Universum pähklikoores (9)

UNIVERSUM PÄHKLIKOORES Referaat
Õppeaines: Informaatika
Ehitusteaduskond Õpperühm: II ­ KEI Üliõpilane: Andrus Erik Kontrollis : Rein Ruus
Tallinn 2004 SISUKORD Eessõna...........................................................................................................................2 1. Relatiivsusteooria lühilugu ........................................................................................3 2. Aja kuju ............................................................................................................... 8 3. Universum pähklikoores...........................................................................................16 4. Tulevikku ennustamas..............................................................................................20 5. Mineviku kaitsel ......................................................................................................29 6. Meie tulevik. Kas Star Trek?....................................................................................34 7. Uus maailm ­ braanide maailm................................................................................38 8. Sõnaseletusi..............................................................................................................47 9. Kasutatud kirjandus..................................................................................................56
2 Eessõna
1988. aastal, kui ilmus ,,Aja lühilugu"1, tundus kõikeseletav teooria olevat käegakatsutavas kauguses. Mis ja kuidas on sestsaadik muutunud? Kas oleme eesmärgile lähemale jõudnud? Paraku pole meie lõppsiht veel kaugeltki nähtav. Vanasõna ütleb, et reisimine , lootus südames, on etem kui kohalejõudmine. Uudsuseiha toidab loovust kõikjal, mitte üksnes teaduses . Kui me lõplikult pärale jõuaksime, siis inimvaim närbuks ja sureks. Kuid ei ole usutav , et me eales paigale jääme: kui me ei edene enam sügavuti, kasvab meie teadmiste keerukus ja nõnda püsime me üha avarduvate võimaluste silmapiiri lähedal.
Kvantmehaanika
M ­ teooria Üldrelatiivsusteooria
10 ­ mõõtmelised membraanid p ­ braanid Superstringid
11 - mõõtmeline Mustad augud supergravitatsioon
1 Eesti keeles ilmunud Ene ­ Reet Sooviku tõlkes ajakirjas ,,Akadeemia", 1992, nr. 12, 1993, nr. 1 ­ 4 1. Relatiivsusteooria lühilugu
Kuidas Einstein rajas kahe 20. sajandi alusteooria ­ üldrelatiivsusteooria ja kvantteooria ­ vundamendi
Albert Einstein, nii eri- kui ka üldrelatiivsusteooria looja, sündis 1879 . aastal Saksamaal Ulmis. Albert ei olnud imelaps, kuid väited, et ta kuulus koolis mahajääjate hulka, ei ole ilmselt päris õiged. Einstein lõpetas oma haridustee Zürichis, omandades 1900. aastal sealse maineka tehnikaülikooli diplomi. Vaidlushimu ja autoriteedipõlguse tõttu professorid teda ei soosinud ja pärast lõpetamist ei pakkunud ükski neist talle assistendikohta, millega harilikult algab akadeemiline karjäär. Kahe aasta pärast õnnestus tal saada Bernis Sveitsi patendiametis nooremeksperdi koht. Just selles ametis kirjutas ta 1905. aastal kolm artiklit, mis üheltpoolt vallandasid teaduse alustes kaks revolutsiooni. Need olid pöörakud, mis muutsid meie arusaamist ajast, ruumist ja kogu tegelikkusest.
19. sajandi lõpuks oli teadlastel kujunemas arvamus, et nad on Universumi täielikule kirjeldamisele väga lähedal. Nad kujutlesid, et ilmaruum on täidetud pideva ollusega, mida nad kutsusid eetriks. Valguskiiri ja raadiosignaali peeti eetrilaineteks, nii nagu heli on õhus levivad rõhulained. Täieliku teooria saamiseks olid veel vajaka vaid eetri elastsusomaduste täppismõõtmised. Sajandivahetuseks hakkasid kujutluses, et kõikjal on eeter , ilmnema mõrad. Oletati, et valgus levib eetris jääva kiirusega, kusjuures siis, kui liikuda eetris valgusega samas suunas, peaks valguse kiirus näima väiksemana, kui vastassuunas , siis suuremana (joon.1.1) Joon. 1. 1 Paigalseisva eetri teooria a b Kui valgus oleks eetriks kutsutavas elastses aines leviv lainetus , peaks valguse kiirus näima valgusele vastu kihutavale astronaudile (a) suurem ja valgusega samas suunas kihutavale astronaudile (b) väiksem.
