Teoria STE (spaţiu – timp în expansiune) – o explicaţie simplă a evoluţiei cosmice

Astăzi, majoritatea oamenilor mai cred încă teoria celebră a Big Bang-ului, conform căreia Universul a apărut printr-o explozie inițială, dintr-un centru extreme de condensat, și de la acea explozie universal se dilată în continuare (până la un moment în care va prevala o mișcare contrară, de contracție, către același tip de centru supercondensat, stare atinsă printr-un soi de implozie gigantică).

Această teorie, atât de spectaculoasă și oarecum supusă unei logici elementare, care explică astfel “fuga galaxiilor” și deplasarea spre roșu a spectrelor, prezintă totuși destule lacune, apărând la o analiză mai atentă ca o structură hazardată de afirmații și concluzii științifice, relative forțate.

Fizicianul american de origine franceză Johan Masreliez a propus recent un nou model cosmologic al expansiunii universului, mult mai coerent. Pentru a înțelege aserțiunile sale, să ne oprim mai întâi asupra unor noțiuni de bază. Mai întâi, ce se înțelege îndeobște prin “univers”? Acest termen ne trimite cu gândul la o structură imensă, care conține tot ceea ce există și este accesibil experienței umane, direct sau indirect. Nun e mai putem imagina nimic în afara acestui “univers”, deoarece acesta conține totul. Într-un univers auto-suficient nu ar mai exista o scală absolută de evaluare, de măsurare a obiectelor materiale, deoarece scala însăși este un concept relative. Dacă reflectăm puțin, observăm că orice măsurătoare se face prin raportare la un standard cu care comparăm obiectul de măsurat. Astfel, cum am putea prefera o scală de măsură unei alte scale? Teoria generalizată a relativității, a lui Einstein, nu recunoaște existența nici unei scale absolute de evaluare a obiectelor.

Conform lui Einstein, universal ar arăta la fel și s-ar comporta la fel dacă toate obiectele, inclusiv particulele elementare, ar fi de 2 ori mai mari (sau mai mici!) ca dimensiuni decât sunt ele în realitate, CU CONDIŢIA ca scala de evaluare a timpului să se modifice simultan, astfel încât durata unei secunde să fie dublă (sau jumătate) din valoarea actuală a unei secunde. Așadar, conform teoriei relativității, mărimea obiectelor materiale este un concept relativ, destul de irelevant.

Acest adevăr științific al relativității este corelat cu acela că universal este “tot ceea ce este”, și nu mai există nimic “în afara” acestuia, care ar putea determina măsura lucrurilor. Acest adevăr fundamental nu este ceva nou, el fiind exprimat atât de metafizicieni și filosofi, de-a lungul veacurilor, cât și de reprezentanții diferitelor sisteme religioase. Sistemele de credință orientale se bazează, de altfel, pe ideea că tot ceea ce există și se produce în univers are loc ca rezultat al unui echilibru sau dezenchilibru, în orice caz un schimb dinamic între doi poli complementari, Yin și Yang (conform accepției taoiste). În Occident, ideea că Dumnezeu a creat lumea a dominat știința și filosofia timp de milenii, așadar existența unui univers relativist nu este agreată, căci sistemul de credință se raportează la o scală absolută a obiectelor materiale și a evenimentelor, scală a valorilor stabilită de Însuși Dumnezeu.

Spațiu – timpul în expansiune

În absența vreunei scale absolute a lucrurilor, am putea deduce că forma și mărimea obiectelor este “presetată”. Totuși, experimentele și măsurătorile spectroscopice au arătat clar existența unui univers în expansiune, deci ne-am putea gândi că, dacă spațiul se expansionează, la fel trebuie să se petreacă și cu timpul. Așadar, conform acestei deducții, totul ar trebui să se afle într-un proces de expansiune, chiar dacă aceasta ar fi dificil de detectat local. Totuși, lumina care ajunge pe pământ de la surse îndepărtate ar fi afectată de expansiunea universală, pe durata cât ea ar parcurge distanța până la observatorul terestru. După cum știm, această lumină ar fi deplasată spre roșu. Așadar, din cele observate concret, modelul unui univers în expansiune concordă cu datele pe care le avem despre lumea cosmică în care trăim.

