Karl Schwarzschild: muž, který věděl příliš mnoho

rubrika: Populárně naučný koutek


19. století zvolna končilo zápolením dvou konkurenčních modelů vesmíru (viz Modely vesmíru v 18. století), přičemž do hry vstoupily zákony termodynamiky, jež silně narušily původní newtonovské představy (viz Vesmír degenerující), avšak v podpalubí s již poměrně velkým předstihem byl přichystán další významný obrat v pohledu na vesmír. O iniciaci tohoto obratu založeném na neeuklidovské geometrii se se zasloužil především německý fyzik a astronom Karl Schwarzschild, jenž se však skutečného uznání své iniciace nedožil.

 

Lucifer


V 19. století si matematici konečně uvědomili něco, co měli před očima po celá staletí. Do té doby odmítali připustit existenci jiné geometrie, než byl klasický Euklidův popis přímek, bodů a úhlů v rovině. Předsudek, že Euklidova geometrie je jediným logicky přípustným systémem, byl hluboce zakořeněn i v představách geometrických vlastností vesmíru. Nešlo jen o matematickou „hru“, o soustavu základních předpokladů, z nichž můžeme odvodit všechny geometrické důsledky. Šlo o to, zjistit, jaký svět doopravdy je – o kus absolutní pravdy o povaze věcí. Když teologové, přírodovědci nebo filosofové, kteří rozebírali otázky týkající se konečné povahy Boha a vesmíru, kritizováni svými protivníky, že dobrat se absolutní pravdy je nemožné, poukazovali na euklidovskou geometrii jako na příklad toho, že lidské myšlení může kousek absolutní pravdy uchopit. Proto své práce někdy předkládali ve stejné formě jako Euklides – ten představoval zlatý standard.

 

Objev, že lze vybudovat logicky bezrozporné geometrie zakřivených ploch, jako jsou sedla nebo koule, příliš nepřekvapil navigátory a umělce, kteří s takovými geometriemi intuitivně pracovali po stovky let, pro lidské myšlení však znamenal neočekávanou revoluci. Najednou zde bylo mnoho možných geometrií a žádná z nich si nemohla činit nárok na to, být částí konečné pravdy. V důsledku toho geometrie a vůbec celá matematika změnila svůj přístup k systémům axiomů a pravidel. Axiomy a jejich důsledky „existovaly“ v tom smyslu, že byly nerozpornými logickými možnostmi, to jim však nezaručovalo skutečnou nebo nevyhnutelnou fyzickou existenci.

 

Nejjednodušším příkladem neeuklidovských geometrií jsou geometrie popisující plochy s kladnou či zápornou křivostí. Povrch nějakého tělesa, kupříkladu vázy, může být značně komplikovaný a mohou na něm být části, na nichž je křivost kladná, záporná nebo nulová (o ploše či prostoru s nulovou křivostí říkáme, že jsou „ploché“). Nejjednodušším způsobem, jak o geometrii určité plochy rozhodnout, je vybrat si blízké body a spojit je nejkratšími možnými čarami. Na plochém povrchu budou tyto tři nejkratší spojnice přímky, které vytvoří trojúhelník se součtem vnitřních úhlů rovným 180 stupňům.

 

Na ploše s kladnou křivostí, tedy například na povrchu koule, nebudou nejkratší možné spojnice oněch tří bodů „přímé“ ve stejném smyslu, jak tomu je na plochém povrchu. Budou to úseky kružnic se středem ve středu koule. Tyto úseky obklopují trojúhelník se součtem vnitřních úhlů větším než 180 stupňů. To můžeme vzít jako definici kladné křivosti. Podobně na záporně zakřiveném povrchu, například na horském sedle, je součet vnitřních úhlů menší než 180 stupňů.

 

Pojem zakřivené plochy se někdy přesně neshoduje s naivní intuicí. Mohli bychom si myslet, že takovou zakřivenou plochou je i plášť válce. Tak tomu ale není; vezmete-li pravoúhlý list papíru a nakreslíte na něj trojúhelník, bude součet vnitřních úhlů roven 180 stupňům – jsme v rovině a geometrie je plochá, tedy euklidovská. Slepte teď dohromady dvě delší strany tohoto listu; vznikne válcová trubka, na jejímž plášti je nakreslený trojúhelník. Součet úhlů v tomto trojúhelníku zůstal 180 stupňů. Povrch válce není lokálně zakřivený ve smyslu naší definice.

