George Smooth előadása a világegyetem felépítéséről

Úgy gondoltam hogy megváltoztatnám a világgal kapcsolatos szemléletmódjukat, és bemutatnék néhány, a természetben előforduló alkotást. Így hát kezdésnek beszélek az Univerzum hajnaláról és arról, amit én CSI: „Kozmikus Helyszinelők"-nek nevezek, amely a teremtés maradványainak vizsgálata, majd a kezdeti eseményekre való következtetés, illetve nyomozás, valamint a megértésére való törekvés.

Tehát az egyik kérdés, amit felteszek önöknek az az, hogy ha körbetekintenek, akkor mit látnak? Nos, látják ezt a termet, melyet tervezők és kivitelező munkások alkottak, de igazából amit látnak az egy halom anyag, mely már előzőleg is létezett, és melyet bizonyos formára alakítottak. Így tehát a kérdés az: hogyan került ide ez az anyag? Hogyan vette fel az átalakítás előtti formáját, stb. A kérdés, hogy hol van itt a folytonosság? Tehát az egyik dolog, amit meg kell vizsgálni az az, hogy hogyan keletkezett az Univerzum és hogyan formálódott. Mi volt az Univerzum keletkezésének és evolúciójának folyamata, melynek eredménye az, hogy most körbevesznek minket ezek az anyagok?

Ennyit erről, most hadd folytassam azzal, hogy mutatok néhány Hubble nagy határfényességű mélyképet. Ha megnézik ezt a képet, akkor sok sötét részt látnak, benne néhány fényes ponttal. A fényes dolgokból négy csillag, itt láthatják őket -- apró pluszjelek. Ez egy csillag, ez is egy csillag, a többi mind galaxis, rendben? Szóval pár ezernyi galaxist láthatnak itt könnyedén szabad szemmel. És ha erre a galaxisra tekintek, amely nagyon hasonlít a miénkhez, azon tűnődöm, hogy ott is tartanak-e éppen egy konferenciát, és ott is gondolkodnak-e intelligens élőlények azon, hogy mit tervezhetnének, és talán van ott néhány csillagász, akik megpróbálják megérteni hogy hogyan keletkezett az Univerzum, és talán vannak néhányan abban a galaxisban, akik ránéznek a miénkre és megpróbálják kitalálni, hogy mi is folyik itt.

De rengeteg más galaxis is létezik, néhány a közelben, ezek színe hasonlít a Napéhoz, és néhány távolabbra, ezek kicsit kékebbek, stb. Az egyik kérdés az -- legalábbis ennek kellene önökben felmerülnie -- hogy hogyan alakult ki ilyen sok galaxis? Mert ez csak az égbolt egy kis szeletét ábrázolja. Ez csak ezer galaxis. Úgy hisszük hogy nagyjából -- a Hubble űrtávcső álltal érzékelhetően, ha lenne elég időnk, hogy körbenézzünk vele -- kb. 100 milliárd galaxis létezik. Ez nagyon nagy számú galaxist jelent. Ez durván annyi, mint amennyi csillag létezik a mi galaxisunkban.

Ha pedig megnézünk néhány területet, mint ezt itt, akkor több galaxist láthatunk, mint csillagot, ami eléggé talányos. Tehát a következő kérdés kell, hogy önökben felmerüljön: milyen terv, tudják, milyen alkotói tevékenység és milyen terv hozott létre egy ilyen világot? Mindjárt megmutatom, hogy igazából jóval bonyolultabb a dolog. Próbáljuk meg kinyomozni! Van egy eszközünk, mely segít ebben a kutatásban, még pedig az a tény, hogy az Univerzum annyira hihetetlenül nagy, hogy bizonyos szempontból időgépként viselkedik. Hogy megfigyelhessék, félbevágva ábrázoltuk ezeket az egymásba ágyazódott gömböket. A gömbök közepére helyeztük a Földet, mivel innen végezzük a megfigyeléseinket. A Hold csak két másodpercnyi távolságra található, tehát ha fényképet készítünk róla normál fényben, a két másodperccel ezelőtti Holdat látjuk, ez elhanyagolható. Két másodperc szinte jelennek számít. A Nap nyolc percnyire van. Ez sem nagy ügy, ugye, kivéve ha napkitörések útjából akarunk kitérni. Olyankor jól jöhet a figyelmeztetés előtte.

