Katie Mack
Koniec wszystkiego. Scenariusze kosmicznej apokalipsy

Tytuł oryginału
The End of Everything (Astrophysically speaking)

ISBN

Copyright © 2020 by Dr. Katie Mack
All rights reserved

Copyright © for the Polish translation by Zysk i S-ka Wydawnictwo s.j., Poznań 2020

Redaktor prowadzący
Dariusz Wojtczak

Redakcja
Adriana Staniszewska

Rysunki
Nick James

Projekt graficzny okładki
Tobiasz Zysk

Wydanie 1

Zysk i S-ka Wydawnictwo
ul. Wielka 10, 61-774 Poznań
tel. 61 853 27 51, 61 853 27 67
dział handlowy, tel./faks 61 855 06 90
sklep@zysk.com.pl
www.zysk.com.pl

Wszelkie prawa zastrzeżone. Niniejszy plik jest objęty ochroną prawa autorskiego i zabezpieczony znakiem wodnym (watermark).

Uzyskany dostęp upoważnia wyłącznie do prywatnego użytku. Rozpowszechnianie całości lub fragmentu niniejszej publikacji w jakiejkolwiek postaci bez zgody właściciela praw jest zabronione.

Konwersję do wersji elektronicznej wykonano w Zysk i S-ka Wydawnictwo.

Mojej mamie, która była ze mną od początku

Autorka dziękuje Alfred P. Sloan Foundation za hojne wsparcie w trakcie badań, zbierania materiałów oraz pisania tej książki w ramach programu Public Understanding of Science.

Wstęp do kosmosu

Jedni mówią, że świat zniszczy ogień.

Inni, że lód.

Iż poznałem pożądania srogie,

Jestem z tymi, którzy mówią: ogień.

Gdyby świat zaś dwakroć ginąć mógł,

Myślę, że wiem o nienawiści

Dość, by rzec: równie dobry lód

Jest, by niszczyć,

I jest go w bród1.

Kwestia końca świata stanowiła przedmiot rozważań i dyskusji poetów i filozofów niemal od jego początku. Obecnie — dzięki nauce — znamy odpowiedź: koniec to ogień. Definitywnie: ogień. Za mniej więcej pięć miliardów lat Słońce wejdzie w fazę czerwonego olbrzyma i spuchnie do takich rozmiarów, że pochłonie orbitę Merkurego. Niewykluczone, że ten sam los spotka Wenus, a Ziemia zmieni się w spaloną, pozbawioną życia, pokrytą magmą skałę. Orbita Ziemi stanie się spiralą, stopniowo zanurzającą się w zewnętrznych warstwach atmosfery Słońca, gdzie nasza planeta ostatecznie dokona żywota, rozpadając się na pojedyncze atomy w gorącym oddechu ginącej gwiazdy.

Zatem: ogień. To pewne. Frost od początku miał rację.

Nie postrzegał jednak świata w odpowiedniej skali. Ja jestem kosmolożką. Zajmuję się badaniem wszechświata jako całości, w największej możliwej skali. Z tej perspektywy nasz świat jest zaledwie drobiną pyłu, zagubioną w ogromnym zmieniającym się wszechświecie. Z mojej perspektywy, zarówno zawodowej, jak i osobistej, istotne jest jednak inne, dalej idące pytanie: jak skończy się wszechświat?

Wiemy, że wszechświat miał początek. Około 13,8 miliarda lat temu wszechświat ze stanu o niewyobrażalnej gęstości stał się obejmującą cały kosmos ognistą kulą materii i energii. W miarę rozszerzania się i ochładzania w gorącej cieczy wszechświata stopniowo pojawiały się zalążki gwiazd i galaktyk, które dziś możemy obserwować na niebie. Powstawały planety, zderzały się galaktyki, a kosmos wypełniało światło. Na skalistej planecie krążącej wokół przeciętnej gwiazdy, leżącej na krawędzi zwykłej spiralnej galaktyki, pojawiło się życie, komputery, politologia oraz wrzecionowate, dwunożne ssaki, które dla przyjemności czytają podręczniki fizyki.

