Az embereket minden korban foglalkoztatja az univerzum létezésének végső oka. Választ tud-e adni erre a kozmológia?

A fizika nem tud érvényes választ adni arra, hogyan jött létre az univerzum. Csak annyit mondhat: mindarra, amit megfigyel, egyfajta magyarázatot igyekszik adni, de a keletkezés fizikai szempontból valószínűleg mindig titok marad.

Ön új kozmológiai elméletet állított fel publikációiban és a Scolar Kiadónál megjelent könyvében. A tudomány fogalomrendszerével és módszertanával érdemben beszélhetünk-e arról, amit végső soron nem is ismerünk, hiszen a világegyetem kis részére van csak kitekintésünk?

Megfordítanám a kérdést: sok mindent tudunk a részekről, hiszen mi is ennek az univerzumnak vagyunk a részei. Információink többségét a Tejút, a Naprendszer, a Föld világából szerezzük. Távcsövek segítségével tájékozódunk, és a megfigyelt fény változásaiból közvetett információkhoz juthatunk.

Amikor föltekintünk a csillagos égre, sosem a jelent látjuk, hanem a múltat,

hiszen a Naprendszeren belül is órákkal korábbi eseményeket közvetítenek a fényjelenségek. A Tejútból több ezer, akár tíz- vagy százezer fényév távolából kapunk információkat,

amikor pedig kitekintünk a különböző galaxisokra, már millió és milliárd fényévekben kell gondolkodnunk.

Az így kapott képet hasonlíthatjuk össze azokkal az információkkal, amelyeket a közvetlen szomszédságunkból szerzünk. Az egyik ilyen fontos információ arra vonatkozik, hogyan működik a gravitáció, és ez hogyan szabályozza a Naprendszeren belül a bolygók, a Tejúton belül pedig a csillagok mozgását.

Milyen nehézségekbe ütközik eközben a kozmológiai kutatás?

Azért ütközik problémákba, mert az a törvény, amely a Naprendszeren belül jól működik – amit először Kepler és Newton dolgozott ki, később Einstein korrigálta az általános relativitáselméletével –, már nem felel meg a Tejút szerkezetének. Ott ugyanis

olyan sebességgel keringenek egyes csillagok, hogy a Tejútrendszerben képződő tömegvonzás nem lenne elég a pályán tartáshoz.

A Naprendszeren belül, minél távolabb van egy bolygó, annál kisebb a keringési sebessége. Ugyanezt várnánk a Tejút esetében is, de ott a sebesség nem csökken a távolsággal.

Ennek a feloldására született a ma általánosan elfogadott kozmológiai elmélet, amely föltételezi a sötét anyagot, és annak speciális eloszlása adna magyarázatot arra, miért olyan sebességgel és olyan módon keringenek a csillagok, mint ahogyan azokat meg tudjuk figyelni.

A világegyetem logaritmikus ábrázolása (forrás: Pablo Carlos Budassi, CC BY-SA 4.0 Wikimedia Commons)

 

Ez összefügg a táguló világegyetem elméletével?

Ez már egy másik történet. Minél távolabb van tőlünk egy galaxis, a Hubble-törvény szerint annál nagyobb a távolodási sebessége. De hogyan lehet értelmezni ezt a távolodást? Ezt Einstein felfogására vezetik vissza, aki sztatikus univerzumban gondolkodott, ezért egyenletét kiegészítette egy taggal, ez a nevezetes lambda-tag, ami ellensúlyt képez a gravitáció vonzó erejével szemben. Mert

ha csak gravitáció létezne, akkor azt várnánk, hogy az univerzum előbb-utóbb összeomlik.

Ez a lambda-tag kapta később a sötét energia nevet, melynek szerepe, hogy a különböző galaxisok távolodnak, amit az univerzum tágulásának szoktak nevezni.

De térjünk vissza a sötét anyag fogalmára, ennek mi a szerepe a kozmológiában?

A sötét anyagot azért tételezik fel, hogy értelmezni tudják például azt, hogy a Tejút csillagai miért keringenek adott sebességgel. A mai elmélet szerint körülbelül hétszer nagyobb lenne a sötét anyag mennyisége ahhoz képest, amit optikailag meg tudunk figyelni. A sötét anyagot úgy képzelik el, hogy nem hat rá a fény, miközben gravitációs hatása van.