Kuid üksjagu katseid ei toetanud seda mõttekäiku. Äärmiselt hoolikalt läbi mõeldud ja väga täpse katse sooritasid 1887. aastal Ohios Clevelandis Albert Michelson ja Eward Morley . Nad võrdlesid valguse kiirust kahes teineteise suhtes täisnurgi suunatud valguskimbus. Et Maa pöörleb ümber oma telje ja tiirleb orbiidil ümber Päikese, peaks mõõteseade läbima eetrit muutuva kiirusega ja suunaga. Paraku ei leidnud Michelson ja Morley kahe valguskimbu levis ei ööpäevaseid ega aastasi erinevusi. Näis nagu leviks valgus vaatleja suhtes alati ühesuguse kiirusega, hoolimata vähimatki sellest, kui kiiresti ja mis suunas vaatleja ise liigub (joon. 1.2, lk. 5). 1905. aasta juunis kirjutatud artiklites, mis tõid talle tippteadlase maine, jõudis Einstein järeldusele, et kui pole võimalik kindlaks teha, kas ilmaruumis liigutakse või püsitakse paigal, muutub eetri mõiste üldse ülearuseks. Ta lähtus postulaadist , et kõik vabalt liikuvad vaatlejad täheldavad loodusseadusi täpselt ühesugusel kujul. 3 Joon. 1. 2
Valguse kiiruse mõõtmine
Michelsoni ­ Morley interferomeetris lõhestatakse valgusallikast tulev valguskiir poolläbipaistva peegli abil kaheks. Kaks kiirt levivad teineteise suhtes täisnurgi ja juhitakse siis poolläbipaistva peegli abil taas kokku. Kui valgus leviks ristsuundades erineva kiirusega, peaks ühe kiire laineharjad ühtima teise nõgudega ja laine peaks vaibuma.
Kõikide vaatlejate mõõtmised annavad ühesuguse c valguse kiiruse, hoolimata sellest, kui kiiresti nad liiguvad. Valguse kiirus ei sõltu vaatlejate liikumisest ja on kõikides suundades võrdne. a Einsteini postulaat , et loodusseadused ilmnevad ühesugusel kujul kõigi vabalt liikuvate vaatlejate a2 jaoks, sai relatiivsusteooria aluseks. Selle teooria nimetus tuleneb väitest, et tähtsust omab üksnes suhteline (relatiivne) liikumine. Einstein oli ümber b paisanud kaks 19. sajandi teaduse absoluuti: b2 absoluutse paigalseisu , mida esindas eeter ja absoluutse ehk universaalse aja, mida peaksid kõik kellad ühtmoodi mõõtma.
Relatiivsusteoorias on igal vaatlejal omaenda ajamõõt. Sellest võib johtuda nn. kaksikute paradoks (joon. 1.3).
Relatiivsusteooria tähtsamaid järeldusi on massi ja Joon. 1. 3 Kaksikute paradoks energia vaheline seos. Einsteini postulaadist, et Üks kaksikutest (a) siirdub kosmoselennule, mis kulgeb valguse kiirusele lähedase kiirusega (c). Tema vend (b) valguse kiirus peab olema kõigi jaoks ühesugune, jääb Maale. Venna (a) liikumise tõttu näib Maale jäänud kaksikvennale, et kosmoselaevas kulgeb aeg aeglasemalt. järeldub, et miski ei saa liikuda valgusest kiiremini. Naasnud Maale, leiab kosmoselendur (a2), et tema vend (b2) on vananenud temast kiiremini. Kuigi see järeldus näib Siit järeldub omakorda, et kui rakendada energiat olevat tavakogemusele vastupidine , on arvukad katsed näidanud, et niimoodi reisiv kaksik jääks tõepoolest nooremaks. millegi kiirendamiseks, olgu see miski siis osake
4 või kosmoselaev , siis kiirendatava objekti mass suureneb, muutes edasise kiirendamise aina raskemaks. Osakest valguse kiiruseni kiirendada osutub võimatuks, sest selleks läheks vaja lõpmata suurt energiahulka. Mass ja energia on ekvivalentsed, tõdeb Einsteini kuulus võrrand E = mc 2 . Arvatavasti on see ka ainus füüsikavõrrand, mille igaüks meist ära tunneb. Sellest valemist lähtudes on võimalik taibata sedagi , et kui uraanituum lõhustub kaheks kildtuumaks, mille summaarne mass on algtuuma omast veidi väiksem, vabaneb määratu energiahulk.
