Stephen Hawking: Einstein álma

13

A világegyetem jövője (*)


(*) Eredetileg Darwin-előadás keretében hangzott el a Cambridge-i Egyetemen 1991 januárjában.
A jelen tanulmány témája a világegyetem jövője, pontosabban az, hogy mit gondolnak a kutatók a világegyetem jövőjéről. Nagyon nehéz megjósolni, hogy mit hoz a jövő. Régebben egyszer azon gondolkodtam, hogy könyvet kellene írnom A tegnap holnapja: a jövő története címmel. A könyv a jövőre vonatkozó jóslatok, előrejelzések története lett volna, amelyeknek szinte mindegyike nagy melléfogásnak bizonyult. A kutatók azonban a kudarcok ellenére hisznek abban, hogy előre tudják jelezni a jövő alakulását.

      A régmúlt időkben a jövőbelátás a jósdák és jósok feladata volt. A jóslással többnyire nők foglalkoztak, akiket kábító hatású anyagokkal vagy vulkanikus gőzök belélegeztetésével önkívületi állapotba hoztak. Látomásaikat ezután a jelen lévő papok értelmezték. Hozzáértésre tulajdonképpen csak az értelmezés során volt szükség. Az ókori Görögországban a híres delphoi jósda arról volt ismert, hogy minden eshetőségre biztosítani akarta magát és általában kétértelmű válaszokat adott. Amikor a spártaiak megkérdezték, mi történik, ha a perzsák megtámadják Görögországot, a jósda azt a választ adta, hogy vagy elpusztul Spárta, vagy megölik a királyát. Azt hiszem, a papok jól meggondolták, hogy ha egyik lehetőség sem bizonyulna igaznak, akkor a spártaiak olyan hálásak lennének Apollónak, hogy még jósdája tévedését is elnéznék. A spártai királyt valóban megölték a thermopülai szoros védelmezése közben, Spárta viszont megmenekült, és a későbbiek során a perzsák végleges vereséget szenvedtek.

      Egy másik alkalommal Kroiszosz, Lüdia királya, az akkori világ leggazdagabb embere fordult a jósdához azzal a kérdéssel, hogy mi történik, ha betör Perzsiába. A jósda válasza az volt, hogy ebben az esetben egy nagy királyság fog összeomlani. Kroiszosz ezt úgy értelmezte, hogy a Perzsa Birodalom fog összeomlani, ehelyett azonban saját királysága dőlt meg, ő maga pedig máglyán végezte és elevenen elégették.

      Az ítéletnap újkori profétái több támadási felületet nyújtanak, amikor a világ végét napra pontosan megjósolják. Ezzel még a tőzsdeindexet is meg tudták ingatni, bár nem megy a fejembe, hogy a világ végének közeledése miatt miért akarja valaki a részvényét pénzre váltani. Valószínű, hogy egyiket sem viheti magával.

      Eddig a világ végére megjósolt valamennyi dátum esemény nélkül múlt el. A próféták gyakran meg is magyarázták a hibát. Például William Miller, a Hetedik nap adventistái (szombatot ünneplő adventista gyülekezet) alapítója azt jósolta, hogy Krisztus második eljövetele 1843. március 21. és 1844. március 21. között fog bekövetkezni. Miután semmi sem történt, a dátumot 1844. október 22-re változtatta. Mivel addig az időpontig sem történt semmi, egy új értelmezéssel állt elő, amely szerint változatlanul 1844 a második eljövetel éve, azonban előbb számba kell venni az Élet Könyvében szereplő neveket. Ezután következik az ítélkezés azok felett, akik nem szerepelnek a könyvben. Szerencsére úgy látszik, hogy a számbavétel eléggé elhúzódik.

      Sokszor a tudományos előrejelzések sem megbízhatóbbak annál, mint amit a jósdák vagy a próféták mondanak - gondoljunk csak az időjárás-jelentésre. De az a véleményünk, hogy bizonyos körülmények között képesek vagyunk megbízható előrejelzéseket készíteni, és a világegyetem jövőjének nagy léptékű leírása ezek közé tartozik.

