zapolnjuje vesolje, ne pa trk bran. Katie se jasno zaveda, da so na zgoraj omenjene dodatne dimenzije s teoretskega vidika zelo zanimive, da pa so še vedno samo zanimiva možnost, ne pa potrjena značilnost vesolja.
Že pred zgornjimi vprašanji je Katie v tej knjigi zapisala tisto kar lahko jemljemo kot zaenkrat edino možno vedenje: za zdaj se vse naše meritve ujemajo s starim dolgočasnim vesoljem s samo tremi prostorskimi koordinatami.
Prihodnost prihodnosti
Že iz samega naslova razberemo, da bo besedilo osredotočeno na raziskovanje v prihodnosti.
V zadnjih dveh poglavjih prehaja Katie strukturno že v esej. V njihovo besedilo vpleta Katie izjave kozmologinj in kozmologov mednarodnega ugleda. Pri vse tem ne gre za obravnavo ene same teme, ampak za več. Katie razgrinja pod zgornjim naslovom protislovja in nedorečenost v sodobni fiziki in kozmologiji.
Po njenem mnenju se morajo znanstveniki še veliko naučiti. V kozmologiji in fiziki delcev imamo zelo natančen in izčrpen opis sveta, ki izjemno dobro deluje, če vzamemo, da nismo našli še ničesar, kar bi mu nasprotovalo. Nimamo pa pojma, zakaj (tako) deluje.
Trenutno najzanimivejše torišče raziskovalnega dela v kozmologiji je model konkordance ali LCDM. Pri tem modelu ima vesolje štiri osnovne sestavine: sevanje, navadno materijo, temno materijo (izrecno ’hladno’ temno materijo ali CDM) in temno energijo v obliki kozmološke konstante (ki se v enačbah označuje z grško črko lambda Λ) Količine vseh teh sestavin so natančno izmerjene…, imamo neverjetno podroben opis zelo zgodnjega vesolja, ki vključuje obdobje zelo hitrega širjenja, ki mu pravimo inflacija…(glej celoten drugi odstavek na str. 212!). Pri tem pa so najpomembnejše prvine modela konkordance temna materija, kozmološka konstanta in inflacija popolna skrivnost. Ne vemo, kaj je temna materija; ne vemo, kako se je zgodila inflacija, če se je sploh zgodila); in nimamo razumne razlage, zakaj obstaja kozmološka konstanta ali zakaj prevzame vrednost, ki je povsem v nasprotju z našimi pričakovanji iz fizike delcev. Obenem pa v podatkih nismo našli ničesar, kar bi bilo v nasprotju s tem modelom.
Nekdanji sodelavec Katie pravi, da imamo zelo dobro razumevanje o kozmologiji, da se naši podatki izredno dobro ujemajo s sliko, ki vključuje temno materijo in temno energijo… Po drugi strani pa ne vemo, kako temno materijo in temno energijo, ki skupaj sestavljata 95 odstotkov vesolja, povezati s temeljno fiziko. „V tem pogledu ne razumemo čisto nič,” je rekel.
Podobno protislovje obstaja tudi pri fiziki delcev. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so razvili standardni model fizike delcev, da bi opisali vse znane delce v naravi: kvarke, leptone,… (glej zadnji odstavek na str. 213 in njegovo nadaljevanje na str. 214!). Standardni model je bil izredno uspešen in je prestal vse eksperimentalno preverjanje. Napovedal je celo obstoj Higgsovega bozona…
In vendar manjka tudi v standardnem modelu tako kot pri modelu konkordance v kozmologiji nekaj zelo pomembnih koščkov. Poleg tega, da ničesar ne pove o temni materiji in temni energiji, ima tudi nekaj velikih težav z ’uglaševanjem’ – v modelu je treba določen parameter nastaviti natanko na neko določeno vrednost, sicer vse drugo razpade. Ni pa teoretskega okvirja, ki bi povedal zakaj je neki parameter takšen, kakršen pač je. Vzpodbudno pa je to, da se je ta čas nabralo veliko uporabnih podatkov, potrebna je le še velika enotna ideja, kar spominja na čase tik pred razmahom kvantne mehanike.