Kuigi relatiivsusteooria klappis hästi elektri- ja c magnetismiseadustega, polnud ta ühildatav Newtoni gravitatsiooniseadusega. See seadus ütleb, et kui aine b jaotust kusagil maailmaruumis muuta, on samal hetkel kõikjal Universumis tunda gravitatsioonivälja muutust. Sel juhul pidanuks saama saata signaale valgusest kiiremini. Veelgi enam: et mõista silmapilksuse tähendust, oleks vaja olnud universaalset aega, mille relatiivsusteooria oli a d kolikambrisse saatnud, asendades selle personaalajaga.
Einstein taipas , et kiirenduse ja gravitatsioonivälja vahel on tihe side. Kinnisesse kambrisse , näiteks lifti, vangitsetu ei suudaks eristada, kas kamber on paigal Maa raskusväljas, mis surub seisjat põranda poole või kiirendab seda rakett ilmaruumis (joon. 1.4). Joon. 1. 4 Kui Maa oleks tasapinnaline, võiks väita nii seda, et õun Kinnises kambris olev vaatleja ei suuda vahet teha, kas ta on Maal seisvas tõstukis (a) või kukkus Newtonile pähe gravitatsiooni toimel, kui ka maailmaruumis kiirenevas raketis (b). Kui reaktiivmootor välja lülitub (c), tajub ta seda samaviisi nagu oleks ta liftis , mis langeb vabalt sahti seda, et maapind koos Newtoniga sai ülespidi kiirenduse. põhja (d).
Näib, et see kiirenduse ja gravitatsiooni ekvivalentsus
ei jää kehtima ümmarguse Maa korral, sest inimesed Maa vastaskülgedel peaksid kiirenema vastassuundades, kuid säilitama üksteisest püsiva vahekauguse. 1912. aastal taipas Einstein, et ekvivalentsus kehtiks, kui aegruum oleks kõver, mitte tasane nagu seni arvati. Ta aimas, et mass ja energia peaksid aegruumi mingil moel koolutama. Esemed, nagu õunad ja planeedid , püüavad küll liikuda aegruumis mööda sirgjoont, kuid gravitatsiooniväli koolutab nende teed, sest aegruum on kõver (joon. 1.5). Joon. 1. 5 Aegruumi kõverdumine Kiirendus ja gravitatsioon saavad olla ekvivalentsed ainult siis, kui massiivsed kehad 5 kõverdavad aegruumi, kallutades seeläbi oma naabruses olevate esemete teed. Uut kõvera aegruumi õpetust hakati kutsuma a b üldrelatiivsusteooriaks, et eristada teda algsest, erirelatiivsusteooriast, mis ei hõlmanud gravitatsiooni. Uus teooria sai 1919. aastal hiilgava kinnituse: Lääne-Aafrikasse toimunud ekspeditsioon tuvastas ühelt tähelt tulevate valguskiirte kerge hälbe, kui kiired möödusid päikesevarjutuse ajal Päikese lähedalt (joon. 1.6).
See näitas otseselt, et aeg ja ruum ongi koolutatud ning tähistas suurimat pöörakut meie kujutluses Universumist pärast neid aegu, kui Eukleides kirjutas oma ülevaateteose ,,Elemendid" tolle aja matemaatika (peamiselt geomeetria ) kohta umbes 300 aastat e. Kr.
Einsteini üldrelatiivsusteooria muutis aja ja ruumi, Joon. 1. 6 Valgus kooldub mida oli peetud sündmuste passiivseks taustaks, Päikese lähedalt mööduv tähekiir kooldub, sest Päikese mass kõverdab aegruumi (a). Seetõttu näib täht Maalt Universumi dünaamika aktiivseteks osalisteks. vaadates taevas teiste tähtede suhtes pisut nihkununa (b). Seda nähtust saab vaadelda päikesevarjutuse ajal. See tekitas keeruka probleemi, mis on füüsikas
esiplaanil ka praegu, 21. sajandil. Universumit täidab aine ja aine koolutab aegruumi nii, et kehad sööstavad kokku. Einstein leidis, et tema võrranditel puudub lahend , mis kirjeldaks staatilist, ajas muutumatut universumit. Enne vaatlusi , mis tehti Mount Wilsoni observatooriumi 100-tollise (254-sentimeetrise) teleskoobiga, ei võtnud ajast sõltuvat maailma keegi tõsiselt. Nendest vaatlustest ilmnes , et mida kaugemal on teised galaktikad meist, seda kiiremini eemalduvad nad üksteisest. Universum paisub , nõnda, et mis tahes kahe galaktika vaheline kaugus pidevalt suureneb (joon. 1.7). Joon. 1. 7 Galaktikate vaatlustest ilmneb, et Universum paisub: peaaegu iga galaktikapaari vaheline kaugus suureneb.
