Oczywiście, będę pisał nie o wędrówce Maxa Plancka, zmarłego już dawno temu wybitnego fizyka niemieckiego, od którego wzięła początek fizyka kwantowa ,lecz o niezwykłej sondzie kosmicznej o nazwie “Planck” , jaką wystrzeliła 14 maja 2009 r. na pokładzie rakiety Ariane 5 , ESA – European Space Agency,
ze swojej bazy w Kourou w Gujanie Francuskiej.
A także o konsekwencjach dla obrazu wszechświata wynikających z badań dotychczas przez tę sondę kosmiczną przeprowadzonych.
Europejska Agencja Przestrzeni [ESA } powstała w 1975 roku w celach eksploracji i zastosowania przestrzeni kosmicznej. Zrzesza 18 członków – państw europejskiech. Kanada jest stowarzyszona z ESA, a Polska w trakcie kilkuletniego kandydowania.
Przez ponad 30 lat istnienia ESA uczestniczyła w kilkudziesięciu badaniach sondażowych kosmosu [np.Cassini-Huygens,NASA-Hubble Space Teleskope,SOHO,ISO,IUF] prowadzonych przez inne agencje i programy narodowe, lecz projekt o kryptonimie “Planck” jest jej samodzielnym projektem i od razu o doniosłości poznawczej - rekordowej.
Fot.1. Sonda "Plancka" widok ogólny
Sonda “Planck” wyruszyła ponad półtora roku temu w przestrzeń kosmiczną w jednym celu:
zbadać mikrofalowe promieniowanie tła [CMB- Cosmic Mikrowave Background ] z okresu ok.300 000 lat po Big-Bangu ,czyli po Wielkim Wybuchu.
“Plancka” poprzedziły COBE i WMAP ,ale tamte sondy wykonały pomiary o dokładności “słoniowatej” w stosunku do tej, z jaką prowadzi pomiary sonda ESA.
”Planck” mierzy wahania CMB z niespotykaną dotąd dokładnością, i to taką ,o której twórcy zainstalowanej na sondzie aparatury pomiarowej, ośmielają się twierdzić, że nigdy nie zostanie już zwiększona.
I jest to prawdopodobne, gdyż detektory CMB są w systemie kriogenicznym utrzymującym je w temperaturze prawie zera absolutnego ! Rejestrują promieniowanie tła w dwóch obszarach i dziewięciu zakresach.
Obszary to :
HFI o częstotliwości 84 GHz –1TGz
LFI o częstotliwości 27 GHz-77GHz
A wyznaczenie temperatury “tła” będzie z dokładnością jednej milionowej K.
Dzięki takiej dokładności uzyska się ostry obraz historii wszechświata bardzo wczesnego, podwyższając tym samym stopień prawdopodobieństwa hipotezy Big-Bangu [ lub go korygując ], a jednocześnie będzie możliwe sprawdzenie Modelu Standardowego Cząstek Elementarnych przez wyznaczenie sześciu [z dwudziestu dwóch] stałych fizycznych. Na pokładzie sondy “Plancka” zainstalowano także teleskop optyczny o aperturze 1,5 m.
Technika badania tła polega na omiataniu [skanowaniu] zamkniętego kątem 2 “Pi” , pasa nieba o szerokości ponad 20 stp.
Fot.2.Model przestrzenny skanowania pasa nieba
12 stycznia bieżącego roku, ESA przedstawiła pierwsze pełne wyniki badań wzbudzając sensację w świecie naukowym. Na ich podstawie można zrekonstruować obraz wszechświata z fazy, kiedy stawał się przezroczysty dla promieniowania ExB .
Faza ta jest niesłychanie intrygująca : absolutnie ciemny, pyłowy wszechświat zaczęło ogarniać rozprzestrzeniające się światło niewidzialne i za nim – widzialne.
Z materii pyłowej zaczęły się wówczas formować pierwsze gwiazdy, oraz skupiska gwiazd ,czyli proto-galaktyki.
Fot. 3. Nowy ogólny widok nieba,Planck,czerwiec 2010
Dlaczego? Dlaczego dopiero teraz? po ok.300 000 lat.
Czy dlatego ,że akt kreacji nadal trwał? A może dlatego, że z pewnym opóźnieniem rodziła się struktura praw ?
Same pytania i pragnienie poznania.
”Planck” wykrył także ponad 20 supergromad galaktyk w odległościach ponad 500 milionów lat świetlnych.
Analizy i wyliczenia rozmaitych wielkości z materiału obserwacyjnego będą trwały przez cały rok, a nowa seria badań zostanie podjęta w latach 2011-2012 roku i zakończona w 2013.
