12. Czy zerowy potencjał grawitacyjny Wszechświata? Konsekwencje takiego stawiania sprawy

    Od dawna wiadomo, że geometria przestrzeni Wszechświata jest płaska, euklidesowa. To ustalenie empiryczne. Już w artykule pierwszym, poświęconym zasadzie kosmologicznej, zwróciłem na to uwagę. Fakt ten połączyłem z tym, jak (wg. mnie) rozszerza się Wszechświat – ruchem względnym galaktyk z prędkością, której kres górny wynosi c. Uznałem też, że Wszechświat obserwowalny jest pełnym istnieniem – przestrzeń poza Wszechświatem nie istnieje. Inną przesłanką na wsparcie tezy o płaskości przestrzeni Wszechświata jest fakt zerowania się natężenia globalnego pola grawitacyjnego (na bazie zasady kosmologicznej), a także konstatacja, że łączna masa-energia Wszechświata równa jest zeru (nie ja pierwszy tę rzecz skonstatowałem). Już to wystarczyło dla przekonania o płaskości geometrii Wszechświata. W tym kontekście nie zawadzi spojrzeć też na neutrino.      

    Zgodnie z konkluzją, do jakiej doszliśmy wcześniej, neutrina mają odpychać grawitacyjnie. Tym, być może, w swej masie, stanowią czynnik przeciwdziałający powszechnemu przyciąganiu – pomyślałem od razu. Czy tym powszechnym odpychaniem dokładnie kompensują „naturalne wzajemne przyciąganie materii?” Można przypuszczać, że odpowiedź twierdząca nie byłaby niespodzianką pomimo, że może też zaskakiwać, nawet tu. Zauważmy, że grawitacji lokalnej planet, gwiazd, galaktyk, to nie przeszkadza. Jeśli mimo wszystko efekt taki ma miejsce, to wyłącznie w skali globalnej. [Tak swoją drogą, efekt ten wcale nie stanowi warunku koniecznego na to, by przestrzeń Wszechświata była płaska – sądząc po spostrzeżeniach w pierwszym akapicie.] Przestrzeń Wszechświata jest płaska, trudno więc ją przyrównywać do nadymającego się „balonu” przestrzeni riemannowskiej. Czy to rzeczywiście za sprawą neutrin? [Czy nie za daleko się posunąłem?] Czy fakty i wnioski podane w pierwszym akapicie nie stanowią wystarczajaco mocnego argumentu wspierającego tezę o płaskości geometrii Wszechświata? Być może. Mimo wszystko zbadajmy sprawę (na ile się da – bądź co bądź, to tylko spekulacje) w powiązaniu z przyjmowanymi tu cechami neutrin.

W tej sytuacji (jeśli już tak, w związku z neutrinami) uzasadniona byłaby hipoteza, że globalnie materia neutrinowa stanowi połowę całej materii masywnej (ale ma masę ujemną – tak dla przypomnienia i zgodnie z tutejszymi przypuszczeniami). Oznaczać by to mogło, że kompensuje całkowicie dodatnią grawitację Wszechświata. Czy wliczając w to ciemną materię? Niby tak. Poważniejszym źródłem wątpliwości jest jednak to, że masa grawitacyjna jest wielkością lokalnie zmienną i wcale nie określa zawartości materialnej. Ale kontynuujmy. Materia „normalna” i neutrina – może dlatego właśnie wzajemne przyciąganie materii normalnej, w wymiarze kosmologicznym, kompensowane jest przez odpychanie neutrin wymieszanych z tą materią. Trzeba zaznaczyć, że liczba neutrin jest bardzo wielka, szacuje się, że nawet zbliżona do liczby fotonów, może nawet rzędu miliarda razy większa, niż liczba cząstek materii normalnej. Dzięki temu mimo znikomej ujemnej masy własnej (tej rzeczywistej) znanych nam neutrin (Te nieznane mogą być bardziej masywne – zobaczymy to dalej), dojść mogło do pełnej kompensacji globalnego przyciągania i odpychania. Pomysł wart rozważenia, nawet dość kuszący pomimo wątpliwości. Niezależnie od nich bowiem, do przyjęcia byłaby konkluzja, że świat nadświetlny nie jest mniejszy, niż nasz świat. Mielibyśmy dwa światy dopełniające się wzajemnie, tak jak dwie strony tej samej monety. Tak w skojarzeniu przypomnijmy sobie, że topologia Wszechświata w dynamice jego rozwoju (cyklicznego) przypomina wstęgę Mobiusa. Szkoda, że wgląd nasz w ten drugi świat, po drugiej stronie, jest aż tak ograniczony. Za to mamy pole do popisu dla fantastów-filmowców, tym bardziej, że kiedyś będzie można się przebić na drugą stronę...  

