Az anyag

Ha elfogadjuk azt, hogy volt egy nagy robbanás (a megfigyelések ugyanis erre utalnak) és a mai értelemben vett anyag csak ezt követően alakult ki, szerintem ez nem jelenti azt, hogy a robbanást megelőzően nem volt semmi. Én úgy gondolom, hogy az anyag valamilyen más formában akkor is létezett. Ha pedig létezett, akkor a teret és az időt is értelmezni kell. Az elgondolásom szerint az anyagnak vannak még a kvarkoknál is elemibb egységei. Nevezzük ezeket energia-húroknak, vagy egyszerűen csak húroknak. Hogy valahogyan ábrázolni tudjam ezeket, az ábrán spirális rugókat rajzoltam. Gondolom, hogy a valóságban más alakja van ezeknek a húroknak. A fizikusok kis rezgő energia-gyűrű alakban szokták ábrázolni ezeket a húrokat. De gondolhatunk olyan alakra is mint a fehérje molekulák furcsán hurkolt térbeli alakzata. A rugót azért választottam, mert több tulajdonságát is fel lehet használni a húrok szemléletesebb leírására.

Szerintem ezek a rúgók végtelenül összenyomhatók és nagy tágulásra (oldódás, kilazulás) is képesek. Összenyomott állapotban rugalmas feszültség ébred bennük és rugalmasságuk tartós marad. Valamilyen kapcsolódási pontokkal is rendelkeznek, ezek által két vagy több húr kapcsolódhat egymáshoz. Lehetnek egyéb tulajdonságaik is, mint a sodrásirány, az elektromos töltés és tömeg valamilyen kezdeményei. Az elképzelésem szerint a húrok (rugók) teret is képviselnek. Az ábrán a rugók köré rajzolt kék színű buborékokkal akartam jelezni a húrokhoz tartozó elemi tereket. Ez csak szemléltetés, mert a húrhoz rendelhető elemi téren én a húr kibomlottsági állapotát értem. A húrok rezgésekre is képesek és egy már megnövekedett térben szabadon el is mozdulhatnak. Ebből a lehetőségből pedig az idő származtatható.

A Nagy Bumm előtt a húrok végtelenül össze voltak nyomva. De a feszültség megvolt ezekben a rugókban. A végtelenül összenyomott állapot miatt az általuk kifeszített tér mértéke nulla volt. Ebben a helyzetben ezek a rugók (vagy húrok) nemhogy mozdulni de még rezegni sem tudtak. És mivel az idő a mozgásból (változásból) származtatható, ezért ebben az állapotban az idővel sem lehet számolni. A Nagy Bumm előtt az anyag olyan állapotban volt ami gyakorlatilag csak hatalmas feszültséget (óriási felhalmozott energiát) tartalmazott, az általa képviselt tér a zéróhoz tartott és a hozzá rendelhető idő rendkívül megnyúlt volt. Az időnek ezt a megnyúlását értelmezhetjük úgy is, hogy az idő csaknem állt, de nem teljesen. Benne volt ebben az állapotban annak a lehetősége is, hogy ez a feszültség oldódhasson. Az oldódás bekövetkezése a Nagy Bumm-ot jelenti. Láncreakciószerűen elindulhatott az a folyamat, amit az ide vonatkozó Univerzum-modell leír. Létrejöttek az anyag ma ismert formái, a tér a csaknem nulláról a mai méretre növekedett, és a mozgások révén a valós idő is értelmet nyert.