I co dalej? Jak ta opowieść się zakończy? Śmierć planety, a nawet śmierć gwiazdy moglibyśmy w zasadzie przetrwać. Za miliardy lat ludzkość nadal może bowiem istnieć, zapewne w jakiejś nieznanej nam dziś formie, w odległym zakątku wszechświata, poszukując nowych siedlisk i budując nowe cywilizacje. Śmierć wszechświata stanowi jednak ostateczny koniec wszystkiego. Co to oznacza dla nas, dla wszystkiego?

Witaj na końcu czasu2

Istnieje wprawdzie klasyczna (i niezwykle ciekawa) literatura naukowa dotycząca końca świata, lecz z pojęciem „eschatologia” po raz pierwszy zetknęłam się, czytając o religii.

Eschatologia — a zwłaszcza koniec świata jako zjawisko samo w sobie — dla wielu religii stanowi metodę kontekstualizacji teologii oraz wynikających z teologii wniosków, których znaczenie nabiera mocy w kontekście nieuniknionego końca świata. Niezależnie od teologicznych różnic między chrześcijaństwem, judaizmem i islamem mają one wspólną wizję „końca czasu”, w którym świat ulegnie ostatecznej restrukturyzacji, dobro zatriumfuje nad złem, a wybrańcy Boga zostaną nagrodzeni. Wizja Sądu Ostatecznego stanowi zapewne rekompensatę dla tych, którzy w tym niedoskonałym i niesprawiedliwym fizycznym świecie nie mogą oczekiwać dobrego życia, mimo że żyją według nakazów religii. Ostatni rozdział opowieści może ją równie dobrze pogrzebać, jak i uratować, dlatego prawie we wszystkich religiach pojawia się wizja końca świata — a raczej „sprawiedliwego” końca świata — która nadaje właściwe znaczenie całej koncepcji.

Koncepcja zbawienia nie pojawia się we wszystkich eschatologiach, ale i nie wszystkie religie przewidują koniec świata. Niezależnie od szumu, jaki powstał wokół grudnia 2012 roku3, według wierzeń Majów wszechświat ma cykliczny charakter. Podobnie jest w tradycji hinduskiej, w której nie ma żadnego określonego „końca”. W religiach tych poszczególne cykle nie są widziane jako zwykłe powtórzenia, lecz jako możliwość zmiany na lepsze: choć w tym świecie twoje życie wypełnia cierpienie, bądź dobrej myśli, miej nadzieję, że nadejdzie nowy, lepszy świat, w którym nie będzie miejsca na niesprawiedliwość. Z kolei świeckie wizje końca świata zawierają zarówno nihilistyczny pogląd, że nic nie ma znaczenia (i tak ostatecznym końcem będzie nicość), jak i mroczny obraz świata, który wiecznie się powtarza i w którym wszystko, co zdarzyło się w przeszłości, ponownie wydarzy się w przyszłości, za każdym razem w taki sam sposób4. Obie te pozornie sprzeczne teorie są powszechnie kojarzone z Fryderykiem Nietzschem. Nietzsche najpierw głosił śmierć bogów, którzy mogliby ustanowić w świecie porządek i nadać mu sens, a następnie zmagał się z konsekwencjami życia pozbawionego obietnicy ostatecznego odkupienia.

Nietzsche nie był oczywiście jedynym filozofem, który zastanawiał się nad sensem istnienia. Wszyscy — Arystoteles, Lao Tzu, Simone de Beauvoir, kapitan Kirk i Buffy Postrach Wampirów — zadawali to samo pytanie: co to wszystko znaczy? W chwili, gdy piszę te słowa, wciąż nie ma na nie jednoznacznej odpowiedzi.

Niezależnie od tego, czy podzielamy wizję którejś religii lub filozofii, nie sposób zaprzeczyć, że znajomość naszego kosmicznego przeznaczenia musi mieć jakiś wpływ na to, jak postrzegamy nasze życie, a nawet na to, jak je przeżywamy. Jeśli chcemy wiedzieć, czy to, co robimy teraz, będzie miało jakieś ostateczne znaczenie, pierwsze nasuwa się pytanie: jaki będzie efekt? Jeżeli poznamy odpowiedź na to pytanie, zaraz pojawi się następne: co to dla nas oznacza teraz? Czy musimy wynieść śmieci w najbliższy wtorek, jeżeli któregoś dnia wszechświat się skończy?