      Az elmúlt háromszáz év alatt felfedeztük az anyagra normális körülmények között érvényes természeti törvényeket. Nem ismerjük viszont azokat a teljesen egzakt törvényeket, amelyek az anyag viselkedését rendkívül szélsőséges körülmények között is leírják. A világegyetem keletkezésének megértéséhez fontos ismernünk ezeket a törvényeket is, bár az univerzum jövőbeli fejlődését ezek már nem befolyásolják, hacsak nem következik be a világegyetem összehúzódása egy nagy sűrűségű állapotba. Hogy a nagy energiákra vonatkozó törvények megnyilvánulása milyen kevéssé játszik szerepet a környezetünkben, azt jól mutatja az a tény, hogy hatalmas és drága részecskegyorsítókat kell építenünk az ilyen állapotok tanulmányozására.

      Még ha ismernénk is a világegyetemet leíró alapvető törvényeket, nem tudnánk felhasználni a távoli jövőben lezajló események megjóslására, mert a fizika egyenleteinek megoldásai során felléphet a káosznak nevezett tulajdonság. Ez közelebbről azt jelenti, hogy a megoldások instabilak: ha egy rendszer állapotát valamely időpontban nagyon kis mértékben megváltoztatjuk, akkor a rendszer későbbi viselkedése teljesen eltérő lesz. Ez a jelenség a rulett forgásához hasonlítható: ha a kereket kissé másként forgatjuk meg, más számot kapunk eredményül. Gyakorlatilag lehetetlen a számot előre megjósolni; különben a fizikusok már vagyonokat kerestek volna a játékkaszinókban.

      Az instabil és kaotikus rendszerekkel kapcsolatban általában létezik egy időskála, amelynek egysége alatt a kezdeti állapoton okozott kis változás a kétszeresére nő. A földi légkör esetében ez az idő öt napra tehető, kb. ennyi idő alatt kerüli meg a szél a Földet. Öt napnál rövidebb időre meglehetősen pontos időjárás-előrejelzést lehet készíteni, ennél sokkal előbbre azonban nem, mert ehhez a légkör pillanatnyi helyzetének nagyon pontos ismeretére és nagyon bonyolult számításokra lenne szükség. Nincs lehetőségünk arra, hogy az időjárást hat hónapra előre jelezzük, legfeljebb az évszakokra jellemző átlagértékeket tudjuk megadni.

      Ismerjük azokat az alapvető törvényeket, amelyek a kémiai és a biológiai folyamatokat szabályozzák, így elvileg meg tudnánk mondani, hogyan működik az emberi agy. Szinte biztos azonban, hogy az agyműködést szabályozó egyenletek kaotikusak, tehát a kezdeti állapot nagyon kis változása biztosan egész más eredményre vezet. Így az emberi viselkedést gyakorlatilag nem tudjuk előre megjósolni, pedig ismerjük a rá vonatkozó összefüggéseket. A tudomány nem képes előre jelezni az emberi társadalom jövőjét, de még azt sem, hogy van-e egyáltalán jövője. A környezet és egymás rombolásának képessége sokkal gyorsabban növekszik, mint az ilyen képesség felhasználására vonatkozó bölcsességünk.

      Bármi történjék is a Földön, a világegyetem többi részét ez nem befolyásolja. Végső soron a Naprendszer bolygóinak mozgása is kaotikus, csupán az időlépték nagyon nagy: bármely előrejelzéstől való eltérés az idő múlásával egyre nagyobbá válik. Bizonyos időn túl lehetetlen a mozgások részleteit előre megjósolni. Biztosak lehetünk benne, hogy a Föld még hosszú ideig nem fog összeütközni a Vénusszal, de nem lehetünk biztosak abban, hogy a pályára ható kismértékű zavarok hatása egymilliárd év alatt nem erősödik-e fel annyira, hogy mégis összeütközés következzen be. A Nap és a többi csillag mozgása a Tejútrendszer középpontja körül, valamint a Tejútrendszer mozgása a galaxisok lokális csoportjában szintén kaotikus. Megfigyeléseink szerint a galaxisok távolodnak tőlünk, és minél messzebb van egy galaxis, annál gyorsabban távolodik. Eszerint a világegyetem a környezetünkben tágul, tehát a galaxisok közötti távolság az idő múlásával növekszik.