A Nagy Bumm előtti állapot leírásához képzeljünk el mérhetetlenül sok kis rugót, amelyek végtelenül összenyomhatók, és ezek össze is voltak nyomva. Az összenyomott állapotot a gravitáció idézte elő, de ennek ellene hatott a húrokban ébredő feszültség, amely szétfeszíteni igyekezett ezt az állapotot. Kvázi egyensúlyban volt a rendszer, ahol a gravitáció valamivel felülmúlta a szétfeszítő hatást. A végtelenül összenyomott állapotuk miatt a húroknak tulajdonképpen terük sem volt és mozdulatlanságra voltak kárhoztatva, ezért időbeli dolgokról sem beszélhetünk. Én úgy gondolom, hogy ez az összepréselő nyomás mégsem volt végtelen nagy, bár közel állt hozzá. Ez azt is jelenti, hogy a tér sem volt teljesen zérus méretű és az idő sem volt végtelenül megnyúlva csak rendkívül megnyúlt volt. Ez a nüansznyi kis eltérés az abszolút végtelentől jelentette azt a lehetőséget, hogy a feszültségben rejlő óriási energia felszabadulhasson és bekövetkezzen a robbanás. A majdnem végtelen esetében gondoljunk egy olyan egyszerű ábrára mint egy hiperbola egyik ága, amelynek a végtelenbe futó szárai aszimptotikusan közelítik az x ill. y tengelyeket, de mégsem érik el azt sohasem. Így talán könnyebben megérthető az, hogy valami majdnem végtelen vagy majdnem zérus.

Mivel ebben az állapotban nincsenek részegységek, ezért az oldódás rögtön az egészet érinti. Valami kis változás történt ebben a rendszerben, ami az egyensúlyt a szétfeszítő erők javára billentette. Az az erő, amely addig összetartotta ezt a sűrítményt már nem tudott tovább ellenállni a szétfeszítő erőknek, ahogyan egy túlnyomásos palack sem állja útját a robbanásnak, amikor már megrepedt. A robbanást követően az elemi rugók rohamosan kezdték felvenni a formáikat. Ez azt jelentette, hogy teret képeztek maguk körül. Ugyanakkor a felszabadultabb állapotukban rezegni kezdtek, majd a tér bővülésével már el is tudtak mozdulni. A változás pedig számunkra az idő fogalmának bevezetését jelenti.

Valószínűnek tartom, hogy sokféle más-más tulajdonságokkal felruházott húr létezik. Hogy hányféle van belőlük, azt ma még nem lehet tudni. A húrok méretére vonatkozóan egy arány szolgálhat, amelyre már történtek bizonyos becslések: egy húr mérete kb. a proton méretének 10^(-20)szorosa, azaz egy proton kb. 10^(20)db. húrból tevődik össze. Amennyiben ez igaz, akkor lehet valami fogalmunk arról, hogy az Univerzumban lévő összes húrok számának nagyságrendje mekkora lehet. Olyan nagy számról van itt szó, amely már szintén a végtelen benyomását kelti.

A fenti ábrán csak néhány húr sematikus ábráját adtam meg. A húrok két végén lévő idomok azt jelképezik, hogy két húr csak bizonyos feltételek megléte esetén kapcsolódhat egymáshoz. Az ábrán két feltétellel (azonos idomok és a színek) akartam ezt jelezni, de valószínű, hogy kettőnél több feltétel is van. A csatlakozási pontok száma függhet az egyes húrok típusától is.