Przeprowadziłam kwerendę teologicznych i filozoficznych tekstów. W trakcie lektury dowiedziałam się wielu fascynujących rzeczy, lecz sens istnienia nie był jedną z nich. Być może nie potrafię przyjąć odpowiedniej perspektywy. Moją uwagę zawsze najbardziej przyciągały pytania i odpowiedzi, które można rozstrzygnąć dzięki obserwacjom naukowym, matematyce oraz fizycznym dowodom. Jakkolwiek pociągające wydawałoby się przedstawienie sensu istnienia i całej historii w jednej księdze, wiedziałam, że mogłabym zaakceptować tylko taki rodzaj prawdy, który poddaje się analizie matematycznej.

Patrząc w dal

Upłynęły tysiące lat, odkąd ludzkość zaczęła się zastanawiać nad własną śmiertelnością. Filozoficzne konsekwencje tej kwestii nie uległy zmianie, lecz zmieniły się narzędzia, którymi dysponujemy. Pytanie o przyszłość, przeznaczenie i o ostateczny los rzeczywistości ma ściśle naukowy charakter, a odpowiedź jest niebezpiecznie blisko. Nie zawsze tak było. W czasach Roberta Frosta w astronomii toczyły się burzliwe dyskusje na temat tego, czy wszechświat istnieje w stanie stacjonarnym i czy będzie istniał zawsze. Tę pociągającą ideę — nasz kosmiczny dom jako stabilne, bezpieczne miejsce, w którym możemy się powoli zestarzeć — podważyło odkrycie Wielkiego Wybuchu i rozszerzania się wszechświata. Nasz wszechświat wciąż się zmienia, a my dopiero zaczęliśmy budować teorie i prowadzić obserwacje, aby zrozumieć, jak to się dzieje. Odkrycia ostatnich kilku lat, a nawet miesięcy, pozwoliły nam w końcu uzyskać pełniejszy obraz odległej przyszłości kosmosu.

Chciałabym ci go teraz przedstawić. Najdokładniejsze wyniki pomiarów są spójne tylko z kilkoma z wielu apokaliptycznych scenariuszy. Niektóre z nich mogą zostać potwierdzone lub wykluczone przez prowadzone właśnie obserwacje. Analiza tych scenariuszy pozwala nam jednak poznać dzisiejszy stan nauki i spojrzeć na ludzkość w nowy sposób, który może nas uspokoić nawet w obliczu totalnej destrukcji. Z jednej strony bowiem jesteśmy świadomi tego, że jako gatunek nie mamy żadnego znaczenia w skali wszechświata. Z drugiej strony wykraczamy poza nasz doczesny los, wpatrując się w pustkę czasu i przestrzeni, aby poznać choćby niektóre tajemnice kosmosu.

Parafrazując Tołstoja, każdy szczęśliwy wszechświat jest taki sam, ale każdy nieszczęśliwy wszechświat jest nieszczęśliwy na swój sposób. W tej książce chcę pokazać, jak niewielkie zmiany naszej obecnej, niepełnej wiedzy na temat kosmosu mogą prowadzić nas do odmiennych wizji przyszłości: od wszechświata, który zapadnie się w sobie, przez wszechświat, który rozleci się na kawałki, po wszechświat, który ulegnie w końcu nieuniknionej ekspansji w bąblu zagłady. Analizując ewolucję naszego myślenia o wszechświecie i jego ostatecznym końcu oraz zastanawiając się, co to oznacza dla nas, natkniemy się na kilka najważniejszych pojęć fizyki i zobaczymy, jak wiążą się one nie tylko z kosmiczną apokalipsą, lecz także z fizyką zjawisk zachodzących w naszym codziennym życiu.

Kwantyfikując kosmiczny los

Niektórym z nas kosmiczna apokalipsa już teraz spędza sen z powiek.

