Czytałem "Naukę złożoności" Wadhawana jakiś czas temu i znajduje się tam odpowiedź na to pytanie. Zgodnie z teorią Big Bang wszechświat rozpoczął się od
punktu co jest kluczowe w zrozumieniu tej kwestii. Tak mały wszechświat miał ogromną temperaturę, ale też z drugiej strony dosłownie w ułamkach sekund wytracał tę wielkość z bardzo dużym gradientem.
Jak podano w książce: w 10
-43s temperatura wynosiła 10
32K i wówczas istniało tylko promieniowanie, ale już w w 10
-34s spadła do 10
27K co pozwoliło na powstanie cząstek elementarnych. Jak to się stało? Książka tłumaczy to przez analogię do wody, która ochłodzona zamienia się w lód. Przykład ten zostaje uogólniony na wszelkie przemiany fazowe, w których
drugie prawo termodynamiki "preferuje" stan o mniejszej energii swobodnej. Przy 0 st. Celsjusza "preferowane" jest ciało stałe (lód), przy wyższej temperaturze ciecz (woda). Tutaj podobnie, obniżenie temperatury sprawiło, że energia zmagazynowana w materii stała się "preferowana". Co więcej - pierwsze wyłonienie się materii od razu uruchomiło tryby grawitacji, czyli oprócz gwałtownego rozszerzenia się wszechświata (utraty gęstości i temperatury), mamy jeszcze oddziaływanie grawitacyjne. Na dalszym etapie ochłodzenie sprawiło, że doszło jeszcze oddziaływanie elektromagnetyczne i słabe
1. Kontynuując, przy temperaturze 10
12K zaczęły się pojawiać protony i neutrony, a przy 10
9K te cząsteczki zaczęły się łączyć tworząc cięższe atomy wodoru i helu.
Po 10 milionach lat wszechświat zawierał sporej wielkości mgiełki wodorowo-helowe. Dalej może zacytuję fragment: "Wtedy jakieś pierwotne, kwantowo-mechaniczne fluktuacje w gęstościach cząstek spowodowały zbijanie się niektórych cząstek"
2. Rozumiem to tak, że w takiej mgiełce np. jedna para atomów na miliard w wyniku tych fluktuacji zbliżyła się do siebie bardziej niż "pozwalałyby na to" oddziaływania grawitacyjne, elektromagnetyczne, itp. Przez 10 milionów lat, z milionami milionów atomów we wszechświecie, nawet tak małe prawdopodobieństwo fluktuacji musiało się sprawdzić wielokrotnie, co spowodowało lokalne wzrosty gęstości materii i przy przekroczeniu pewnego progu krytycznego, grawitacja zaczęła działać kaskadowo. Bo jeśli wszędzie wokół są atomy wodoru i helu, to nagle zbitek 2-3 takich atomów zacznie mocniej przyciągać kolejne i to już będzie narastać.
W ten sposób wytłumaczone zostało istnienie gwiazd. Cięższe pierwiastki (czyli w konsekwencji planety) to z kolei wynik wybuchu supernowych. Są to gwiazdy, którym wyczerpało się paliwo do syntezy jądrowej. Taka wielka gwiazda, składająca się głównie z lekkich pierwiastków, zapada się w bardzo krótkim czasie do niewielkich rozmiarów. Ten gwałtowny wzrost gęstości materii powoduje powstawanie cięższych pierwiastków, które wraz z wybuchem rozprzestrzeniają się po wszechświecie
3.
Nie wszystkie gwiazdy kończą wybuchem supernowej, ale to już poza kwestią tego posta. Chciałem tylko przytoczyć argumentację z książki "Nauka złożoności", która pokazuje, że
jeśli tylko teoria Wielkiego Wybuchu jest prawdziwa, to na gruncie dzisiejszej wiedzy można satysfakcjonująco odpowiedzieć na problem rosnącej złożoności w początkach istnienia wszechświata.
1 W "Krótkiej historii czasu" Hawking wyrażał nadzieję, że uda nam się kiedyś technologicznie osiągnąć tak wysoką temperaturę by jak w początkach świata "wyłączyć" te oddziaływania, a właściwie to zjednoczyć wszystkie w jedno. Wydało mi się to takie Summowe-Lemowe
.
2 Książka Wadhawana porusza niezwykle ciekawe i różnorodne tematy. Niestety, niektóre są potraktowane bardzo ogólnikowo, a inne są opisane wg mnie w sposób magiczny, trochę jak to zacytowane zdanie. Tzn. tak, że gdyby w zdaniu zamienić mądre słowo przez słowo "magia" to wartość informacyjna zdania nie zmieniłaby się: "Wtedy jakieś pierwotne, magiczne czary-mary w gęstościach cząstek spowodowały zbijanie się niektórych cząstek"
. Dlatego też mam mieszane uczucia względem tej książki, niektóre rozdziały były znakomite, inne pozostawiły niesmak.
3 Bardzo fajnie określił to Carl Sagan - "we are all stardust"
.