Fot.4.Włókna zimnego [12 K- 60 K] pyłu kosmicznego o fraktalnej strukturze odległe o 500 l.św.
Model pojawienia się i rozwoju naszego wszechświata w akcie Big-Bangu, był niegdyś hipotezą sformułowaną pierwszy raz przez ks. G.H.Lamaitre’a ,światowej sławy astrofizyka relatywistę, z pochodzenia Belga [1].
Dzisiaj ten model jest już paradygmatem kosmologii.
Czym jest paradygmat w nauce ścisłej, jaką jest fizyka – wiemy dużo, od czasów wystąpienia Kuhna i jego szkoły metodologicznej [2], oraz K.Poppera [3].
Teoria naukowa staje się paradygmatem [ ale nie dogmatem, nie prawdą absolutną ],gdy większość jej twierdzeń jest potwierdzona doświadczalnie i tworzy niesprzeczny logicznie system.
Zwrot “większość “ oznacza ,że teoria fizyczna może funkcjonować jako paradygmat i w sytuacji , gdy istnieją hipotezy logicznie z niej wynikające, ale nie potwierdzone doświadczalnie.
Ten fakt, czyni z paradygmatu, system pojęć otwarty ,poddany procedurze falsyfikacji, nie zawierający odpowiedzi pewne na wszelkie pytania.
Paradygmat , który wszystko wyjaśnia w danej dziedzinie rzeczywistości, nie jest teorią naukową [3].
Teoria powstania wszechświata poznawanego przez nas , w akcie Wielkiego Wybuchu [Big-Bang] spełnia powyższe kryteria.
Fot.5. Nowoodkryte gromady galaktyk
Z paradygmatu o Bing-Bangu od razu wynikło [prace Gamowa-Alphera-Hermana [4], że :
- wszechświat w fazie obecnej musi zawierać ok.90 % wodoru, oraz ok.8 % helu.
- W określonej fazie rozwoju wszechświata musiało pojawić się promieniowanie ExB [ jako świetlne “echo” owego wybuchu ] o rozkładzie jednorodnym w przestrzeni kosmicznej [ mikrofalowe promieniowanie “tła” ]
- Czasoprzestrzeń musi być dynamiczna i podlegać ekspansji
- Rozkład galaktyk zmienia się z odległością[młode galaktyki i kwazary są obserwowane jedynie na wielkich odległościach]
- Zgodnie z hipotezą fazy inflacyjnej w momencie początkowym [ A.Guth, 5 ], wystąpiły fluktuacje promieniowania CMB, które aktualnie można zweryfikować przez niejednorodności w rozkładzie temperaturowym.
Wszystkie przewidywania zostały obserwacyjnie i pomiarowo potwierdzone. Jednak w paradygmacie Big-Bangu istnieją niejasności i nie wszystkie obserwacyjne dane zgadzają się z teoretycznymi.
Big-Bang nie radzi sobie na przykład z samym faktem powstania galaktyk: dlaczego i jak powstały te struktury gwiezdne.
Konkurencyjny do niego model wszechświata i ewolucji kosmicznej o nazwie “model stanu stacjonarnego” autorstwa Hoyle-Gold-Bondi [1948], nie uzyskał jednak statusu paradygmatu kosmologii.
Idea Wielkiego Wybuchu ,aktualnie przybiera różne postaci idei konkurencyjnych do niej ,przy czym atak idzie w kierunku odrzucenia poglądu, iż był to absolutny początek wszechświata, początek czasu i przestrzeni, narodziny bytu.
Możliwe ,że przyczyną tego odrzucania , jest łączenie -w popularyzacji - teorii fizycznej, jaką jest Big-Bang , z ideą religijną o stworzeniu wszechświata przez Boga. Ateiści ,lub wrogowie chrześcijaństwa, wolą “dmuchać na zimne” i z zasady Big-Bang opatrują anatemą.
Stąd w obrębie fizyki strun, pojawiło się kilka śmiałych hipotez "pre-big-bangu".
Jest więc zgoda na “wielki –wybuch “,ale nie rozumiany jako absolutny początek “wszystkiego” .
Coś przed Big – Bangiem musiało się wydarzyć, czyli coś przed “początkiem” już było, istniało. Była przestrzeń i był czas, a także materia.
W istniejącej wcześnie wielowymiarowej przestrzeni, na skutek “zderzenia się” dwóch co najmniej 3D-bran [ strun trójwymiarowych kosmicznych rozmiarów], które są traktowane jako “pre-wszechświaty ,w stosunku do wszechświata poznawanego przez nas – powstał nasz wszechświat.