Viszont ha a Jupitert nézzük, az 40 percnyire van. Ez már gondot okoz. Hallottak a Marsról, probléma a Marssal való kommunikáció mivel elég sok idő kell a fénynek mire odaér. Ha pedig a legközelebbi csillagokat nézzük, a legközelebbi 40-50 csillagot, az körülbelül 10 év. Szóval ha fényképet készítünk, az a tíz évvel ezelőtti állapot. Ha pedig a Tejútrendszer középpontját nézzük, az ezer évvel ezelőtti. Ha az Andromédát nézzük, mely a legközelebbi nagy galaxis, az két millió évvel ezelőtti. Ha a Földről készült volna kép két millió évvel ezelőtt, akkor azon nyomát sem látnánk emberi életnek, mivel akkor még nem léteztek emberek. Úgy gondolom, ez érzékelteti az arányokat. A Hubble Űrtávcsővel több száz millió évtől milliárd évekig látunk el.

Azonban ha valaki előrukkolna egy ötlettel, mellyel még távolabbra láthatnánk... hiszen még távolabb is vannak dolgok. Ez az, ami munkám fő tárgyát képezte, olyan módszereket kifejleszteni, mellyekkel még korábbi időkbe tekinthetnénk, a csillagok és galaxisok előtti időkbe, az Univerzum még forró, sűrű és nagyon más volt. Tehát ez volt az időrendi kép, ez pedig itt egy művészi változata ugyanennek. Ott középen az a galaxis, az a Tejútrendszer, és körülötte találhatóak a közeli galaxisok, és a gömbök határai jelölik a különböző időket. Aztán néhány újabbkori galaxis következik.

Látják az egész képet? Az idők kezdete vicces -- kívül helyezkedik el, nemdebár? Aztán következik az Univerzum azon része, melyet nem látunk mert annyira sűrű és forró, hogy a fény nem hagyja el. Ugyanezért nem látjuk a Nap közepét sem és ezért alkalmazunk más módszereket a Nap belsejének a kutatásához. A Nap külsejét viszont lehet látni, és ugyanez vonatkozik az Univerzumra is. Láthatják ezt a mintázott területet a külső részen, ez a ”Nagy Bumm"-ból származó sugárzás, amely egyébként hihetetlenül egyforma. Az Univerzum szinte egy tökéletes gömb, de vannak nagyon apró szabálytalanságok, amelyeket itt a képen felnagyítottunk. És az idő múlásával, ezekből az apró szabálytalanságokból lesznek az első galaxisok és csillagok, majd később a bonyolultabb galaxisok és végül a naprendszer, stb.

Ez egy óriási tervezői munka, de mindjárt látjuk a folytatást is. Tehát, hogyan is végezték ezeket a méréseket. Volt jó néhány műhold, ezeket itt láthatják. Először volt a COBE műhold, amelyet 1989-ben lőttek fel, ez fedezete fel a szabálytalanságokat. A MAP műholdat 2000-ben indították útjára -- a WMAP-ot -- és ez már jobb képeket készített. És ez évben -- ez a szép acél verzió, amely néhány igazán szép tervezési ötlet eredménye, lövik fel a Planck műholdat, amely magas felbontású képeket fog készíteni. És ezáltal majd megérthetjük, hogy hogyan keletkezett az Univerzum.

És amit láttunk, ezeket a szabálytalanságokat, ezek titkokat fedtek fel a téridő szerkezetéről és az Univerzumban található anyagról, és arról, hogy hogyan lendült mozgásba az Univerzum. Itt ez a kép, ez az igazán lenyűgöző kép. Térjünk vissza a kezdetekhez, itt van valamiféle titokzatos folyamat, amely beindítja az Univerzum mozgását. Aztán következik a gyorsuló tágulás szakasza, majd az Univerzum tágul és hűl, amíg eléri azt a pontot, amikor már átlátszó lesz. aztán jön egy sötét korszak, majd felvillannak az első csillagok, utána galaxissá fejlődnek és később még kiterjedtebb galaxisokká válnak. Valamikor ebben a szakaszban kezdett kialakulni a mi naprendszerünk is. És az Univerzum még most is egyre fejlődik. Aztán itt van néhány lenyűgöző dolog. Ez a szemetesvödör rész, ez mutatja a téridő szerkezetének változásait az adott periódusban. Ez egy elég furcsa modell, nem? Milyen bizonyítékaink vannak erre?

