5. Czy można stosować szczególną teorię względności przy opisie dynamiki ekspansji?

    W kontekście powyższych wynurzeń, w szczególności wobec widomego, innego zaawansowania ewolucyjnego odległych galaktyk (ich opóźnienia w stosunku do nas), narzuca się pytanie: Czy można stosować szczególną teorię względności w odniesieniu do obiektów mających znaczenie kosmologiczne? Odpowiem nie od razu. Otóż rozważając, już na początku tej serii, problem horyzontu, zwróciłem uwagę na to, że zgodnie z aktualnym widzeniem spraw, możliwe jest istnienie odległości większej, niż R, możliwa jest więc prędkość większa, niż c (już choćby w skojarzeniu z prawem Hubble'a). Ograniczenie c dotyczy właściwie informacji, uzgodnienia właściwości i zjawisk. Niewykluczona jest więc prędkość większa, niż lokalnie mierzona prędkość światła. [Wielu odrazu sądzi, że jeśli coś nie jest wykluczone, to od razu jest prawdą, nawet objawioną.] Czy to nie przeczy szczególnej teorii względności? Okazuje się, że nie... „Wiąże się to bezpośrednio z istnieniem pola grawitacyjnego, zakrzywiającego czasoprzestrzeń. Otóż w niej każdemu nieosobliwemu punktowi przyporządkować można styczną (do zakrzywionej grawitacją) płaską czasoprzestrzeń Minkowskiego, w której obowiązują w pełni prawa szczególnej teorii względności, w tym oczywiście niezmienniczość prędkości światła. Gdy chodzi jednak o dwa oddalone (wystarczająco) od siebie punkty, czasoprzestrzenie Minkowskiego związane z nimi nie pokrywają się. Zakrzywienie przestrzeni łączącej bardzo odległe od siebie obiekty jest już znaczące Sygnał biegnie przecież po krzywej geodezyjnej, a nie po prostej. Ich prędkość względna może więc być większa od c. Dla przypomnienia, prawa szczególnej teorii względności obowiązują w odniesieniu do układów inercjalnych. Obecność pola grawitacyjnego jednak narusza tę inercjalność. [Pamiętamy, że ruch w układzie nieinercjalnym traktować można jako ruch w polu grawitacyjnym.] Zatem wszystko w porządku, a stosowanie wzorów relatywistycznych gdy mowa o obiektach bardzo dalekich nie ma żadnego uzasadnienia”. Tak, często uzasadnia się rzecz. W kontekście naszych rozważań, to czysta ortodoksja. Czy jednak w odniesieniu do Wszechświata jako całości przesłanka ta jest słuszna? Przecież wspomniany kwazar widzimy, zatem światło od niego cały czas do nas dociera (oczywiście nie z prędkością większą niż c). Czy słuszna pomimo, że prawo Hubble’a jednak obowiązuje, a prędkość naszego kwazara wyznaczona przez nas w oparciu o analizę widmową jest jak najbardziej wiarygodna (nie tylko dla mnie)? A przecież wyznacza się ją ze wzoru relatywistycznego, wynikającego bezpośrednio ze szczególnej teorii względności, w tym przypadku zastosowanej bez wahania i bez zastanowienia, nawet w odniesieniu do najbardziej odległych obiektów. Chodzi o wzór (*) przytoczony powyżej. Czyż więc teorii tej (STW) nie można stosować wobec obiektów bardzo dalekich pomimo, że przecież łączy je wspólna historia, że kiedyś w przeszłości wszystkie były razem i uczestniczyły wspólnie w Wielkim Wybuchu jako elementy tego samego układu?

    Przypomnijmy sobie, że zgodnie z ustaleniem tej pracy w wielkiej skali Wszechświat jest płaski w naturze swej przestrzeni. Płaski jest też zgodnie z obserwacją. W każdym razie ewentualne odchylenia od płaskości mają charakter lokalny, natomiast w odniesieniu do obiektów o charakterze kosmologicznym są one absolutnie niezauważalne. To odwrotnie, niż się dziś przypuszcza (patrz fragment powyżej, zapisany kursywą), wbrew skonstatowanej przecież płaskości, która z tego właśnie powodu stanowi „problem”. Czy zatem stosowanie ogólnej teorii względności przy opisie Wszechświata jako całości jest w pełni uzasadnione? Ze szczególną raczej nie ma problemu (wobec tejże płaskości).

Płaskość Wszechświata, jak już wiemy, uzasadnia zresztą już zasada kosmologiczna, która sugeruje, że wypadkowa siła kosmologiczna, działająca na każdy obiekt, równa jest zeru (nawet jeśli ktoś uroczyście stwierdzi, że stosowanie tu sił nie ma najmniejszego sensu, gdyż chodzi o rozszerzającą się przestrzeń). Ale przecież Wszechświat nie posiada cech lokalności, a zakrzywienie przestrzeni, jeśli już o tym chcemy mówić, cechuje układy lokalne. W ostatecznej konkluzji stwierdzić więc możemy, że dopuszczalne jest stosowanie wzorów szczególnej teorii względności (STW) wobec bardzo odległych obiektów. 

OK, mamy płaskość. To dlaczego horyzont ma kształt kuli? Czy wyłącznie chodzi o symetrię i izotropię? O wiarę w estetykę? Ja też nie znalazłem jeszcze kamienia filozoficznego. Trudno ode mnie wymagać wszystkiego. Podejrzewam, że chodzi o specyficzną topologię Wszechświata, która sprawia, nota bene, że jego rozwój przebiega cyklicznie.    

   Ad rem. Wszechświat jest płaski i można stosować STW przy badaniu dynamiki ekspansji Wszechświata. Choć nie ma pewności, że ta droga jest właściwa, pójdźmy nią, a następnie skonfrontujmy otrzymane wyniki ze znaną nam obserwowalną rzeczywistocią. Czy wyniki te są bardziej konsystentne z wynikami obserwacji niż wyniki obliczeń na bazie modelowania tradycyjnego? Że tak, przekonamy się.

    Pójdźmy inną drogą wbrew wszystkiemu. Zanim jednak pójdziemy tą drogą (dzisiaj zarośniętą chwastami, jeśli w ogóle została już wytyczona), warto uściślić to, co stanowi bazę dla powszechnie uzgodnionego (nawet nie z prędkością światła), dzisiejszego pojmowania spraw. To nie dróżka dla samotnika, to szeroka autostrada dla tysięcy aut, na którą się wszyscy pchają pomimo korków (i tworzą nieprzebywalny zator).