Putem utiliza teoria lui Einstein pentru a prezice modul cum ar apărea universul în expansiune unui locuitor al său. Comparând predicțiile acestei teorii cu datele astronomice, putem trage concluzia că, de fapt, chiar scala de evaluare a universului se află în expansiune! Această teorie nouă, a Spațiu-timpului în expansiune (SET) concordă mai bine cu datele experimental observate, decât teoria Big Bang-ului. SET rezolvă chiar anumite paradoxuri ale teoriei einsteiniene, precum și misterul sistemului inerțial de referință. De exemplu, până acum fizicienii nu au oferit o explicație satisfăcătoare a curgerii timpului în maniera în care o observăm. De asemenea, știm că există un sistem inerțial de referință, deoarece observăm apariția unei forțe de inerție, care se opune accelerării unui corp. Însă ceea ce creează acest sistem de referință cosmologic rămâne încă un mister.

Echivalența spațiu-timp

Universul a cărui scală se expansionează este “echivalent spațio-temporal” adică toate referințele spațiale sunt echivalente cu cele temporale. Acest lucru mai este cunoscut și ca “invarianța formei”. Universul arată și se comportă la fel la o scară mare, indiferent de locul în timp și spațiu în care efectuăm observația. Universul SET nu îmbătrânește. El rămâne mereu același! Este etern! La început, această afirmație poate părea bizară, căci ne-am putea gândi că, mai devreme sau mai târziu, universal ar putea rămâne lipsit de energie. Acest lucru ar fi cu siguranță adevărat într-un univers în expansiune, cu o progresie constantă a timpului.

Dar în universul SET, timpul încetinește, iar aceasta are ca efect restaurarea energiei pierdute prin expansiune! Echivalența spațiu-timp este chiar mai puternică decât “principiul cosmologic perfect”, căci universal nu este susținut de expansiunea spațială și crearea continuă de materie, așa cum se susținea în teoriile Stării Staționare. Echivalența spațiu-timp presupune că toate epocile sunt identice din punct de vedere fizic și geometric; elementul liniar din Teoria Relativității Generalizate rămâne mereu același. Timpul progresează fără a modifica universal, la scală mare!

Accelerarea timpului – o nouă proprietate fizică

Ceea ce numim noi “energie” este strâns legată de progresia timpului. Este evident că, fără aceasta, nu ar exista mișcare, iar fără mișcare nu ar exista energie. Energia este, în ultimă instanță, mișcare, iar aceasta depinde de progresia timpului. Dacă ritmul de progresie a timpului ar încetini, toate obiectele în mișcare ar apărea că se mișcă mai repede, unele față de altele, iar energia lor ar părea că crește. Așadar, o progresie încetinită a timpului ar elibera energie în întregul univers! Această sursă de energie ar fi eternă, deoarece ritmul de curgere a timpului poate fi încetinit oricât de mult, cu câte o mică fracțiune în fiecare an, de exemplu. Iar energia produsă astfel suplimentar ar păstra universal într-o mișcare perpetuă!

Celebra vârstă a universului, estimată la 14 miliarde de ani, este de fapt vârsta universului măsurată la ritmul actual de curgere a timpului! Ea nu indică și vârsta reală a stelelor și galaxiilor. Timpul se pare că a curs mai rapid în trecut, față de ritmul prezent de curgere, ceea ce înseamnă că obiectele și structurile materiale ar putea avea peste 14 miliarde de ani. Momentul de “începere” a desfășurării timpului nu are sens în teoria SET. Adăugarea unui număr infinit de intervale de timp, fiecare puțin mai scurt decât precedentul, formează o serie cu sumă finită.

În mod paradoxal, vârsta universului poate fi considerată atât finită, cât și infinită, în funcție de modul de măsurare a timpului. Dacă plecăm de la ritmul actual de curgere a timpului, vârsta universului este finită, dar în mod aparent paradoxal, galaxiile pot avea, în principiu, o vârstă nemăsurabilă. Aceasta ar rezolva una dintre cele mai dificile probleme, deoarece știm că anumite stele din Calea Lactee, și aglomerările sau roiurile de galaxii sunt mult mai vârstnice decât perioada scursă de la producerea Big Bang-ului.

Modul de expansiune SET

Teoria SET se bazează pe o simetrie fundamentală; universal este “echivalent din punct de vedere al scalei”, adică nu există o scală determinată a priori, pentru metrica spațio-temporală. Observatorii care ar locui în diferite universuri ipotetice de diferite mărimi le-ar găsi identice în toate privințele. Aceasta mai înseamnă și că ritmul timpului atomic (metrica temporală acceptată astăzi) este proporțională cu metrica spațială, indiferent de scală.