      A világegyetem tágulása a külső világűrből származó háttérsugárzás alapján nem kaotikus, hanem sima és egyenletes lefolyású. Ezt a sugárzást bárki megfigyelheti, ha televíziókészülékét olyan csatornára állítja, amelyen nincs műsor. A képernyőn megjelenő foltok kis százalékát a Naprendszeren kívülről érkező mikrohullámú sugárzás okozza. Ez a sugárzás a mikrohullámú sütőben keltett sugárzáshoz hasonlít, de annál sokkal gyengébb. Az ételt csak 2,7 fokkal melegítené az abszolút zérus pont fölé, pizzát tehát nem tudnánk sütni vele. Úgy gondoljuk, hogy ez a sugárzás a korai univerzum forró korszakának a maradványa. Az a legkülönösebb ebben a sugárzásban, hogy erőssége valamennyi irányból szinte azonos. A háttérsugárzást a "Cosmic Background Explorer" (COBE, kozmikus háttérsugárzást vizsgáló mesterséges hold) nagyon pontosan kimérte. Mérései alapján az égbolt háttérsugárzás-térképe különböző irányokból különböző hőmérsékletű területeket mutat, de az eltérések igen kicsik, arányuk kb. 1:100.000. A sugárzásnak különböző irányokból különbözőnek kell mutatkoznia, mert az univerzum nem teljesen egyenletes: helyi, lokális szabálytalanságok tapasztalhatók benne, pl. csillagok, galaxisok és galaxishalmazok. A háttérsugárzás irány szerinti ingadozása azonban nem nagyobb, mint amennyi a megfigyelt helyi rendellenességek alapján lehet. Ennek megfelelően a mikrohullámú háttérsugárzás 100.000:99.999 arányban minden irányból azonos.

      Az ősi időkben az emberek azt hitték, hogy a Föld a világegyetem középpontja. Ezért ők nem csodálkoznának el azon, hogy a háttérsugárzás minden irányból azonos. Kopernikusz óta azonban fokozatosan megtudtuk, hogy a Föld egy tipikus galaxis szélén egy átlagos csillag körül keringő parányi bolygó, és a galaxis is csupán egy a sok milliárd észlelhető galaxis közül. Időközben olyan szerényekké váltunk, hogy nem igényelünk magunknak különleges helyet az univerzumban. Ezért feltételezzük, hogy a háttérsugárzás minden más galaxisban is irány szerint egyenletes. Ez pedig csak akkor lehetséges, ha a világegyetem tágulásának sebessége és átlagos sűrűsége mindenhol azonos. Ha nagy tartományon belül eltérés lenne az átlagsűrűségben vagy a tágulás sebességében, ez a mikrohullámú háttérsugárzásban irány szerinti eltérésekhez vezetne. Mindez azt jelenti, hogy a világegyetem viselkedése nagy léptékben egyszerű, nem kaotikus, így a benne lezajló jelenségeket hosszú időre előre meg lehet jósolni.

      Mivel a világegyetem tágulása ennyire egyenletes, egyetlen számmal, két szomszédos galaxis távolságával jellemezhetjük. Jelenleg ez a szám növekszik, de a galaxisok között ható gravitációs vonzás hatására a tágulás sebessége várhatóan lassulni fog. Ha a világegyetem sűrűsége egy bizonyos kritikus értéknél nagyobb, akkor a gravitációs vonzás megállíthatja a tágulást, az univerzum elkezd ismét összehúzódni, majd összeomlik és bekövetkezik a Nagy Zutty. Ez hasonló lesz a Nagy Bummhoz, az univerzum ősrobbanásszerű keletkezéséhez. A Nagy Zutty ún. szingularitás lenne: egy végtelen sűrűséggel jellemzett állapot, amelyben a fizika törvényei érvényüket vesztik. Ha tehát a Nagy Zutty után lennének is még jelenségek, azokat nem tudnánk megjósolni. De az események kauzális, ok-okozati kapcsolata, nélkül nincs értelme annak a kijelentésnek, hogy az egyik esemény követi a másikat. Azt lehetne mondani, hogy a mi világegyetemünk a Nagy Zuttyban megsemmisül, és "aztán" egy különálló, új világ keletkezik. Ez egy kicsit olyan lenne, mint a reinkarnáció. Mi értelme van annak a kijelentésnek, hogy egy csecsemő egy korábban meghalt ember újjászületése, ha a gyermek az elhunyt semmilyen tulajdonságát vagy emlékét sem örökölte? Ugyanolyan joggal elmondható, hogy a csecsemő egy másik ember.