Az ábra a húrok egymáshoz való kapcsolódását mutatja. A szabadon maradt húrok kifeszítik a teret, de nem hoznak létre a világunkban észlelhető anyagot. Hosszú láncolatokat is alkothatnak, keresztezhetik egymást ezek a láncok és a kereszteződésben zárt hurkok is kialakulhatnak. Valószínű, hogy a húroknak ez a pókháló-szerű szövevénye feszíti ki a teret. Szerintem a szabad húrok alkotják az úgynevezett sötét anyagot, és mivel még manapság sem oldódott fel a feszültség teljesen bennük ezért azzal, hogy még most is tágulnak ez a tér tágulását is jelenti egyben. Ezt a tágító hatást azonosítom én a sötét energiával. A nyitott alakzatokban egyes húrok már kapcsolódtak, de nem alkotnak zárt alakzatot, ezért könnyen szétszakadhatnak. Ezek a kapcsolódások tehát nem stabilak. A zárt alakzatok viszont stabilak maradnak, és ezek alkotják a kvarkokat, leptonokat ill. mezonokat. Én azt hiszem, hogy a húrok elemi tömeget is képviselnek melyek az összekapcsolódás után összegződnek megadva a kvark vagy lepton tömegét. De azt is elképzelhetőnek tartom, hogy a tömeg éppen a kapcsolódások számával arányos valami. A szabadon maradt húrok össztömege megadja a sötét anyag tömegét, amely ma az univerzum teljes tömegének a 23%-át teszi ki. A szabad húrok összekapcsolódásai ill. szétesései a mai napig folytatódnak. Meglehet, hogy ezek a véletlenszerű összekapcsolódások az alapjai a spontán párkeltés jelenségének. Ennél a jelenségnél a vákuumból megjelenhet egy nem anti- és anti- részekből álló részecske-pár. Ehhez energiát kell kölcsönözni, amit a vákuum energiájából nyernek. De ezt az energiát igen rövid idő elteltével vissza is fizetik azzal, hogy megsemmisítik egymást visszaadva a vákuumnak a kölcsönkapott energiát. Így az energia-megmaradás elve csak egy rövid időre sérül. A részecske-pár megjelenésekor sok kötés keletkezik, amely tömeg megjelenését adja egy rövid időre, az annihilálás után ez a tömeg energiává alakul, visszafizetve a keletkezéshez szükséges energiát. Szerintem az a bizonyos kvantumfizikai vákuum a szabad húrok által kifeszített teret jelenti és az ebből nyert energia a sötét energia rovására történik, az annihilálás után pedig oda is kerül vissza.

A húroknak saját rezgésük van. Összekapcsolódva részecskévé a csatolt rezgések domináns felharmonikusa adja a részecskére jellemző saját frekvenciáját. A húrok pozitív vagy negatív töltéseket, momentumokat (sodrásirányokat) is hordozhatnak, melyek szintén összegződnek a kapcsolódás után. Lehet, hogy ebből a tulajdonságból származik a részecskék spinje ill. a világ jobb- vagy bal-sodrásra való hajlandósága. A mi világunkra a bal-sodrás a jellemző, amíg az antianyagból álló világra a jobbsodrás. Meglehet, hogy azért tud ez a kétféle anyag létrejönni, mert a húrok kétféle sodrásiránya miatt az összekapcsolódások e kétféle módon könnyebben jöhetnek létre. Szerintem a húrok tulajdonságaiban gyökereznek az elemi részecskék kvantum-jellemzői.

Az Univerzum anyagának egy kis része atomok (4%), elemi részecskék és fotonok formájában van jelen. Ez számunkra az érzékelhető ill. látható anyag. De az Univerzum anyagának nagy része számunkra érzékelhetetlen, csupán hatásából lehet következtetni rá. Ez az úgynevezett sötét anyag és a hozzá kapcsolódó sötét energia. Szerintem a sötét anyagot a szabad húrok tömege teszi ki. A sötét energia pedig onnan származik, hogy a sötét anyag húrjai még mindig valamennyire összenyomott állapotban vannak. Ez a feszítő energia a gravitáció ellenében hat és a tér tágulását jelenti, ami manapság is észlelhető.

Összefoglalásul menjünk vissza a kezdethez, azaz a Nagy Bumm-ot megelőző állapothoz. Ebben az állapotban a végtelenül sok elemi húr egy ponttá volt összenyomva. A tér tehát mérhetetlenül kicsi volt. Az elemi húrok rugó-energiája összességében hatalmas feszítő erőt képviselt, így ez az állapot óriási energiát tartalékolt. Vannak, akik ezt a fals vákuum energiájaként emlegetik. Az összezsúfoltság miatt mozgásnak semmi nyoma sem volt, ezért az idő is állt, azaz olyan megnyúlt volt, hogy gyakorlatilag állónak volt tekinthető. Valójában azonban mégsem volt ez a megnyúlás abszolút végtelen. Valamilyen rendkívüli lassú változások mégis történtek. Egyébként csak felfogás kérdése, hogy azt a lassú idő-ütemet óriási hosszúnak vagy egy pillanatnak tekintjük. A változás lehetőséget adott egy véletlenszerű robbanásra, a Nagy Bumm-ra. A Nagy Bumm előtt az alapvető kölcsönhatások (erős, gyenge, elektromágneses, gravitáció) együtt voltak de a Nagy Bumm-ot követően ez a szoros együttlét megbomlott, azaz az erős kölcsönhatás elvált a többitől. A feszültség kis oldódását követően a húrokban a rezgések megindulhattak. Ettől kezdve számolhatunk a valós idővel. Valós időn én a számunkra megszokott időt értem. A rendkívüli feszültség a húrok gyors lazulását idézte elő, ami a tér rohamos növekedésével járt. A tér tágulása elérte azt a méretet, amikor a húrok már el is tudtak mozdulni és a gyors, kaotikus mozgások sok húr összekapcsolódását eredményezték. Egyes kapcsolatok hamar szétbomlottak újra, de sok kapcsolat zárt láncot hozott létre, amelyek stabilnak bizonyultak. Így alakultak ki a kvarkok, leptonok, mezonok, fotonok, stb.

