Ta strona używa plików cookies, aby zapewnić najlepszą jakość korzystania z naszego serwisu oraz do celów analitycznych. Klikając "Akceptuję", wyrażasz zgodę na używanie wszystkich plików cookies. Możesz również odrzucić zgodę, co spowoduje zablokowanie plików cookies analitycznych. Więcej informacji znajdziesz w naszej Polityce Prywatności.
Czy wszechświat może ewoluować jak organizm? Hipoteza wraca po obserwacjach JWST
Hipoteza kosmologicznej ewolucji zakłada, że nowe wszechświaty mogą powstawać wewnątrz czarnych dziur.
W kolejnych generacjach miałyby utrwalać się prawa fizyki sprzyjające powstawaniu większej liczby czarnych dziur.
Lee Smolin opisał tę koncepcję w pracy z 1992 roku i książce z 1997 roku.
Dane teleskopu Jamesa Webba pokazały zaskakująco wczesne powstawanie galaktyk, lecz nie stanowią dowodu na kosmiczną ewolucję.
Sponsorowane
Odkryj rewolucyjną metodę nauki języków
Sprawdź jak w 30 dni opanować podstawy dowolnego języka obcego bez wychodzenia z domu.
Życie na Ziemi rozwija się dzięki ewolucji, ale część badaczy i popularyzatorów pyta, czy podobny schemat można zastosować do całego kosmosu. Hipoteza nazywana kosmologiczną ewolucją zakłada, że wszechświaty mogą powstawać, rozmnażać się i przekazywać swoim następcom nieco zmienione właściwości. W jednej z jej wersji nowe wszechświaty tworzyłyby się wewnątrz czarnych dziur, a kolejne generacje byłyby faworyzowane, jeśli wytwarzałyby więcej takich obiektów. To koncepcja daleka od potwierdzenia, ale obserwacje Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba sprawiły, że pytania o jej przewidywania stały się bardziej konkretne.
Od biologii do całego kosmosu
W książce Darwin’s Dangerous Idea z 1996 roku filozof Daniel Dennett opisywał ewolucję jako jedną z najpotężniejszych idei w historii nauki. Jego zdaniem darwinowskie wyjaśnienie nie ogranicza się do biologii, ponieważ może pomagać analizować wszędzie tam, gdzie złożoność pojawia się poprzez powtarzanie, dziedziczenie i konkurencję. Dennett nazwał ewolucję uniwersalnym kwasem, który przenika do innych dziedzin i zmienia sposób formułowania pytań. W neurobiologii podobną intuicję wyraża zasada, że połączenia między neuronami, które są często aktywowane razem, wzmacniają się kosztem mniej używanych ścieżek. Zwolennicy kosmologicznej ewolucji zastanawiają się, czy analogiczny mechanizm może działać również na poziomie wszechświatów.
Standardowy obraz kosmosu często porównuje go do obiektu, który jest złożony i piękny, lecz powstał w wyniku warunków początkowych oraz procesów opisanych przez prawa fizyki. Kosmologiczna ewolucja proponuje inną metaforę. Wszechświat miałby nie być skałą, lecz czymś przypominającym jajo, które rozwija się i może dawać początek kolejnym obiektom tego samego rodzaju. W takim ujęciu Wielki Wybuch nie byłby wyłącznie jednorazowym początkiem naszego kosmosu. Mógłby być także etapem historii wszechświata, który sam narodził się w czarnej dziurze należącej do wcześniejszego wszechświata. Jest to opis hipotetycznego modelu, a nie ustalony fakt obserwacyjny.
Słownik artykułu
Pojęcia, które warto znać
Krótkie objaśnienia terminów występujących w tekście. Każde hasło prowadzi do szerszej definicji i przykładów użycia.
Pomysł Lee Smolina i rozmnażanie przez czarne dziury
Współczesna wersja tej idei wiąże się przede wszystkim z fizykiem Lee Smolinem, jednym z założycieli Perimeter Institute for Theoretical Physics. Smolin czerpał z rozważań Bryce’a DeWitta i Johna Wheelera dotyczących osobliwości znajdujących się wewnątrz czarnych dziur. Fizycy ci rozważali możliwość, że obszary, w których materia zostaje ściśnięta do ekstremalnych wartości, mogą rozszerzać się w sposób prowadzący do powstania nowych wszechświatów. Potomny wszechświat mógłby mieć prawa fizyki podobne do tych, które obowiązywały w jego wszechświecie macierzystym, ale nie identyczne. Taka niewielka zmienność miałaby pełnić rolę odpowiednika różnic między organizmem a jego potomstwem.