      Ha a világegyetem átlagos sűrűsége a kritikus értéknél kisebb, akkor nem húzódik össze, hanem örökké tágulni fog. A tágulás során a sűrűség annyira lecsökken, hogy a gravitáció ekkor már nem befolyásolja lényegesen a galaxisok mozgását, így azok állandó sebességgel folytatják a távolodást.

      Tehát a világegyetem szempontjából a döntő kérdés így hangzik: mekkora az átlagos sűrűség? Ha kisebb, mint a kritikus érték, akkor a világegyetem örökké tágulni fog. Ha viszont nagyobb, akkor az univerzum ismét összehúzódik, és az idő a Nagy Zuttyban véget ér. Szerencsére a világ végét hirdető prófétákkal ellentétben tudok mondani valami biztatót is: ha a világegyetem összehúzódik is, bizonyossággal állíthatom, hogy a jelenlegi tágulás még legalább tízmilliárd évig el fog tartani. Nem számolok azzal, hogy még jelen leszek, ha kiderül, hogy mégsem volt igazam.

      Az univerzum átlagos sűrűségét a megfigyelések alapján megbecsülhetjük. Ha csak a látható csillagokat vesszük számításba, és összeadjuk a tömegüket, akkor a kritikus tömegnek kevesebb mint egy százalékát kapjuk. Ha a megfigyelhető csillagközi gázokat is figyelembe vesszük, a kritikus tömegnek még akkor is csupán egy százalékát érjük el. Tudjuk viszont, hogy a világegyetemben olyan ún. sötét anyag is jelen van, amely közvetlenül nem megfigyelhető. Ilyen sötét anyagra vonatkozó bizonyítékot szolgáltatnak pl. a spirálgalaxisok. Ezek csillagok és gázok hatalmas, palacsinta alakú együttesei. Megfigyelhető, hogy forognak, és a forgás sebessége olyan nagy, hogy az egész képződmény szétrepülne, ha csak a megfigyelhető csillagok és gázok tartanák össze. Jelen kell lennie az anyag valamilyen láthatatlan formájának is, amelynek gravitációs vonzása elegendő a forgó galaxis összetartásához.

      A sötét anyagra vonatkozó másik bizonyítékot a galaxishalmazok nyújtják. Megfigyelték, hogy a galaxisok nem egyenletes eloszlásban töltik ki a teret, hanem olyan galaxishalmazokban fordulnak elő, amelyekben a galaxisok száma néhánytól a néhány millióig terjed. A galaxisok feltehetően azért alkotnak ilyen csoportokat, mert vonzást fejtenek ki egymásra. Azt is meg tudjuk mérni, hogy az egyes galaxisok milyen sebességgel mozognak a csoporton belül. A mérések szerint a sebességük olyan nagy, hogy megfelelő gravitációs vonzóerő nélkül nem maradhatnának együtt. A vonzóerőhöz szükséges anyagmennyiség nagyobb, mint a galaxisok együttes tömege. Még akkor is ez az helyzet, ha a galaxisok anyagához a forgásuk miatt a saját összetartásukhoz szükséges sötét anyagot is számításba vesszük. Ebből következik, hogy a galaxishalmazokban a galaxisokon kívül elhelyezkedő sötét anyagnak is jelen kell lennie.