A táblázatban felsorolt részecskék legtöbbjének megvannak az anti-megfelelői is, de vannak olyanok is, amelyek anti-megfelelője önmaguk (pl. gamma foton). Felépülhetne egy antianyagból álló világ is, amely ugyanúgy működne, mint a miénk. De a kétféle anyag együtt nem tud létezni, mert sugárzássá alakulva megsemmisítik egymást. A számunkra tapintható masszív világ tulajdonképpen csak három elemi részecskéből épül fel (u és d kvarkok, valamint az elektron lepton). Ezek rendkívül stabil képződmények. Az ábra képletei mutatják hogyan épül fel egy atom ezekből. A bozonok a stabil részek közötti kölcsönhatásokat közvetítik. Az atommagot a protonok és neutronok alkotják, amelyek kvarkokból épülnek fel. Ezeket az erős kölcsönhatás ragasztja össze (g gluon). Az elektront már az elektromágneses kölcsönhatás (gamma foton) tartja a pályáján az atommag körül. A gyenge kölcsönhatások (z és w bozonok) a radioaktivitásért, az atom véletlen átalakulásáért felelősek. A fenti részecskék közül többen az atomoktól függetlenül is mozognak a térben. Ilyenek a fotonok, melyek a fényt is jelentik a számunkra, de vannak olyanok is amelyeket szemmel nem érzékelünk mint a leptonok pl. a mű és tau részecskék, az elektronok vagy a neutrinók.

Az ábra első része azt szemlélteti, hogy mely fontosabb elemi részecskék vesznek részt egy atom felépítésében. Az ábra második része pedig azt illusztrálja, hogy az elemi részecskék kettős természete (hullám és részecske) miatt a határok és pályák nem élesek. De a határozatlansági-elv szerint sem lehet egy részecske helyét és sebességét egyszerre megadni. Pl. egy elektron pályája annyira elkent, hogy szinte beszövi az atommag körül a pályának megfelelő gömbhéjat, bárhol lehet azon a gömbhéjon egy adott pillanatban. De magának az atomnak sincs éles határa. Ez az elmosódottság adódhat abból is, hogy a elemi részecskéket húrok sokasága alkotja, mintegy gombolyagot alkotva képeznek pl. egy neutront. Hasonlatos ez ahhoz, mint ahogyan a gének láncolatából alkotott DNS szálak feltekeredve a kromoszómákat létrehozzák. Egyébként van egy olyan érzésem, hogy az anyag a magasabb szervezettségi szintjeinek kialakulásakor a sémákat a korábbi szintek sémáiból meríti. Milyen más rendszerből is vehetné ezeket, amikor nincs más rendszer, amivel egyáltalán kapcsolata lehetne? Itt persze nem egy tudatos dologról van szó, egyszerűen alkalmazódnak azok a sémák, amelyek eleve következnek az anyag sajátosságaiból. A negyedik kölcsönhatásért, a gravitációért felelős részecskét (graviton) még nem találták meg, valószínű, hogy nincs is ilyen részecske. De a tér görbületével is le lehet írni ezt a hatást. Egyébként, ha megtalálnák a gravitont az einsteini görbült téridő-elméletet át kellene értékelni.