Smolin rozwinął tę intuicję w artykule Did the Universe Evolve? opublikowanym w 1992 roku, a następnie w popularnonaukowej książce The Life of the Cosmos z 1997 roku. Kluczowy pomysł jest następujący: jeśli każda czarna dziura może prowadzić do narodzin nowego wszechświata, to wszechświaty wytwarzające dużo czarnych dziur miałyby więcej potomków. Wszechświaty, w których powstaje ich niewiele, nadal mogłyby istnieć, lecz ich linie byłyby mniej liczne. Po wielu generacjach większy udział miałby przypadać wszechświatom o właściwościach sprzyjających powstawaniu czarnych dziur. To właśnie nazwano kosmiczną selekcją naturalną. W tym modelu nie ma jednak organizmów, genów ani świadomego celu. Jest hipotetyczna reprodukcja kosmosów i różnica w liczbie ich potomków.
Potencjalnym miejscem narodzin nowego wszechświata miałaby być osobliwość wewnątrz czarnej dziury.
Potomny wszechświat mógłby odziedziczyć właściwości poprzednika z niewielkimi zmianami.
Warianty tworzące więcej czarnych dziur miałyby w tym modelu więcej okazji do powołania nowych wszechświatów.
Hipoteza nie wyjaśnia jeszcze w sposób potwierdzony, jak dokładnie miałoby przebiegać przejście od czarnej dziury do nowego kosmosu.
Dlaczego hipoteza przez lata pozostawała na marginesie
Kiedy irlandzki poeta, powieściopisarz i muzyk Julian Gough zaczął ponad dekadę temu zastanawiać się nad rosnącą złożonością wszechświata, uznał, że ktoś musiał już zaproponować ewolucyjne wyjaśnienie tego procesu. Widział ciąg przemian od gorącego gazu, przez gwiazdy i galaktyki, po planety, a na jednej z nich również życie biologiczne. Znalazł prace Smolina i zaczął popularyzować temat na blogu The Egg and the Rock w serwisie Substack. Gough podkreślał, że nie jest zawodowym fizykiem, dlatego rozpoczął naukę astronomii na uniwersyteckich kursach i czytał publikacje z kosmologii, astrofizyki oraz biologii ewolucyjnej.
Według materiału pomysł Smolina nie został formalnie obalony, ale przez długi czas nie stał się częścią głównego nurtu badań. Jedną z przyczyn był brak łatwych do sprawdzenia przewidywań. Koncepcja mogła też być źle rozumiana, ponieważ najczęściej objaśniali ją fizycy, a nie osoby zajmujące się ewolucją i teorią złożonych systemów. Ewolucyjni biolodzy, którzy najlepiej znają logikę dziedziczenia i selekcji, rzadko mieli z nią kontakt. Kevin Kelly, były redaktor naczelny magazynu Wired, przyznał, że początkowo teoria mogła wyglądać jak pomysł z pogranicza nauki, ale dostrzegł w niej możliwy mechanizm powstawania kosmologicznej złożoności.
Niektórzy filozofowie i futuryści rozszerzali tę koncepcję także na historię złożoności, od gorącego gazu, przez gwiazdy i życie, po technologię. Rozumowali, że cywilizacje wykorzystujące coraz potężniejsze źródła energii mogłyby w bardzo odległej perspektywie tworzyć sztuczne czarne dziury. Jeśli takie czarne dziury prowadziłyby do narodzin nowych wszechświatów, kosmosy zdolne do wytworzenia zaawansowanego życia technologicznego mogłyby mieć więcej potomstwa. Jest to jednak dalsze rozwinięcie hipotezy, a nie obserwacja. Materiał nie przedstawia dowodu na powstawanie sztucznych czarnych dziur ani na taki łańcuch przyczynowy.
Jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zmienił pytanie
Gough uznał, że uruchomienie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba może stworzyć nowe możliwości sprawdzania kosmologicznej ewolucji. Teleskop został zaprojektowany do obserwowania światła pochodzącego z bardzo wczesnych etapów historii wszechświata, które przez długi czas pozostawało niedostępne dla tradycyjnych teleskopów. Gough próbował więc przedstawić swoje przewidywania przed publikacją pierwszych danych. Jego metoda była prosta w założeniu: potraktować czarne dziury jako sposób rozmnażania wszechświatów i zapytać, jakie konsekwencje powinno to mieć dla najwcześniejszej kosmicznej historii.