      A fenti galaxisok és galaxishalmazok esetében meglehetősen jó becsléseket készíthetünk a sötét anyag mennyiségére. De még ezek a becslések is csupán az univerzum összehúzódását eredményező kritikus sűrűség tíz százalékát adják. Tehát szigorúan a megfigyelések alapján azt lehetne jósolni, hogy a világegyetem tágulása örökké folytatódni fog. A Nap az elkövetkező kb. ötmilliárd év alatt nukleáris fűtőanyagának végére ér, ún. vörös óriássá fúvódik fel, miközben elnyeli a Földet és a többi közeli bolygót, majd néhány ezer kilométer átmérőjű fehér törpévé zsugorodik. Most éppen a világ végét jósolom meg, de addig még van időnk. Azt hiszem, a jóslatom nem fog zavart okozni a tőzsdén. Van egynéhány közelebbi probléma is, amelyet még meg kell oldani. Mindenesetre az említett idő alatt a Nap felfúvódik, és az emberiségnek csillagközi utazásra kell indulnia, hacsak nem pusztítja már el magát addigra.

      Úgy tízmilliárd év múlva a világegyetem csillagainak többsége is kialszik. A Naphoz hasonló tömegű csillagok vagy fehér törpékké, vagy azoknál még kisebb és még sűrűbb neutroncsillagokká alakulnak. A nagyobb tömegű csillagokból fekete lyukak képződnek, amelyek még az előbbieknél is kisebbek, és olyan erős gravitációs teret hoznak létre, amelyből a fény sem tud megszökni. Ezek a maradványok továbbra is a galaxisunk középpontja körül fognak keringeni, és kb. százmillió év alatt végeznek egy keringést. A maradványok közeli találkozása folytán néhányuk kirepülhet a galaxisból. A maradék a középpont körül egyre közelebbi pályára kerül, és végül esetleg egyetlen hatalmas fekete lyuk képződik a galaxis magjában. A galaxisok és a galaxishalmazok sötét anyaga várhatóan szintén ilyen fekete lyukakba fog zuhanni.

      A fentiek alapján azt lehet várni, hogy a galaxisok és halmazok anyagának legnagyobb része fekete lyukakba kerül. Azonban már régebben arra a felismerésre jutottam, hogy a fekete lyukak nem is olyan feketék, mint amilyennek korábban leírták őket. A kvantummechanika határozatlansági elve kimondja, hogy a részecskéknek nem lehet pontosan meghatározott helye és sebessége. Minél pontosabban meghatározott egy részecske helye, annál kevésbé lehet a sebessége határozott érték, és fordítva. Ha a részecske egy fekete lyukban van, a helye pontosan meghatározott, így a sebessége nem lehet az. Ebből viszont az következik, hogy a részecske sebessége nagyobb lehet a fénysebességnél, ami lehetővé teszi, hogy a fekete lyukból elszökjön. A részecskék és a sugárzás így lassanként elszivárognának a fekete lyukból. A galaxis középpontjában képződő fekete lyuk átmérője a több millió kilométert is elérheti, ami a részecskék helyzetében nagy határozatlanságot tesz lehetővé, és így a részecske sebességére vonatkozó határozatlanság kicsi marad. Vagyis nagyon hosszú időre van szükség ahhoz, hogy a részecskék az ilyen lyukból eltávozzanak, de a távozás nem lehetetlen. A galaxis középpontjában keletkező fekete lyuk teljes elpárolgása 1090 évet venne igénybe. Ez sokkal hosszabb idő, mint a világegyetem jelenlegi életkora, ami mindössze 1010 év. De végül is sok időnk van, ha az univerzum örökké tágul.

      Az örökké táguló univerzum jövője meglehetősen unalmas lenne. De még egyáltalán nem biztos, hogy örökké tágulni fog. Az univerzum összehúzódásához szükséges sűrűség tíz százalékának létezésére határozott bizonyítékunk van. Létezhet persze másfajta sötét anyag is, amelyet még nem fedeztünk fel, és ez az univerzum átlagos sűrűségét a kritikus értékre vagy afölé növelheti. A sötét anyagnak ez a fajtája a galaxisokon és a galaxishalmazokon kívüli térben helyezkedhet el, különben jelenlétüket a galaxisok forgási sebessége illetve a galaxisok galaxishalmazon belüli sebessége elárulná.

