Az univerzum gyorsuló tágulása fejthet ki valamilyen erőt az anyagokra?

Az nem baj, ha vannak ötleteid. Ebből az látszik, hogy gondolkodsz, és próbálod megérteni magad körül a világot.

A probléma ott van, hogy valóban nem értesz hozzá. Bár én mérnök vagyok, és tanultam valamilyen szinten atomfizikát, ennyire már én sem értek hozzá, ehhez valóban fizikusnak, méghozzá aktívan magfizikával foglalkozó fizikusnak kell lenni.

Hidd el, nekik is vannak elképzeléseik, ötleteik - ami nekünk, a mi tudásunkkal eszünkbe jut, azt ők már sok-sok év alatt bőven kivesézték, megrágták, és a használható részét beépítették az elméleteikbe. Szinte nulla az esélye annak, hogy egy megfelelő képzettség, gyakorlat nélküli laikus felfedezzen valami újat... Maximum tökéletesen véletlenül.

De éppen ezért nem mondom, hogy felesleges ilyennel foglalkoznod. Akármilyen kicsi, de azért van esélye annak, hogy éppen neked jut eszedbe egy olyan ötlet, ami használhatónak bizonyul.

(De azért ne lepődj meg, ha az ötleteid 99.99%-ára csak legyinteni fognak.)

A tágulást okozó erők sokkal nagyobbak, mint a gravitáció. Ha egy járműben ülsz, nem érzed a haladást, ha egyenletes mozgást végzel. A Föld is nagyon gyorsan forog, ill. halad a pályáján, a Nap és a galaxis is. A Higgs-bozont, ami a tömeget adja, egyenletekből következtették ki, de nagyon nehéz "látni", nem is lehet, csak mérésekből következtetni a létezésére, az is évtizedekig tartott, mire bizonyítékot találtak a létezésére.

Az is érdekes, hogy mi lesz, ha nagyon nagy lesz a tágulás. Nem fognak az elemi részecskék szétesni emiatt, mert a tér a legkisebb irányokban is nagyon gyorsan távolodik egymástól?

Nos, a jelenleg érvényes modellben van térgörbület. Fel lehet tenni, hogy nincs, és a gravitációt valami más alapon magyarázzuk, de akkor illik összerakni egy elméletet, ami legalább alapszinten koherens és nem ellenkezik az egyéb fizikai ismereteinkkel. Newton erőnek írta le a gravitációt, de azt már nem tudta magyarázni, hogy mi közvetíti ezt az erőt. Ez eléggé zavarta is, de azért össze tudott rakni egy kerek elméletet, ami közelítőleg jól használható még ma is mondjuk a Naprendszeren belüli mozgások kiszámítására. Einstein kitalálta a térgörbületet, ami jelenlegi ismereteink szerint a legjobb magyarázat, és a hozzárakott matekkal együtt pontosabb számításokra alkalmas, mint a korábbi newtoni elmélet.

Tehát a ma érvényes modell szerint a gravitáció nincs ott mindenhol, csak ott, ahol anyag van. A téridő tágulása viszont mindenhol egyformán jelen van, csak éppen helyi szinten a gravitáció ellene hat a tágulásnak, ezért az anyagsűrűsödések (pl. galaxisok) egyben maradnak, csak egymástól távolodnak. Mint ahogy a gravitáció, a tágulás sem erőhatás, így erőt nem fejthet ki semmire. Hogy valamilyen hatást kifejt-e azt nem tudom, de ha igen, akkor az elhanyagolhatóan csekély.

Az autóban gyorsuláskor nem hátrahúzó erő hat, hanem az autó tol előre, a tömegedből adódó tehetetlenség pedig ez ellen hat (ezért érzed úgy mintha valami hátrafelé húzna, mert a tömeged ott akar maradni, ahol volt, miközben az autó előre löki). Tehát a gyorsuláskor fellépő erőknek semmi köze a tér tágulásához, nem is lehet hozzá hasonlítani.

A tömeg kérdése elég bonyolult, de fontos, hogy nem a Higgs-bozon, hanem a Higgs-mező, még pontosabban a Higgs-mechanizmus (a részecskék Higgs-mezővel való kölcsönhatása) ad tömeget a részecskéknek. A Higgs-bozon ennek a mechanizmusnak úgymond mellékterméke. Persze ez is csak egy modell, de elég jól megalapozott modell. Bárki kitalálhat bármi mást, de ugyanilyen jól meg kell alapoznia (fizikailag-matematikailag), hogy komolyan vegyék.