A táblázatban szereplő egyéb részecskék már nem olyan stabilak, szabadon hamar szétbomlanak. A fenti elemi részecskék tömegei különbözőek, én úgy gondolom, hogy ez az azokat felépítő húrok sokaságának különbözőségéből fakad. Az elemi részecskék kialakulásakor az anyag és antianyagok létrejötte statisztikai jelenség volt. Úgy alakult, hogy valamivel több anyag jött létre mint antianyag. Ez persze nagyon leegyszerűsítése a dolognak, mert a nem anti- és anti-részek egyenlő arányban keletkeznek és az annihilálás során is egyenlő arányban tűnnek el. A mai napig fejtörést okoz a szakembereknek, hogy mitől keletkezett mégis valódi anyagtöbblet. Az anyag és antianyag találkozva megsemmisítik egymást, gamma fotonokat sugározva szét. Ezen annihilálások után a valódi anyagtöbbletből jött létre a világunk. Én egyébként úgy gondolom, hogy a világ valójában háromtípusú anyagból épül fel. Az egyik az anyag, a másik az antianyag, a harmadik pedig a sötét anyag. A sötét anyag a másik kettővel békésen megfér, nem okoz semmiféle katasztrófát. Az antianyag pedig ugyanolyan arányban van jelen mint a valós anyag, de szerencsénkre valahogyan el van zárva tőlünk.

A robbanás utáni gyors tágulás a kezdeti hatalmas hőmérséklet csökkenését is jelentette. Ez egy fázisváltást idézett elő a rendszerben, hasonlóan ahhoz, mint amikor a vízgőz a levegő hidegebb régióiban kicsapódik, felhőket hozva létre. A húrok szemszögéből nézve ez a folyamat azt jelenti, hogy a húrok kilazultsága nőtt és a rezgésük emiatti frekvencia csökkenése kedvezett az összekapcsolódások létrejöttének. A fázisváltás hatalmas energia felszabadulásával járt, amely a szabad húrok mozgási energiáját növelve a tér exponenciális tágulását idézte elő. Ezt nevezzük a tér felfúvódási szakaszának. Az erős kölcsönhatás elvált a többitől és ezzel megszületett a tömeg. Létrejöttek a kvarkok és antikvarkok tömegei, melyek egymást annihilálva a végén kvarkok többletének eredményével zárult, amely már a világunk építőanyagául szolgált. A felfúvódási szakaszt (amely a másodperc törtrésze alatt következett be) követően a tágulás tovább folytatódott, de már nem olyan hevesen. Mindenesetre ez is a hőmérséklet csökkenésével járt, amely egy idő után újabb fázisváltást idézett elő. Ekkor kondenzálódtak az elemi részecskék (protonok, neutronok, elektronok, stb.). Egy ideig az elemi részek kavalkádja töltötte ki a teret. Ezt a szakaszt nevezzük nukleo-szintézisnek. Az erős kölcsönhatás aktivizálódott, amely össze- ragasztotta a protonokat és neutronokat. Létrejöttek tehát az atommagok, de az elektronok ekkor még nem kötődtek az atommagokhoz, hanem szabadon mozogtak a térben. A szabad elektronok nagy tömege akadályozta a fotonok szabad mozgását, mert állandóan ütköztek az elektronokkal, így a fény nem tudott nagyobb távolságokat megtenni, ott pattogtak a fotonok kis térrészeken belül. Hasonló volt a helyzet ahhoz, mint a mondás szerint: "olyan sűrű a köd, hogy az orrunkig sem látni". Majd a gyenge és elektromágneses erők szétválása azt eredményezte, hogy az addigra már kialakult atommagok befogták a szabad elektronok nagy részét az elektromágneses kölcsönhatás révén. Kialakultak a legkönnyebb atomok, és a fény is el tudott indulni ezután hosszabb útra, hiszen a szabad elektronok száma nagymértékben lecsökkent. Ez az esemény a Nagy Bumm után kb. 300-400 ezer évvel történt. Az így elindult fény tulajdonképpen a robbanás fénye volt, ennek jelenkori maradványát nevezzük kozmikus háttérsugárzásnak. Hullámhossza azóta megnyúlt a tér tágulása következtében, de ez a hullámhossz-megnyúlás a hozzánk érkező galaxisok fényére is vonatkozik, melyet az alábbi ábra szemléltet.

A fázisváltások különös dolgok létrejöttét is eredményezhetik (falak, domainek, egypólusok, stb. kialakulása). Ezeket a mai világunkban nem lehet észlelni, úgyhogy maradtak még kérdőjelek a fázisváltások-elméletével kapcsolatban is. Az atomok tömegének megjelenésével pedig a gravitáció is egyre inkább kifejtette hatását. A hőmérséklet kiegyenlített volt az egész térben, eltekintve a nagyon kicsi helyi ingadozásoktól. A kissé hűvösebb helyeken az anyag sűrűsödni kezdett hatalmas anyagi gázködöket hozva létre. Ezek az anyagi gócok a gravitáció hatására sűrűsödtek, amely a további összehúzódások révén hatalmas méretű csillagok létrejöttéhez vezetett. A kezdetben kialakult néhány könnyű kémiai elem (H, D, He, Li) kialakulása a csillagok üzemanyagaként szolgált és szolgál ma is, de az első csillagok életében és halálakor (szupernóva robbanás) létrejöttek a nehezebb kémiai elemek is. A hatalmas gázködök idővel galaxisokká álltak össze, amelyekben felfénylettek a másodlagos csillagok, a korábban létrejött nehezebb elemek pedig a bolygók anyagául szolgáltak. A bolygók energiaforrásaként jórészt a csillag sugárzó energiája szolgál, kisebb mértékben a bolygó belső hőtartaléka és a kémiai energiák. A fúziós atomenergia a csillagokban keletkezik, a bolygókon már főként civilizációs tevékenység hoz létre atomenergiát a nagyobb rendszámú atomok széthasítása révén. Megemlíthető még a természetes radioaktivitás is, amely az atomok véletlenszerű elbomlásakor keletkezik, de ez egy nagyon lassú így intenzitásában nem túl erős folyamat. Atomenergia tehát kétféleképpen jöhet létre, vagy a könnyű atomok egyesítésével, vagy a nehéz atomok hasításával. A kétféle átalakulás a periódusos rendszer közepe környékén található vasatom irányába tart. A mi szemszögünkből nézve a szerencsés körülményű bolygókon megindulhatott a szerves anyag kialakulása, és a még szerencsésebbeken pedig az élet is megjelenhetett. Az Univerzumnak nem célja, csupán mellékterméke az élő anyag létrejötte.

Én úgy gondolom, hogy ez a bizonyos "melléktermék" egyáltalán létrejöhetett, valahol az anyag tulajdonságában szintén benne van. Bizonyos elvek (erős, gyenge antropikus elvek) is feszegetik ezt a kérdést, de ezek a fejtegetések filozófiai természetűek. Hogy a galaxisunkban hány helyen alakulhatott ki kommunikációra képes civilizáció, erre a Drake-formula ad egy becslést. A szelektáló feltételek miatt ez a szám nem túlságosan nagy (úgy 100 és 1000000 között lehet), ami változhat is a Tejút csillagaihoz tartozó bolygók jobb feltérképezése esetén. A SETI program keretében elindult egy kutatás is az esetleges idegen civilizációktól származó jelek felkutatására. Ez a kutatás jelenleg is tart, de eddig még nem hozott pozitív eredményt.

Közben a tér egyre tágult és bizonyos észlelések alapján úgy tűnik, hogy még jelenleg is tágul. Ez csak úgy lehetséges, hogy a sötét energia tágító hatása erősebb a gravitáció összehúzó hatásánál. Eszerint a tér még sokáig tágulni fog (lehet hogy örökké), ez azt jelentené, hogy a világunk nyílt Univerzum. De ez még nem dőlt el egészen. Véleményem szerint egy állandó állapot akkor következik be, amikor a teljes Univerzumra nézve a szabad húrokban lévő feszültség tágító hatása kiegyenlítődik a gravitáció összehúzó hatásával.