Temna energija je nevidna, nezanavna z laboratorijskmi poskusi, je enovito razporejena po prostoru in jo je mogoče opredeliti samo po njenih posrednih učinkih na razdaljah, ki so veliko večje od naše galaksije. Za njeno preučevanje lahko uporabimo le dvoje:
– Najprej širjenje vesolja z opazovanjem zelo oddaljenih supernov in z ugotavljanjem, kako hitro se odmikajo
– s posnetki in spektri čim večjega števila galaksij in njihovih jat.
Ti dve vrsti meritev nam lahko povesta, kako je lastnost temne materije, da širi prostor, vplivala na vesolje kot na celoto in v kolikšni meri je ovirala težnjo materije, da se povezuje in tvori sisteme kot so galaksije in njihove jate.
In vendar nam prav opazovanja CMB prinesejo spoznanja, kako temna energija deluje danes. Vse galaksije in njihove jate s svojo gravitacijo, vsaka zase čisto malo popačijo svetlobo kozmičnega mikrovalovnega ozadja v prostoru skozi katerega se gibljejo. Temu pravimo gravitacijsko lečenje kozmičnega mikrovalovnega ozadja. In prav ta deformacija je nepogrešljivo orodje za proučevanje rasti kozmične strukture. Že sedaj ga uporabljamo za izdelovanje zemljevida vse temne materije v opazljivem vesolju, čeprav je ta zemljevid zaenkrat še zabrisan in je njegova ločljivost skrajno nizka. Posledica delovanja gravitacijskega lečenja se kaže v tem, da posamezne slike potujejo po različnih poteh skozi popačeni prostor. To pomeni, da če supernova eksplodira v lečeni galaksiji, jo na eni strani morda vidimo prej kot na drugi, ker svetloba, ki sestavlja drugo sliko, potuje do nas po daljši poti. Meritve takih časovnih zakasnitev dajejo nov način merjenja stopenj širitve vesolja, ker so vključene razdalje tako velike, da je treba širjenjeupoštevati v izračunih.
Energija je za trkalnike (prej pospeševalnike) bistvenega pomena. Obstaja predlog, da bi zgradili Veliki krožni trkalnik ali FCC (Large Circular Collider), ki bi lahko dosegal energije do 100 TeV, kar je približno za en velikostni red višje od tega, kar zdaj doseže veliki hadronski trkalnik LHC. Pri tem se moramo zavedati, da zviševanje energije lahko vodi v povsem napačno smer in se nova fizika skriva v nekem drugem postopku, ali pa celo v podatkih, ki jih že imamo. S tem trkalnikom bi lahko začeli podrobneje razkrivati naravo Higgsovega polja in končno odgovorili, kaj v resnici pomeni nestabilnost, ki grozi z razpadom vakuuma. Morda bi opazovanja in poskusi z višjeenergijskimi trki nakazali, kako lahko izboljšamo kozmologijo konkordance ali standardni model. Trenutno vemo le, da ni teorije, po kateri bi lahko temna energija uničila naš planet prej, preden bo svoje opravilo naše Sonce. Seveda, v kolikor ne bo vmes posegel razpad vakuuma.
Sklepna beseda
Ko nekateri ljudje na predavanjih slišijo, da bo vesolje zdrsnilo bolj verjetno kot ne v mrzel popolnoma temen, prazen kozmos, začnejo jokati.
Katie ni edina, ki ob tem razmišlja, da je v življenju na planetu Zemlja mnogo tega, kar bi nas bolj moralo skrbeti kot toplotna smrt, veliki raztrg ali razpad vakuuma.
Katie citira svojega kolega: „Če se bo vesolje končalo, tako ali drugače, bo najbolje, da to sprejememo.” In povzema po njem, da je življenje potovanje zatrjujoč si, da to delo (astrofizikov, kozmologov) ima smisel, tudi če se nazadnje izgubi.