Az utolsóval kezdve: a baj itt azzal van, hogy a tágulást a méreteket úgy képzeljük el, ahogy egy luftballont felfújunk. Hát nem jó a modell. Ha már luftballonhoz hasonlítunk, akkor ezt úgy lehet elképzelni, hogy van egy szuperérzékeny műszer, és az egy fél év múlva észreveszi, hogy minta nem ugyanakkora lenne a lufi. Ember szemmel ez soha észre nem veszi.

Az első válasz érdemel megfontolást minden, a témával nem kutatói szinten foglalkozó ember számára. A megértés szándéka dicséretes, az átértékelés, vagy meg nem magyarázott jelenségek magyarázata megmosolyogtató, de rendkívül ritka, hogy szakember végig is gondolja. A hasonlóan hozzá nem értők persze vég nélkül elvitatkozhatnak rajta, a tudomány szabályai nem kötik őket a fantáziálásban.

A térgörbület egy modell, amelynek a segítségével könnyű számolni. A tér, azaz a semmi nem görbíthető. A benne lezajló jelenségek olyanok, mintha egy görbe térben történnének. A foton például a gravitáció hatására görbült pályát ír le. Ez ugyanaz, mintha azt mondanánk, a foton a görbe térben egyenesvonalú pályát ír le. A gravitációs erő hatását áttestáltuk a fotonról a térre. Ezért a fotonra nem hat erő, tehát egyenesvonalú mozgást végez. Mire jó ez a komédia? Egységesebb szemlélet, egységesebb gondolkodás, gyakran könnyebb számolás, és főképpen rend, mert a tudomány ezt szereti. A rend ugyanis azt jelenti, hogy ismerjük a dolgok egymáshoz való viszonyát.

Ilyen módon nem szükséges elképzelni azt a mechanizmust, hogy a semmiből álló teret miképpen lehet görbíteni. Helyette az absztrakciónak nevezett gondolkodásmóddal operálunk.

A gravitáció hatásnak terjedéséről sokféle hipotézis létezik, de tudós még nem vette magának a bátorságot, hogy "elmélettel" álljon elő. Az nagy presztízsveszteség lenne számára, ha nem tudná hitelt érdemlően bizonyítani.

Az autó gyorsulásakor fellépő hatást sokkal egyszerűbb magyarázni. Az autó gyorsulása miatt az ülés (ami rögzítve van az autóhoz) szintén gyorsul. A rajta ülő ember a maga 70-90 kilójával nehezedik az ülésre, a súrlódás elég nagy, ezért a nadrágját, meg a feneke alsó részét viszi magával az autó(ülés). A feneke viszont az izmokkal, csontokkal összeköttetésben áll a test többi részével, ezek közvetítik hatást. Ugyanakkor az ülés háttámlája (merev lévén) azonnal felveszi a gyorsulást, a lassabb test pedig felütközik rá (pontosabban a gyorsuló háttámla ütközik a lassabb testnek). Ez az agyban azt az érzetet kelti, mintha felkenődnénk a háttámlára.

Ez így, hogy nincs téridő, értelmezhetetlen, mert az anyag a téridőben létezik. Ahhoz, hogy az általunk ismert formában és tulajdonságokkal létezhessen az anyag, pontosan ez a 3 térbeli és 1 időbeli dimenzió kell.

Az ősrobbanást nem úgy kell elképzelni, mint egy anyaghalmaz felrobbanását és szétrepülését, kissé félrevezető itt a "robbanás" szó. Az ősrobbanás során jött létre ugyanis a téridő az anyaggal együtt, amellyel kölcsönösen meghatározzák egymás létét. Téridő nélkül nincs anyag és anyag nélkül nagyon valószínű, hogy nincs téridő. Az ősrobbanás tulajdonképpen a robbanásszerűen gyors tágulásra utal, aminek viszont nincs középpontja, legalábbis a téridőben. Ráadásul volt egy ún. inflációs szakasz, amikor egy rövid ideig a fénysebesség sokezerszeresével, vagy milliószorosával tágult a téridő. Tehát nem az anyag "repült szét" egy középpontból, hanem a táguló téridő "húzta magával" az anyagot, ami közben a kezdeti egyenetlenségek miatt a gravitáció hatására halmazokba rendeződött.

Semmi nem utal több ősrobbanásra, legalábbis a mi univerzumunkban. A multiverzum, a párhuzamos univerzumok elmélete az más tészta, de azoknak nem is lehet semmilyen kapcsolata velünk, tehát gravitációs hatást sem okozhatnak.