Edwin Hubble 1923-1924-es megfigyelései minden kétséget kizáróan megerősítették, hogy a korábban megfigyelt, a Tejútrendszer részeinek tartott csillagködök nem részei a galaxisunknak, hanem a Tejútrendszeren kívüli csillagvárosokat alkotnak. Megmérhető a csillagvárosok sebessége is, mivel a tőlünk távolodóak fényét vörösebbnek látjuk. Csillagvárosonként más és más lehet a vöröseltolódás mértéke. Hubble mérései szerint minél messzebb van tőlünk egy csillagváros, annál gyorsabban távolodik tőlünk. Mivel a Mindenségen belüli helyzetünk nem kitüntetett, mindenhonnan ez állapítható meg. Ez azt jelenti, hogy a Mindenség térfogata egyre nő.
Ne gondoljuk, hogy kezdetben robbanás történt, és ez az oka a csillagvárosok távolodásának. Inkább azt kell mondanunk, hogy maga a tér tágul, dagad. Ennek következményeképpen a térben lévő tárgyak is távolabb kerülnek egymástól. Mondhatjuk, hogy a csillagvárosokat a táguló tér sodorja magával. Világegyetemünk a kelésben lévő mazsolás tésztához hasonlítható. Miközben a tészta dagad, a mazsolaszemek is távolodnak egymástól. Annál gyorsabban, minél nagyobb közöttük a távolság. Ha a világegyetem tágul, akkor régebben a csillagvárosok közelebb voltak egymáshoz, ennél is korábban még közelebb. Einstein általános relativitás elmélete szerint a táguló világegyetemhez szükségszerűen egy kezdeti rendkívül kicsiny, csaknem pontszerűnek vehető állapot tartozik. Ennyiből lett a mai világegyetem, amely azóta is tágul. Ez a kép az ősrobbanás modelljének alapja. A legújabb adatok szerint a világegyetem életkora 13,8 millárd év.
Az ősrobbanás elmélete nem csupán a csillagvárosok mérhető távolodásán alapul.
Ha a világegyetem valaha nagyon kicsiny volt, akkor erre másféle bizonyítékok
is utalhatnak. Bármely test, amelynek van hőmérséklete, sugároz. Testünk is sugároz, infravörös távcsövön ez látható. Annál nagyobb hullámhosszú a sugárzás, minél kisebb a sugárzó test hőmérséklete. Innen tudjuk, hogy a Nap felszíne közel 6000 Kelvin fok hőmérsékletű, a Kelvinben mért hőmérséklet közel 273 fokkal haladja meg a Celsius fokban megadott értéket. 1964-ben kiderült, hogy az égbolton bármerre nézve, mindefelől 2,725 fokos hőmérsékletnek megfelelő mikrohullámú
sugárzás érkezik hozzánk, ezt kozmikus háttérsugárzásnak nevezik. A 2,725 fok a
világegyetem hőmérséklete. Ahogyan a világegyetem tágul, hőmérséklete folyamatosan csökken. Kétszer akkora távolságokkal jellemzett világegyetemben a hőmérséklet felényi. Azaz korábban, a kisebb világegyetemben a hőmérséklet magasabb. Visszafelé menve az időben eljutunk addig a korszakig, amikor a Mindenség még egészen forró. Azóta, az ősrobbanás óta, az idő teltével világegyetemünk úgy viselkedik, mint a hűlőben lévő kályha.
Tudjuk a világűrből érkező sugárzások tanulmányozásából, hogy a csillagközi anyag és a kialakuló csillagok anyagának fő összetevői a hidrogén és a hélium. Más, nehezebb atomok elvétve vannak csak jelen, ezek csak a csillagok belsejében
alakulhatnak ki. Bármerre nézünk is a világmindenségben, a Nap, a csillagok, a
csillagközi gázok és a csillagvárosok anyagát tanulmányozva, azt kapjuk, hogy az anyag kb. 1/4 része hélium, 3/4 része hidrogén. Héliumot termelő atommagfolyamatok csak nagyon magas hőmérsékleten indulhatnak be. Ez a hőmérséklet annyira magas, hogy a magfolyamatok ma csak a csillagok belsejében mehetnek végbe. Emiatt a mindenfelé azonosnak mérhető tömegarány a legegyszerűbben úgy magyarázható, hogy valaha a teljes világegyetem a maga egészében igen magas hőmérsékletű volt és a forró, kisebb térfogatú világegyetemben a hélium kialakulás azonos feltételek mellett, egyidőben zajlott.