Totuși, modelul SET este diferit prin faptul că diferitele epoci nu sunt corelate prin transformări continue ale variabilelor, și astfel, Teoria Relativității Generalizate (TRG) nu este suficientă pentru a modela SET.

Întrucât transformările variabile continue garantează echivalența, și întrucât toate momentele de timp trebuie să fie echivalente, poate părea dezamăgitor faptul că o asemenea transformare continuă între momentele de timp lipsește. Dar tocmai această caracteristică explică progresia timpului! Eșecul TRG de a modela expansiune exponențială a scalei, cu toate momentele de timp echivalente, a determinat anumiți oameni de știință, de exemplu Weyl și Dirac, să modifice relativitatea generalizată astfel încât să poată include și acest aspect, utilizând geometria lui Weyl. Totuși, dacă acceptăm pur și simplu că este imposibil să utilizăm o transformare continuă de variabile, și să considerăm în loc posibilitatea de a folosi transformări discrete ale variabilelor, care corespund unei progresii discrete a timpului, vom găsi că toate momentele de timp sunt echivalente, exact așa cum ne-am propus.

Acest ciclu permite universului să se expansioneze la nesfârșit, fără a-și modifica elementele liniare, adică geometria sau fizica spațio-temporală. Desigur, ne putem pune întrebarea: de ce există o expansiune a scalei cosmologice? Răspunsul la această întrebare nu este cunoscut încă. Totuși, dacă această expansiune nu ar exista, energia universală însăși nu ar mai exista ca atare, și nici noi nu am mai putea pune acum această întrebare.

Johan Masreliez a demonstrat că principiile mecanicii cuantice (MC) decurg natural din TRG, dacă metricile din spațiul Minkovsky sunt oscilante. Astfel, teoria SET extinde TRG de la varietățile continue la o expansiune a scalei universale, datorită unei echivalențe a scalelor.
O nouă perspectivă asupra lumii

Teoria SET oferă o perspectivă complet nouă asupra lumii în care trăim, care ne poate apărea stranie la început, pentru că nu este familiară. Totuși, ea devine foarte evidentă și ușor de acceptat, odată ce ne obișnuim cu acest unghi de vedere. Imaginați-vă cum s-au simțit oamenii prima dată când Nicolaus Copernic a afirmat că Pământul nu era o planetă fixă, ci de fapt el era cel care se rotea în jurul Soarelui. Teoria SET afirmă că ritmul timpului nu este același, ci că se modifică ușor, odată cu expansiunea spațiului. Astfel, misterul creației universului este înlocuit de o existență eternă a acestuia! Deși am putea spune că un univers etern este o prezumție stranie, ea nu este mai neobișnuită decât crearea totului din nimic, prin explozia inițială, Big Bang.

Teoria SET este în concordanță mai bună decât teoria Big Bang-ului cu datele experimental observate, iar predicțiile sale pot fi testate direct, observând mișcarea stelelor în cadrul unei galaxii, sau a planetelor într-un sistem solar, precum și din analiza semnalelor transmise de sondele spațiale.

Conform cu teoria SET, vitezele relative sau rotațiile tuturor obiectelor aflate în mișcare liberă vor diminua cu timpul, descrescând cu o constantă de timp egală cu „timpul Hubble” – vârsta universului apărut de la Big Bang. Astfel, teoria SET prezice că viteza relativă a două obiecte în mișcare liberă va scădea cu 50% în aproximativ 8 miliarde de ani.

În plus, obiectele care evoluează în rotație în jurul unui centru de masă, de exemplu planetele care evoluează în jurul Soarelui, se vor mișca pe traiectorii spiralate, mai curând decât pe cercuri sau elipse. Aceste traiectorii spiralate ar putea explica, de asemenea, forma spirală a galaxiilor. Stelele din componența galaxiilor sunt atrase liber de centru galaxiei, și se orientează către aceste, după o traiectorie spirală. Astfel, forma galaxiilor spirale este ușor de înțeles din perspectiva teoriei SET, dar rămâne un mister pentru fizica standard. Simulările realizate pe bazele fizicii „ortodoxe” demonstrează că brațele spirale nu se pot forma, și că discul galactic este mult mai gros decât ceea ce observăm noi. Teoria SET însă, demonstrează că stelele cad liber către centrul galaxiei, iar gravitația le împinge să se aglomereze în brațele spiralate, având secțiuni transversale înguste.

