Visata – visa, kas mus supa: kosmosas, laikas, medžiaga. Mūsų Žemė Visatoje – tik kruopelytė, akmenėlis, kuris sukasi aplink vieną iš 200 mlrd. Paukščių Tako galaktikos žvaigždžių. O ir pats Paukščių Takas – tik menkas medžiagos lašas neaprėpiamuose Visatos tyruose, kurie driekiasi 90 mlrd. šviesmečių. Ir visa tai – nuo didžiausių galaktikų iki smulkiausių atomų – kada nors liausis egzistavę.
„Kol kas neturime jokių įrodymų, kad kas nors gali būti amžina, – atkreipia dėmesį astronomė Michelle Thaller. – Galas ateis netgi laikui ir kosmosui.“
Per pastaruosius dešimtmečius astronomai ir astrofizikai pamatė visiškai kitokį vaizdą. Užuot lėtai senėjusi, Visata ryžtingai juda į susinaikinimą.
Visata nuo pat gimimo akimirkos plečiasi, pamažu degindama jos žvaigždes maitinančią medžiagą. Kas bus, kai tie degalai baigsis? Ar tada Visata tiesiog išnyks?
„Ten, kur žvaigždės išeikvoja savo branduolinį kurą, lieka tuščia, šalta Visata, – primena kosmologas Seanas Carrollas. – Ir mirusių žvaigždžių liekanos – neutroninės žvaigždės bei juodosios skylės. Jos irgi pamažu yra ir lieka vos pastebimos. Daugiau nieko.“
Anksčiau buvo manoma, kad Visata pereina į kitą savo evoliucijos etapą ir tiesiog sensta. Bet per pastaruosius dešimtmečius astronomai ir astrofizikai pamatė visiškai kitokį vaizdą. Užuot lėtai senėjusi, Visata ryžtingai juda į susinaikinimą.
„Mums Žemė ir kosmosas atrodo tylus ir ramus, – pasakoja kosmologas Lawrence'as M. Kraussas. – Mums šviečia saulutė, žvaigždės tokios gražios. Bet iš tikrųjų virš mūsų galvų vyksta nuožmus karas, kuris prasidėjo užgimus laikui.“
Dėl dominavimo Visatoje grumiasi dvi jėgos. Viena jų – ekspansija (plėtimasis). Ji stumia galaktikas viena nuo kitos, todėl Visata vėsta, o Visatos gyvybei gresia šalčio apokalipsė. Kita jėga – gravitacija (traukimasis). Ji kėsinasi sutraukti visas planetas į vieną kamuolį ir Visatos egzistenciją užbaigti didžiuoju susitraukimu. Kas nugalės – gravitacija ar ekspansija? O gal nei viena, nei kita?
Trys keliai
„Yra trys galimi scenarijai, – dėsto astrofizikas Hakeemas Oluseyi. – Pirmasis – Visatos atšalimas. Tai įvyks tuo atveju, jei nugalės ekspansija, ir Visata plėsis amžinai. Antras scenarijus – baigtinė traukimosi ir plėtimosi pusiausvyra: Visata kada nors pasieks tam tikrą ribą ir nustos keistis – nebesiplės, bet ir nepradės trauktis. Trečias kelias – įsigalės gravitacija, ir tada Visata pradės trauktis – kol visa tai baigsis didžiuoju susitraukimu.“
Mūsų laikais Visatoje tarp plėtimosi ir traukimosi stebima tam tikra pusiausvyra. Ar ji išliks, kai Visatoje išseks energijos atsargos? O gal ši trapi pusiausvyra bus pažeista? Kad numatytų ateitį, kosmologai pažvelgė į praeitį – į ekspansijos ir gravitacijos pradžią. Į pasaulio sukūrimo pradžią.
Jei Visata visados plėstųsi taip sparčiai, kaip dabar, jai nebūtų pakakę laiko, kad joje gimtų žvaigždės, galaktikos ir žmonės.