 

Karl Schwarzschild byl génius, který se bohužel nedožil plného pochopení svých myšlenek. Zemřel ve dvaačtyřiceti letech v květnu 1916. Učinil řadu objevů při studiu hvězd, galaxií a gravitace, našel přesný popis černých děr, o jejichž existenci ve vesmíru dnes máme důkazy, a vydláždil cestu přesným pozorovacím důkazům správnosti Einsteinovy obecné teorie relativity. Ještě předtím, už v roce 1900, předložil nový možný obraz astronomického vesmíru, který vycházel z porozumění zakřiveným geometriím. V přednášce na shromáždění Německé astronomické společnosti, konané v červenci 1900 v Heidelbergu, vyslovil názor, že vesmír nemusí být plochý, jak nás učil Euklides. Že může být zakřivený v souladu s neeuklidovskými geometriemi, které jako první navrhli Johann Lambert a italský jezuitský matematik Giovanni Saccheri na začátku 18. století a jež podrobně rozvinuli Bernhard Riemann, Carl Friedrich Gauss, János Bolayi a Nikolaj Ivanovič Lobačevskij počátkem 19. století. Tyto nové možnosti nepřijímali tehdejší fyzici a astronomové s přílišným nadšením. Dokonce i tak jasnozřivý fyzik jako James Clerk Maxwell se na dopisnici zaslané roku 1874 dlouholetému skotskému příteli Peteru Taitovi vyslovil o příznivcích rozšíření konceptu geometrie jako o „deformátorech prostoru“.

 

Schwarzschild si nejprve povšiml, že pokud by prostor měl zápornou křivost, existoval by pro hvězdy určitý minimální úhel paralaxy, na což už poukazoval Lobačevskij, a vyvodil z toho, že poloměr (negativní) křivosti (nekonečného) vesmíru musí být nejméně 60 světelných let. Ještě zajímavější bylo, že se zaobíral i myšlenkou možnosti vesmíru s kladnou křivostí. Takový vesmír by byl konečný, ale bez hranice, podobně jako je povrch koule uzavřený sám do sebe. Zjistil, že 100 hvězd, u kterých byla změřena paralaxa, spolu se 100 miliony hvězd, jejichž paralaxa byla příliš malá, takže ji nebylo možné změřit, lze uspokojivě „ubytovat“, aniž by byly příliš natěsnány, ve sférickém prostoru s kladnou křivostí, jehož poloměr e větší než 2 500 světelných let. Uvědomil si i to, že v takovém prostoru bychom mohli v principu „vidět“ Slunce, kdybychom se dívali opačným směrem, než se právě na obloze nachází, a to díky slunečním paprskům, které oběhly sférický vesmír a vracejí se z druhé strany.

 

Po vypuknutí první světové války se Karl Schwarzschild dobrovolně přihlásil do armády a za své vojenské služby v Rusku napsal dvě vynikající vědecké práce o kvantové teorii a Einsteinově teorii relativity, obě co do kvality hodné Nobelovy ceny. Jenže počátkem roku 1916 jej postihla těžká kožní choroba pemphigus, v té době neléčitelná. Vrátil se domů a v květnu téhož roku, dva měsíce po onemocnění, chorobě podlehl.

 

Bylo to období konce starého pohledu na svět. Představa vesmíru 19. století se ještě bránila novotám a Schwarzschildovy myšlenky měly tehdy jen malý ohlas. Cestu si stále razily dva konkurenční modely. Jeden si představoval vesmír jako prostor naplněný galaxiemi, z nichž jednou byla Mléčná dráha, druhý předpokládal, že Mléčná dráha je jediným velikým seskupením a všechny viditelné mlhoviny jsou její součástí. Zdálo se, že jde o jediné přípustné alternativy. Lidská mysl se však měla ještě vzepnout k novému obrovskému činu.

