Dr hab. LESZEK M. SOKOŁOWSKI                                              Kraków, 12 kwietnia  2006

Obserwatorium Astronomiczne UJ

                    Co kosmologia zawdzięcza fizyce, a co fizyka kosmologii?”                  

      Kosmologia i fizyka różnią się metodologią: fizyka jest nauką doświadczalną i opiera się na eksperymencie w laboratorium, w którym jest pełna kontrola warunków zewnętrznych. Kosmologia jest nauką obserwacyjną i bazuje na obserwacji odległych obiektów znajdujących się w słabo kontrolowanym otoczeniu. Kosmologia i astronomia miały wpływ na fizykę tylko na samym jej początku; po Galileuszu i Newtonie fizyka rozwijała się bez udziału astronomii. Koniec XX wieku — zmiana sytuacji, fizyka zaczyna czerpać z kosmologii.

      XIX wiek: powstanie kosmologii fizycznej, jedyną siłą odpowiedzialną za budowę Wszechświata jest grawitacja. Założenie filozoficzne: Wszechświat jest niezmienny w czasie. Dwa modele Wszechświata: wyspowy i nieskończony jednorodny. Wszechświat wyspowy jest nietrwały. Wszechświat jednorodny nieskończony: ujawnia granice stosowalności prawa powszechnego ciążenia i całej fizyki klasycznej; również jest nietrwały. Paradoks Olbersa: dlaczego nocne niebo jest ciemne? Wszechświat nie daje się opisać fizyką klasyczną.

      Ogólna teoria względności pokonuje trudności fizyki klasycznej i daje opis całego Wszechświata, lecz musi on ewoluować. Kosmologia daje lekcję fizyce — prawa fizyki rządzą czasem i przestrzenią, a nie są im podporządkowane. Początek Wszechświata — Wielki Wybuch — odsłania granicę czasoprzestrzeni będącą granicą całej fizyki. Kosmologia ujawnia, że prawo zachowania energii nie jest uniwersalne: nie obowiązuje w rozszerzającym się Wszechświecie. Paradoks Olbersa daje się rozwiązać w rozszerzającym się Wszechświecie, który miał początek.

      Wszechświat krótko po Wielkim Wybuchu był bardzo gorący, był więc gigantycznym akceleratorem przyspieszającym cząstki elementarne do energii nieosiągalnych w ziemskich akceleratorach. Obecnie kosmologia jest głównym terenem testowania obserwacyjnego wszystkich teorii cząstek elementarnych.

powrót