Jedno z przewidywań dotyczyło tak zwanego bezpośredniego kolapsu. Zwykłe czarne dziury powstają, gdy zapadają się masywne gwiazdy, ale część kosmologów rozważała również scenariusz, w którym pierwotny gaz zapada się bezpośrednio w olbrzymią czarną dziurę. Gough uznał, że jeśli pierwsze wszechświaty musiały wykształcić najprostszą i najbardziej wydajną formę rozmnażania, to ślady tego procesu mogłyby pojawić się na początku historii naszego kosmosu. Przewidywał, że bardzo masywne czarne dziury powstałyby najpierw, a następnie szybko napędziłyby tworzenie gwiazd i galaktyk wokół siebie. Według jego przewidywania proces ten miał rozpocząć się w przybliżeniu w ciągu pierwszych 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
8 lipca 2022 roku, cztery dni przed opublikowaniem przez teleskop pierwszych danych, Gough zamieścił swoje przewidywania na Substacku. Obawiał się, że jego nieakademickie przygotowanie sprawi, iż pomysł zostanie uznany za niewiarygodny, a ewentualna pomyłka będzie publicznie widoczna. Późniejsze dane Webba pokazały galaktyki powstające wcześniej, szybciej i w bardziej uporządkowany sposób, niż przewidywały standardowe modele fizyczne. W listopadzie 2022 roku NASA poinformowała o dowodach na to, że niektóre galaktyki zaczęły się formować już około 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Kolejne obserwacje galaktyki istniejącej około 470 milionów lat po tym wydarzeniu ujawniły niezwykle masywną czarną dziurę, której masa była niemal tak duża jak łączna masa otaczających ją gwiazd.
Zgodność przewidywań nie jest jeszcze dowodem
W 2025 roku autorzy pracy opublikowanej w Astrophysical Journal opisali takie odkrycia jako część większego problemu, jakim jest zrozumienie zaskakującej częstości występowania masywnych struktur i galaktyk w pierwszych kilkuset milionach lat po Wielkim Wybuchu. Johannes Jäger, biolog zajmujący się systemami ewolucyjnymi i filozof związany z Complexity Science Hub w Wiedniu, zwrócił uwagę, że Gough przewidział pojawienie się wczesnych, samoorganizujących się struktur. To interesująca zgodność między przewidywaniem a obserwacją, ale sama w sobie nie rozstrzyga, czy kosmos rzeczywiście ewoluuje darwinowsko.
Obserwacje Webba pokazują, że młode galaktyki i masywne czarne dziury pojawiały się bardzo wcześnie oraz że standardowe modele muszą dokładnie wyjaśnić tę skalę i tempo wzrostu. Nie wynika z tego automatycznie, że czarne dziury są miejscami narodzin nowych wszechświatów ani że prawa fizyki są przekazywane kolejnym kosmosom. Teleskop nie obserwuje bezpośrednio potomnych wszechświatów, dziedziczenia praw fizyki ani procesu kosmicznej reprodukcji. Aby hipoteza wyszła poza atrakcyjną analogię, potrzebne byłyby precyzyjne przewidywania, które odróżniają ją od innych modeli oraz mogą zostać poddane niezależnym testom.
Właśnie kwestia testowalności pozostaje jednym z najważniejszych wyzwań. Hipoteza kosmologicznej ewolucji próbuje wyjaśniać, dlaczego nasz wszechświat ma właściwości sprzyjające tworzeniu gwiazd, galaktyk i czarnych dziur, ale musi także wskazać, jakie konkretne obserwacje byłyby dla niej niekorzystne. Sam fakt, że we wczesnym kosmosie znaleziono więcej złożonych struktur lub większe czarne dziury, nie wystarczy, jeśli podobne wyniki mogą wyjaśnić również konkurencyjne teorie. W materiale podkreślono, że idea jest daleka od udowodnienia, choć badacze dostrzegają jej potencjał jako świeżego sposobu stawiania pytań.
Najostrożniejszy wniosek brzmi więc: kosmologiczna ewolucja nie została potwierdzona, ale nie można jej sprowadzić wyłącznie do literackiej metafory. Lee Smolin zaproponował mechanizm łączący czarne dziury z narodzinami nowych wszechświatów, Julian Gough sformułował przewidywania dotyczące bardzo wczesnych czarnych dziur i galaktyk, a Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba dostarczył obserwacji, które zwiększyły wagę problemu szybkiego powstawania struktur. Teraz potrzebne są dalsze analizy i publikacje poddane ocenie naukowej. Dopiero one mogą pokazać, czy darwinowska intuicja rzeczywiście skaluje się od organizmów do całego kosmosu, czy też podobieństwo pozostaje tylko użytecznym sposobem myślenia.