Umbes 15 miljardit aastat tagasi oleks pidanud galaktikad olema koomal ja kõik üksteise kukil ning aine tihedus pidanuks siis olema määratu suur. 6 Einsteini arvates võis Universum läbida varasema kokkutõmbumise faasi, millest ta siis hakkas järsku paisuma kuni praeguse üsna tühise keskmise tiheduseni. Kuid nüüd me teame, et selleks, et tuumareaktsioonid varajases Universumis said toota hulgi kergeid elemente, mida me nüüdisajal näeme enda ümber, pidi tihedus olema vähemalt kümme tonni kuuptolli kohta 2 kümne miljardi kraadisel temperatuuril. Mikrolaine-taustkiirguse uurimine on näidanud, et kõige tõenäosem tihedus oli koguni 10 72 (arv, mille kirjutises on 1 järel 72 nulli) tonni kuuptolli kohta.
Veelgi enam möönis Einstein üldrelatiivsusteooriast tulenevat järeldust, et massiivsetes tähtedes jõuab aeg lõpule. See juhtub nende elu lõpus, kui nad ei suuda enam tekitada küllalt soojust, et tasakaalustada nende enda gravitatsioonijõudu, mis püüab neid pisendada. Einstein arvas , et säärased tähed peaksid jõudma mingisse lõppolekusse, kuid nüüd teame, et tähtedel, mille mass ületab rohkem kui kahekordselt Päikese massi, pole niisugune seisund võimalik. Selliste tähtede kokkutõmbumine jätkub seni, kuni nad saavad mustadeks aukudeks, s.o. aegruumi piirkondadeks, mis on sedavõrd kooldunud, et valgus ei pääse neist välja (joon. 1.8). Joon. 1. 8 Kui massiivne täht ammendab oma tuumkütuse varu, hakkab ta soojust 3) Mustas augus kaotama ja kokku tõmbuma. Aegruumi jõuab aeg lõpule kooldumine kasvab sedavõrd suureks, et kujuneb must auk, millest valgus enam välja ei pääse. Musta augu sisemuses jõuab aeg lõpule.
Üldrelatiivsusteooria põhjal võib 2) Kui täht kokku tõmbub, siis järeldada sedagi, et musta augu sees kooldumine suureneb jõuab aeg lõpule, nii tähe enda kui ka selle õnnetu astronaudi aeg, kes temasse langeb.
Üldrelatiivsusteooria ei saa 1) Aegruumi kooldumine massiivse tähe ümber, kirjeldada Suurt Pauku , sest ta ei ole mis põletab tuumkütust
ühildatav kvantteooriaga, 20. sajandi teise suure alustõdede kummutajaga. Esimene samm kvantteooria suunas astuti 1900. aastal, siis avastas Max Planck Berliinis, et hõõgvele kuumutatud keha kiirguse spektrit on võimalik seletada, kui eeldada, et valgus kiirgub ja neeldub üksnes lõpliku suurusega portsjonite ehk kvantide kaupa. Plancki kvanthüpoteesist lähtudes saab seletada fotoefekti, s.o. elektronide eritumist mõningaist metallidest valguse toimel.
1948. aastal pakuti Einsteinile äsja loodud Iisraeli riigi presidendi kohta, kuid ta loobus. Ta on öelnud: ,,Poliitika kestab mõne hetke, kuid iga võrrand kuulub igavikule".
2 1 kuuptoll = 16, 387 kuupsentimeetrit 7 2. Aja kuju Einsteini üldrelatiivsusteooria omistab ajale kuju
Mis on aeg? Kas igavesti voolav jõgi, mis viib meilt unelmad nagu öeldakse muistses hümnis?