Conform cu SET, Pământul se apropie de Soare cu aproximativ 25 m pe an. Antrenarea cosmică face ca Pământul să accelereze mișcarea sa pe orbită cu cca 3 secunde de arc (3 : 3600 dintr-un grad) pe secol la pătrat. Această accelerație extrem de mică a fost detectată, însă a fost atribuită inițial încetinirii rotației Pământului, mai degrabă decât unei mișcări accelerate a Pământului în jurul Soarelui.

Utilizând tehnologiile moderne, este destul de ușoară proiectarea unor teste care să valideze sau să invalideze teoria SET. Însă efectele care trebuie observate sunt atât de mici, și neobservate în trecut, încât antrenarea cosmică nu a fost încă pusă cu precizie în evidență. Deși anumite efecte ale acestei antrenări au fost observate, ele au foat considerate mai curând anomalii cu cauze diverse. Dr. Yurii Kolesnik de la Academia Rusă de Ştiințe a raportat recent unele observații ale planetelor interioare, desfășurate pe parcursul ultimilor 250 de ani. El a analizat aceste observații corelate cu sistemul de referință extragalactic modern, și a aplicat unii factori de corecție acceptați de știința actuală. Rezultatele sale sugerează o accelerare planetară, așa cum a prezis și teoria SET, acordul cu aceasta fiind excelent dacă considerăm că timpul Hubble este de cca 14 miliarde de ani. Aceste rezultate au fost prezentate la Simpozionul Internațional de Astronomie din anul 2000.

Legătura SET cu mecanica cuantică

O implicație foarte interesantă și total neașteptată a teoriei SET constă în posibila conexiune dintre cosmologie și teoria cuantică, prin intermediul TRG a lui Einstein. Celebrul om de știință a criticat vehement mecanica cuantică, considerând-o incompletă în mod fundamental. Teoria mecanicii cuantice constă dintr-un ansamblu de legi matematice care pot prezice rezultatul unor interacțiuni între particulele atomice sau subatomice.

Această teorie este aidoma unei magice cutii negre, care are doar intrări și ieșiri. Deși răspunsurile oferite de mecanica cuantică sunt corecte, nu se știe exact de ce acestea sunt atât de pertinente, pentru că nimeni u poate modela cu mintea umană obișnuită instabila și imprevizibila (totuși) lume cuantică.

Pentru un observator care aparține universului în expansiune, această discretă expansiune pe etape va părea cauza modificării ritmului de curgere a timpului, deoarece va produce vibrații de foarte înaltă frecvență la nivelul variabilei temporale.Dacă modelăm aceste frecvențe înalte pe baza ecuațiile teoriei gravitației, vom observa că relațiile de bază din teoria cuantică decurg direct din ecuațiile teoriei gravitației! Se pare că mecanica cuantică ar fi rezultatul unei metrici spațio-temporale oscilatorii, produse de expansiunea cosmologică! Aceasta ar explica de ce strania lume cuantică există efectiv, ca atare. Ea este cauzată de expansiunea cosmosului.

Metrica vibratorie a spațiu-timpului influențează mișcarea particulelor și reprezintă cauza fundamentală a mecanicii cuantice. Expansiunea cosmologică se infuzează pretutindeni, la toate nivelele, susținând particulele elementare și efervescentul spațiu-timp, care se manifestă sub forma lumii cuantice.

Concluzie

Teoria SET oferă explicații coerente, pertinente la multe dintre problemele rămase nerezolvate până astăzi. Aceasta se bazează pe aserțiunea că nu există o scală absolută în univers. Noua teorie descrie un univers care apare și se comportă exact ca lumea cosmică observabilă de pe Pământ. Efectul de antrenare cosmică prezis de teorie constituie un nou fenomen fizic, care va putea fi, cu certitudine, confirmat în viitorul apropiat, prin observații directe efectuate asupra sistemului nostru solar.

Expansiunea scalei presupune ca timpul să progreseze cu mici incremente. Acest mod de expansiune poate conduce la oscilații de înaltă frecvență ale metricii spațio-temporale care, dacă este modelată conform Relativității Generalizate, ajunge să descrie lumea cuantică! Astfel, expansiunea cosmologică reprezintă cu mult mai mult decât o caracteristică interesantă a universului. Ea reprezintă însuși fundamentul lumii noastre observabile. Aceasta infuzează totul și toate, obiecte și ființe; ea constituie progresia timpului și reprezintă, astfel, o forță eternă!

Un articol de
fizician și psiholog Aida Şurubaru
Societatea Academică AdAnima București
www.adanima.org