Létezhet-e az univerzumnak széle, vége, pereme? Ha igen, mi lehet ott?

A mérések azt mutatják, hogy összességében az Univerzumnak nincs görbültsége, úgymond "lapos". Ez azt jelenti, hogy minden irányban végtelen kiterjedésű és nem tér vissza önmagába. Viszont a (fénnyel) megfigyelhető univerzum az egészen biztosan véges kiterjedésű és egy gömbhöz hasonlít. Ha elutazol az Univerzum még látható peremére, akkor egy újabb gömbszerű horizont válik láthatóvá, aminek a szélén lesz a Föld és az ellenkező irányban pedig eddig nem látott dolgok kerülnek szembe. Ahogy egy hajó a tengeren mozog, úgy mozog a horizont körülötte, eltűnnek és felbukkannak dolgok. Ez azért lehetséges, mert az Ősrobbanás nem a tér egy adott pontjában történt, hanem mindenhol (ahogy a tenger is egyszerre több helyen van jelen, nem csak egy pontban). Szóval nem lehet megmondani hol van az Univerzum közepe, mert akárhová mozogsz mindig az fog tűnni a középpontnak és ahhoz a középponthoz tartozik ez a "megfigyelhető horizont".

A legöregebb fény, amit látunk teleszkópokkal az a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás, aminek a hőmérséklete néhány Kelvinnel van az abszolút zéró felett. A hullámhossza és frekvenciája meg erős vöröseltolódást szenvedett.

Az Univerzum ~7 milliárd éves kora óta tágul gyorsulva, előtte más volt a helyzet. Az Ősrobbanás után volt az ún. infláció, amikor a másodperc törtrésze alatt a fénysebességnél nagyságrendekkel nagyobb sebességgel tágult. Ezután beállt egyfajta egyensúly, majd 7 milliárd évesen újra elkezdett gyorsulva a tágulni. Ha az ezt megelőző infláció nem maradt volna abba, akkor szétrepült volna minden, nagyon gyorsan kihűlt volna az Univerzum, stb.

> Valószínűleg tágul az univerzum, elég gyorsan. Talán fénysebességgel, talán gyorsabban. Vagy gyorsabban már nem is tud, vagy akkor a fekete lyukakhoz némiképp hasonló fizika lehet ott érvényes.

Mi lehet ott, ahol ez a tágulás nagy sebességgel történik?

Ne mondd már, hogy nem ismered a lufis hasonlatot. Az univerzum tágulása homogén. Nincsen "ott". Nem mi vagyunk középen. Ahogy egy papírlap is képes homogén módon tágulni.

.. . .. . ..

> Létezhet-e az univerzumnak széle, vége, pereme?

Az Einstein-egyenletek azt adják, hogy egy fekete lyuk belsejében, a szingularitásnál az univerzumnak "széle" van.

Népszerű gondolat, hogy az Einstein-egyenletek szimplán nem érvényesek ott. Olyan egyenletek érvényesek, amelyek "kis" tömegekre (mint pl galaxisok, galaxishalmazok) nagyjából ugyanazt adják mint az ált. rel..

De a fekete lyukakban levő dolgok már csak azért sem nagyon érdekesek, mert, bizonyos szempontból nem juthatunk onnan információhoz. (Más megfontolások szerint érdemes ezzel foglalkozni, persze nem neked és nekem.)

.. . .. . ..

> Megállapítható-e valami hozzávetőleges, nagy távolság, ahol innen számítva már az univerzum pereme lehet (pl. googolban, googolplexben mérhető fényévek)?

Ameddig ellátunk, addig az univerzumnak nincs széle, mindenütt "rendes", azaz olyan mint itt.

(Ez részben feltételezés, azaz: úgy értelmezzük a látott adatokat, hogy feltesszük hogy minden olyan, mint itt)

Minden fekete lyuk körül van egy elméleti perem, az eseményhorizont. Az "esemény" maga egy téridő-koordinátát jelöl tetszőleges helyen (x, y, z, t) és a "horizont" mögött az események olyan módon kapcsolódnak egymáshoz (ok-okozat), hogy azok sosem mutatnak a horizonton kívülre. Erre mondják a köznyelvben, hogy "még a fény sem képes kijönni belőle". Szóval ilyen értelemben ez is egyfajta pereme az univerzumnak.

Hogy miből van egy fekete lyuk? Végtelen sűrűségű anyagi pontból? Sajnos ez is félrevezető válasz. A kiindulási anyag a folyamat közben teljesen eltűnik/átalakul, még mielőtt egy pontba tudna sűrűsödni. Az történik valójában, hogy az anyag/energia görbíti maga körül a téridőt. Hogy mennyire, arra az Einstein-egyenletek adnak választ (általános relativitáselmélet). Egy bizonyos határon túl, a téridő annyira torzul, hogy alkotóelemeire szaggatja a bejutó anyagot/energiát, míg azoknak az energiáit is kifacsarja és beépíti a téridő görbültségébe. Tehát a fekete lyuk görbült téridőből van, semmi másból (főleg nem anyagból). Ott van még a szingularitás kérdése, ami a fekete lyuk közepén foglal helyet, de ez sem anyagi pont, hanem szimplán a téridő szövete végtelenül egymásra hajtogatva.

Amikor két ilyen fekete lyuk összeütközik az az univerzum "nagyságrendekkel legfényesebb" villanását okozza, amit gravitációs hullámok formájában sugároz szét. Pontos számadatra nem emlékszem, de Kip Thorne professzor előadásait ajánlom megtekintésre.

Hawking-sugárzás formájában folyamatosan veszít a tömegéből minden fekete lyuk, de ez annyira kis elektromágneses sugárzást (igen, fény...), hogy nem tudjuk érzékelni és a legkisebb fekete lyuk elpárolgásához sokkal tovább kellene várni, mint az univerzum életkora (szóval a 100 milliárd+ évekre gondolj).

Átlagos kézzelfogható anyaggá sosem fog visszaalakulni egy ilyen fekete lyuk. Különben hívhatnánk azt is ősrobbanásnak. Az entrópia megakadályozza mindezt. Ez hajszolja az univerzumot a rendezetlenség és bonyolultság felé. Megvan a maga számszerű valószínűsége, hogy spontán megtörténik, de annyira kis értékről van szó, hogy nincs értelme beszélni róla.