Või nagu raudteeliin, millel on haruteid ja silmuseid, nii et edasi liikudes on siiski võimalik naasta ka mõnda varem läbitud jaama (joon. 2.1).
Kas haruteed on üpris keerukad või lihtsalt võimatud?
Raudtee pealiin, mis viib minevikust tulevikku Kas ajal võib olla tagasi pöörduvaid haruteid? Joon. 2. 1 Raudteeliin kui aja mudel Kas see peaks olema hargnematult kulgev liin , mis on läbitav ainuüksi ühes suunas ­ tuleviku poole ­, või on tal ka tagasi pöörduvaid harusid, mis võivad välja viia peatee mõnda varajasemasse punkti?
19. sajandi kirjamees Charles Lamb on kirjutanud: ,,Miski ei näi mulle mõistatuslikum kui aeg ja ruum. Kummatigi ei tee miski mulle vähem muret kui aeg ja ruum, sest ma ei mõtle eales neile". Ka enamik meist ei muretse harilikult aja ja ruumi pärast, mis see aeg ikkagi on ja kuhu ta meid välja viib.
Esimese aja ja ruumi mudeli ehitas Isaac Newton oma 1687 . aastal avaldatud raamatus ,,Philosopiæ naturalis principia mathematica". Newtoni mudeli järgi olid aeg ja ruum sündmuste taustaks, kuid sündmustel polnud neile mingit tagasimõju. Aega käsitati ruumist lahus olevana ja teda võinuks võrrelda raudteeliiniga, mis ulatub mõlemas suunas lõpmatusse (joon. 2.2, lk. 10). Aega peeti igaveseks ses mõttes, et ta on ikka ja alati olemas olnud ja eksisteerib lõputult ka tulevikus.
8 Seevastu enamik inimesi uskus, et füüsikaline Universum on loodud enam-vähem samasugusena, kui ta on praegu ning vaid mõni tuhat aastat tagasi. See häiris filosoof , sealhulgas saksa mõttetarka Immanuel Kanti . Kui Universum on tõepoolest loodud, siis miks pidi enne selle loomist lõpmata palju aega kuluma? Teisipidi, kui Universum on alati eksisteerinud, miks pole siis kõik, mis pidi juhtuma, juba juhtunud, nii et ajalugu peaks ammugi otsas olema? Muuhulgas , miks polnud maailm jõudnud soojustasakaalu, milles kõik on ühel ja samal temperatuuril? Joon. 2. 2 Newtoni aeg oli ruumist eraldatud, Kant nimetas seda probleemi ,,puhta mõistuse antinoomiaks", sest oleks ta raudteeliin, mis kulgeb mõlemas suunas lõpmatusse. see on sisuliselt loogiline vastuolu, millel pole lahendit. Kuid
vastuolu oli ta ainuüksi Newtoni matemaatilise mudeli piires, milles aega kujutas lõputu sirge, sõltumatu kõigest, mis Universumis toimub.
Et jõuda selleni , mida kutsutakse aegruumiks, ühendab üldrelatiivsusteooria ajamõõtme kolme ruumimõõtmega. See teooria hõlmab gravitatsiooni, väites, et aine ja energia jaotus Universumis koolutab ja moonutab aegruumi nii, et ta ei jää tasaseks. Niisuguses aegruumis püüavad esemed küll liikuda sirgjooneliselt, kuid nende tee paindub , sest aegruum on kõverdunud. Seetõttu liiguvad nad nii nagu mõjutaks neid gravitatsiooniväli.