Had mutassam meg a természet néhány képződményét, amelyeket ez okozott. Számomra mindig is a téridő lesz az űr igazi anyaga, a galaxisok és a csillagok pedig csak az óceán habjai. Ez mutatja, hogy merre vannak az érdekes hullámok és mi történik ott. Tehát ez a Sloan Digital Sky felmérés, amint mutatja galaxisok millióinak helyzetét. Tehát itt minden pont egy galaxis. A szabadban az ég egy pontjára fordítják a teleszkópot, fényképet készítenek, a csillagokat kiválogatják és eltüntetik, megkeresik a galaxisokat és megállapítják, hogy milyen messze találhatóak, felrajzolják őket és sugárszerűen megjósolják az útjukat. Láthatják itt ezeket a struktúrákat, ezt a Nagy Falnak hívjuk, de vannak üres terek és hasonlók, melyek elhalványodnak, mivel a teleszkóp nem elég érzékeny az észlelésükhöz.

Most pedig megmutatom ugyanezt 3D-ben is. Ahogy a Föld forog, fényképeket készítünk és így egy az égen átnyúló legyezőt kapunk. Vannak helyek, ahova nem tudok betekinteni, vagy a saját galaxisunk miatt, vagy mert nincsenek meg hozzá a megfelelő teleszkópok. Tehát ez a kép mutatja 3D-ben a forgást. Látják a legyező-szerű letapogatást az égen keresztül? Ne feledjék, itt minden pont egy galaxis, és ha megnézik a galaxisokat, amik a szomszédságunkban vannak, akkor látják a struktúrát. És látják ezt a dolgot, amit úgy hívunk, hogy a Nagy Fal és látják a bonyolult struktúrát és az üres részeket. Vannak részek, ahol nincsenek galaxisok és vannak részek, ahol galaxisok ezrei tömörülnek össze. Tehát ez egy érdekes minta, de nincsen elég adatunk ahhoz, hogy tényleg lássuk a mintát. Összesen egy millió galaxisunk van, igaz? Tehát, olyan mintha egy millió labdát tartanánk a levegőben, de mi is történik? Van egy másik felméréssorozat, ami nagyon hasonló ehhez, egy a galaxisok vöröseltolódását felmérő program (2dFGRS).

Most iszonyatos sebeséggel repülünk át rajta. Ha pedig találunk egy galaxist, tehát egy helyen van egy galaxis, ha tudunk valamit a galaxisról, és általában tudunk, a vöröseltolódás méréseknek stb. köszönhetően, akkor megadjuk a galaxis típusát és színét, tehát ez egy valósághű reprezentáció. Amikor a galaxisok közepén vagyunk, úgy nehéz látni a mintát, ahogy igaz ez az életre is, vagy ha a hallgatóság közepén ülünk. egyszerűen nehéz látni a mintát. Úgyhogy most eltávolodunk, megfordulunk és úgy nézzük meg. Először láthatjuk a felmérés struktúráját, aztán pedig kibontakozik előttünk a galaxisok struktúrája, amit kint látunk. Tehát még egyszer, itt látják a galaxisok Nagy Falát.

De látják az üres tereket is, a bonyolult stuktúrát és felteszik a kérdést: hogyan alakult ez ki? Tegyük fel, hogy maguk a kozmikus tervezők. Hogyan tudják elérni, hogy a galaxisok ilyen mintázatba rendeződjenek? Nem lehet csak úgy véletlenszerűen elhajigálni őket. Ez egy ennél sokkal bonyolultabb folyamat eredménye. De hogyan végződhet így a dolog? Most már komolyabb vizekre evezünk. Azaz, tényleg Istent kell játszanunk, nem csak megváltoztatni az emberek életét, de létrehozni az Univerzumot. Tehát ha ezt a feladatot kapják, hogyan látnak neki? Milyen technikát alkalmaznának? Mit tennének ebben az esetben?

Most pedig megmutatom egy nagyszabású szimuláció ereményeit, arról, hogy hogyan néz ki az Univerzum, felhasználva az alapvető működési és tervezési elveket, amelyeket az emberiség nagy nehezen elsajátított, de amely a természet számára már a kezdetektől adott volt. A lényeg, hogy nagyon egyszerű anyagokkal kezdjük és néhány egyszerű szabállyal, de megfelelő mennyiségű anyag szükséges, hogy bonyolultabbá fejlődjön. Aztán adunk hozzá némi véletlenszerűséget, némi fluktuációt és véletlenszerűséget, és ebből lesz egy csomó különböző ábra.

Most pedig megmutatom az anyag eloszlásának különböző szintjeit. Kinagyítjuk, ez egy ábrázolása ennek. És még egy dologra van szükségünk, hogy megkapjuk az Univerzumot. A sötét anyagra. Ez olyan anyag, amely nem lép interakcióba a fénnyel. úgy ahogy az a normális anyaggal történik, ahogy a fény megvilágít engem vagy a színpadot. A sötét anyag a fény számára áttetsző, de hogy jól lássák: beszínezzük fehérre. Tehát az, ami ezen a képen fehér, az a sötét anyag. Igazából láthatatlan anyagnak kéne hívni, nem pedig láthatóvá tett sötét anyagnak. Az, ami sárga, az pedig a látható anyag, amiből a csillagok és a galaxisok születtek.

