Neznámý vesmír – Den bez včerejška

rubrika: Populárně naučný koutek


poslední části seriálu o Neznámém vesmíru byla opětovně předložena představa o jakési temné hmotě, jejíž existenci kosmologové potřebuji, aby vysvětlili svoje pozorování. Tato představa v kosmologických teoriích neochvějně zakořenila, ačkoli nikdo jednoznačně netuší, z čeho by se měla ona podivuhodná ingredience skládat a žádné pozorování zatím neuspělo její existenci jednoznačně doložit. V této části se podíváme na to, jak vznikla myšlenka, že se celý náš vesmír zrodil v podobě velkého třesku z jakoby ničeho.

 

Lucifer


Když Georges Lemaître poprvé dočetl Einsteinovu obecnou teorii relativity (OTR), patřil k dobrovolníkům belgické armády. Jeho snaha stát se inženýrem mu překazila první světová válka a nesměrovala jej na zcela jinou dráhu. Uvědomil si, že jeho matematické schopnosti daleko překračují potřeby inženýra, a tak se doučil operace nutné k pochopení OTR. Studium matematiky dokončil v roce 1920, a aby kromě svých intelektuálních potřeb uspokojil i své potřeby duchovní, přihlásil se do jezuitského semináře, kde byl v roce 1923 vysvěcen. Pak získal stipendium, aby mohl studovat s Arthurem Eddingtonem v Anglii.

 

Když si s mnohem větší matematickou erudicí znovu přečetl Einsteinovu OTR, došel k závěru, že časoprostorové kontinuum, ono tkanivo vesmíru, se musí buď rozpínat, nebo smršťovat, určitě ale nemůže být statické. Einstein o tom věděl od začátku, ale byl skálopevně přesvědčen, že vesmír musí být statický. Zároveň však nebyl ochoten svoji tak dlouho budovanou teorii opustit, a tak ji záplatoval umělým matematickým parametrem tak, aby umožňoval působení antigravitačních sil, o kterých se domníval, že udrží vesmír na místě. Nebylo jasné, čemu parametr odpovídá v realitě, ale Einstein si byl jist, že se OTR bez něj neobejde. Nazval jej kosmologickou konstantou. V tomto seriálu o Neznámém vesmíru jsme se s tímto tvrdohlavě trucovitým přístupem setkali již několikrát, a ne naposled.

 

Lemaître viděl ještě dál. Kosmologická konstanta podle něj na udržení stacionárního vesmíru nepostačovala. Bylo to podobné jako zkoušet udržovat v rovnováze tužku stojící na hrotu. Taková rovnováha je dočasně možná, ovšem sebemenší podnět ji naruší. Myšlence, že vesmír se momentálně rozpíná, navíc nahrával červený (rudý) posuv galaxií, který objevil v roce 1912 Vesto Slipher, astronom z Lowellovy observatoře ve Flagstaffu v Arizoně. Slipher zkoumal spektra slabě svítících spirálních galaxii a došel k závěru, že většina z nich se od nás extrémně rychle vzdaluje.

 

Lemaître, který se mezitím přesunul na druhou stranu Atlantiku, analyzoval různé výsledky pozorování červeného posuvu, které nalezl v odborných časopisech, a porovnával je s OTR, přičemž zjistil, že by mohl odvodit rychlost, s jakou se vesmír rozpíná. Svůj výzkum zveřejnil v roce 1927 v Annals of the Scientific Society of Brussel v článku nazvaném „Homogenní vesmír s konstantní hmotností a rostoucím poloměrem, vysvětlující radiální rychlost extragalaktických mlhovin“. Jeho úderná předpověď rozpínajícího se vesmíru byla zcela ignorována. Možná na to měla vliv skutečnost, že práci nevydal v nějakém uznávaném časopisu v Anglii či Německu, ale napsal ji francouzsky a vyšla v Belgii. Lemaître to zřejmě předvídal, neboť kopii poslal také Eddingtonovi, aby ji přeložil do angličtiny a poslal do Královské astronomické společnosti ke zveřejnění v časopise Monthly Notices. Jeho zásilka však zůstala na Eddingtonově stole v Cambridge ležet prakticky bez povšimnutí.