Asetame kummikilele suure kera, kujutamaks Päikest. Kera raskus surub kummikile lohku, modelleerides ruumi kõverdumist Päikese lähedal. Kui nüüd panna kummikilele veerema kuullaagri kuulikesed, siis ei veere nad otse üle kile, vaid hakkavad ümber suure kera tiirlema otsekui planeedid ümber Päikese (joon 2.3)
Antud analoogia pole aga täielik, sest kõverdunud on üksnes ruumi kahemõõtmeline Joon. 2. 3 lõige ehk kummikile pind, aga aeg on jäänud Analoogia kummikilega puutumata, nii nagu ta on Newtoni teoorias . Kile keskel asetsev suur kera kujutab massiivset keha, näiteks tähte. Seevastu relatiivsusteoorias on aeg ja ruum Kera raskus kõverdab kilet tema ümber. See kõverus hälvitab kilel veerevaid kuulikesi, nii et nad hakkavad suure keha ümber tiirlema, nii nagu planeedid tiirlevad tähe gravitatsiooniväljas. lahutamatult kokku põimunud. Pole võimalik
koolutada ruumi, jättes aja puutumata. Järelikult peab ajal olema kuju. Koolutades nii aega kui ka ruumi, muudab üldrelatiivsusteooria nad sündmuste passiivsest taustast kõige toimuva aktiivseks, dünaamiliseks 9 osaks. Üldrelatiivsusteoorias ei eksisteeri aeg ja ruum eraldi ei Universumist ega teineteisest. Kahtlemata oli oluline välja selgitada, kas üldrelatiivsusteooria tõepoolest ennustab, et Universumil ja ka ajal peaks olema algus ja lõpp. Arvati, et tegelikus taevakehas, mis tema enda raskuse all kokku variseb, takistab kas rõhk või külgsuunaline kiirus kogu ainete kuhjumist ühte punkti, kus siis tihedus peaks olema lõpmata suur. Või Vaatleja, kes vaatab ajas tagasi teisipidi, kui jälgida Universumi paisumist tagasi Nii paistsid galaktikad hiljuti 5 miljardit aastat tagasi minevikku , peaks selguma , et Universumi kogu aines ei paiskunud välja ühestainsast, lõpmata suure tihedusega Taustkiirgus
punktist. Säärast lõpmata tihedat punkti nimetatakse singulaarsuseks ja ta pidanuks olema aja algus või lõpp.
1963. aastal kuulutasid vene teadlased Jevgeni Lifsits ja Issaak Halatnikov, et nad on tõestanud, et Einsteini võrrandite singulaarsusega lahendid eeldavad kõik aine ja kiiruste iseäralikku jaotumist. Võimalused, et see jaotumus realiseeruks ka tegelikkuses ja singulaarsusega lahend kirjeldakski Universumit, olid nullilähedased. Peaaegu mitte ükski Universumit kirjeldav lahend poleks tohtinud sisaldada lõpmatu tihedusega singulaarsust. Paisumise ajastule pidi eelnema kokkutõmbumise faas, mille jooksul Joon. 2. 4 aine küll tormas kokku, kuid ei põrkunud iseendaga ning Meie mineviku valguskoonus
lendab praeguses paisumisjärgus taas laiali. Kui nii olekski ,Kui me vaatleme kaugeid galaktikaid , siis näeme mineviku Universumit, sest valgus levib lõpliku kiirusega. Kui kujutame aega graafiku püstteljel ja kestaks aeg igavesti, lõpmata kaugest minevikust lõpmata kahte kolmest ruumimõõtmest rõhttelgedel, siis praegu meieni jõudev valgus on levinud mööda kaugesse tulevikku. koonust, mille tipus asetseme meie.
Küll aga ei veennud Lifsitsi ja Halatnikovi argumendid mitte kõiki. Üldrelatiivsusteooria järgi ei kooluta aegruumi mitte ainult temas leiduvad massiivsed objektid, vaid ka temasse kätketud energia. Et energia on alati positiivne, siis kõverdab ta aegruumi nii, et valguskiired painduvad üksteise poole.
Mineviku valguskoonusest (joon. 2.4) näeme, et see hõlmab kaugetelt galaktikatelt tulevate ja praegu meieni jõudvate valguskiirte teed aegruumis. Kui läheme mineviku poole, koonuse tipust allapoole, siis näeme galaktikaid üha varajasematel aegadel . Universum on aina paisunud ja varem on kõik objektid olnud üksteisele palju lähedamal. Seepärast näeme ajas tagasi vaadates alasid, kus mateeria tihedus on suurem kui praegu. Kohtame ka raadiokiirguse lainepikkuste piirkonna kiirgust, mis levib meie poole piki mineviku valguskoonust. See kiirgus on tekkinud väga ammu , kui Universum oli palju tihedam ja kuumem kui praegu.