 

Zdroj: John D. Barrow, Kniha vesmírů


komentářů: 36         



Komentáře (36)


Vložení nového příspěvku
Jméno
E-mail  (není povinné)
Název  (není povinné)
Příspěvek 
PlačícíÚžasnýKřičícíMrkajícíNerozhodnýS vyplazeným jazykemPřekvapenýUsmívající seMlčícíJe na prachySmějící seLíbajícíNevinnýZamračenýŠlápnul vedleRozpačitýOspalýAhojZamilovaný
Kontrolní kód_   

« strana 1 »

Astra
36
Astra 11.02.2014, 07:56:14
Dobrejtro! Přečetla jsem si teď diskuzi a hledím. Máme tady k dispozici jenom slova, tím víc musíme dbát na to, abychom jimi dokázali vyjádřit svoje myšlenky, abychom se dokázali představit. Abychom ukázali, kdo jsme. To včerejší jediné eS podle mě perfektně odstartovalo moc pěknu hříčku se slovy. Líbilo se mi, jak se holky kočkovaly. Německy umím velmi málo, takže jsem se nemohla zapojit, ale měla jsem radost z toho,jak se dialog pěkně rozvinul. A ráno taková ťafka. Vůbec nikdy nepochopím, proč se občas dělá z komára vembloud, proč se situace komplikují až k nepochopitelnosti.... Odcházím k doktorovi a tiše doufám, že zase nepřiletí odněkud rána S vyplazeným jazykem

Lucifer
35
Lucifer * 11.02.2014, 00:15:48
Good Night

http://www.youtube.com/watch?v=5ty_WlmIKvY

Nevinný


34
Anna Kopecký (neregistrovaný) 10.02.2014, 23:47:24
Sure.
Dobrou!

http://www.youtube.com/watch?v=yRbHRaG7yao

33 They are parts of Your hearts
mefi (neregistrovaný) 10.02.2014, 23:23:49

Janis Joplin - Maybe

http://www.youtube.com/watch?v=cM0T9fumD5k&list=RDiJb7cBfrxbo&feature=share&index=1

Mrkající

32
Anna Kopecký (neregistrovaný) 10.02.2014, 23:07:14
Doors jo.
People are strange, žejo?

http://www.youtube.com/watch?v=Sq9oR9x171w

31 Slova jsou svéhlaví rytíři
mefi (neregistrovaný) 10.02.2014, 22:55:52

The Doors - Hello, I Love You

http://www.youtube.com/watch?v=D4o46HKMdL0&list=RDD4o46HKMdL0&feature=share

Zamilovaný

Erratum:

Lorentz ne Lorenz viz (21), gui si ze mne dělá šoufky (ne Šloufky) - vypouští mi písmena - přecházím na vim at konzole.

Konec omluvy.

Mrkající



30
Anna Kopecký (neregistrovaný) 10.02.2014, 22:36:20
Tak jo, paní učitelko. Přihodím už jenom respektovaného pana Dudena:
http://www.duden.de/rechtschreibung/Schild_Schutzwaffe_Schirm
Až tam někde najdete "znamení", dejte vědět!

http://www.youtube.com/watch?v=kI9nFOzz1t8
Úžasný

Axina
29
Axina * 10.02.2014, 22:20:54
Vážení,

celé to zdejší diskutování na webu je smutné. Nedávno jsem to tu trochu naťukla. A teď dodávám: Dle mého: Jediná cesta, jak z těch písemných aktivit, které mají zaplašit naši samotu (opakuji, že sám může být i člověk, který má rodinu) aspoň něco pozitivního získat - je upřímnost a vzájemná slušnost a tolerance v projevu. Chybí nám tu mladí lidé. Ti se většinou nebojí udělat si ze sebe legraci nebo něco plácnout a pak se tomu smát. Jsou tu (asi zákonitě) hlavně lidé předdůchodového a důchodového věku. Už mají za sebou různé životní šrámy. Virtuální život na blogu je šance začít znovu. Vytvořit postavu, osobnost, kterou v životě chtěli být. Zásadovou, s rozhledem, vzdělanou, vyrovnanou, úctyhodnou... Doplňte si sami další vlastnosti.
K dispozici mají jen slova. Ale také své znalosti a zkušenosti. Na ně jsou hrdí. Zřejmě většinou právem.
A proto diskusi ohýbají směrem, který jim vyhovuje. Vzpomínáte si ještě na ten otřepaný způsob z dob povinné školní docházky, jak zamaskovat neznalost probírané látky? Hovořit o tom, co znám. Vytvořit nějaký oslí můstek. Pokusit se převést otázku na nějakou jinou, kde jsme pevnější v kramflecích. Většinou to skončilo špatně. Ale za pokus to stálo Usmívající se