 

Lemaître poslal kopii své převratné práce též Einsteinovi, ale ten mu neodpověděl. Když Einstein dorazil do Bruselu kvůli prestižní Solvayově konferenci, kterou založil belgický průmyslník Ernest Solvay, Lemaître neváhal a vydal se ho kontaktovat osobně. K setkání došlo jednoho krásného říjnového dne v bruselském paku Leopold, kde se Einstein procházel po cestách zapadaných listím. Jenže v té době už Einstein nebyl tou triumfální osobností jako před deseti lety. Kvantová mechanika se vymkla jeho kontrole a on neměl náladu zabývat se novými myšlenkami teorie relativity, také proto, že už se jich ujímají druzí. Proto když se před ním objevil neznámý muž, neviděl v něm kolegu, nýbrž dalšího nastupujícího soupeře.

 

Jejich rozhovor byl velmi nervózní. Einstein potvrdil, že práci obdržel, ale že ji z několika důvodů odmítl. Za prvé proto, že není originální, neboť podobnou myšlenku o rozpínajícím se vesmíru napsal již v roce 1922 ruský matematik Alexandr Fridman. Za druhé proto, že i přes dobré matematické zpracování je práce po fyzikální stránce mizerná. Pod tím si ale můžeme představit, že práce nenaplňovala jeho ideu, jak se má vesmír chovat. Něco jako když jsem přesvědčený, že za rohem uvidím modrý dům a objeví se tam dům červený, udělám všechno pro to, aby zmodral, i když jenom v mé hlavě. Ačkoli společně ještě s jedním z Einsteinových studentů strávili celé odpoledne, k ničemu se nedobrali. V Americe mezitím pilně pracoval Edwin Hubble.

 

Na počátku své kariéry v létě roku 1914 Hubble navštívil setkání Americké astronomické společnosti v Evanstonu ve státě Illinois. Tam uslyšel Sliphera, jak popisuje červený posuv. Totéž téma nejspíš zaznělo i během Lemaîtreovy návštěvy v roce 1925. Krátce nato Začal Hubble sbírat veškerá měření červeného posuvu, která se mu dostala do ruky. V roce 1929 Hubble výsledky svého výzkumu zveřejnil. Ukázal, že čím je galaxie vzdálenější, tím větší červený posuv ve spektru vykazuje. Znemenalo to jasný důkaz, že vesmír se rozpíná, přesně tak, jak to předpověděl Lemaître, jenže Hubble ve své práci jeho jméno ani jednou nezmínil. Jen povšechně se ze zmínil o tom, že výsledky odpovídají vesmíru, který popisuje OTR.

 

Einsteinovi trvalo několik let, než tento Hubbleův vědecký počinek okomentoval. A když tak učinil, prohlásil, že kosmologická konstanta, tato umělá matematická záplata, kterou do svých výpočtů zahrnul, aby vesmír udržel ve stacionárním stavu (aby se ten červený dům navzdory realitě přebarvil namodro), byla „jeho největším omylem“. Jak se později ukázalo, našli se takoví, kteří se pokoušeli tuto svým způsobem zcela absurdní záplatu znovu oživit.

 

Hubble vešel do historie jako muž, který objevil rozpínání vesmíru, i když ve skutečnosti by se měl o tuto poctu dělit s Lemaîtrem a možná i dalšími. Již v roce 1924 odhadoval švédský astronom Knut Lundmark rychlost rozpínání vesmíru s odchylkou 1 % od současně uznávané hodnoty, a to bylo tři roky před prací Lemaîtreovou a pět let před Hubblem. Přitom Lemaître i Hubble odhadovali hodnoty s téměř 10%ní chybou. Ani Lundmark, ani Hubble ale neviděli důsledky rozpínání vesmíru do takové hloubky jako Lemaître. Pokud se totiž vesmír dnes rozpíná, pak v minulosti se muselo vše nacházet mnohem blíže k sobě. Otázka zní: Jak blízko? Lemaître se do tohoto problému pustil, ponořil se do matematiky a hledal okamžik, ve kterém se již vesmír nemohl dále smrštit do menšího prostoru.