      Miért kellene azt gondolnunk, hogy van elegendő sötét anyag a világegyetem összehúzódásához? Miért nem elégszünk meg azzal az anyaggal, amelyről már bizonyítékaink vannak? Mert a kritikus sűrűség mindössze egy tizedének a jelenléte is a kezdeti sűrűség és a kezdeti tágulási sebesség rendkívül körültekintő megválasztását követeli meg. Ha a világegyetem sűrűsége egy másodperccel az ősrobbanást követően mindössze egymilliárdod résszel nagyobb lett volna, akkor az univerzum tíz éven belül újra összeomlott volna. Ha viszont a világegyetem sűrűsége ugyanennyivel kisebb lett volna az adott időpontban, akkor tízéves korára már lényegében szinte kiürült volna.

      Mi lehet az oka, hogy a világegyetem sűrűsége ilyen gondosan van megválasztva? Lehet, hogy az univerzumnak valamilyen okból pontosan kritikus sűrűségűnek kell lennie, amire két lehetséges magyarázat is van. Az egyik az ún. antropikus elv, amely a következőt állítja: a világegyetem azért olyan, amilyen, mert ha nem ilyen lenne, akkor nem lehetnénk itt, és nem tudnánk megfigyelni. Alapgondolata az, hogy nagyon sok különböző sűrűségű univerzum lehetséges, azonban csak azoknak az élettartama elég nagy és csak azok tartalmaznak elég anyagot ahhoz, hogy csillagok és bolygók képződjenek benne, amelyek sűrűsége a kritikus értékhez nagyon közel esik. Csak ilyen univerzumokban létezhetnek intelligens lények, amelyek felteszik a kérdést: mi az oka annak, hogy a sűrűség olyan közel esik a kritikus sűrűséghez? Ha ez a magyarázata a világegyetem jelenlegi sűrűségének, akkor semmi okunk sincs arra, hogy azt gondoljuk, a már felfedezett anyagon túl más anyag is létezik az univerzumban. A kritikus sűrűség egytizede már elég ahhoz, hogy az anyagból csillagok és galaxisok képződjenek.

      Sokan nem szeretik az antropikus elvet, mert túl nagy jelentőséget tulajdonít saját létezésünknek. Ezért megpróbáltak más lehetséges magyarázatot is keresni arra, hogy miért kell a sűrűségnek a kritikus értékhez olyan közel lennie. A próbálkozások a korai univerzum inflációjának elméletéhez vezettek. Ennek alapgondolata szerint a világegyetem mérete újra és újra megduplázódott, ugyanúgy, ahogy néhány gazdasági szempontból gyenge országban az árak pár hónap alatt megduplázódnak. A világegyetem inflációja azonban sokkal gyorsabb és intenzívebb volt: a másodperc törtrésze alatt legalább milliárd-milliárd-milliárdszorosára növekedve érte el azt a kritikushoz közeli sűrűséget, amely biztosítja, hogy a világegyetem sűrűsége ma is a kritikushoz közeli érték legyen. Így, ha az infláció elmélete helyes, az univerzumban elég sok sötét anyagnak kell lennie ahhoz, hogy a sűrűség elérje a kritikus értéket. Ez azt jelenti, hogy a világegyetem valószínűleg ismét összehúzódik, de ez sem fog sokkal hosszabb ideig tartani, mint a már kb. tizenötmilliárd éve tartó tágulás.

      Miből állhat a galaxishalmazok között lévő sötét anyag, amelynek jelen kell lennie, ha az inflációs elmélet valóban helyes? Úgy tűnik, hogy különböznie kell a bolygókat és a csillagokat felépítő közönséges anyagtól. Ki tudjuk számítani a különböző könnyű elemek mennyiségét, amelyek az univerzum forró korai szakaszában, az ősrobbanás utáni első három percben keletkeztek. Ezeknek a könnyű elemeknek a mennyisége az univerzum közönséges anyagának a mennyiségétől függ. Rajzolhatunk egy olyan grafikont, amelynek függőleges tengelye a könnyű elemek mennyiségét, vízszintes tengelye pedig az univerzumban lévő közönséges anyag mennyiségét jelöli. A megfigyelt eloszlásokra vonatkozóan jó egyezést kapunk, ha a közönséges anyag mennyisége a kritikus mennyiség egytizede körüli értéknél van. Lehet, hogy ezek a számítások nem helyesek, ellenben az a tény, hogy segítségükkel számos különböző elem esetén a megfigyelt eloszlásokhoz jutunk, egyszerűen lenyűgöző.