Něco podobného se událo v dnešní diskusi u tohoto článku. Start byl fajnový - článek o K. Schwarzschildovi je zajímavý, s četnými odkazy. Přihodila jsem první komentář. Nesnažila jsem se neuměle formulovat, co vím o S.poloměru, když už to někdo mnohem lépe učinil na Wikipedii. Doufala jsem při tom, že i lidé, kteří se fyzikou či astrofyzikou nezabývají, zaujme poznatek, že S. poloměr Slunce jsou 3 km a S. poloměr Země 9 mm. K věci měli nepochybně fundovaně co říci třeba StK, h nebo samozřejmě Lucifer. Co se stalo? Neozvali se. Ozval se mefi se svými výkřiky odborných pojmů a celý svůj komentář shodil odkazem na otřesné hudební video v ruštině (poznámka: je zajímavé, jak jeho odkazy na ruské počinky na YT Lucifer dobře snáší). Pak se ozvala Astra. Snažila se vylehčit situaci. Přehlédnutím "s" mi nahrála na další lehký komentář. Nebudu ho obhajovat. Vím, že je věcně správný. Nelpím na tom, jak se Schild přeloží. Lpím na tom, že jméno fyzika je složeno ze slov Schwarz a Schild. A není pravda, že na nějakém "s" nezáleží. Je snad jedno, jestli jde o "sex" nebo o "ex" ? Usmívající se

No a pak se rozhodla předvést svoji převahu v jazyce německém Anna (pokud to někdo nevíte, N-Č a Č-N překlady jsou součástí její profese). Mojí doménou jsou analýza a programování. Na rozdíl od Anny nevím bez internetových online slovníků, že der Schild je primárně štít. Ovšem vyzbrojena mocný Googlem bleskurychle zjistím, že je jednou z možností, jak přeložit der Schild je i znamení, znak. Zkuste si to sami.
Štít je většinou kovový. Černý bude jen když ho natřeme. Příhodnější překlad jména Schwarzschild mi proto přijde černé znamení či černý znak. Nelpím na tom. Vždyť o co jde? Anna mne však dopálila tím osočením, že se chovám blahosklonně vůči Astře. Nechovám. Komentář č. 9 byl určen jí, Anně, ne Astře. Schválně. To, že znám nectnosti blogové komunikace mne ještě nechrání před tím, abych se jich také nedopouštěla. Mám ještě v živé paměti, jak Anna "spolupracovala" při multipovídání "Babizna a Kolafa". A jak je to dlouho, co Astra konstatovala, že Anna se chová jako pravý Štír? Bodnout a utéct. Chci říct Bodnout a salve! Usmívající se

Tak jsme si tak nějak všichni přišli na své. Ale není to radostné. Aspoň pro mne ne. Přestaňme se trumfovat. Zkusme se chovat jako přátelé. Pro začátek to bohatě stačí.

Dobrou noc.

Axina
28
Axina * 10.02.2014, 22:18:08
Vážení,

celé to zdejší diskutování na webu je smutné. Nedávno jsem to tu trochu naťukla. A teď dodávám: Dle mého: Jediná cesta, jak z těch písemných aktivit, které mají zaplašit naši samotu (opakuji, že sám může být i člověk, který má rodinu) aspoň něco pozitivního získat - je upřímnost a vzájemná slušnost a tolerance v projevu. Chybí nám tu mladí lidé. Ti se většinou nebojí udělat si ze sebe legraci nebo něco plácnout a pak se tomu smát. Jsou tu (asi zákonitě) hlavně lidé předdůchodového a důchodového věku. Už mají za sebou různé životní šrámy. Virtuální život na blogu je šance začít znovu. Vytvořit postavu, osobnost, kterou v životě chtěli být. Zásadovou, s rozhledem, vzdělanou, vyrovnanou, úctyhodnou... Doplňte si sami další vlastnosti.
K dispozici mají jen slova. Ale také své znalosti a zkušenosti. Na ně jsou hrdí. Zřejmě většinou právem.
A proto diskusi ohýbají směrem, který jim vyhovuje. Vzpomínáte si ještě na ten otřepaný způsob z dob povinné školní docházky, jak zamaskovat neznalost probírané látky? Hovořit o tom, co znám. Vytvořit nějaký oslí můstek. Pokusí se převést otázku na nějakou jinou, kde jsem pevnější v kramflecích. Většinou to skončilo špatně. Ale za pokus to stálo Usmívající se