Świetnie pamiętam moment, gdy zdałam sobie sprawę, że wszechświat może się skończyć w każdej chwili. Siedziałam na podłodze w salonie u profesora Phinneya, gdzie całą grupą studentów astronomii spotykaliśmy się co tydzień na podwieczorku. Profesor siedział na krześle, trzymając na kolanie swoją trzyletnią córkę, i tłumaczył nam, że kosmiczna inflacja — nagłe rozszerzanie się przestrzeni we wczesnej fazie istnienia wszechświata — wciąż stanowi dla ludzi zagadkę. Nie wiadomo, jak się zaczęła i dlaczego się skończyła ani czy nie zdarzy się ponownie, na przykład teraz. Nie ma bowiem gwarancji, że nagłe rozerwanie się przestrzeni nie nastąpi akurat wtedy, gdy siedzimy sobie spokojnie w salonie, jemy ciasteczka i popijamy herbatę.

Poczułam się bezradna, gdy pomyślałam, że podłoga, na której siedzę, może się nagle zapaść pode mną. Utrwalił mi się w pamięci obraz nastolatki, której umysł w jednej chwili wypełnia lęk przed niestabilnym kosmosem. Tymczasem profesor uśmiechnął się zdawkowo i przeszedł do kolejnego tematu rozmowy.

Teraz, gdy sama jestem naukowcem, rozumiem ten uśmiech. Analiza matematyczna i dokonywanie precyzyjnego opisu ogromnych, niemożliwych do powstrzymania procesów może stanowić fascynujące zajęcie. Możliwe losy naszego kosmosu zostały określone, policzone i zważone na podstawie wszystkich dostępnych danych. Nie wiemy, czy gwałtowna kosmiczna inflacja może nastąpić teraz, czy za chwilę, lecz mamy gotowe równania, które ją opisują. W pewnym sensie jest to pocieszająca myśl: my — maleńkie, bezradne istoty ludzkie — nie mamy wprawdzie szans, aby powstrzymać (albo wywołać) koniec wszechświata, lecz możemy przynajmniej go zrozumieć.

Wielu fizyków przechodzi do porządku dziennego nad ogromem kosmosu oraz siłami, które są zbyt potężne, by je zrozumieć. Możemy je ograniczyć do matematyki, dostosować do nich jakieś równania i przestać się tym wszystkim przejmować, ale szok, jakiego doznałam, uświadamiając sobie kruchość wszystkiego wokół, i bezsilność, którą w związku z tym poczułam, pozostawiły znaczący ślad w mojej świadomości. Wciąż myślę o tym, że mamy możliwość spojrzenia na świat z kosmicznej perspektywy, przerażającej, a zarazem dającej nadzieję —jak wtedy, gdy trzymamy w ramionach nowo narodzone dziecko i czujemy delikatne napięcie między wiotkością życia tej małej istoty a jej niewyobrażalnym potencjałem. Mówi się, że astronauci powracający na Ziemię odczuwają zmianę w postrzeganiu świata, zyskując „efekt oglądu” (bądź „efekt widoku z góry”). Gdy widzą planetę z pewnej odległości w przestrzeni kosmicznej, mogą lepiej dostrzec, jak krucha jest ta nasza mała oaza i jak bardzo nasz gatunek — być może jedyne myślące istoty w kosmosie — potrzebuje zjednoczenia i pojednania.

Rozważanie ostatecznego końca wszechświata stanowi dla mnie właśnie takie doświadczenie — rodzaj intelektualnego luksusu, który zapewniają mi narzędzia pozwalające na dokonanie analizy najodleglejszych obszarów przestrzeni i czasu. Gdy zadajemy sobie pytanie, czy to rzeczywiście będzie trwać wiecznie, uwiarygadniamy naszą własną egzystencję, rozciągamy ją nieskończenie w przyszłość, określamy i oceniamy nasze dziedzictwo. Gdy uznajemy ostateczny koniec, nadajemy naszej egzystencji kontekst, sens, a nawet nadzieję, odsuwamy od siebie codzienne, drobne troski i — paradoksalnie — żyjemy pełniej. Może to jest właśnie sens, którego szukamy.

