Magie curată: expansiunea Universului

Se spune că lumea este o scenă, iar noi sîntem simpli actori, însă nu se spune nimic despre sala de spectacol. Sala în care se desfășoară spectacolul vieții noastre, Universul, trece prin niște reabilitări criminale, asemănătoare cu cele prin care au trecut multe instituții de cultură din România, iar povestea lor începe cu un om, o pipă și un telescop.

La fel ca oricărui om normal, acestui domn îi plăcea să stea noaptea ghemuit în cușca oglinzii unui telescop. De acolo privea atent stelele și încerca să țină telescopul îndreptat înspre un petic de cer, dar nu pentru că voia să scape de acasă, ci pentru că dorea să vadă din ce sînt compuse galaxiile.

A aflat pînă la urmă: din gaz, praf și stele, dar a mai găsit că aproape toate galaxiile observate fugeau de noi. Dacă ești un om, nu e ciudat cînd toți fug de tine, dacă și ceilalți sînt oameni, dar dacă ești om și toate galaxiile fug de tine înseamnă că trebuie să cauți ajutor de specialitate.

Nu toate galaxiile fug de noi, unele chiar se apropie, dar spațiul cosmic le ia cu el și le duce mai departe. Edwin Hubble, domnul din telescop, a descoperit că spațiul cosmic este în expansiune, că distanțele dintre galaxii cresc în fiecare secundă, la fel ca prețurile la produsele de bază în anul 2022.

Știm sigur că fiecare colțișor de spațiu mare cît 3 milioane de ani-lumină se mărește cu 68 km/s, adică două girafe aflate la 30 de miliarde de miliarde de kilometri una de alta se îndepărtează cu viteza respectivă, indiferent de direcția în care merg să bea apă.

Dacă obiectele (fie ele girafe sau galaxii) sînt mai îndepărtate una de alta, viteza crește, ajungîndu-se la valori ridicol de mari, după regula „tot ce este departe fuge mai repede de noi”. Galaxiile aflate la 100 de milioane de ani-lumină depărtare fug de noi cu 2.000 km/s, iar cele aflate la 1 miliard de ani-lumină depărtare de orice farmacie fug de zece ori mai repede. Vezi, nu doar noi sîntem într-o fugă rapidă după chenzină! 

Expansiunea Universului pare ceva de domeniul fantasticului. Fiecare părticică de spațiu se îndepărtează de celelalte, dar spațiul cosmic nu este compus din ceva anume. Mai direct: vidul se mărește. Sau, ca să folosesc o descriere valabilă și în procesul de propagare a culturii în țara noastră, nimicul să mărește.

Mărirea continuă a Universului pare ciudată pentru că în mod normal gravitația, forța responsabilă de mișcarea stelelor, cît și de căderea copiilor din pat, ar trebui să îl micșoreze, dar uite că nu este așa.

Există ceva peste tot în Univers, o forță mai puternică decît gravitația, poreclită energie întunecată. Nu știm cum și de ce funcționează, dar știm că nu schimbă cu nimic stelele și planetele, deci îi place doar vidul cosmic.

Energia întunecată se află acolo unde este și spațiul cosmic, iar noi o detectăm cînd măsurăm expansiunea Universului. Cînd privim galaxiile îndepărtate vedem în trecut și cînd măsurăm viteza lor, vedem cum se mărea Universul. Avem acces în acest fel la informații din trecut, din care putem vedea cît de multă energie întunecată exista atunci – și ghici ce? În trecut exista o cantitate de energie întunecată corespunzătoare mărimii Universului, iar în prezent proporția se păstrează. Acest fapt determinat în urma observațiilor ne spune că densitatea de energie întunecată se menține constantă în timp, iar spațiul și energia pur și simplu se creează în timpul expansiunii.

Tocmai ce ai aflat răspunsul la întrebarea care îți produce insomnie: în timpul expansiunii Universului spațiul se întinde sau apare din nimic? Răspuns corect: apare din nimic. Cu plăcere!

Sala în care se desfășoară spectacolul vieții noastre se mărește pentru că spațiul apare din nimic, iar asta e magie curată.

Nu prea știm cum se poate crea spațiu din nimic, dar știm că se poate crea materie din nimic. Pentru a vedea cum, trebuie să ne întoarcem în timp, pe vremea cînd în Univers era mai cald decît vara în trenurile Regio.

De cînd ai început să citești acest minunat articol, Universul s-a mărit destul de mult, dar nu din cauza ta, ci din cauza expansiunii. Ieri era mai mic decît azi, alaltăieri mai mic decît ieri și mult mai mic pe vremea cînd benzina costa doar 4 lei. Cu cît mergi mai mult în trecut, cu atît sala de spectacol era mai mică.

Cînd înghesui materie într-un spațiu mic, totul se amestecă. Dacă exagerezi și pui mii de miliarde de stele într-un Univers mititel, totul devine o pastă ultrafierbinte, compusă nu din stele, ci din particule care se mișcă rapid și se ciocnesc neîncetat.

Ca să ajungem la era aceea trebuie să mergem mult în trecut, pe cînd Universul avea frumoasa vîrstă de 0,0001 secunde și nu citise nici o carte. Pe atunci în micul spațiu denumit Univers particulele și antiparticulele apăreau din senin, se întîlneau și dispăreau într-o explozie de lumină.

Cuvîntul-cheie este apăreau! Sîntem în momentul cînd fizica învățată la școală și uitată nu mai funcționează, iar tot ce se întîmplă este dictat de legile ezoterice ale fizicii cuantice, în special de principiul incertitudinii al lui Heisenberg. Principiul este ca o vrajă și spune că incertitudinea duratei de viață și de energie a unei particule crește cu cît timpul la care ne raportăm este mai mic. La nivelul de timp, spațiu și energie la care ne aflăm în Univers pot să apară energie și particule din senin, care cum apar și dispar. Se numesc particule virtuale și sînt baza existenței noastre, chiar dacă trăiesc pentru o miliardime de miliardime de secundă.

Dacă vidul cosmic ar fi cercetat la un microscop care poate mări de mii de miliarde de ori, am vedea că nu este uniform, ci compus din multe denivelări de dimensiunea cea mai mică din Univers, lungimea Planck. De fapt, Universul este o spumă cuantică din care apar și dispar particule virtuale și, mai mult ca sigur, spațiu și energie întunecată.

Universul nu poate fi descifrat pînă la capăt. Fizica nu trece dincolo de momentul 10 la -43 de secunde, adică avem de-a face cu singurul număr de magie care nu poate fi explicat, apariția Universului.

Îmi pare rău să îți spun, dar tot ce vezi a apărut din nimic. Tu, mașina ta, cățelul și șosetele sînteți niște manifestări ale vidului cuantic.

Adrian Șonka este astronom la Observatorul Astronomic „Amiral Vasile Urseanu“ din Bucureşti. Cea mai recentă carte publicată: O plimbare prin Univers. Carte de relaxare astronomică, Editura Nemira, 2021.

Foto: wikimedia commons