Mnenje o knjigi
Največja vrednost Katijenega prvenca je v tem, da Konec vsega ni le knjiga o možnih koncih vesolja kot takega, ampak, nam daje znatno več znanja od tistega, ki zadeva vzroke za dokončno in popolno kataklizmo ter njen potek. V Koncu vsega je prikazan celoten vek trajanja vesolja od vsega začetka dalje, pa naj bo to na osnovi konkretnih opazovanj, na osnovi podatkov, pridobljenih z meritvami, ali na osnovi hipotez, ki so se izkazale pravilne in hipotez na katerih je morda vendarle nekaj uporabnega.
Carl Sagan in Katie s Koncem vsega svojim nistaedina s svojim, živim, Katie že kar s humornim načinom pisanja. Najdemo ga npr. tudi v predavanju Brian Greena: Smisel teorije strun[9]. To kar je morda pri Katie edinstvenega, je, da skuša preiti že kar v leposlovni, esejistični, anekdotično dokumentarni način pisanja, kar je zlasti razvidno iz zadnjih dveh poglavij.
Morda je prišla Katie v prizadevanjih, da bi se čim bližje približala bralcu, najbližje. Tako uporabi za odtrgovanje in odletavanje planetov od svojih siceršnjih eliptičnih orbit pri velikem raztrgu primerjavo, da se planeti razhajajo/izgubljajo v temo kot gostje z večerne zabave ali opiše področje nizke entropije v sicer večinskem področju najvišje možne entropije kot vstop v sobo s podrto vrsto domin, ki so padajoče ena na drugo, polegle v urejeno vrsto. Če je prva primerjava nekam preveč domača, pa ima zato druga svojo popolno pedagoško upravičenost.
In vendar njena knjiga ni lahkotno, kaj šele zabavno branje. Daleč od tega! Kljub mestoma svoji besedni igrivosti je Konec vsega zahtevna knjiga, ki vendarle zahteva od bralca veliko zbranosti in razmišljanja ter ga navaja, da pogosto poseže tudi po drugem gradivu s tega strokovnega področja in da se povezuje s spletom.
Za grafične prikaze premišljeno izbere diagrame splošnega tipa in nazorne slike iz katerih takoj razberemo, za kaj gre npr. zaporedje slik za širjenje vesolja. V primeru dveh 3D bran (glej op. 7) in sheme faz pri odboju (glej op. 8) pa bi bilo vendarle boljše, če bi poleg sicer razumljivega besedila vnesla še ustrezen grafičen prikaz.
Ne bi bilo odveč, če bi avtorica prenesla v svojega prvenca tudi fotografije objektov, kot so LHC in LIGO, saj jih imajo tudi Singhov Veliki pok in Greenejeva knjiga Tkanina vesolja. Marsičesa tudi Katie ne razloži popolnoma. Za ohlajanje navaja, kot da traja nenehno, vse od singularnosti dalje, omeni pa tudi kratkotrajno „ponovno segrevanje vsepovsod”, ne da bi točneje zapisala ali se je to zgodilo pred dobo kvarkov in zakaj je prišlo do tega. Pri prvi fazi odboja zapiše pod tč. 1, da potem, ko smo staknili dlani, kot da molimo, razširimo vseh pet prstov, ne pove pa zakaj razširimo.
Katie pokaže v svoji knjigi določeno znanstveno poštenost: Tako ne vztraja, da bi vse štiri temeljne sile: elektromagnetno, močno jedrsko in šibko jedrsko ter gravitacijsko na vso silo združevali v eno samo. Dvomi tudi v to, če so bile te sile v ognjeni krogli res tiste, kot jih pojmujemo danes. Pri koncu sveta z odbojem podvomi v teorijo strun in tudi soglaša s tistimi vrhunskimi znanstveniki, ki menijo, da bi bilo treba temeljito pregledati teoretične modele z zadnjih petdesetih let. Katie prenese izjavo kozmologa teoretika Neila Turoka: „Vrnimo se, prevrtimo čas za petdeset let nazaj in recimo: ’Kolegi, vse skupaj gradimo na pesku.’ ” Avtorica Konca vesolja ugotavlja tudi, da so določeni elementi konkordance sicer znani in da vemo, kako delujejo, ne vemo pa, zakaj je tako, zakaj so določene izmerjene vrednosti takšne, kot pač so in zakaj niso drugačne.