      Ha a sötét anyagra vonatkozóan létezik egy kritikus sűrűség, akkor a sötét anyagra legfőbb jelöltként a korai univerzum maradványai kerülhetnek szóba. Az egyik lehetőséget az elemi részecskék jelentik. Vannak hipotetikus jelöltek is, olyan részecskék, amelyeknek a létezését feltételezzük, de eddig még nem sikerült kimutatni őket. A legígéretesebb jelölt egy olyan részecske, amelynek létezése már bizonyított: a neutrínó. Először úgy gondolták, hogy a neutrínónak nincs saját nyugalmi tömege, de az újabb kísérletek fényében már tudjuk, hogy rendelkezik nagyon kicsi saját tömeggel. Ha ez megerősítést nyer és a mért érték helyes, akkor a neutrínók tömege elegendő lenne arra, hogy a világegyetem sűrűsége a kritikus értéket elérje.

      Egy másik lehetőséget a fekete lyukak jelentenének. Talán a korai univerzum ún. fázisátalakuláson ment keresztül. Fázisátalakulás pl. a víz forrása és megfagyása. A fázisátalakulás során a kezdetben egyenletes közegben szabálytalanságok keletkeznek (ez a víz esetében jégdarabok vagy gőzbuborékok alakjában jelentkezik). A szabálytalanságok a világegyetemben fekete lyukakká zsugorodhattak. Ha a fekete lyukak nagyon kicsik voltak, mostanra már elpárologhattak a kvantummechanikai határozatlansági elv alapján, ahogy ezt korábban említettem. Ha azonban tömegük meghaladta a néhány milliárd tonnát (ez kb. egy hegy tömegének felel meg), akkor még most is létezhetnek, a detektálásuk viszont rendkívül nehéz.

      A világegyetemben egyenletes eloszlásban jelen levő sötét anyag kimutatásának egyetlen módja az univerzum tágulására kifejtett hatása alapján lehetséges. Megállapítható, hogy a tágulás milyen ütemben lassul. Ehhez meg kell mérni a távoli galaxisok távolodásának sebességét. Fontos szempont, hogy a megfigyelés valójában egy múltbeli időpontra vonatkozik, amikor a fény elindult felénk. Készíthetünk egy grafikont, amelyen a galaxisok sebességét látszólagos fényességük, magnitúdójuk függvényében tüntetjük fel (a látszólagos fényesség a galaxisok távolságára jellemző mértéknek tekinthető). A grafikonon a különböző görbék a tágulás során különböző lassulást jelentenek. A felfelé hajló görbe annak felel meg, hogy az univerzum össze fog húzódni. Első pillantásra úgy tűnik, hogy a megfigyelések a világegyetem végső összeomlására utalnak. A látszólagos fényesség azonban nem tükrözi teljesen hűen a galaxisok távolságát. Nem csak azért, mert a galaxisok abszolút fényességében nagy eltérések lehetnek, hanem azért is, mert a galaxisok fényessége időben is ingadozik. Mivel még nem ismerjük, hogy az időbeli ingadozás milyen széles fényességtartományra terjed ki, nem tudjuk megmondani, hogy az univerzum tágulási sebessége milyen mértékben csökken: elég nagy-e ahhoz, hogy a világegyetem ismét összehúzódjon, vagy a tágulás örökké tart. Várnunk kell a válasszal, amíg a galaxisok távolságának meghatározására jobb módszert nem találunk. Abban azonban biztosak lehetünk, hogy a tágulás lassulásának üteme nem olyan nagy, hogy a világegyetem az elkövetkező néhány milliárd évben összeroppanjon.