 

Tento konečný bod nazval „prapůvodní atom“, přičemž se nechal inspirovat objevy v oblasti radioaktivity. Uvažoval, že veškerá hmota nejspíše kdysi byla stlačena v jediném „atomu“, který se později spontánně rozpadl a výsledný odpad se do nejvzdálenějších oblastí prostotu dostal tím, že se vesmír rozpínal. Z rovnic mu vycházelo, že nic nebrání tomu, aby se čas dostal zpátky až k bodu nula. Celý vesmír by byl v takové chvíli singularitou, bodem nekonečné hustoty a nulového objemu. Původně tomu říkal dno času a prostoru, pak se ale zamyslel a začal o tomto bodě hovořit raději jako o „dni bez včerejška“, tedy o momentu, ve kterém čas a prostor vznikly.

 

Jedním z mála, kteří Lemaîtreho brali vážně, byl George Gamow, ukrajinský fyzik, který utekl z carského Ruska v roce 1931, tedy v témže roce, kdy Lemaître publikoval svou práci o počátku vesmíru. V roce 1948 získal Gamow americké občanství, pracoval na Univerzitě George Washingtona a byl zcela fascinován myšlenkami vyplývajícími z Lemaîtreova „dne bez včerejška“. Uvažoval, že pokud vše ve vesmíru kdysi bylo mnohem blíže k sobě, pak také starší vesmír musel být teplejší. Došel k závěru, že musel existovat čas, kdy se teplota vesmíru podobala té, kterou Eddington vypočetl pro nitro Slunce. Celý vesmír musel na určitou chvíli fungovat jako jaderný reaktor, slučující atomy vodíku na helium. Zbytky záření po mohutné kosmické fúzi helia by dodnes měly naplňovat vesmírný prostor. Z dalších výpočtů vyplynulo, že dnes by průměrná teplota tohoto zářená měla činit asi 5 stupňů nad absolutní nulou. V polovině šedesátých let bylo toto mikrovlnné alias reliktní záření s teplotou 2.7 stupně nad absolutní nulou detekováno a „dni bez včerejška“ se začalo říkat velký třesk.

 

Velký třesk měl dle Lemaîtreovy představy, která se mezitím stala vědecky uznávanou, započít z jakési singularity, tedy z ničeho. Myšlenka jistě velmi zajímavá, ale skrývala v sobě dost záludný problém. Jak může něco vzniknout z ničeho? Co se skutečně dělo na počátku velkého třesku? S tím si fyzika nedokáže poradit. A tak se objevila nová „záplata“. Teorie inflace. A nejen to, jak bude naznačeno v příštích dílech seriálu o Neznámém vesmíru.

 

Zdroj: Stuart Clark, Neznámý vesmír v 10 kapitolách, Euromedia Group, a.s. – Knižní klub v edici Universum, Praha 2017


komentářů: 23         



Komentáře (23)


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

« strana 1 »

mefi
26
mefi * 29.03.2018, 07:53:40
.
To, že jsem veřejně prohlásil, že na základě mých autorských práv nelze vytvořit právní nárok na autorskou odměnu, neznamená, že jsem se vzdal právních nároků na dárečky!

Jestli si myslíte, že bez čtyřiceti korun jedenáct tisíc je odpovídající invalidní důchod, pak až přijde čas, nechám Vás vykastrovat a rozkopu Vám držky...

.
S vyplazeným jazykem Překvapený Úžasný

mefi
25
mefi * 29.03.2018, 07:47:29
.
Závěrem:

Měl byh se vyjádřit k Machovu principu, potažmo k pokusu s vědrem.

Je-li vědro v vklidu a otáčí-li se kolem něj jsoucno, pa se po čase začne vlivem gravitace otáčet také samo vědro.

Vlivem vazkých sil se začne otáčet i kapalina ve vědru a tudíž se zakřiví hladina kapaliny; U newtonských kapalin vytvoří paraboloid.

.
Úžasný

mefi
24
mefi * 29.03.2018, 07:46:05
.
Závěrem:

Měl byh se vyjádřit k Machovu principu, potažmo k pokusu s ědrem.