Felmerül az a kérdés, meddig folytatódik a tágulás. Ugyanis a csillagvárosok között fellépő tömegvonzás fékezi a tágulást, csökkenti annak sebességét. Ha a tágulás sebessége fékeződik, elképzelhető az is, hogy a lassító erő hatására a tágulás sebessége egy idő után nullára csökken. Ekkor viszont a folyamat megfordul és megindul az összehúzódás. Ennek során a Mindenség a tömegvonzás hatására összeroppan, annyira, hogy a gyorsuló zsugorodás végeredményeképpen egy pontba zuhan. Attól függ a lassító erő, a tömegvonzás nagysága, hogy mekkora tömegek között lép fel. Eszerint a világegyetem jövőjét az határozza meg, milyen nagy a tömege. Ismerve a tágulás sebességét, ki tudjuk számolni, mekkorának kellene lennie a világegyetemben lévő tömegeknek, hogy ezek vonzó hatása a tágulást még éppen ne állítsa le. A világegyetem ilyen módon számolt össztömegét nevezzük a világegyetem kritikus tömegének.
Világegyetemünk jövőjét az határozza meg, mekkora a világegyetem tömege. A világegyetem lévő ismert anyagú tömeg, amely elsősorban atomokból vagy plazmából áll, a kritikus tömeg 4,9%-át adja. De a Tejútrendszer és más csillagrendszerek keringését nem írhatjuk le az ismert anyag tömegvonzásának a segítségével. Akkor kaphatjuk meg a csillagrendszerben keringő csillagok sebességét, ha feltesszük, hogy a korong alakú csillagrendszer összes ismert anyaga a csillagrendszert körülvevő hatalmas, ismeretlen állapotú anyagfelhőbe van beágyazva. Az ismeretlen állapotú, sötét anyagnak nevezett anyag a kritikus tömeg 26,8%-át teszi ki. Az ismert és a sötét anyag mennyiségének összege a világegyetem kritikus tömegének 0,317 részét teszi ki, ám a világegyetem mértana az eukildészi mértanával azonos, ami a kritikus tömegű világegyetem mértanának felel meg.
Bár a csillagvárosok tömegvonzása lassítja a tágulás sebességét, az újabb mérések szerint a tágulás nem lassul, hanem növekszik, a világegyetem gyorsuló ütemben tágul. Erre egyelőre nincs kielégítő magyarázat, nem tudjuk, milyen taszító erőhatás lehet nagyobb a tömegvonzás összehúzó hatásánál. Jobb híján ezt a felfúvó hatást az ún. sötét energia létének tulajdonítjuk. Ez új jelenség, hozzá hasonlóval eddig nem találkozott a tudomány. Független a térben lévő anyagtól és sugárzástól, akkor is kifejti a taszító hatást, ha semmi sincs jelen, azaz a taszítás az üres tér tulajdonsága. Az, hogy mi lehet a sötét energia, nem tudjuk, de a sötét energiának megfeleltethető tömeg a világegyetem össztömegének nagyobb részét alkotja. Ami a sötét energia matematikai tárgyalását illeti, értéke a feltevések szerint térfogategységre nézve állandó és az Einstein által annak idején az Einstein-egyenletekbe bevezetett kozmológiai állandó írja le. Ahogyan a tér tágul, a világegyetem sötét energiájának mennyisége, amely a világegyetem térfogatával arányos, növekszik.
Jelenleg a következőképpen képzelhetjük el a világegyetem fejlődését. Közvetlenül az ősrobbanás után a világegyetem tágulni kezdett, de ennek sebességét a tömegvonzás egyre lassította. Ahogyan a világegyetem térfogata egyre nőtt, vele arányosan növekedett a sötét energia mennyisége is. Pár milliárd éve a sötét energia felfúvó hatása meghaladta a tömegvonzás összehúzó hatását és azóta a tágulás mértéke az addigi lassulás helyett növekedni kezdett. Azóta a világegyetem egyre gyorsabb ütemben tágul. A sötét energiának megfeleltethető kozmológiai állandó értéke 0,683. A kozmológiai állandó és az össztömegre kapott arány összege 0,683+0,317=1, amely összhangban van azzal, hogy a világegyetem mértana euklidészi.