      Az örökké tartó tágulás nem valami biztató kilátás, de az sem, hogy az elkövetkező százmilliárd évben a világegyetem összeroppan. Vajon létezik valami más is, amivel a jövőt izgalmasabbá tehetjük? Az egyik lehetőség bizonyára az lenne, ha egy fekete lyukba kormányoznánk magunkat. Meglehetősen nagy fekete lyukat kellene választanunk, olyat, amelynek tömege a Nap tömegének több mint egymilliószorosa. Van remény, hogy ilyenre akadunk, mert a galaxisunk középpontjában valószínűleg egy ekkora fekete lyuk helyezkedik el.

      Nem tudjuk teljesen biztosan, mi játszódik le a fekete lyuk belsejében. Az általános relativitáselmélet egyenleteinek egyik megoldása szerint egy fekete lyukban el lehet tűnni, és valahol egy fehér lyukból ismét elő lehet bukkanni. A fehér lyukak a fekete lyukak időbeli megfordítottjai, amelyekből a testek csak előjöhetnek, de semmi sem zuhanhat beléjük. Ez gyors intergalaktikus utazást tenne lehetővé. Csak az a probléma, hogy az utazás túlságosan gyors lenne. Ha az utazás a fekete lyukakon keresztül lehetséges volna, akkor - úgy tűnik - semmi sem akadályozhatna meg valakit abban, hogy még mielőtt elindul, már vissza is térjen. Ha ekkor végzetes tettet követne el, pl. megölné egy ősét, az elutazás teljesen lehetetlenné válna.

      Túlélésünk (és őseink túlélése) szempontjából talán nagy szerencse, hogy a fizika törvényei valószínűleg nem teszik lehetővé az időutazást. Létezni látszik egy Kronológiai Védelmi Hivatal (Chronology Protection Agency), amely arra hivatott, hogy a világot a történészek számára biztos hellyé tegye, és megakadályozza az időutazásokat. Mi történne egy időutazás alkalmával? A határozatlansági elv értelmében nagy mennyiségű sugárzás keletkezne. Ez a sugárzás vagy olyan nagy mértékben meggörbítené a téridőt, hogy nem lehetne az időben visszafelé haladni, vagy azt okozná, hogy a téridő a Nagy Bummhoz vagy a Nagy Zuttyhoz hasonló szingularitásban végződjön. Ezek közül bármelyik történik is, biztosítva látszik, hogy a múltunkat rosszindulatú személyek nem veszélyeztethetik. A Kronológiai Védelmi Hipotézist az általam és néhány más kutató által végzett számítások is alátámasztják. Azonban a legjobb bizonyíték arra, hogy az időutazás sem most, sem a jövőben nem lehetséges, az a tény, hogy még nem özönlött el bennünket a jövőből érkező turisták hada.

      Összefoglalva: a kutatók meggyőződése szerint a világegyetem eseményei pontosan definiált törvények szerint zajlanak, és ezekkel a törvényekkel elvileg meg lehet jósolni a jövőt. A törvények által megszabott mozgások azonban sokszor kaotikusak. Ez azt jelenti, hogy a kezdeti állapoton végrehajtott parányi változtatás hatása a rendszer viselkedésében gyorsan nagymértékűvé fokozódik. Megfelelő pontossággal csak a közeli jövőre készíthetünk előrejelzést. Tapasztalataink szerint az univerzum törvényei nagy léptékben nem kaotikusak, hanem egyszerűek. Így megjósolható, hogy a világegyetem tágulása örökké folytatódik-e, vagy hogy univerzumunk valamikor esetleg ismét összehúzódik. Ez végső soron az univerzum jelenlegi sűrűségétől függ. Úgy tűnik, hogy a jelenlegi sűrűség nagyon közel van ahhoz a kritikus értékhez, amely az örökké táguló állapotot az ismét összehúzódó állapottól elválasztja. Ha az univerzum inflációjának elmélete helyes, akkor a világegyetem tulajdonképpen késélen táncol. Ezért a jósok és próféták bevált hagyományaihoz illően az a legjobb, ha minden eshetőségre biztosítva magam azt jósolom, hogy mindkét lehetséges változat előfordulhat.