Ale pomysł warto rozważyć. W artykule na temat grawitacji Wszechświata, bazując na zasadzie kosmologicznej ostatecznie zawyrokowałem, że natężenie globalnego pola grawitacyjnego równe jest zeru. Wniosek stąd, że potencjał globalnego pola grawitacyjnego jest stały w przestrzeni (zerowanie się gradientu potencjału). Na tej podstawie wyliczyłem jego wielkość. Przedstawia to wzór poniższy:  

                                                                   φ = – c²/2                         (*)     

Wracając do naszych rozważań: „Jeśli istnieje kompensacja przyciagania materii normalnej przez neutrinowe odpychanie, to także wypadkowy (sumaryczny) potencjał powinien być zerowy.”  Potencjał pochodzący od neutrin równy byłby:

                                                                       φ_ν = + c²/2                       (**)

Może właśnie to uzasadniałoby płaskość przestrzeni, jaką tworzy Wszechświat, w każdym razie wzmocniłoby niewątpliwie przekonanie o tym. Ale rzecz należy mimo wszystko przemyśleć (o badaniu empirycznym trudno dziś mówić). Wiemy od dawna, że geometria Wszechświata jest płaska. Do konkluzji o płaskości przestrzeni Wszechświata, doszliśmy bowiem już inną drogą, w dodatku nie obligowani przez ogólną teorię względności. Ale to było podejście całościowe, powiedzmy: fenomenologiczne. Jeśli przestrzeń jest płaska, to dlaczego ma być zakrzywiona? Czy z powodu niezerowego potencjału globalnego?...  Tu rola ujemnych neutrin byłaby decydująca.

   Jeśli przypuszczenie co do neutrin jest słuszne, to potencjał globalnego pola, jako wielkość addytywna, powinien być na stałe zerowy – płaskość zapewniona w stu procentach, płaskość immanentna. A jak ma się to do ustalenia, które wyraża powyższy wzór na potencjał? Na razie nie wszystko jest zaklepane. Przecież w związku ze stopniowym maleniem (zgodnie z naszym roboczym ustaleniem) niezmienniczej prędkości ekspansji, wartość globalnego potencjału (tego ujemnego) powinna też maleć, a tym sam potencjał ma wzrastać. A co z potencjałem pochodzącym od neutrin (sądząc po odgadniętym wzorze (**)? Zastanówmy się. Potencjał od neutrin jest dodatni. Jeśli maleje wartość inwariantu c, to maleje potencjał. Maleje o tyle samo potencjał (dodatni) pochodzący od neutrin, co wzrasta potencjał (ujemny) pochądzący od materii pozostałej. Suma zmian tych potencjałów zeruje się niezależnie od czasu. A sam potencjał? Tu mamy problem, gdyż w pewnym momencie ekspansji, ten pochodzący od materii normalnej równy był zeru (w zakończeniu ureli). A ten od neutrin, raczej zeru nie był równy, przynajmniej w tym momencie. Jak widać, to nie takie proste. Mimo wszystko hipoteza o równości mas materii normalnej i neutrinowej, jest dość atrakcyjna, w każdym razie, neutrina powinny chyba mieć jakiś istotny wpływ na ostateczny bilans, a z tym małym niedopasowaniem, jakoś sobie poradzimy. Może to być nawet punktem wyjścia dla nowych odkryć.  Że wzbudza to entuzjazm u przekonanych o istnieniu ciemnej energii – rzecz na razie nie przesądzona, tym bardziej, że entuzjaści ci nie wiedzą o dualności grawitacji, a nawet o ujemności masy grawitacyjnej neutrin.  

A jak to jest gdy patrzymy na to od strony struktury, niezależnie od tego, co sądzimy o ew. zmianach inwariantu c? W związku z rozszerzaniem się Wszechświata także cząstki rozszerzają się (zgodnie z tutejszą koncepcją). Masa (dodatnia) cząstek „normalnych” wzrasta. Tym wzrostem wzrasta masa globalna Wszechświata. To powoduje wzrost (ujemnego) potecjału grawitacyjnego pola wokół każdej z nich. W wymiarze globalnym, powinna więc maleć prędkość ekspansji c (zgodnie z ostatnim wzorem (*)). Wraz z tym masa (ujemna) neutrin maleje – są mniej ściśnięte. Maleje więc (dodatni) potencjał grawitacyjny pola wokół każdego z nich. W wymiarze globalnym maleje więc prędkość ekspansji c (zgodnie ze wzorem (**) powyżej). Mamy zgodność. Jak widać, różne podejścia do sprawy są konsystentne ze sobą.

Na przekór temu, by się upewnić, przyjmijmy, wbrew atrakcyjności hipotezy, (o immanentnej równości wartości mas materii normalnej i neutrinowej), że ujemna łączna masa neutrin nie kompensuje się z dodatnią masą pozostałej materii. Pomimo, że rozwiązanie takie jest atrakcyjne, pomimo, że przestrzeń Wszechświata jest płaska. Można by na przykład przypuszczać (jako opcja do rozważenia), że w związku z ciągłym maleniem wartości liczbowej potencjału ujemnego, potencjał dodatni pochodzący od neutrin, jako stały, relatywnie rośnie i nie ma mowy o kompensacji. To by przypominało (ku radości wielu) ciemną energię. Nawet mielibyśmy wyjaśnienie, skąd się ona bierze. Przecież stała kosmologiczna, to byt matematyczny, a nie przyrodniczy. Opis sprawy byłby bardzo podobny do dzisiejszego oficjalnego (nagrodzonego Noblem): „W początkach ekspansji dominowała grawitacja, a po kilku miliardach lat, do dziś dominuje ciemna energia i tak będzie na wieki wieków amen.” Tak, ale wykazaliśmy już, że ciemna energia jest fikcją (patrz artykuł 14). Powinniśmy być konsekwentni. Poza tym przyjęcie, że potencjał neutrin jest stały, nie zgadza się z maleniem ich (ujemnej) masy – patrz refleksja powyżej (inną czcionką). Wszak Wszechświat rozszerza się w każdej skali... Nic nie pomoże.