Jesteśmy coraz bliżej ostatecznej odpowiedzi. Niezależnie od politycznych zawirowań naszego świata nauka przeżywa swój złoty wiek. Ostatnie odkrycia, nowe technologie i narzędzia teoretyczne umożliwiają nam postęp w tempie, które wcześniej było niewyobrażalne. Odkrycia, analizy i próby zrozumienia początku wszechświata zajęły wiele dziesiątków lat, lecz naukowe analizy możliwych scenariuszy końca wszechświata przeżywają teraz swój renesans. Wyniki obserwacji przy użyciu potężnych teleskopów oraz rezultaty eksperymentów w potężnych akceleratorach ukazują nowe ekscytujące (choć niekiedy przerażające) możliwości i zmieniają nasze poglądy na mniej lub bardziej prawdopodobne scenariusze ewolucji kosmosu w odległej przyszłości. W tej dziedzinie mamy dziś bowiem do czynienia z niewiarygodnym postępem, który pozwala nam spojrzeć w ostateczną ciemność znad krawędzi przepaści. Ale na razie tylko jakościowo, nie ilościowo.

Kosmologia, jako jedna z dziedzin fizyki, nie polega jednak na poszukiwaniu sensu, lecz na odkrywaniu fundamentalnych praw przyrody. Starając się precyzyjnie określić kształt wszechświata, rozkład materii i energii we wszechświecie oraz siły, od których zależy jego rozwój, odkrywamy tropy wiodące do głębszej struktury rzeczywistości. Często kojarzymy postęp i odkrycia w fizyce z eksperymentami wykonywanymi w laboratoriach, lecz większość naszej wiedzy o prawach rządzących światem natury nie wynika z badań, lecz ze zrozumienia ich związków z obserwacjami nieba. Na przykład do odkrycia struktury atomów przyczyniło się między innymi skojarzenie wyników eksperymentów nad radioaktywnością z układem linii widmowych obserwowanych w świetle słonecznym. Sformułowane przez Newtona prawo powszechnego ciążenia (uniwersalne prawo grawitacji) mówiące, że ta sama siła, która powoduje, iż klocek zsuwa się po równi pochyłej, utrzymuje Księżyc i planety na ich orbitach, doprowadziło ostatecznie do powstania ogólnej teorii względności, wielkiego osiągnięcia Alberta Einsteina. Teoria Einsteina nie została potwierdzona w wyniku pomiarów wykonanych na Ziemi, lecz w wyniku obserwacji dziwnych ruchów orbity Merkurego oraz położeń gwiazd w czasie całkowitego zaćmienia Słońca.

Obecnie odkrywamy, że hipotezy i modele w teorii cząstek, które przez dziesiątki lat tworzyliśmy i testowaliśmy w naszych najlepszych laboratoriach, są niekompletne. Wskazówki pochodzą z nieba: obserwacje ruchów i układów galaktyk — kosmicznych konglomeracji, podobnie jak nasza Droga Mleczna zawierających miliardy lub biliony gwiazd — prowadzą do wniosku, że w naszych teoriach cząstek istnieją poważne luki. Nie wiemy jeszcze, jak będzie wyglądać rozwiązanie tego problemu, lecz możemy spokojnie założyć, że badania kosmosu pozwolą nam uporządkować te teorie. Dzięki współdziałaniu kosmologii i fizyki cząstek możliwe było określenie ogólnego kształtu czasoprzestrzeni, ustalenie głównych elementów rzeczywistości oraz spojrzenie wstecz do czasu przed powstaniem gwiazd i galaktyk, aby sprawdzić, skąd pochodzimy, nie tylko jako istoty żywe, ale także jako materia.

To oczywiście działa w obie strony. Z jednej strony współczesna kosmologia pomaga nam w zrozumieniu mikroświata, a z drugiej — eksperymenty i teorie cząstek umożliwiają nam wgląd w funkcjonowanie wszechświata w największej skali. To zestawienie obu podejść stanowi istotę współczesnej fizyki. Wbrew powszechnemu mniemaniu postęp w nauce nie polega na nagłych odkryciach typu „eureka” ani na gwałtownych zwrotach i zmianach koncepcji. Znacznie częściej polega na stosowaniu istniejących teorii, doprowadzaniu ich do skrajności i obserwowaniu, w którym miejscu się załamują. Gdy kiedyś uczeni obserwowali kule staczające się ze zbocza5 i planety przemieszczające się na niebie, nie mogli przewidzieć, że w przyszłości potrzebna będzie teoria, która pozwoli opisać zakrzywienie przestrzeni w sąsiedztwie Słońca lub niewyobrażalną siłę grawitacji wewnątrz czarnych dziur. Nie mogli także marzyć, że któregoś dnia będziemy próbowali zmierzyć siłę grawitacji działającą na pojedynczy neutron6. W ogromie wszechświata jest tyle niezwykłych zjawisk, które możemy zaobserwować. Co więcej, możemy poznać wczesny etap jego ewolucji, gdy cały kosmos był ekstremalnym zjawiskiem.