Je-li vědro v vklidu a otáčí-li se kolem něj jsoucno, pa se po šase zašne vlivem gravitace otáčet také,

Vlivem vazkých sil se začne otáčet ikaplina ve vědru a tudíž se zakřiví hladina kapaliny, U newtonských kapalin vytvoří paraboloid.

.

23 Epilog
mefi nano (neregistrovaný) 28.03.2018, 10:41:14
.
Malinko k Počátku vesmírů

Aby vesmír a antivesmír byly k sobě kolmé, musí se jejich fázory lišit o k * pi / 2.

Energie vznikajících entit roste s drahou s = úhlová rychlost * čas.

Energie jednotlivých interakcí se musí narůstat o násobky dvou pí, fázor opisuje stejnou dráhu, ale s posunutou fází.

.

Na slovíčko vy tak zvaní fyzici, potažmo vědci:

Vznik vesmíru lze vysvětlit s mými znalostmi matematiky z třetího ročníku SPŠCH Pardubice (1980).

Jediné, co Vámm jde opravdu skvěle, je řitní alpinismus. Jistě, existují vyjímky, ale je to jako hledat zrnko máku v písku na Sahaře!
.
Úžasný


mefi
22 2 Světlonoš16
mefi * 26.03.2018, 13:15:24
.
Ale stejně je nutné hovořit o nulové metrice:

Ds = c . t

Protože rychlost světla je v černé díře nulová pak platí

Ds = 0 . 0+ = 0

Poznámka DS je substanciální derivace dle času

http://heat.feld.cvut.cz/vyuka/1/node2.html

.
Mrkající

21
xxx (neregistrovaný) 25.03.2018, 21:33:03
Satanášův bál: kontra Květná neděle!
Odchody do nebytí, císař Rudolf... Nevinný

mefi
20 2 Světlonoš
mefi * 25.03.2018, 12:51:09
.
Mistr a Markétka - Satanášův bál

https://youtu.be/UOF4-Fkb0NQ
.
Ahoj

mefi
19 erratum
mefi * 25.03.2018, 06:54:40
.
Ve větě:

Na úplném počátku sice ne, ale později, když hmota překoná čas a ten se zastaví.

Chybí slovo: téměř tudíž

Správně věta zní:

Na úplném počátku sice ne, ale později, když hmota překoná čas a ten se tudíž téměř zastaví.

.
Mrkající Ahoj

Lucifer
18
Lucifer * 25.03.2018, 00:36:15
Jasně že nehubnou, myslím černé díry, ne ženský, ale to jim nebrání, aby se vypařovaly. Á propós, čas skutečně nelze zastavit, avšak zkrátit ho lze, což zaručují byrokratické relace stupidnosti. Kupříkladu tuto noc bude čas zkrácen o jednu hodinu, což stupidoidi nevalného inteligenčního koeficientu již teď radostně vítají s pocitem, že budou mít onen byrokratický čas zvaný letní o jednu hodinu delší. S tím už ale nemá nic společného Heisenberg, nýbrž Chocholoušek. S vyplazeným jazykem S vyplazeným jazykem

mefi
17 2 Světlonoš16
mefi * 25.03.2018, 00:24:23
.
V příspěvku 15 se mluví o asymptotické konvergenci k nule zprava, či-li to není v rozporu s kvantovou mechanikou. Navíc Heissenbergovy relace platí pro střední kvadratické hodnoty kvantových veličin! Ale to by jsi jako plasmový fyzik mohl vědět neb Petr Kulhánek o tom píše například zde

http://www.aldebaran.cz/studium/statistika.pdf

Appropós černé díry nehubnou

http://www.neviditelnycert.cz/blog/popularne-naucny-koutek/2490-neznamy-vesmir-cerne-diry-a-horizont-udalosti.html#komentar182