Něco podobného se událo v dnešní diskusi u tohoto článku. Start byl fajnový - článek o K. Schwarzschildovi je zajímavý, s četnými odkazy. Přihodila jsem první komentář. Nesnažila jsem se neuměle formulovat, co vím o S.poloměru, když už to někdo mnohem lépe učinil na Wikipedii. Doufala jsem při tom, že i lidé, kteří se fyzikou či astrofyzikou nezabývají, zaujme poznatek, že S. poloměr Slunce jsou 3 km a S. poloměr Země 9 mm. K věci měli nepochybně fundovaně co říci třeba StK, h nebo samozřejmě Lucifer. Co se stalo? Neozvali se. Ozval se mefi se svými výkřiky odborných pojmů a celý svůj komentář shodil odkazem na otřesné hudební video v ruštině (poznámka: je zajímavé, jak jeho odkazy na ruské počinky na YT Lucifer dobře snáší). Pak se ozvala Astra. Snažila se vylehčit situaci. Přehlédnutím "s" mi nahrála na další lehký komentář. Nebudu ho obhajovat. Vím, že je věcně správný. Nelpím na tom, jak se Schild přeloží. Lpím na tom, že jméno fyzika je složeno ze slov Schwarz a Schild. A není pravda, že na nějakém "s" nezáleží. Je snad jedno, jestli jde o "sex" nebo o "ex" ? Usmívající se

No a pak se rozhodla předvést svoji převahu v jazyce německém Anna (pokud to někdo nevíte, N-Č a Č-N překlady jsou součástí její profese). Mojí doménou jsou analýza a programování. Na rozdíl od Anny nevím bez internetových online slovníků, že der Schild je primárně štít. Ovšem vyzbrojena mocný Googlem bleskurychle zjistím, že je jednou z možností, jak přeložit der Schild je i znamení, znak. Zkuste si to sami.
Štít je většinou kovový. Černý bude jen když ho natřeme. Příhodnější překlad jména Schwarzschild mi proto přijde černé znamení či černý znak. Nelpím na tom. Vždyť o co jde? Anna mne však dopálila tím osočením, že se chovám blahosklonně vůči Astře. Nechovám. Komentář č. 9 byl určen jí, Anně, ne Astře. Schválně. To, že znám nectnosti blogové komunikace mne ještě nechrání před tím, abych se jich také nedopouštěla. Mám ještě v živé paměti, jak Anna "spolupracovala" při multipovídání "Babizna a Kolafa". A jak je to dlouho, co Astra konstatovala, že Anna se chová jako pravý Štír? Bodnout a utéct. Chci říct Bodnout a salve! Usmívající se

Tak jsme si tak nějak všichni přišli na své. Ale není to radostné. Aspoň pro mne ne. Přestaňme se trumfovat. Zkusme se chovat jako přátelé. Pro začátek to bohatě stačí.

Dobrou noc.

27
Linguistica (neregistrovaný) 10.02.2014, 21:49:51
E che significa Oltrepo Pavese?

26
Anna Kopecký (neregistrovaný) 10.02.2014, 21:15:56
25 - no a die Schilddrüse je štítná žláza.

Tuhle vám vespolek zahraju mojí oblíbenou a už, nebojte, mizim;)
https://www.youtube.com/watch?v=88DndvgqrQA#t=0

Lucifer
25
Lucifer * 10.02.2014, 21:05:09
Dnes jsem konečně pochopil, co znamená Cesare Pavese, císařský štít S vyplazeným jazykem

http://www.neviditelnycert.cz/blog/slovo-neviditelneho-certa/114-nepravidelny-obstastnik.html

24
Anna Kopecký (neregistrovaný) 10.02.2014, 20:58:57
23 - jestli to míří ke komentáři 7, tak za tím si nikterak nestojím, výrazy jsem prachsprostě obšlehla z http://archiv.neviditelnypes.lidovky.cz/clanky/2005/03/42415_20_0_0.html

23
Linguistica (neregistrovaný) 10.02.2014, 20:51:12
SCUDO NERO
PAVESE (più esatto di palvese; fr. pavois, pavart e anche tailevas; sp. pavez; ted. Setzschild; ingl. large-size shild) NERO

22 Když někdo z nás
mefi (neregistrovaný) 10.02.2014, 20:46:08

Hana Hegerová - Když někdo z Vás

http://www.youtube.com/watch?v=prgKL-jK0hg&feature=share&list=PL0CF7D91CA08A8B22&index=1

Zamilovaný

«     1    2  3   »