Krótka uwaga na temat terminologii. Kosmologia jako dyscyplina nauki zajmuje się badaniem wszechświata jako całości, od początku do końca, włączając w to jego elementy składowe, ewolucję w czasie oraz rządzące nim prawa fizyki. W astrofizyce kosmologiem jest każdy, kto zajmuje się bardzo odległymi obiektami, ponieważ (1) obejmuje ona spory kawałek wszechświata, (2) w astronomii obiekty, które są odległe od siebie w przestrzeni, są także odległe w czasie, ponieważ ich światło, które do nas dociera, musiało długo podróżować — czasem nawet miliardy lat. Niektórzy astrofizycy zajmują się badaniem początków i ewolucji wszechświata, inni specjalizują się w badaniach odległych obiektów (galaktyk, gromad galaktyk i tak dalej) oraz ich właściwości. W fizyce kosmologią zazwyczaj zajmują się teoretycy. Na przykład niektórzy kosmolodzy zatrudnieni na wydziałach fizyki (w odróżnieniu od wydziałów astronomii) analizują alternatywne teorie cząstek, które mogą mieć zastosowanie do pierwszej miliardowej z miliardowej części sekundy istnienia wszechświata. Inni zajmują się modyfikacjami teorii grawitacji Einsteina, które mogłyby zostać wykorzystane do opisu tak hipotetycznych obiektów, jak czarne dziury, mogące istnieć tylko w wyższych wymiarach przestrzeni. Niektórzy kosmolodzy zajmują się badaniami całych wszechświatów — innych, hipotetycznych wszechświatów, które mają całkowicie odmienny kształt od naszego, inną liczbę wymiarów oraz inną historię — aby uzyskać wgląd w matematyczne struktury teorii, które mogłyby kiedyś znaleźć zastosowanie do naszego wszechświata7.

Wniosek z tego jest taki, że dla wielu ludzi kosmologia oznacza mnóstwo różnych rzeczy. Kosmolog, który bada ewolucję galaktyk, może się poczuć zagubiony, rozmawiając z kosmologiem, który zajmuje się parowaniem czarnych dziur w ramach kwantowej teorii pola, i vice versa.

Dla mnie to wszystko jest fascynujące. Po raz pierwszy zetknęłam się z kosmologią dzięki książkom i wykładom Stephena Hawkinga. Miałam wtedy około dziesięciu lat. Hawking opowiadał o czarnych dziurach, zakrzywieniu czasoprzestrzeni, Wielkim Wybuchu i wielu innych zjawiskach, które sprawiły, że czułam, jakby mój mózg skakał z radości. Nie mogłam przestać o tym myśleć. Gdy usłyszałam, że Hawking nazywa siebie kosmologiem, wiedziałam już, że to jest to, że też chcę być kosmologiem. W czasie mojej kariery badałam różne zjawiska z zakresu szeroko rozumianej kosmologii, przeskakiwałam od fizyki do astronomii i z powrotem, studiowałam czarne dziury, galaktyki, międzygalaktyczny gaz, tajniki Wielkiego Wybuchu i ciemnej materii, a także rozważałam to, że wszechświat może nagle zniknąć8. W młodości sporo czasu poświęciłam nawet na eksperymenty. Pochłonęła mnie eksperymentalna fizyka cząstek i zabawa laserami w laboratorium fizyki jądrowej (wbrew temu, na co mogłyby wskazywać zapisy, to nie ja wywołałam pożar), co skończyło się wiosłowaniem w nadmuchiwanej łodzi wokół wysokiego na 40 metrów, wypełnionego wodą podziemnego detektora neutrin (ten wybuch to także nie moja wina).