Tisto kar nekolikanj zmanjša vrednost Konca vsega je prevod Nikija Neubauerja, ki je po Wikipediji sodeč pravi svaštarac. Eno od treh oblik vesoljskega prostora imenuje ploščato vesolje, medtem ko v knjigi Briana Greeneja velja zanj, da je ravno. O odvisnosti v Hubblovi enačbi zapiše, da je direktna, namesto premo sorazmerna. Nadalje: Neubauer uporablja pojem elektromagnetizem namesto elektromagnetna sila. In: izbruhi (visokoenergijskih delcev) namesto curki, snopi ali fronta. Pa še: pri vrednosti kvocienta (negativnega) tlaka z gostoto energije w = – 1, Neubauer zapiše, da sta tlak in gostotaenergije obratna (?) namesto enaka.
V Večerovem kotičku Preblisk spodaj desno na njegovi zadnji strani, rezerviranem za bolj ali manj globoke misli bolj ali manj znanih ljudi, je bila pred leti objavljena misel, da dokler človeštvo ne bo spoznalo, da je smrt sestavni del življenja, se mu bo slabo pisalo. To misel lahko ob knjigi, kot je Katijina, lahko uporabimo za spoznanje, ki ne velja samo za smrt posameznika, ampak za vesolje kot celoto. Torej: konec vesolja je treba jemati kot sestavni del življenja.
In še za na konec:
Za tiste, ki knjige še niso vzeli v svoje roke, priporočam, da najprej najdejo na spletu podkast intervjuja novinarke Nine Slaček na prvem programu Radija Slovenija za oddajo Sobotno branje z dne 19. 06. 2021 s slovenskima astrofizičarkama Marušo Bradač, predavateljico na Kalifornijski univerzi v Davisu in Andrejo Gomboc z Univerze v Novi Gorici.
[1] (mikrovalovi so vrsta valovanja v elektromagnetnem spektru; imajo višjo frekvenco kot radijski valovi, vendar nižjo od infrardeče svetlobe)
[2] pari pozitivnih in negativnih kvantnih delcev, negativni (pri tem ne gre za negativni naboj kot pri elektronu) padejo v črno luknjo in ji zmanjšujejo maso, delci s pozitivno energijo pa ostanejo izven nje, ne da bi prešli v vesolje in sevajo pozitivno energijo, str. 117- 118
[3] Drugi zakon termodinamike pravi, da se v izoliranem sistemu entropija samo povečuje, ne more se zmanjševati
[4] Nastanejo, če bela pritlikavka pritegne vase gradivo iz spremljevalne zvezde ali trči z drugo belo pritlikavko. Eksplozija bele pritlikavke je tako svetla, da lahko zasenči vso njeno galaksijo in je vidna milijarde svetlobnih let stran.
[5]Ultra visokoenergijska eksplozija ali katastrofalna končna izhlapitev črne luknje ali celo kvantno tuneliranje.
[6] Ko gravitacijski val neposredno zadene, se prostor skozi katerega se giblje vertikalno raztegne, med tem ko se horizontalno skrči in potem obratno, z vsakim novim vrhom vala.
[7] Tudi Brian Greene, Tkanina vesolja, Učila, 2005, slika 13.7, str. 430.
[8] B. Greene, Tkanina…., slika.13.8, str. 431.
[9] (https://www.ted.com/talks/brian_greene_making_sense_of_string_theory/transcript?languag-e=sl)