.
S vyplazeným jazykem Ahoj Ospalý

Lucifer
16
Lucifer * 24.03.2018, 23:04:49
mefi, čas se nedá zastavit, ale můžeš ho stopovat, jako taxík. Ten taxík vlastně na chvíli zastaví, ale jenom proto, abys mohl nastoupit. Klasicky čas tedy nezastavíš, ale kvantově ano, ovšem jenom na krátký čas v souznění s Heisenbergovými relacemi neurčitosti. Ve skutečnosti tedy nezastavíš čas, ale prostorový taxík, natvrdo přímo u své nohy, takže ten čas se najednou rozmázne do všech možných časů. To je ta kritická chvíle, kdy se musíš rozhodnout, do kterého z těch časů svého taxikáře budeš navigovat. Když to taxikář správně pochopí, rozmázne se celý prostor a tvůj čas se na malou chvíli zastaví přesně tam, kde si chtěl. V rozmáznutém prostoru. Říká se tomu kvantový bublifuk, jenž však s klasickým zastavením času či ztopořením prostoru souvisí asi jako voda s vodkou. Obojí je natolik disjunktivní, že občas nastává okamžik, kde se celý časoprostor vcucne do černé díry. Jenže ani v tomto případě se čas kompletně nezastaví a prostor kompletně nevyzmizíkuje, jelikož, jak pravil již v našem taxíku nepřítomen Hawking, černá díra má neodolatelné právo na to, aby se mohla bez jakéhokoli časového či prostorového omezení vypařovat. Jasný? S vyplazeným jazykem

mefi
15 2 xxx4
mefi * 24.03.2018, 22:23:20
.
Otázkou zůstává, zda vesmír jako celek, není černou dírou. Na úplném počátku sice ne, ale později, když hmota překoná čas a ten se zastaví

{d{O4||||O4||||O4||||O4*}} kvadrát = c * d{O4} kvadrát + R * d{O4} kvadrát

pro {O4} –> {0,0,0,0,0}+

rovnice přechází na

{d{O4||||O4||||O4||||O4*}} kvadrát = c * {0,0,0,0}+ + R * {0,0,0,0}+

a tedy

d{O4||||O4||||O4||||O4*} –> {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0} +

A tedy můžeme hovořit o metrice konvergují asymptoticky k systému prázdných disjunktních množin zprava.
.
Mrkající


14
xxx (neregistrovaný) 24.03.2018, 11:40:54
V mýtech je všechno a možná ještě víc. Ale těch obalů!
To pochybnost nás žene dál.

13 Záplaty
Starý kocour (neregistrovaný) 24.03.2018, 01:54:11
Záplaty v teoriích (říkám jim berličky) moc rád nemám. Tedy vůbec. Protože jak se bude prohlubovat poznání, bude se zpřesňovat teorie a pak bude (myslím) přehlednější, bez záplat a berliček.

Příroda má ráda chaos, ale s přesnými pravidly.

Jak dlouho se tvrdilo, že sluneční soustava je anomálie, planety že jsou výjimkou. Ale ukazuje se, že vůbec nejsou tak vzácné a řídí se Keplerovými zákony. (Takže se dává zapravdu spisovatelů SF.)
Tvrdí se, že život (definice je vytváření svých vlastních kopií?) je nesmírně vzácný. Uvidíme. Nakonec se tvrdí, že civilizace (míněno technická civilizace) v širokém okolí není žádná. Neprojevuje se. Ale je možné, že jenom nevíme, co hledat. Třeba to nejsou rádiové signály na vlně 21 cm, ale něco úplně jiného. Něco, co už pozorujeme dlouhá léta a jenom to nechápeme.

Kmeny, isolované od ostatní civilizace v hloubi Amazonie - a třeba rádio.
Bez toho, že bych nějak podléhal módnímu trendu - záhadologii - je přece antropology zjištěno, že naši předci měli zvláštní znalosti o okolním vesmíru, nevíme ani netušíme, jak k nim přišli. V jejich pověstech jsou fakta, která teprve dnes potvrzujeme.

Big bang - všechno (věs mir) z ničeho je přece popsán už na začátku Bible.
Poněkud pohádkovitě, ale je to tam. Úžasný

12
Zuzana (neregistrovaný) 23.03.2018, 23:16:31
Každý kdo má všech pět 'P', se dívá i nazpátek. Kromě těch, kteří kupředu levá... Mrkající


Dobrý článek, mmch..( a imho). Jen houšť..



«     1    2   »