Dziś jestem raczej teoretyczką, zapewne z korzyścią dla wszystkich. Nie prowadzę obserwacji ani eksperymentów, nie analizuję danych, choć niekiedy prognozuję, co mogą przynieść przyszłe obserwacje lub eksperymenty. Pracuję głównie w obszarze, który fizycy nazywają fenomenologią — to coś pomiędzy formułowaniem nowych teorii a ich testowaniem. Inaczej mówiąc, poszukuję nowych sposobów łączenia hipotez na temat struktury wszechświata, wynikających z fundamentalnych teorii fizycznych, z wynikami obserwacji astronomicznych oraz eksperymentów prowadzonych w laboratoriach fizycznych. Muszę ciągle się uczyć, by wiedzieć wszystko o wszystkim9, co oznacza mnóstwo fajnej zabawy.

Uwaga, spoiler!

Ta książka jest dla mnie pretekstem, by nieco dokładniej zająć się kwestią, dokąd to wszystko zmierza, co to wszystko oznacza i czego możemy się dowiedzieć o wszechświecie, w którym żyjemy, zadając takie pytania. Na żadne z tych pytań nie ma jednej, powszechnie przyjętej odpowiedzi — pytanie o los całego istnienia wciąż jest otwarte. Stanowi ono obszar intensywnych badań, w którym wnioski, jakie formułujemy, zależą od niewielkich zmian dostępnych danych lub interpretacji tych danych. W tej książce rozważymy pięć możliwości, które obecnie najczęściej pojawiają się w dyskusjach zawodowych kosmologów, i przeanalizujemy argumenty za i przeciw każdej z nich.

Wszystkie scenariusze przewidują różne formy apokalipsy, do których prowadzą pewne procesy fizyczne, lecz wszystkie są zgodne w jednym: nastąpi koniec. W literaturze poświęconej kosmologii nie znalazłam ani słowa o tym, że wszechświat miałby być niezmienny i istnieć zawsze. W najlepszym razie znajdzie się on w stanie przejściowym, w którym — praktycznie rzecz biorąc — wszystko ulegnie zniszczeniu i (przynajmniej w widzialnej dla nas części kosmosu) nie zostanie w nim żadna zorganizowana struktura. To właśnie będę nazywać końcem (z przeprosinami dla wszelkich chwilowo świadomych kwantowych fluktuacji, które mogą to czytać)10. Niektóre scenariusze przewidują, że kosmos może się odnowić, a nawet powtórzyć, w taki czy inny sposób. Otwarta pozostaje kwestia — stanowiąca przedmiot gorących dyskusji — czy jakakolwiek forma pamięci przeszłych iteracji może przetrwać. Równie aktualna — i też będąca przedmiotem dyskusji — wydaje się kwestia, czy jakakolwiek forma ucieczki przed kosmiczną apokalipsą jest w ogóle możliwa. Najbardziej prawdopodobne jest, że koniec naszej małej wysepki istnienia, znanej jako widzialny wszechświat, stanowi w istocie prawdziwy koniec wszystkiego. Opowiem ci więc, jak może do tego dojść.

Abyś to lepiej zrozumiał, zacznę od przedstawienia krótkiej historii wszechświata, od początku do chwili obecnej, a dopiero potem przejdę do jego destrukcji. W każdym z pięciu rozdziałów przeanalizuję jedną z możliwości końca — w jaki sposób może do niego dojść, jak to będzie wyglądało i jak nasza rosnąca wiedza o fizycznej rzeczywistości pozwala nam przechodzić od jednej hipotezy do drugiej. Zaczniemy od Wielkiego Krachu11, wielkiego kolapsu wszechświata, który nastąpi wtedy, gdy nasz rozszerzający się dotąd wszechświat zacznie się kurczyć. Następnie będą dwa rozdziały o apokalipsach spowodowanych przez ciemną energię. Według jednej z nich wszechświat zawsze będzie się rozszerzał, a zarazem stopniowo pustoszał i ciemniał. Według drugiej wszechświat po prostu się rozerwie. Potem omówię rozpad próżni, czyli nagłe powstanie kwantowego bąbla śmierci12, który pochłonie kosmos. Na koniec odsłonię przed tobą spekulatywny obszar cyklicznej kosmologii, obejmującej teorie dodatkowych wymiarów przestrzeni, w których nasz kosmos może zostać zniszczony w wyniku zderzenia z równoległym wszechświatem… które będzie wielokrotnie, cyklicznie się powtarzać. W ostatnim rozdziale połączę wszystkie wątki i przedstawię opinie kilku ekspertów na temat poszczególnych scenariuszy oraz oczekiwań co do nowych teleskopów i planowanych eksperymentów, a także na temat tego, jakie mamy szanse, aby raz na zawsze rozstrzygnąć kwestię końca.