Ön viszont egy másféle kozmológiai elméletet állított fel.

Az általam kigondolt kozmológiában csak látható anyag szerepel, és ez a látható anyag

magyarázatot ad egyrészt a sötét energiára, és arra, hogy mi okozza azt a hatást, amit jelenleg a sötét anyagnak tulajdonítanak.

Mi ennek az elméletnek a lényege? A gravitáció változásával függ össze?

A fizikai kölcsönhatásokra általában a vonzó és taszító jelleg jellemző. A gravitációt – a tudomány mostani álláspontja szerint – úgy képzeljük el, hogy a tömegek között kizárólag vonzóhatást gyakorol. Én viszont arra jutottam, hogy kettős – tehát vonzó és taszító – arculatot kell föltételeznünk. Ha a tömegek közel vannak hozzánk – közelségen értem például a Tejúton belüli tíz- vagy százezer fényévnyi távolságot –, valóban a vonzás dominál. Ha ellenben kilépünk a Tejútból, és egyéb galaxisokra tekintünk, amelyek távolsága már millió fényévekben mérhető, és

a távolság meghaladja körülbelül a tízmillió fényévet, akkor már a galaxisok taszítják egymást.

Ezt nevezem én antigravitációnak.

Elméletének eredete visszanyúlik Einstein általános gravitációs elméletére.

Általában egyenes vonalakban gondolkodunk, és ezt nevezzük euklideszi térnek. De az euklideszi tér a tömeg hatására görbül, és ennek a görbületnek a hatását írja le Einstein általános relativitáselmélete. Ezzel újrafogalmazta a gravitációs törvényt. Az Einstein-féle megfogalmazásban szereplő görbületet elliptikus geometriának, pozitív görbületnek nevezhetjük. Ez a görbületnek az egyik iránya, a másik pedig a hiperbolikus geometria; olyan görbület, amelyet negatívnak írhatunk le. Magyar vonatkozása ennek, hogy amikor Bolyai János kidolgozta nem euklideszi geometriáját, a hiperbolikus geometriát írta le.

A Tejúton belül az elliptikus geometria érvényesül, ami vonzást jelent,

ha azonban a különböző galaktikák közötti kölcsönhatást nézzük, az intergalaktikus térben a hiperbolikus geometria dominál.

Ilyen módon kapcsolódik össze kis távolságban a vonzás és nagy távolságban a taszítás, az antigravitáció. Az annak felel meg, hogy az elliptikus és hiperbolikus geometria csak együtt létezhet, mert ahol hegyek vannak, azokat völgyek veszik körül.

Az univerzumot végül is milyen anyag tölti ki?

Ha elfogadjuk a mai kozmológiai elméletet, spekulálhatunk azon, hogy a látható valóság az anyagi világnak csak öt százalékát, a sötét anyag harminc százalékát, a sötét energia hatvanöt százalékát teszi ki – én ehelyett

olyan képet rajzolok fel, amelyben csak látható anyag van, és ez a látható anyag felelős mindazokért a jelenségekért, amelyeket most a sötét anyagnak és a sötét energiának tulajdonítanak.

Az Einstein-féle koncepciót ki kell egészíteni a hiperbolikus térrel, ahol már gravitációs taszítás, antigravitáció jelentkezik. Ennek az antigravitációnak van egy különös tulajdonsága: amikor a távolság eléri a körülbelül tízmillió fényévet, utána már bármekkora is a távolság, a taszító hatás ugyanakkora marad. Ez azt jelenti, hogy az egész univerzum egyetlen kölcsönhatású egység, hiszen a legtávolabbi galaxis hatása is közrejátszik abban az antigravitációs erőben, amelyet taszításként kell leírnunk.

A világegyetem térképe a kozmosz mikrohullámú sugárzása alapján (forrás: nasa.gov)

 

Hogyan képzeljük el eszerint az univerzumot?

Akármerre nézünk, ott vannak a galaxisok; a taszító erő minden irányból éri a Tejutat. Ahogyan a kezemben összepréselem a szivacsot, ugyanúgy préseli össze az univerzum antigravitációs taszítása a Tejutat is. A minden irányból Tejutat érő kompressziós hatás nem irányfüggetlen. Erre utal például a kozmikus háttérsugárzás jelensége is.

De mi történik akkor, ha a különböző irányból érkező taszító hatásoknak irányfüggése van?

