Wszechświat na miarę człowieka

Zajmijmy się teraz następnym zagadnieniem. Czy wszechświat musi być tak ogromny? Okazuje się, że tak. Kiedy zaczęła powstawać materia, to kwarki połączyły się w protony i neutrony, i zaczęły się wzajemnie zderzać. W wyniku tych zderzeń powstało zresztą tylko jedno jądro helu na 10 jąder wodoru i nieco (mały ułamek) jąder litu, a już zupełnie śladowe ilości innych pierwiastków. Ten proces nazywamy "pierwotną nukleosyntezą". Z takiej jednak materii nie mogła powstać nawet materia, z której zbudowana jest Ziemia, nie mówiąc już o życiu. Wodór jest pierwiastkiem zbyt prostym, a hel zbyt neutralnym, a jego związki są nadzwyczaj nietrwałe. Potrzebne były pierwiastki cięższe, a te mogły tworzyć się dopiero w jądrach gwiazd. W ciągu miliardów lat zachodziły procesy jądrowe wewnątrz gwiazd, które to procesy doprowadziły do powstania innych pierwiastków o większej masie atomowej. Gdy gwiazda kończy życie ogromnym wybuchem - taką eksplozję nazywamy gwiazdą "supernową" - wówczas cięższe pierwiastki ("uwolnione" z jądra tej gwiazdy) ulegają rozpyleniu w przestrzeni kosmicznej. Następnie w wyniku wzajemnego przyciągania, tworzy się nowa gwiazda i ewentualnie układ planetarny wokół niej. Tak też Słońce jest gwiazdą co najmniej drugiej czy raczej trzeciej generacji. Dzięki temu na Ziemi mamy nie tylko wodór (głównie w postaci wody), ale i cięższe pierwiastki, niezbędne do życia, jak tlen, węgiel, azot itd. Jeżeli oznaczymy przez t* średni czas życia gwiazdy, to życie na Ziemi mogło się rozwinąć dopiero po czasie większym od 2t* czy 3t*. Z kolei przy czasie 10t* wypaliłyby się lżejsze pierwiastki (przede wszystkim wodór) i znowu nie byłoby możliwości powstania życia. Zgodnie z powyższym, widzimy wyraźnie, że życie nie mogło powstać w dowolnej epoce istnienia wszechświata, tylko musiało zaistnieć w określonym czasie (nie wcześniej ani nie później).

Wiemy, że materia, z której wszystko jest zbudowane, może występować w dwóch rodzajach - w stanie materii zwykłej i antymaterii. Czyli mamy cząstki i antycząstki. Jeżeli one się spotykają, to z tego powstaje światło (fala elektromagnetyczna). Bardzo szybkie rozszerzanie się wczesnego i gorącego wszechświata spowodowało zakłócenie równowagi pomiędzy ilością materii i antymaterii. Proces ten nie tylko umożliwił drobną nadwyżkę materii nad antymaterią, ale był koniecznym warunkiem jej zaistnienia! Jak mała jest nadwyżka materii (czyli np. protonów, neutronów) nad antymaterią (antyprotonów, antyneutronów itp.) świadczy fakt, że na jeden proton albo neutron, przypada trzydzieści miliardów fotonów (powstałych, jak wiemy, z połączenia cząstek materii i antymaterii). Świat cały składa się prawie wyłącznie ze światła!

Znowu mamy tutaj sytuację jasno świadczącą o doskonałym "dopasowaniu się", pewnej "celowości" zmierzającej do zaistnienia człowieka! Załóżmy, że powstałoby więcej materii, wówczas życie nie mogłoby zaistnieć, ponieważ proces rozszerzania się wszechświata następowałby inaczej. Odwrotnie rzecz ujmując, gdyby liczba fotonów była jeszcze większa, nie mogłaby powstać materia, lub byłoby jej za mało, aby mogły powstać gwiazdy, planety, w końcu, na drodze ewolucji biologicznej, również życie.

Wiemy, że cała materia, którą obserwujemy, składa się z cząstek elementarnych. Wszystkie cząstki dzielimy na dwie klasy - na leptony i na kwarki. Leptony różnią się od kwarków tym, że mogą występować w stanie swobodnym, mogą się oddalać od siebie. Natomiast kwarki mogą występować tylko w stanach związanych. Takie cząstki jak proton, neutron, są to stany związane kwarków. Natomiast przedstawicielami leptonów są: elektron, neutrino. Oprócz tego istnieją jeszcze cząstki, które przenoszą oddziaływania. W przyrodzie mamy cztery typy oddziaływań:

• oddziaływanie silne, które sprzęgają kwarki między sobą (cząstki, które przenoszą to oddziaływanie nazywamy gluonami);
   
• oddziaływanie jądrowe słabe, które oddziałuje na bardzo małych odległościach, mniejszych od rozmiarów jąder atomowych (jest przenoszone przez cząstki W+, W-, Z0);
   
• oddziaływanie elektromagnetyczne przenoszone przez fotony;
   
• oddziaływanie grawitacyjne (przenoszone przez grawitony), które powoduje zakrzywienie przestrzeni.