I ten moment narodzin naszego wszechświata można nazywać Big-Bangiem.
Czyli narodziny ,w czymś wcześniejszym i jako wynik katastrofy.
I nareszcie ateiści są zadowoleni.
Pisałem o tym bardziej szczegółowo przy okazji recenzowania najnowszej pracy Rogera Penrose [6].
Sonda kosmiczna “Planck” w sposób wyjątkowy ukazuje przełom w dziejach myśli ludzkiej.
Dotychczasowe wizje budowy i ewolucji wszechświata poznawanego przez człowieka przed pojawieniem się nauki nowożytnej, miały swój rodowód w poezji, religiach i filozofii. Od czasów renesansu ,po pojawieniu się lunet i teleskopów obraz wszechświata był budowany na obserwacji i z wykorzystaniem teorii mechaniki Galileusza –Newtona.
W czasach współczesnych, po zastosowaniu specjalnych napędów ,pojawiły się sondy kosmiczne pracujące w odległych obszarach Układu Słonecznego,[międzygwiezdna przestrzeń jest jeszcze niedostępna dla wehikułów ziemskich] i rozpoczęto bezpośrednie pomiary różnych przewidywanych teoretycznie fenomenów i wielkości.
A także – co jest chyba najważniejsze- odkrywa się nowe zjawiska i nowe obiekty, których z Ziemi prawdopodobnie nigdy by nie odkryto. Wzrasta bowiem czułość aparatury obserwacyjnej i pomiarowej[np. teleskop Hubblea na platformie satelitarnej].
W obliczu powyższego, nasze wizje wszechświata, jego życia i czasu przyszłego ,a także prawdopodobny początek i narodziny podlegają weryfikacji obserwacyjno - pomiarowej, kosmologia staje się nauką empiryczną.
Obraz wszechświata, jego początek i koniec ,struktura i skład przechodzą spod wpływów poezji, religii i filozofii ,we władanie ścisłych nauk przyrodniczych.
Jednak natura człowieka , jego dusza, nieodmiennie pragną pokarmu nie tylko dla umysłu, lecz także dla serca. A może pradawne wizje powstania i życia wszechświata, a także te odnoszące się do Ziemi- owego domu człowieka, były cenniejsze dla życia wewnętrznego i gospodarzenia ziemian? Nadawały sens wszystkiemu co istnieje i znaczenie?
Nauka rozwiązuje problemy, wyjaśnia zjawiska ,umożliwia technikę ,ale jednocześnie odsłania coraz to nowe i coraz to głębsze tajemnice urządzenia przyrody wzmagając tym samym niepokój duszy ludzkiej. Dusza na ścieżkach nauki zapytuje o sens istnienia wszechświata, jego cel i przeznaczenie.
Pytań egzystencjalnych nie ubywa, lecz wręcz przeciwnie.
“Planck” bada pierwszy okres życia wszechświata, lecz nie udziela odpowiedzi na pytanie natury filozoficznej:
Dlaczego wszechświat zaistniał?
Czy musiał zaistnieć?
Dlaczego narodziła się materia?
Nie mogła być tylko sama czasoprzestrzeń?
Czy to była kreacja z “niczego”?
Czy może była jakaś “pre-materia” wieczna ?
Może to ów tajemniczy eter –jako pre-materia - w jakimś nieznanym nam procesie wytrysnął, wyłonił z siebie coś ,co nazwaliśmy po miliardach lat “materią” i czego wciąż nie możemy pojąć?
Z pewnością, nauka stale powiększa - krąg poznawanego. Ale brzegi poznanego stają się coraz większe, i tym samym coraz większe stają się styczne z nimi brzegi nie-poznanego. Niewątpliwe ,jest to paradoks epistemiczny, właściwie uniemożliwiający –z przyczyn zasadniczych ,a nie technicznych – powstanie Teorii Wszystkiego [TOE].
Też zrodzonej z pewnej tęsknoty duszy człowieka.
Literatura
[1] M.Heller, Kosmologia Lemaître'a, UW, Warszawa,2008.
[2]T.S.Kuhn, Struktura rewolucji naukowych, Aletheia,
Warszawa,2009
[3]K.R.Popper,Wiedza obiektywna,PWN,Warszawa,1992
[4] R.Alpher, K.Herman, Theory of the Origin and Relative Abundance Distribution of the Elements Rev. Mod. Phys. 22, 1950, s.153–212[5] A.Guth,Wszechświat inflacyjny,Warszawa,2000 ,nowsza rozprawa [2002] tego autoraw Google : physicsatmit_02_cosmology.pdf[6]http://autodafe.salon24.pl/242458,fizyka-eonow