A létrejövő forgatónyomaték megperdíti a Tejutat, és emiatt alakul ki olyan struktúra, amelyet nagyjából lapos korongként tudunk elképzelni, spirális karokkal. A külső kompressziós hatás a széleken dominál, és ez határozza meg, hogy ott a csillagok gyorsabban keringenek, mint ahogyan várnánk a klasszikus gravitációs törvény szerint. Ez plauzibilis magyarázatot ad arra, hogy a Tejútnak a csillagai miért keringenek ugyanakkora sebességgel középen és legszélen, miért nem követik a klasszikus gravitációs szabályt.

Ezzel szemben mit mond a megegyező sebességről a mai kozmológia?

Az elmélet szerint specifikusan rendeződik el a sötét anyag, a Tejút széle felé összpontosul, ezért nem változik a csillagok keringési sebessége a távolság függvényében. Ha összehasonlítom ezt az általam vallott koncepcióval, amely a külső kompresszióval magyarázza a jelenséget, rendkívül kézzelfogható magyarázatot kapunk, míg a mai elmélet önkényes hipotézisek láncolatára épül. A problémát az jelenti,

ha a sötét anyag más eloszlással rendelkezik, mint a látható, akkor mégis milyen titokzatos erő, ami ezt létrehozza?

Ezt tartom az egyik lényeges mozzanatnak, amely mindenképpen az én elgondolásomat erősíti.

Amikor leírom a gravitációnak az antigravitációba való átmenetét, két irányból közelítem meg a dolgot. A kis távolságokban úgy fogom föl a gravitációt, hogy a tér egyfajta forgási állapota megváltoztatja a geometriát. A speciális relativitáselméletben ezt a törvényt Lorentz-kontrakciónak nevezik. Azt fejezi ki, hogy a mozgás irányába történik a kontrakció (összehúzódás), de a mozgásra merőlegesen nincs változás. Mindaddig, amíg úgynevezett inerciarendszerben (Newton első, tehetetlenségi törvénye szerint) gondolkodunk, ez csak látszólagos effektus, mert a relativitáselmélet alaptétele, hogy nincs kitüntetett inerciarendszer.

De mi történik akkor, ha kilépünk az inerciarendszerből, és úgynevezett nem inerciarendszerben vizsgáljuk a dolgokat. Gondolatom azon alapul, hogy ha egy gömb felületén történik a mozgás, akkor a gömb felületét a Lorentz-kontrakció csökkenti. A felületre merőleges irány, a sugár viszont nem változik. Ez megváltoztatja a kör kerületének és átmérőjének arányát, ami kisebb lesz, mint a p = 3,14… szám. Az ilyen geometriát nevezzük elliptikus geometriának.

A távolság függvényében hogyan változik a gravitáció?

Kis távolságban, ahol az elliptikus geometriával találkozunk, az általános gravitációs állandó uralkodik, nagy távolságban, ahol tágulás van, ott a Hubble-konstans az úr. Ezt a két hatást figyelembe véve fölírhatunk egy olyan változást az erőegyenletbe, amely megmondja, hol történik az átmenet a gravitációs tartományból az antigravitációs tartományba.

Hol húzódik ez a határ?

Számításaim szerint kétmillió fényév távolságban, a Tejút esetén. Ez tökéletesen beleilleszkedik az univerzum szerkezetéről alkotott képbe. A Tejút mérete jóval kisebb kétmillió fényévnél, viszont a legközelebbi galaxis, az Andromeda körülbelül két és félmillió fényévnyire van. Ez azt jelenti, hogy éppen a határon helyezkedik el. Ezért

az Andromeda galaxis és a Tejút között valójában nincs se vonzás, se taszítás. Tízmillió fényévnél azonban már felépül a teljes antigravitáció.

Éppen ezért úgy kell elképzelnünk az univerzumot, hogy azok a galaxisok, amelyek távolsága eléri a tízmillió fényévet, távolodnak tőlünk, a közelebbi galaxisok esetében viszont nem érvényes ez a szabály. És ez pontosan megfelel a csillagászati megfigyeléseknek.

 

Nyitókép: a 16 millió fényévnyire található NGC 4605 törpegalaxis a Nagy Medve csillagképben (forrás: ESA/Hubble, CC BY 4.0 Wikimedia Commons)