Nr. 1/2005


Uued tuuled
Suur Pauk võib igal hetkel korduda

Tühjus polegi null ja eimiski

Kui Einstein oleks saja aasta eest näinud, milline jama sellest kõigest tuleb, kas ta siis oleks kirjutanud oma artikli fotoefektist? Asi on jõudnud nii kaugele, et teadlased, toetudes Einsteini kvant- ja relatiivsusteooriale, räägivad tõsimeeli paralleelsete universumite tekkest ja arengust.

2005. aasta on ülemaailmne füüsika aasta. Mis toimub tänu Einsteinile. Või Einsteini tõttu. Saja aasta eest seletas ta ära fotoefekti. Olete te füüsika aastat juba tähele pannud? Igal juhul ei kuku te hommikuti ju läbi põranda. Kui bensiin saab otsa, jääb ka auto seisma. Füüsikaseadused toimivad! Ja kuidas veel. Need toimivad meie sees. Toimivad kõiksuses – universumis. Jah, aga mis on see kõiksus? Kust ta tuli ja kuhu läheb?

Geniaalne pedant Albert Einstein lootis, et maailm on üks ja ainus, ning ikka ja alati muutumatu. Ent ei läinud kaua aega, kui selgus, et universum paisub. Seega pidi see kunagi ühes punktis koos olema. Ja Suure Pauguga sealt välja paiskuma. Kuid me ei suuda kuidagi seletada, miks Suur Pauk toimus. Ja miks see toimus just siis, kui toimus.

Täna otsivad mõned teadlased väljapääsu paralleelsetest maailmadest. Nad väidavad, et Suur Pauk võib plahvatada mis tahes hetkel. Igal hetkel võib sündida uus, järjekordne universum. Millest teie küll midagi ei tea ega saagi teada.

Kui uus universum ei plahvata just teie sees, pole häda suurt midagi. Universum võib plahvatada näiteks ühel heal hommikul teie munatopsis. Või õhtul televiisorikastis. Teie seda niikuinii ei näe ega kuule.


Nullist erinev tühjus

Chicago ülikooli teadlased Jennifer Chen ja Sean Carrol on välja arvutanud uue universumi tekke tõenäosuse. Muidugi mõista pole see null. Kus sa sellega! Üsna lõplik arv. Ainult et väike. Väga väike. Väga-väga-väga…-väga väike. Nii väike nagu 1 jagatud 10 astmes 1056. “Arvatavasti vähim arv füüsika ajaloos!” kuulutavad selle välja rehkendanud teadlased. Mis meenutab Carlsbergi õlle reklaami: “Arvatavasti parim õlu linnas!”

Ometi toetuvad Chen ja Carrol tuntud füüsikatõdedele. Et galaktikad lendavad laiali. Et pärast Suurt Pauku toimus inflatsioon ehk kiirendatud paisumine. Sel ajal muundus suur osa energiast mateeriaks ja kiirguseks. Kuid mitte kõik. Osa jäi kavalal kombel alles – see, mida nimetame nüüd vaakumi energiaks. See on energia, mis on täiesti tühjal ruumil. Jah, olgu ruum kui tahes tühi, mingi energia jääb ikka alles. Ja see tõukab ruumi kiirenevalt paisuma.

Just see nullist erinev vaakumi energia võib tekitada ka uusi universumeid.

Vaakumi energia pole mingi kindel suurus, see muutub punktist punkti, fluktueerub hetkest hetke. Kuid nähtamatu, pime energia tõukab universumit üha laiemaks – ja lahjemaks. Hiljutisest supernoovade jälgimisest saadi üsna kindlalt teada, et universum paisub kiirenevalt. Ja selle kiirenduse põhjal saabki rehkendada vaakumi energia.

Määramatuse printsiibi kohaselt on vaakumi energia fluktuatsioonid juhuslikud. Ning need toimuvad vaakumi energia keskväärtuse ümber. Kui mingis punktis vaakumi energia äkitselt suureneb, paisub see punkt kiiremini kui naaberpunktid. Ja kui fluktuatsioon on küllalt suur, hakkab punkt eksponentsiaalselt paisuma. Suur Pauk ongi sündinud.

Eeldusel, et universum on lõpmatu, ei ole ka Suure Paugu toimumise ääretult väike tõenäosus mingi takistus. Varem või hiljem tuleb Suur Pauk niikuinii.


Seebimullide superuniversum

Ent milline Suur Pauk välja näeb? Kui see toimub teie sees, pole suurt võimalust seda enam jälgida. Aga kui see toimub teie kohvitassis? Võib-olla näete sähvatust. Kui fluktuatsioon hakkab inflatsioonina paisuma, eemaldub uue universumi raja teist hiiglasliku kiirusega, sähvatus muutub üha punasemaks, kuni kaob silmist. Või siis tõmbub uus universum endasse.

Einsteini jaoks oli see, mida meie nimetame praegu vaakumi energiaks, kosmoloogiline konstant, mille ta oma üldrelatiivsusteooria võrrandile juurde kirjutas, et universum oleks staatiline. Kui vaatlused näitasid, et universum paisub, loobus Einstein sellest konstandist. Kvantväljateooria puhus vaakumile elu sisse. Nüüd sai see täis virtuaalseid osakesi ja välju, mis muudkui ilmuvad lagedale olematusest ja kaovad vaata et veel enne, kui ilmuvad. Mõni väli kannab ka negatiivset energiat.

Tore on. Aga kui suur see vaakumi energia ikkagi on?

Lihtsaima teooria kohaselt arvutatult hiiglaslik, 1094 grammi kuupsentimeetri kohta. Seda tulemust on kutsutud ka füüsika kõige ekslikumaks hinnanguks. Eksperimendi kohaselt ei saa vaakumi energia olla suurem kui 10-120. Eksimus vaid 10214 korda. Kui vaakumi energia oleks suurem, toimuksid fluktuatsioonid nii sageli ja oleksid nii võimsad, et meie küll elada ja tegutseda ei saaks.

Nii on selle siiani veel spekulatiivse maailmapildi kohaselt kogu universum kui seebimullide pundar. Paisuvad mullid asuvad üksteise sees, igaühel omaenda füüsikaseadused. Mõnel neist ka sellised, mis lubavad areneda elul. Ja vaatleja istub oma mullis. Et mulle on lõputult, istub mõnes neis oma Einstein ja liidab üldrelatiivsusteooria võrrandile kosmoloogilise konstandi. Kui suure, kes seda teab.



Tiit Kändler