Jól ismerjük a látóhatár (horizont) kifejezést az égbolttal kapcsolatban. Csak a látóhatárig láthatunk, ami azon túl van, láthatatlan számunkra. Hubble törvényét értelmezve oda jutottunk, hogy a világmindenség tere tágul. Minél messzebbre nézünk, a vizsgált térrész annál gyorsabban távolodik tőlünk. Elég távoli térbeli tartományok távolodási sebessége már csaknem fénysebességnyi, még nagyobb távolságokban a távolodás sebessége meghaladja a fény sebességét. Fénysebességnél gyorsabban tárgy nem mozoghat, sugárzás sem terjedhet, nem haladhat el egymás mellett. De a tér tágulása miatt, ha két tárgy egymástól igen messze lévő tárgyat tekintünk, akkor az itt lévő és a távoli, hozzánk képest nagy sebességű tartományban található tárgy egymáshoz viszonyított sebessége meghaladhatja a fénysebességet. Azok az igen korai, az ősrobbanástól számított első százmillió évek során keletkezett csillagrendszerek, melyeket most látunk, mivel a világegyetem közben tágult, jelenleg a 13,8 milliárd fényévnél jóval nagyobb távolságra, mintegy 46 milliárd fényévre vannak tőlünk. Ma már jóval túl vannak a
látóhatárunkon, azaz hozzánk képest fénysebességnél nagyobb sebességgel mozognak, emiatt az általuk kibocsátott fény sohasem juthat el hozzánk.
Hogy miből indulhatott az ősrobbanás, arra a megmaradási tételek adhatnak útmutatást. Valamennyi megmaradási tétel, beleértve az energiamegmaradás, a töltések megmaradásainak törvényeit is, úgy teljesül, hogy a világegyetem össztöltése, összenergiája és egyéb megmaradó mennyisége nulla. Olyan módon, hogy a mérlegben szereplő + és - előjelű mennyiségek kiejtik egymást. Például a világegyetem villamos össztöltése nulla, azaz a világmindenségben lévő protonok száma, ezek a pozitív elektromos töltés hordozói, megegyezik a negatív töltést hordozó elektronok számával. Ha az energiamérleget nézzük, megmutatható, hogy világegyetemünk pozitív előjelű energiái, például a mozgási energia, hőenergia stb. és a tömegeknek megfelelő E=mc^2 energiák összege kiegyenlítik a negatív
tömegvonzási energiákat. Azaz a világegyetem összenergiája nulla.
Az eredet, hogy a világmindenség pontosan hogyan jött létre, a tudomány számára talán a legnagyobb kihívást jelenti, ugyanis nagyon kis időtartamokon és távolságokon, az ún Planck-időn és Planck-hosszon belül belül az idő és tér fogalma alkalmazhatatlanná válik, mivel a két alapvető elméletünk, az általános relativitás elmélete és a kvantummechanika ebben a tartományban használhatatlanná teszik egymást. Egyesítésük, az ún, kvantumgravitációs elmélet megalkotása egyelőre nem járt sikerrel.
Amikor a világegyetem még nem létezett, tér és idő sem volt. Nem léteztek tömegek sem, az előbbiek szerint az összenergia értéke nulla. Ha a kezdetek kezdetét nem is tudjuk leírni, az alapvető leírások azt tételezik fel, és ezzel a feltevéssel a kapott, a mai megfigyelések eredményei összhangban vannak, hogy a világegyetem a
természeti semmiből pattant ki. A természeti semmi egy állapot, melyet a még nem ismert kvantumgravitációs elmélet írhat le. Akkor még sem tér, sem az idő, így távolságok és időtartamok sem léteztek. Tömegek sem voltak még, csupán bizonyos, a kvantumgravitáció által leírható jelenségek léteztek, melyek a világegyetem terének, idejének kialakulásához vezettek.
Dr. Végh Lálszló