Dodatkowo, mimo wszystko, istnienie nierówności obydwu potencjałów prowokowałoby do pytania o to, w jakim stopniu są nierówne, jak ta nierówność zmienia się z czasem. Moim skromnym zdaniem mielibyśmy też nietuzinkowy problem choćby natury filozoficznej. O estetyce trudno mówić. Stworzyłoby to także motywację do mnożenia bytów bez możliwości ustalenia, który potrzebny, a który nie –  dla radosnej twórzości prowadzącej (poprzez liczne doktoraty) do nikąd. W dodatku nowa matematyka jest jak na zawołanie. Doszłoby więc do rozdmuchania badań nad zupełnie hipotetycznymi konsekwencjami tego niewinnego przypuszczenia o zróżnicowaniu mas. Już z czymś podobnym mamy do czynienia w innych kwestiach. Kwestiach? Czy tunele czasoprzestrzenne (dla przykładu), to kwestia fizyczna, czy hollywoodyczna? Słyszę wyraźnie, jak atakują mnie gromy (czuję, że dodatkowo, wpadłem w sidła MGM). Właśnie zbliża się zaćmienie Słońca (tym razem w USA – 21.08.2017). „Faraon” też miałby coś do powiedzenia na ten temat. Media tylko na to czekają, już wpadają w orgazm. Przypomina mi to (a jednak) pomysł ze stałą kosmologiczną, z którego Einstein wycofał się na czas, a jego kontynuatorzy (by nie powiedzić: epigoni) zaczęli kombinować: kwintesencja, ciemna energia...

Sądząc po tym skonstatować można, że przyjęcie równości mas (dodatniej i ujemnej), ma jakieś uzasadnienie, choć dane, jakimi dysponujemy, nie przesądzają sprawy. Gwoli ścisłości, jeśli już, zauważmy, że wzór (**) zapostulowaliśmy przypuszczeniem bazującym na poczuciu symetrii, a nie wyprowadziliśmy go na bazie określonych przesłanek ilościowych. Chodzi też o równość zmian wartości potencjałów, ale nie o równą początkową wartość potencjałów. Chyba bardziej uzasadnione byłyby więc wzory:

                                       Δφ = – Δ(c²)/2            Δφ_ν = + Δ(c²)/2

  Gdyby potencjał dodatni pochodzący od ujemnej masy neutrin mimo wszystko nie malał w tym samym tempie, co wartość liczbowa (ujemnego) potencjału materii normalnej, to Wszechświat być może musiałby rozszerzać się coraz szybciej (ciemna energia? O nie!), albo zapadać się coraz szybciej, w dodatku od samego początku ekspansji hubblowskiej (wtedy był bardzo malutki), co byłoby absurdem. Czy natężenie pola w tej sytuacji mogłoby być zerowe? Chyba raczej nie, nie tylko ze względów estetycznych. Godziłoby przecież w zasadę kosmologiczną (w związku z charakterem wektorowym natężenia pola).

Jak wiemy, zgodnie z koncepcją tutejszą, w procesie rozszerzania się Wszechświata uczestniczą wszystkie jego elementy, nawet cząstki elementarne. Zatem także neutrina rozszerzają się. Zapytajmy więc: Jakie byłyby konsekwencje tego, że ujemna masa neutrin, w związku z rozszerzaniem się Wszechświata, stopniowo maleje (są coraz mniej zbite w sobie)? Przede wszystkim prowadziłoby to do malenia szybkości rozpadów cząstek, rozpadów promieniotwórczych. Byłoby to konsystentne ze stopniowym maleniem wartości inwariantu c. Czy jest jakaś szansa na zbadanie tego? Chyba tak. Przecież pewne obserwacje wskazywać mogą na to, że wzrasta stała struktury subtelnej (obserwacje kwazarów). Czy to przekonuje? Ciekawe, co będzie w momencie inwersji Wszechświata. O tym niech sobie pofantazjuje czytelnik. Na wszelki wypadek przypominam, że inwersja ma nastąpić jeszcze zanim inwariant c spadnie do zera. Choć to tylko spekulacje, trudno doszukać się tu sprzeczności. A tak swoją drogą, ileż ciekawych przypuszczeń generuje się dzięki temu, że grawitacja ma charakter dualny. Ale kropki nad i nie postawiliśmy. Rozważania jakościowe, to dopiero wstęp do poważniejszych badań. Może ktoś podejmie tę rękawicę i zdecyduje się na nie. Obiecuję wstawiennictwo i moralne wsparcie.