Читать книгу Opowieść o początku. Wielka historia wszystkiego - David Enßlen Christian - Страница 17

Ale nie była to tylko jedna gwiazda; w każdym skondensowanym obszarze wszechświata pojawiły się miliardy gwiazd, a teraz te całe ogromne miasta gwiazd, które nazywamy galaktykami, zaczęły błyszczeć, rozświetlając ciemność młodego wciąż wszechświata.

Tenże wszechświat wraz ze swoimi galaktykami i gwiazdami jest dalece inny od wszechświata z okresu powstania pierwszych atomów. Teraz ma on strukturę zarówno w skali makro, jak i w skali mikro i możemy uznać, że cały wszechświat jest o wiele bardziej złożony. Ma zarówno ciemne, puste obszary między galaktykami, jak i jasne, gęste przestrzenie wewnątrz galaktyk. Galaktyki stanowią zagęszczenie materii i energii, a przestrzeń pomiędzy nimi pozostaje zimna i pusta. Nie jest ona już tak rozmazana jak mgła, wartościowe cząstki materii koncentrują się na ogromnych połaciach i łańcuchach galaktyk, przypominając nici pajęczej sieci. Każda galaktyka ma określoną strukturę. Większość z nich to galaktyki spiralne, takie jak nasza rodzima Droga Mleczna, a setki miliardów gwiazd krążą powoli wokół jej gęstego rdzenia, w którym zazwyczaj znajduje się czarna dziura. Jednak galaktyki, które zderzyły się z innymi galaktykami, często zatracały swój porządek, tworząc „galaktyki nieregularne”. Galaktyki z kolei pod wpływem grawitacji, skupiały się w gromady, a potem w gromady gromad, tworząc gwiezdne archipelagi rozciągające się na cały wszechświat.

Istnieją też pojedyncze gwiazdy porozrzucane po wszechświecie jak gorące rodzynki w zimnym budyniu, ale one również mają pewne struktury i nowe właściwości emergentne. Każda gwiazda ma gorący rdzeń, w którym protony łączą się ze sobą, wytwarzając energię, która z kolei rozpycha wszystko wbrew grawitacji. Wokół rdzenia warstwy zewnętrzne wciskają się do wnętrza, dostarczając protonowego paliwa. Długość życia gwiazdy będzie zależeć przede wszystkim od jej masy w momencie narodzin: od ilości materiału na samym początku. Masywne gwiazdy generują większe ciśnienie grawitacyjne, więc są znacznie gorętsze niż gwiazdy o mniejszej masie. To tłumaczy, dlaczego szybko spalają zgromadzone paliwo i dokonują żywota w ciągu zaledwie kilku milionów lat. Gwiazdy o mniejszej masie palą się wolniej, a wiele małych gwiazd będzie świecić jeszcze dłużej niż to, ile wszechświat liczy sobie do dziś.

Ten bardziej zróżnicowany wszechświat miał też bardziej zróżnicowane środowisko, większy potencjał twórczy i mnóstwo gradientów energii. Były w nim gradienty światła, temperatury i gęstości, w których, tak jak woda nad wodospadem, przepływała energia swobodna. Każda gwiazda emitowała swoją energię do otaczających ją zimniejszych obszarów, generując przepływy ciepła, światła i energii chemicznej, które można wykorzystać do budowy nowych form złożoności w sąsiadujących z nimi przestrzeniach. Są to takie przepływy energii swobodnej, które tutaj na Ziemi pozwalają rozwijać się życiu.

Grawitacja rozpoczęła przekształcanie materii w gwiazdy poprzez łączenie protonów pomimo bariery, jaką stanowiło odpychanie się ich jednakowych ładunków dodatnich. Jest to wzór, z którym będziemy mieli stale do czynienia. To trochę tak jak z filiżanką kawy, która pomaga w porannym rozruchu. Chemicy określają ten początkowy przypływ energii mianem energii aktywacji; jest to energia zapalonej zapałki, od której może wybuchnąć wielki pożar. Jest to ten rodzaj energii, który zmienia coś, a to coś w rezultacie wyzwala inne przepływy energii swobodnej, które są znacznie większe niż sama energia aktywacji. W opowieści o powstawaniu gwiazd grawitacja zapewniała energię aktywacji do fuzji protonów i powstania gwiazd jak również tego wszystkiego, co nastąpiło później.

A teraz czas na zagadkę. Co z drugą zasadą termodynamiki? Entropia nie znosi struktury, więc dlaczego pozwala na pojawianie się bardziej złożonych obiektów?

Jeśli przyjrzymy się strumieniom energii, zobaczymy, że złożone struktury, takie jak gwiazdy, płacą wysoką cenę za swoją złożoność. Spójrzmy na całą energię z syntezy jądrowej. Pierwszą rzeczą, której dokonuje energia, jest podtrzymywanie istnienia gwiazdy, zapobieganie jej rozpadowi. Jest to niczym haracz płacony entropii, swego rodzaju podatek od złożoności. Kiedy gwiazda przestanie wytwarzać energię, rozpadnie się. Pomysł podatku od złożoności pomaga wyjaśnić ważne zjawisko odnotowane przez astrofizyka, Erica Chaissona. Z grubsza biorąc, bardziej złożone zjawiska wymagają gęstszych przepływów energii, czyli więcej energii na gram na sekundę. ­Chaisson obliczył na przykład, że gęstość energii przepływającej przez współczesne ludzkie społeczeństwo jest około miliona razy większa niż gęstość energii przepływającej przez Słońce, podczas gdy energia przepływająca przez większość żywych organizmów leży gdzieś pomiędzy tymi skrajnościami. To tak, jakby entropia domagała się więcej energii od danej istoty, jeśli stara się ona być bardziej złożona; bardziej złożone struktury muszą znaleźć i zarządzać większymi i bardziej skomplikowanymi przepływami energii swobodnej. Nic dziwnego, że tworzyć i utrzymywać bardziej skomplikowane rzeczy jest trudniej, i nic dziwnego, że zazwyczaj rozpadają się one szybciej niż rzeczy prostsze. Jest to motyw, który pojawia się nader często we współczesnej historii początku i mówi wiele na temat współczesnych ludzkich cywilizacji2.

Entropii odpowiada taki układ, ponieważ energia, która podtrzymuje strukturę gwiazdy, tak jak energia wodospadu, w końcu ulega degradacji, kiedy zostaje wyemitowana w kosmos. Tak więc, podczas gdy gwiazda staje się bardziej złożona, pomaga również entropii sprowadzać energię swobodną do energii cieplnej. I to też będziemy obserwować w najnowszej historii początku. Większa złożoność nie jest triumfem nad entropią. Paradoksalnie, przepływy energii, które podtrzymują istnienie obiektów złożonych (również takich jak ty i ja), pomagają entropii w jej ponurym zadaniu powolnego niszczenia wszelkich form porządku i struktury.