1. Masa Wszechświata - Wstęp - Dlaczego masa?

  Mamy za sobą elementarny wstęp do kosmologii, do nowej kosmologii. Chodzi o podstawowe dane, niezależnie od tego, w jakim stopniu akceptowana jest przedstawiona tu ich interpretacja. Już podczas omawiania tych podstawowwych zagadnień, w niektórych komentarzach do moich wpisłów na FB pojawił się motyw masy Wszechświata. Nie było to dla mnie zbyt dużą niespodzianką. To naturalne, że i tym należy się zająć. Jednak dziś o masie Wszechświata raczej się nie mówi. Dlaczego? A może jednak warto? Wejdźmy w ten temat.

Jak to jest z masą Wszechświata?

   Jedną z konkluzji już w początkach naszych rozważań kosmologicznych było stwierdzenie, że Wszechświat obserwowalny, ograniczony przez horyzont hubblowski, stanowi absolutną wszystkość. Dość ważki argument na rzecz tej tezy podałem w poście poprzednim. Wracać do niej będziemy wielokrotnie. Prowadzi to do wniosku o ograniczoności ilościowej Wszechświata, a nawet do konkluzji, że niezmienna jest też jego zawartość substancjalna, pomimo mnogości zachodzacych w niej przemian. Ten ostatni wniosek właściwie nie powinien zaskakiwać w kontekście treści poprzednich postów. Niezależnie od tego, także przyjęcie koncepcji Wielkiego Wybuchu, najbardziej dziś uzasadnione, pociąga za sobą możliwość, jeśli nie konieczność (nie zawsze uświadamianą), akceptacji takiego właśnie podejścia. Wszak, jeśli coś wybuchło, nie może być nieograniczone ilościowo. Jakoś na to nie zwraca się uwagi. Bo to oczywiste? Wcale nie jestem pewien tej oczywistości.

     Już potwierdzenie przewidywań (ilościowych) dotyczące promieniowania reliktowego (uczyniliśmy to w trzecim cyklu), świadczy o tym, że obserwowany Wszechświat jest wszystkością, a jego aktualne rozmiary określa wartość współczynnika H i oczywiście wielkość inwariantu c. W związku z tym, że Wszechświat jest ograniczony ilościowo, określanie masy Wszechświata ma więc jakiś sens, bo jest możliwe. Nie miałoby sensu, gdyby Wszechświat był nieskończony lub jego rozmiary były nieokreślone, a także gdyby była nieokreślona jego zawartość materialna. Wówczas parametr gęstości (Ω) byłby jedynym sensownym parametrem informującym o zawartości materialnej Wszechświata, a w związku z tym, o ewentualnym kierunku jego ewolucji. Dziś o jego masie właściwie nie mówi się. O czym to świadczy? Chyba o tym, że, z jednej strony nie udało się na bazie dotychczasowych (w dalszym ciągu obowiązujących) poglądów określić jednoznacznie rozmiarów pełnych Wszechświata [Domniemana średnica 92 miliardów lat świetlnych, to rezultat koncepcji, a nie pomiaru, koncepcji, która okazać się może niewypałem; chodzi o tzw. współrzędne współporuszające się w związku z autonomicznością ekspandującej przestrzeni.]; z drugiej zaś, intuicyjnie, może podświadomie, w dalszym ciągu, odbiera się Wszechświat jako byt nieskończony (lub coś w tym rodzaju) –  pomimo prawie stu lat rozwoju nauki i dzisiejszego przekonania o istnieniu ewolucji Wszechświata, pomimo deklaracji o jego zmienności. Czy coś nieskończonego może być zmienne?

    Nie mówi się więc dziś w zasadzie o masie Wszechświata. Jej określenie na podstawie obserwacji byłoby syzyfową pracą. Po prostu „nie wszystko można zobaczyć”. Poza tym ekstensywność* masy wobec dociekań siłą rzeczy bazujących na obserwacji (bez możliwości przeprowadzenia eksperymentu), nie stanowi bazy dla uogólnień, dla uzyskania obrazu całościowego. Z tego powodu, i na tym etapie słusznie, kosmologia współczesna posługuje się intensywnym* parametrem gęstości. Dla przypomnienia, równy on jest stosunkowi gęstości średniej Wszechświata do jego gęstości krytycznej.

   A jednak, jeśli rezygnujemy z OTW i z równania Friedmanna (warto sprawdzić tę ewentualność, jeśli istnieje), to w myśl konkluzji, do jakich doszliśmy już w artykułach poprzednich, również stosowanie pojęcia gęstości krytycznej jest jakby anachronizmem. Dla nas właściwie nie istnieje, a gęstość (średnia) Wszechświata, to przecież jedyna gęstość istniejąca, dlatego trudno nazywać ją krytyczną. W tej sytuacji parametr gęstości Ω = 1, a jego przydatność w kosmologii maleje do zera – wszak z obserwacji wynika, że geometria Wszechświata jest płaska. Co więc pozostaje? Oczywiście masa (Bo cóż innego?), pod warunkiem, że rzeczywiście można określić globalną zawartość materialną Wszechświata. Czy można? Już sądząc po dotychczasowych rozważaniach, możliwości takiej wykluczyć nie można. Spróbujemy więc możliwość tę przetestować.

    Zajmiemy się więc masą. Tym stworzymy bazę dla przemyśleń i konkluzji wykraczających poza standard, konkluzji falsyfikowalnych, a nawet antycypujących efekty zgodne z obserwacją. Mimo wszystko to nie Wielka Nowa Teoria, a tylko i wyłącznie testowanie określonej koncepcji, która nie pojawiłaby się, gdyby wszystko w dzisiejszej kosmologii i astrofizyce było OK. A nie jest. W odniesieniu do „masy Wszechświata”, zasadność pójścia tą inną drogą sygnalizowałem już wcześniej, przy tym potwierdzają tę zasadność wyniki poniższych dociekań – chyba dość zachęcające... (czy) do odrzucenia, kategorycznego i bez uzasadnień...(?). 

     I jeszcze jedno. Poniżej przedstawię rozumowanie, logiczny ciąg zdań. To jednak nie gwaratuje, że wszystkie konkluzje będą pewnikami. Nie jest łatwo, szczególnie tu, ustrzec się pułapek logicznych. Z tego powodu, pojawiające się w biegu spekulacje i hipotezy powinny być zweryfikowane. Na tym etapie nie wszystko jest zamknięte. Stokrotne dzięki tym, którzy dostrzegą opcje, których nie odkryłem, opcje czyniące rzecz jeszcze bardziej spójną. Swoją drogą, oddzielmy rzeczy zasadnicze od szczegółów, które dalej okażą się nie najistotniejsze. Ważny jest przecież punkt wyjścia i ostateczne wnioski, oby konsystentne z wynikami badań. 

*) Parametry ekstensywne – proporcjonalne do ilości materii w układzie, np. masa, objętość. Parametry intensywne – niezależne od ilości materii w układzie: temperatura, ciśnienie, gęstość.