(*) 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 10
90 évet
venne igénybe. Ez sokkal hosszabb idő, mint a világegyetem jelenlegi életkora,
ami mindössze 10
10 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.