Współczesne rozważania kosmologiczne

Standardowy model Wielkiego Wybuchu znakomicie przeszedł wiele testów obserwacyjnych, także o charakterze experimentum crucis. Kosmologowie są jednak swiadomi jego niedostatków. Należą do nich między innymi:

• ograniczona możliwość ekstrapolacji znanych nam praw fizyki do pierwszych ułamków sekundy po Wielkim Wybuchu. Większość fizyków sądzi, że nie można się posuwać do epok wcześniejszych niż około 10^-33s.
• pewność, że w epoce Plancka 10^-43s, w której przyczynowo związany obszar Wszechświata staje się porównywalny z rozmiarami cząstek elementarnych, rządziły Wszechświatem prawa kwantowej grawitacji, której... nie znamy.
• natura tajemniczej ciemnej materii, stanowiącej przeszło 90% masy galaktyk i gromad galaktyk (i ogólnie około jednej czwartej masy Wszechswiata); wiemy tylko, że ciemna materia nie może być zwykłą materią barionową (zwykłymi atomami).
• natura jeszcze bardziej tajemniczej ciemnej energii, stanowiącej około 70% masy Wszechświata i mającej niepokojące własności: ujemne ciśnienie i stałą, niezależną od objętości gęstość; powoduje ona przyspieszanie ekspansji Wszechświata.
• zdumiewająca izotropia i jednorodność Wszechświata (problem horyzontu).
• nierozwiązany problem pochodzenia pierwotnych fluktuacji gęstości kosmicznej plazmy, z których później powstały kosmiczne obiekty (galaktyki, gromady galaktyk i ich supergromady).
• brak odpowiedzi na pytanie, dlaczego Wszechświat jest opisywany geometrią euklidesową (problem płaskości).
• brak odpowiedzi na pytanie o przyczynę Wielkiego Wybuchu, wymiarowość i topologię przestrzeni, pierwotną osobliwość, o to, co było przed Wielkim Wybuchem.

Istnieją, oczywiście, teorie, hipotezy, spekulacje czy ledwie sugestie wychodzące poza standardowy model Wielkiego Wybuchu. Należą do nich na przykład:

• teoria kosmicznej inflacji – najdojrzalsza, z teoretycznego punku widzenia, teoria, usiłująca wyjaśnić problemy horyzontu, płaskości i pochodzenia pierwotnych zaburzeń gęstości. Wciąż jednak brak nie tylko obserwacyjnego potwierdzenia, ale nawet jednoznacznych przewidywań, wynikających z tej teorii.
• rozważania na podstawie teorii strun o tym, co było przed Wielkim Wybuchem. Tu problemem jest to, że teoria strun nie została jeszcze w pełni sformułowana; brakuje również obserwacyjnych przewidywań z niej wypływających.
• koncepcja wielu światów, będąca zaledwie zbiorem luźnych pomysłów. Nie jest poparta ani rzetelną teorią, ani tym bardziej wynikami obserwacji i wielu uważa, że nie lokuje się w obszarze rozważań naukowych.

Literatura

1. B. Greene, Piękno Wszechświata. Superstruny, ukryte wymiary i poszukiwanie teorii ostatecznej, Warszawa 2001.
2. A. H. Guth, Wszechświat inflacyjny. W poszukiwaniu nowej teorii pochodzenia kosmosu, Warszawa 2000.
3. M. Rees, Przed początkiem. Nasz Wszechświat i inne wszechświaty, Warszawa 1999.
4. Kosmos znany i nieznany, “Świat Nauki” (wydanie specjalne) nr 2/2003.