Co to oznacza dla nas, maleńkich istot żyjących w tym ogromnym, obojętnym kosmosie, to całkiem inna sprawa. W epilogu przedstawię kilka możliwości i rozważę, czy nasza świadomość może w jakiejkolwiek formie przetrwać zniszczenie wszechświata13.

Wciąż nie wiemy, czy wszechświat skończy się w ogniu, lodzie czy w czymś, co będzie bardziej nie z tej ziemi. Wiemy jednak, że warto poświęcić swój czas i wysiłek, aby zbadać i poznać to ogromne, piękne, niezwykłe miejsce. Póki jeszcze możemy.

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

1 Robert Frost, Ogień i lód, tłum. Ludmiła Marjańska, 1920.

2 Nawiązanie do tytułu książki Welcome to the End Times Craiga C. White’a; ten i większość śródtytułów stanowią nieprzetłumaczalne aluzje kulturowe, głównie do literatury, języka i kultury anglosaskiej (przyp. tłum.).

3 Kalendarz Majów przewidywał 21 grudnia.

4 Pogląd ten był prezentowany (choć nie w kategoriach filozoficznych) w serialu telewizyjnym Battlestar Galactica, emitowanym w latach 2004-2009.

5 Autorka nawiązuje do eksperymentów Newtona i Galileusza związanych z badaniem prędkości, grawitacji i przyspieszenia (przyp. tłum.).

6 Robimy to, podrzucając neutrony. Naprawdę. Najpierw schładzamy je do temperatury bliskiej absolutnego zera, następnie spowalniamy je do prędkości piechura i wtedy odbijamy je w górę niczym piłeczkę pingpongową. W ten sposób możemy się także dowiedzieć czegoś o tajemniczej ciemnej energii, która powoduje przyspieszającą ekspansję naszego wszechświata. Fizyka jest szalona.

7 Teoretycy tworzą mnóstwo wersji teorii strun (teoria strun to ogólna nazwa teorii, które w różny sposób łączą grawitację i teorię cząstek; w większości są to prace polegające na rozwijaniu struktur matematycznych, które nie mają zastosowania do „rzeczywistego” świata). Gdy biorę udział w seminariach poświęconych teorii strun, muszę niekiedy powstrzymywać się przed podniesieniem ręki, aby powiedzieć, że obliczenia te nie mają nic wspólnego z naszym wszechświatem, na wypadek, gdyby któryś ze słuchaczy był równie zdezorientowany jak ja, gdy zaczęłam chodzić na takie seminaria.

8 Było to jedno z najciekawszych zagadnień, którymi się zajmowałam, i stąd ta książka. Sama nie wiem, dlaczego to mi się tak podoba. Może to zły znak?

9 Mówimy tu o wszechświecie, więc naprawdę mam na myśli WSZYSTKO.

10 Więcej na ten temat w rozdziale 3, gdzie oddam głos zwolennikom mózgów Boltzmanna.

11 Angielski termin „Big Crunch” w polskiej literaturze tłumaczony jest najczęściej jako Wielki Kres lub Wielki Krach, lecz można też spotkać się z określeniami: Wielki Kolaps, Wielki Zgniot, Wielka Zapaść, Wielki Skurcz (przyp. tłum.).

12 Jego techniczna nazwa to „bąbel prawdziwej próżni”, co chyba brzmi równie złowieszczo.

13 Kolejny spoiler: marne szanse.