Häälestades oma vastuvõtjat erinevatele mikrolainekiirguse sagedustele, saame mõõta selle kiirguse spektrit. Leiame, et see spekter on iseloomulik niisuguse keha soojuskiirgusele, mille temperatuur on 2, 7 kraadi üle absoluutse nulli. Säärane mikrolainekiirgus ei kõlba üldsegi külmutatud pitsa soojendamiseks. Kuid tõsiasi, et spekter langeb nii täpselt kokku 2, 7 ­kraadise keha kiirgusspektriga, näitab, et kiirgus peab tulema 10 mikrolainetele läbipaistmatust piirkonnast . Sellest võime järeldada, et kaugemal mineviku poole minnes peab meie valguskoonus läbima teatavaid kindlaid ainehulki. Seda peab piisama aegruumi kõverdamiseks, nõnda et valguskiired selles koonuses peavad koolduma üksteise poole. Aina rohkem minevikku süüvides Vaatleja vaatab sel hetkel ajas tagasi saavutab valguskoonus maksimaalse läbimõõdu ja hakkab siis taas kitsenema. Mineviku valguskoonus meenutab pirni (joon. 2.5).
Mida enam valguskoonuses mineviku poole minna, Galaktikad 5 miljardit seda enam painutab aine positiivne energiatihedus aastat tagasi valguskiiri üksteisele lähemale. Valguskoonuse ristlõige kahaneb lõpliku aja jooksul nulliks. See Mikrolainetaust tähendab, et kogu valguskoonuses olev aine on haaratud piirkonda, mille suurus kahaneb nulliks. Et Tihe aine, mis painutab valgus-koonust jõuda maailma lähte ja saatuse mõistmiseni, on tarvis sissepoole
gravitatsiooni kvantteooriat.
Aatomite kvantteooria püstitasid 1920. aastatel Heisenberg, Schrödinger ja Dirac. Kui aga kvantpõhimõtteid üritati laiendada Maxwelli Suure Paugu singulaarsus sissetoodud elektri- ja magnetväljadele, sealhulgas valgusele, jäädi kimpu. Maxwelli välju ­ elektromagnetvälju ­ võib kujutleda väljadena, mis koosnevad erinevate lainepikkustega lainetest.
Kvantteooria järgi ei ühti pendli madalaim seis tema Joon. 2. 5 madalaima energiaolekuga ­ põhiolekuga. Võnkumise Aeg on pirnikujuline Mineviku valguskoonust ajas tagasi jälgides leiame, et ta madalaimas punktis oleks tal täpselt määratud asukoht on varajase Universumi aine mõjul sissepoole paindunud. Kogu nähtav Universum sisaldub alas , mis ja täpselt määratud kiirus ­ null. See aga rikuks määra- Suure Paugu ajaks tõmbub kokku punktiks. See on singulaarsus, koht, kus aine tihedus on lõpmata suur ja kus klassikaline üldrelatiivsusteooria üles ütleb. matuse printsiipi ehk kvantfüüsika täpsuspiirangut,
mille järgi ei saa üheaegselt ja kui tahes täpselt määrata nii objekti asukohta kui ka kiirust. Asukoha määramatuse ja impulsi määramatuse korrutis peab olema alati suurem kui teatav püsisuurus, Plancki
h konstant. Selle konstandi väärtuse avaldis on = . Seepärast pole pendli kõige väiksem energia mitte 2 null nagu arvata võiks. Isegi põhiolekus peab pendlil või mis tahes teisel võnkuril olema nullist erinev minimaalenergia. Seega peab pendli nullpunkt fluktueerima. S.t, et pendel ei pea rippuma mitte otse alla, vaid teatava tõenäosusega võib teda leida ka väikese hälbenurga all. Sellesarnaselt pole ka madalaima
11 energiaga seisundis elektromagnetlained sootuks nulli hääbunud, vaid neil on pisike amplituud . Mida suurem on pendli või laine võnkesagedus, seda suurem on ka põhioleku energia. 180o 360o 1970. aastal avastati üks täiesti uus sümmeetrialiik ­ Osake, mille spinn on 1 supersümmeetria. See annab füüsikaliselt loomuliku mehhanismi selleks, et vabaneda põhioleku fluktuatsioonidest johtuvatest 90o 180o Osake, mille spinn lõpmatustest. Supersümmeetriat võib esitleda mitmeti. Üks viis on 2 on väita, et aegruumil on rohkem mõõtmeid, kui meie suudame tajuda. Neid mõõtmeid kutsutakse Grassmanni mõõtmeteks, sest neid ei väljendata tavaliste reaalarvudega, vaid Grassmanni Osake, mille arvudega. Tavaarvud justkui kommuteeruvad, s.t pole