És akkor jöjjön a kisfilm. Tehát ez -- ráközelítek. Vegyék észre ezt a mintát és kövessék figyelemmel. Újra és újra ráközelítünk. Láthatják ezt a sok szálat, struktúrát és üres teret. Amikor ezek a szálak egy csomóba összefutnak, ott találhatóak a galaxisok összetömörülései. Azon a részen, amire most ráközelítek, körülbelül százezer és egy millió közötti a galaxisok száma, abban a kicsi régióban. Tehát mi a világ végén lakunk. Nem élünk a Naprendszerünk közepén, sem pedig a galaxisunk közepén, és a galaxisunk sincs a csoport közepén.

Tehát ráközelítünk. Ez egy olyan rész, ahol valószínűleg több mint százezer ha nem egy millió galaxis található. Egyre jobban ráközelítünk. Rendben. Elfelejtettem beszélni az arányokról. Egy parszek 3,26 fényévnek felel meg. Tehát egy gigaparszek 3 milliárd fényévnek -- ezek az arányok. Tehát 3 milliárd évig tart a fénynek megtenni ezt a távolságot. Most e között a két pont közötti távolságról van szó. Ilyen messze van tőlünk az Adroméda, igaz? Ezek a kis pöttyök, amiket látnak, ezek galaxisok.

Most pedig egyre inkább eltávolodunk, így láthatják a stuktúrát, amely ha elég távolról nézzük, szabályosnak tűnik, de igazából rengeteg szabálytalanságból áll. Tehát ezek egyszerű építőelemek. Itt van például egy nagyon egyszerű folyadék. Van benne sötét anyag, látható anyag, fotonok és neutrínók, amelyek az Univerzum későbbi periódusában nem játszanak fontos szerepet. Ez csak egy egyszerű anyag, amely idővel bonyolult struktúrává fejlődik. Mostmár értik, bár első ránézésre nem jelentett sokat maguknak ez a kép. Itt tekinthetik meg a látható univerzum egy százalékát és a galaxisok milliárdjait és a csomópontokat, de rá kell hogy jöjjenek, ez még csak nem is a fő struktúra. A keretet a sötét anyag, a láthatatlan anyag adja, ez az, ami összetartja az egészet.

Tehát menjünk rajta végig, és akkor megint láthatják, mennyivel nehezebb erre rájönni, ha a közepéről nézzük. Tehát itt van a végeredmény. Ott az a szál, a fehér az a láthatatlan anyag, a sárga pedig a csillagok és galaxisok. És most körbe és körbe fogunk repülni, és így láthatják, hogy esetenként néhány szál keresztezi egymást és ott galaxisok nagy számban tömörülnek. Most odamegyünk, ahol ez a nagyon nagy csoport van, és láthatják, hogy hogyan néz ki. Belülről, nem tűnik túl bonyolultnak, igaz? Csak, mikor nagyon nagy arányaiban nézzük, és vizsgáljuk, akkor látjuk, hogy egy nagyon kifinomult, bonyolult tervezés, igaz? És bizonyos értelemben érett és kiforrott is.

A kérdés az, hogy milyen nehéz egy ilyet összehozni? Mekkora tervezői csapatra lenne szükség, hogy egy ilyen Univerzumot készítsenek? Ez a kérdés. Tehát itt vagyunk. Láthatják, ahogyan a szálak -- összecsomósodnak és ezáltal kialakulnak a galaxisok óriás csoportjai. És meg kell, hogy értsék, ez nem így nézne ki, ha ténylegesen -- először is, nem lehet ilyen gyorsan utazni. minden eltorzulna, de ez egy egyszerű számítógépes modellezés és grafika stb. Ha milliárd évekig utazgatnánk, kb. így nézne ki. És persze, ha látnánk a láthatatlan anyagot is.

Tehát a lényeg az az, hogy hogyan raknánk össze az Univerzumot nagyon egyszerű módon? Először is képzeljük el, hogy az egész látható Univerzum, minden, amit képesek vagyunk érzékelni a Hubble űrteleszkóppal, és egyéb eszközökkel valaha egy atomnyi méretű területre tömörült. A folyamat apró kvantummechanikai fluktuációkkal kezdődött, majd elképesztő ütemben kezdett tágulni. És azok a fluktuációk asztronómiai méretűre növekedtek, majd ezekből lettek azok a dolgok, amelyeket a kozmosz mikrohullámú hátterében érzékelünk. Aztán szükség volt valamire, amely ezeket a fluktuációkat galaxisokká és galaxisok csoportjaivá és így tovább alakította.

