Biblioteka
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:   Wirtualny Wszechświat > Biblioteka > Astronomia, Astronautyka > KOSMOLOGIA KWANTOWA  



[1]  [2]  [3] 
Bez warunków brzegowych i początkowych

Ażeby dobrze określić model kosmologiczny, nie wystarczą tylko prawa fizyki, na podstawie których się go konstruuje. Trzeba ponadto "zadać" warunki początkowe i brzegowe. Prawa fizyki muszą od czegoś rozpocząć swoje funkcjonowanie. To właśnie określają warunki początkowe. Musi być również wyznaczony zakres działania praw fizyki. I to jest zadaniem warunków brzegowych (należy określić, jak prawa fizyki zachowują się na "brzegu" rozważanego układu). Zwykle w fizyce warunki początkowe i brzegowe narzuca sama struktura problemu. Jeżeli na przykład badam ruch wyrzuconego kamienia, to warunkami początkowymi są prędkość początkowa i początkowy kierunek, jakie zostały nadane kamieniowi w chwili jego wyrzucenia. Kiedy badam pole grawitacyjne Słońca, to jako warunek brzegowy mogę przyjąć fakt, że w bardzo dużych odległościach od Słońca pochodzące od niego pole grawitacyjne jest zaniedbywalnie słabe. Ale gdy badam Wszechświat, skąd wziąć warunki początkowe i brzegowe? Jakiekolwiek bym przyjął, natychmiast rodzą się pytania: skąd się wzięły? jak je uzasadnić? Warunki początkowe i brzegowe wprowadzają więc do Wszechświata element dowolności, pewnej przygodności modelu, stanowią lukę w wyjaśnieniu wszystkiego do końca.

A gdyby tak pozbyć się warunków początkowych i brzegowych? Problem zostałby rozwiązany radykalnie. Z warunkami brzegowymi sprawa jest prostsza. Zrezygnował z nich już Einstein w swoim pierwszym modelu kosmologicznym z 1917 roku. Właśnie dlatego przyjął, że świat jest przestrzennie zamknięty, ażeby uniknąć kłopotów z warunkami brzegowymi. Jak pamiętamy, model Hartle'ego i Hawkinga jest również przestrzennie zamknięty, a więc ten problem likwiduje się automatycznie.

A co z warunkami początkowymi? Zauważmy, że model Hartle'ego-Hawkinga de facto nie ma żadnego początku. Dzięki transformacji Wicka w młodym Wszechświecie znika czas, a wraz z nim problemy początku i warunków początkowych.

Ponieważ początek jest także swojego rodzaju brzegiem (czasowym brzegiem modelu), o warunkach początkowych i brzegowych możemy mówić łącznie jako o warunkach brzegowych. Używając tej konwencji, Hartle i Hawking podkreślają, że w ich modelu nie ma żadnego brzegu. "Jedynym warunkiem brzegowym - jak mówią - jest to, że świat nie ma brzegów". Daje to - ich zdaniem - pełne wyjaśnienie Wszechświata.

Czy rzeczywiście? Wyjaśnienie zaproponowane przez Hartle'ego i Hawkinga odwołuje się do praw fizyki. Bez przyjęcia, już w punkcie wyjścia, że obowiązują prawa fizyki (w szczególności prawa kwantów i grawitacji), nie byliby oni w stanie uczynić żadnego kroku badawczego, nie mogłoby być mowy o żadnym modelu kwantowej kreacji. Konieczność wyjaśnienia należy więc rozciągnąć także na prawa fizyki. Ale w takim razie natychmiast rodzą się pytania: skąd się one biorą? dlaczego właśnie takie a nie inne? Dociekliwość i duch krytycyzmu nakazują nigdy nie zaprzestawać stawiania pytań, jeżeli jeszcze o coś można zapytać. Problem natury i pochodzenia praw przyrody jest jednym z najdonioślejszych problemów współczesnej filozofii fizyki.

Chociaż więc model Hartle'ego-Hawkinga nie odpowiada na wszystkie pytania (jak sugerują jego niektóre popularne opracowania), jest on wymownym dowodem na to, jak daleko może sięgnąć matematyczna metoda badania świata. Jeszcze stosunkowo niedawno nikt w fizyce (nie w filozoficznych rozważaniach wokół fizyki, lecz w samej fizyce) nie odważyłby się postawić pytania o genezę Wszechświata, a tym bardziej podjąć próby skonstruowania modelu jego narodzin. Specjaliści (ale nie zawsze autorzy książek popularnych) doskonale zdają sobie sprawę z tego, że model Hartle'ego-Hawkinga jest zaledwie pierwszą próbą, "modelem zabawkowym" (jak powiadają); że jego prowizoryczny sukces opiera się na zbyt wielu, w gruncie rzeczy dowolnych, założeniach. Ale jest to krok w kierunku stawiania coraz ambitniejszych pytań oraz poszukiwania na nie odpowiedzi, i to za pomocą metod, jakimi zwykła posługiwać się fizyka teoretyczna.

Jest to więc krok ukazujący pewną agresywność matematyczno-empirycznej metody badania świata. I to krok zdecydowany. A zdecydowane kroki mają to do siebie, że pociągają za sobą następne. Praca Hartle'ego i Hawkinga stała się inspiracją do dalszych prac badawczych.

Michał Heller

[1]  [2]  [3] 
[  góra strony  ]

Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach