Mniej więcej w tym samym czasie odkryto mikrofalowe promieniowanie tła (resztkowe promieniowanie z pierwszych chwil po Wielkim Wybuchu), kwazary, źródła promieniowania rentgenowskiego, radiogalaktyki i inne rzeczy, pozwalające badać historię Wszechświata. Dziś kosmologia stała się nauką szczegółową, a Wszechświat jednym z najważniejszych laboratoriów współczesnej fizyki.
Urokiem kosmologii i jednocześnie źródłem problemów jest jej wieloskalowość. O własnościach Wszechświata, liczącego sobie ok. 14 mld lat, decydują (także) procesy dziejące się w nanosekundach (miliardowych częściach sekundy). Rozmiary Wszechświata są niewyobrażalnie większe niż rozmiary atomów. Odległości pomiędzy gwiazdami są dziesiątki tysięcy razy mniejsze niż promienie galaktyk, w których się znajdują. Odległości pomiędzy galaktykami są miliony razy mniejsze niż rozmiary obserwowalnej części Wszechświata. W mikroskali nie jest lepiej. Jeśli powiększymy jądro atomowe (np. wodoru) do rozmiarów piłki tenisowej i umieścimy je w Warszawie, to najbliższy elektron znajdzie się w okolicach Łomży.
Coraz ściślejsze staje się dla nas powiązanie własności Wszechświata w największych skalach z naszym pochodzeniem i losami. Atomy wodoru w naszych ciałach i w materii otaczającego nas świata powstały w pierwszych trzech minutach ewolucji Wszechświata. Wszystkie pozostałe – w jądrach wypalonych dawno temu gwiazd. Te najcięższe albo w trakcie wybuchów gwiazd, albo przez powolne oddziaływanie wiatru gwiazdowego z rzadkim gazem wypełniającym przestrzeń międzygwiezdną.
Życie na Ziemi nie byłoby możliwe bez Słońca. Dostarcza nam ono nie tylko energię. Dzięki temu, że oświetla nas głównie światłem widzialnym, a my wypromieniowujemy w kosmos światło podczerwone, możemy zwalczać (przynajmniej do czasu) drugie prawo termodynamiki, nieuchronnie skazujące wszystko, co uporządkowane, na rozpad w bałagan.
Książki tu omawiane znakomicie się uzupełniają. John Gribbin, brytyjski astrofizyk, profesor na Sussex University, jest autorem książek popularnonaukowych oraz science fiction. Lisa Randall, amerykański fizyk teoretyk, profesor na Harvard University, zajmuje się fizyką cząstek elementarnych i kosmologią. Ma imponującą liczbę cytowań, a jednocześnie zajmuje się popularyzacją nauki.
Gribbin daje wykład podstaw kosmologii, świetnie opisuje dzieje największego być może odkrycia naukowego – odkrycia historii ewolucji Wszechświata jako całości. Omawia problem zmagań kosmologów z (pozornymi) sprzecznościami pomiędzy szacowanym wiekiem Ziemi i wiekiem Wszechświata. Pokazuje, w jaki sposób kolejne odkrycia wiążą się, splatają i uzupełniają. Jak powstaje tkanka tego, co dziś nazywamy standardowym modelem Wielkiego Wybuchu.
Powstanie współczesnej kosmologii było wielkim zbiorowym wysiłkiem wybitnych uczonych. Nie tylko Einstein i Hubble, ale też Henrietta Swan Leavitt czy Cecilia Payne, George Gamow, Fred Hoyle, Allan Sandage, Jim Peebles i wielu innych, nie wspominając o twórcach mechaniki kwantowej i fizyki jądrowej, i o inżynierach, którzy zbudowali teleskopy i satelity. Autor opowiada o wielkości, ale też słabościach jej twórców; po lekturze nie mamy wątpliwości, że porywanie się z „motyką na kosmos” jest przygodą prawdziwie ludzką. A wszystko to bez jednego choćby wzoru matematycznego! Przyczepiłbym się tylko do polskiego tytułu. „Prawda ostateczna”? – tej chyba nigdy nie poznamy. W oryginale jest skromniej: „Poszukiwanie prawdziwego wieku Wszechświata i teorii ostatecznej”.
Lisa Randall w „Ciemnej materii i dinozaurach” pokazuje związek tego, co w największej skali, z tym, co na Ziemi. Ciemna materia to hipotetyczny składnik wypełniający Wszechświat, skupiony w galaktykach i gromadach galaktyk. Nie świeci (dlatego „ciemna”), ale oddziałuje grawitacyjnie, wpływając na to, jak poruszają się gwiazdy w galaktykach, a galaktyki w gromadach galaktyk. Wpływa na zjawisko soczewkowania grawitacyjnego (skutecznie badane przez astronomów z Uniwersytetu Warszawskiego). Ciemną materię stanowią zapewne jakieś jeszcze nie odkryte cząstki elementarne. A jest jej przynajmniej dziesięć razy więcej niż zwykłej.
Co to ma wspólnego z dinozaurami? Dla zachęty powiem, że być może dużo. Jedna z hipotez zakłada, że ok. 70 mln lat temu Słońce przeszło przez obłok ciemnej materii. Wpłynęło to na dynamikę Układu Słonecznego. Niektóre z komet krążących na peryferiach układu zostały skierowane ku Słońcu. Część z nich mogła bombardować Ziemię, powodując katastrofalne zmiany klimatyczne, z wiadomymi skutkami dla dinozaurów.
Nie wiemy, czy tak było. Ale wiemy, że Wszechświat ma ok. 14 mld lat i ewoluuje, wiemy, skąd wzięły się pierwiastki, galaktyki, gwiazdy i planety. I choć nie jest to „prawda ostateczna”, to wiemy też, że na razie jeszcze nie doszliśmy do granic poznania. Wciąż idziemy dalej. ©

John Gribbin, PRAWDA OSTATECZNA. JAK ODKRYLIŚMY NARODZINY WSZECHŚWIATA, przeł. Tomasz Krzysztoń, Prószyński i S-ka, Warszawa 2016

Lisa Randall, CIEMNA MATERIA I DINOZAURY, przeł. Bogumił Bieniok, Ewa L. Łokas, Prószyński i S-ka, Warszawa 2016