Maždaug prieš 13,8 mlrd. metų neįtikėtino tankumo medžiagos gumulėlis sprogo – ūmai pradėjo plėstis. Tai – Didžiojo sprogimo akimirka. Visa energija ir medžiaga – tai, iš ko sudaryta Visata – atsirado per Didįjį sprogimą. Neįtikėtina: visa, kas mus supa, visas materialus pasaulis su žemynais, jūromis, planetomis, žvaigždėmis, galaktikomis, kadaise glūdėjo viename mažame, bet neįsivaizduojamai tankiame rutuliuke, kuris sprogo ir suteikė galaktikų plėtimosi impulsą.
Tas ūmus sprogimas tęsiasi ir dabar. Jei ne jis, Visata nebūtų tokia didžiulė ir joje nebūtų pakankamai vietos žvaigždėms ir galaktikoms. Plėtimasis – neįsivaizduojamai galinga gamtos jėga. Ji tempia erdvėlaikį į visas puses. Erdvė tarp galaktikų didėja – galaktikos tolsta.
Plėtimasis Visatai dovanojo neaprėpiamą erdvę. Bet jei plėtimasis nesiliaus, Visata pradės irti. Jei Visata visados plėstųsi taip sparčiai, kaip dabar, jai nebūtų pakakę laiko, kad joje gimtų žvaigždės, galaktikos ir žmonės. Už savo egzistavimą mes turime būti dėkingi lėtam Visatos plėtimuisi. Jis dabar ir vyksta.
Tačiau yra jėga, kuri šiam fenomenui priešinasi. Tai – gravitacija.
Ji neatsiejama nuo medžiagos. Kuo masyvesnis medžiagos objektas, tuo stipriau jis traukia viską aplink save. Gravitacija traukia atomą prie atomo, dalelę prie dalelės. Ir sukuria žvaigždes, ūkus, galaktikas. Ir visą regimosios Visatos struktūrą. Jei gravitacija būtų nors šiek tiek stipresnė, ir dabar egzistuojančios Visatos niekada nebūtų buvę. Tada Visata vėl virstų tankiu medžiagos gumuliuku – singuliarumo tašku. Visata ir vėl pritrūktų laiko žvaigždžių, galaktikų ir žmonių sukūrimui.
„Mes gyvename tam tikroje šių nuožmių jėgų gyvybės zonoje – šiame sandūros taške žvaigždžių, galaktikų ir žmonių sukūrimui laiko visiškai pakanka“, – reziumuoja M. Krausas.
Visata beveik 14 mlrd. metų egzistuoja dėl dviejų konfrontuojančių jėgų – gravitacijos ir plėtimosi. Tačiau ar ši pusiausvyra stabili? Ar Visatoje yra pakankamai medžiagos, kad ji būtų apsaugota nuo amžino plėtimosi arba nuo katastrofiško susitraukimo?
Norėdami atsakyti į šį klausimą, XX a. mokslininkai išvedė lygtį. Tačiau jos sprendimas nesuteikė optimizmo.
5 vandenilio atomai kubiniame metre
„Kuo daugiau medžiagos, tuo daugiau gravitacijos – aiškina kosmologas Michio Kaku'as. – Jei jos bus per daug, Visata susitrauks. Bet jei medžiagos bus per mažai, Visata išsilakstys ir atšals. Kokia yra kritinė medžiagos tankio riba? Ogi 5 vandenilio atomai kubiniame metre erdvės. Jei tame kubiniame metre bus daugiau nei 5 atomai, Visata pradės trauktis. Jei mažiau – plėsis iki suirimo.“
Kritinio tankio klausimas iliustruoja, kad jėgų balansas Visatoje gerokai trapesnis, nei galėtų atrodyti. Tačiau naujausi stebėjimai astronomus nuramino. Paaiškėjo, kad Visatoje medžiagos kaip tik tiek, kiek reikia kritinio tankio ribai.
Stebėjimai ir tyrimai, gauti faktai, įrodymai ir teoriniai ginčai demonstruoja, kad Visata egzistuoja ant tikslios kritinio tankio ribos, tad Visata išlaiko balansą tarp plėtimosi ir gravitacijos.
Atrodytų, Visata yra idealios pusiausvyros. Tačiau XX a. aštuntame dešimtmetyje astronomijos pasaulį sudrebino šokiruojantis atradimas.
(Bus tęsinys)