Most mutatok egy kisebb szimulációt. Ez a szimuláció 1000 processzoron futott egy hónapig, hogy ezt az egyszerű szimulációt megkapjuk. Úgyhogy mutatok egyet, amit le lehet futtatni egy laptopon két nap alatt. Tehát apró fluktuációkkal kezdődött, amikor az Univerzum itt járt a fejlődésében, most négyszer kisebb, és így tovább. És láthatják ezeket a hálózatokat, ahogy a kozmosz struktúrahálója kialakul. Ez még az egyszerűbb verzió, mert nincs benne a látható anyag, csak a sötét anyag. Látható, ahogyan a sötét anyag összecsomósodik és a látható anyag a nyomában cammog. Tehát ez az. Kezdetben a folyamat nagyon egyenletes. A fluktuációk 1:100 000 nagyságúak. Néhány csúcs eléri az 1:10 000-t is, aztán évek milliárdjait követően, megjelenik a gravitáció.

És elkezdi magaköré vonzani az anyagot. Majd egyre több és több anyagot vonz magához. De az Univerzum távolságai olyan nagyok, és az idő arányai is olyan nagyok, hogy sokáig tart ennek a kialakulása. Körülbelül addig formálódik, amíg az Univerzum eléri jelenlegi méretének a felét. a kiterjedését illetően. És ezen a ponton az Univerzum tágulása titokzatos gyorsulásba kezd és véget vet a nagyléptékű struktúra formálódásának. Tehát ez a nagyléptékű struktúra olyan, amilyennek látjuk és ezután a dolgok, amelyek már elkezdtek formálódni tovább fognak alakulni és így tovább.

Tehát létre tudunk hozni egy ilyen szimulációt, de ez két napig tart egy laptopon. Ahhoz, hogy egy olyan szimulációt készítsünk, mint amit mutattam, 30 nap és 1000 processzor szükséges. Tehát így játszanak a nagy fiúk, így kell Univerzumot alkotni, kezdetben jóval kevesebb anyagra van szükség, mint egy könnycsepp. Tehát így jöhet létre minden, ami körülöttünk van, szinte a semmiből, azaz valami iszonyúan apróból nagyon piciből, amely szinte tökéletes, leszámítva az apró 1:100 000 szinten jelentkező fluktuációkat, amelyek létrehozzák ezeket az érdekes mintákat és terveket azaz a galaxisokat és csillagokat stb.

Tehát itt van ez a modell, amivel végezhetünk számításokat, terveket készíthetünk vele, arról, hogy milyen is az Univerzum. És ez a terv igazából jóval felülmúlja az eredeti elképzeléseinket. Ezzel kezdtük, 15 évvel ezelőtt a Cosmic Background Explorerrel, ez készítette a jobb fenti térképet amely megmutatta, hogy vannak nagyléptékű fluktuációk és ezek különböző szinteken léteznek. Ezt láthatják itt. Azóta már van WMAP, amely nagyobb szögű felbontást tesz lehetővé. Látjuk a nagyléptékű stuktúrát, de látjuk plusszban a kisléptékű struktúrát is. Alul jobbra, olyan mintha feje tetejére állítottuk volna a műholdat és így készítettünk volna térképet a Földről, ezt a térképet láthatjuk. Láthatják, kivehetőek a nagyobb kontinensek, de nagyjából ennyi.

Azt reméljük, hogy a Planck segítségével, olyan felbontást kapunk ami megfelel ennek itt, amit a Földről látnak, ahol tényleg látszik a bonyolult stuktúra, mely a Földet jellemzi. De az is látható, az éles élekből és ahogyan a dolgok összeillenek, hogy vannak nem-lineáris folyamatok is. A geológia eredményezi ezt, tehát pl. a lemezmozgás stb. Ez már a térképből is látszik. A korai Univerzum térképeit szeretnénk olyan szintre fejleszteni, hogy megnézzük, vannak-e ilyen nem-lineáris hatások, amelyek mozognak és változtatnak, és elárulnak valamit arról, hogy a téridő hogyan keletkezett a kezdeti pillanatokban. Tehát itt tartunk ma és ebből szerettem volna egy kis ízelítőt adni. Egy új nézőponttal megismertetni magukat arról, hogy mi a terv és milyen a világ. Köszönöm. (Taps)