Po předchozím vlnícím se vesmíru od Einsteina a Rosena je načase vypustit do modelů vesmíru kvantovou fyziku. Jedním z těch, který s tím vypuštěním neváhal, byl Erwin Schrödinger. Pojďme se tedy podívat, jakým způsobem tento skvělý rakouský teoretický fyzik vypustil kvantovou fyziku mezi Einsteinovy vesmíry, a taky jak si svého života užíval. Musím říci, že právě tím druhým způsobem je mi velmi sympatický.
Lucifer
Zatímco Einstein měnil revolučním způsobem naše chápání vesmíru velkých měřítek, probíhala ještě radikálnější transformace našeho chápání hmoty na těch nejmenších škálách. Kvantová mechanika vděčila za svůj zrod hodně Einsteinovi, ještě více však Nielsi Bohrovi, Paulu Diracovi, Maxi Bornovi, Wolfgangu Paulimu a Erwinu Schrödingerovi. Dokázala popsat strukturu atomů a molekul, vysvětlit periodickou tabulku chemických prvků a odhalila řadu vlastností pevných látek. Byl to ale subjekt, který s kosmologií neměl žádný průnik.
Rovnice, kterou Erwin Schrödinger nalezl v roce 1926 a jež nese jeho jméno, je nejdůležitější rovnicí matematické fyziky. Popisuje veškerou strukturu atomů a molekul, je základem nauky o materiálech i celé chemie. Schrödinger byl jediným synem zámožných rodičů, kteří rozpoznali jeho schopnosti a opatřili mu soukromé učitele. Stal se úspěšným studentem vídeňské univerzity a později, než postupně získal profesury v Curychu, Berlíně. Oxfordu a Dublinu, na ní i přednášel. V roce 1933 mu byla společně s Paulem Diracem udělena Nobelova cena.
V soukromém životě byl Schrödinger značně neortodoxní. Jeho krátký pobyt na Magdalen College v Oxfordu v roce 1933 a snahu o místo v Princetonu v roce následujícím komplikovala skutečnost, že žil ve společné domácnosti s manželkou i milenkou; trojice byla navíc romanticky propletena s jinými fyziky a jejich manželkami. Nakonec v roce 1936 odjel do Štýrského Hradce v Rakousku. V roce 1940 byl však pozván do Dublinu irským předsedou vlády Eamonem de Valerou, aby působil v nově založeném dublinském Institutu pro pokročilá studia, který byl vytvořen po vzoru ústavu princetonského, kde byl Einstein. Nabídku přijal.
Konec jeho dublinské kariéry však poznamenala řada drobných skandálů, mezi nimiž byly aférky s vdanými ženami a nemanželské děti. Byl-li Schrödingerův životní styl trochu moc pro Oxford let třicátých, byl více než příliš pro Dublin let padesátých. Schrödinger zemřel v roce 1961. Je pohřben na hřbitově v půvabné tyrolské vesničce Alpbachu, v hrobě s výhledem na alpskou krajinu, kterou tolik miloval. Na jeho náhrobku stojí jeho slavná rovnice (viz obrázek, který si kliknutím zvětšete).
Schrödinger se o expandující vesmíry Einsteinovy obecné teorie relativity živě zajímal. Jeho prvním průnikem do studia vesmírů byl pokus zjistit, co k tomu tématu může říct kvantová mechanika. Rozhodl se zkoumat chování vln v rozpínajícím se vesmíru. Jeho výsledky poskytly nejen pohled na chování obyčejných zvukových či světelných vln v těchto vesmírech, ale i na šíření kvantových vln, jež popisují pravděpodobnost určité události.
Zasloužil se o důležitý objev, který v jeho době nikdo (ani on sám) nedocenil. Expanze vesmíru může transformovat vakuovou energii v reálně měřitelné částice. Bez expanze se stále rodí částice a antičástice a opět zanikají. Energie se zachovává a tato horečná aktivita představuje to, co nazýváme kvantovým vakuem (viz Fluktuace vakua a Casimirův jev). Když se ale toto vakuum dostatečně rychle rozpíná, nebo je podrobeno gravitační síle, jež se prudce mění na malých vzdálenostech, mohou na částice a antičástice rodící se z vakua působit síly tak rozdílné, že páry částice-antičástice neanihilují. Výsledkem jsou reálné částice a antičástice, jež žijí z energie rozpínání nebo ze změn gravitace od místa k místu. Překvapivý jev produkce částic se intenzivně studuje od poloviny minulého století. Tehdy Stephen Hawking udělal vzrušující objev, že k tomuto jevu dochází na hranici černé díry, což může vést k vyzáření celé její hmotnosti.
Ve své době se Schrödinger nedomníval, že by tento proces byl v expandujícím vesmíru důležitý, protože dnes je neměřitelně malý a nijak nám nepomůže expanzi vesmíru pochopit, Avšak v prvních okamžicích rozpínání, kdy expanze byla velice prudká, by Schrödingerem objevený jev produkce částic byl velice významný. Mohl by dokonce vysvětlit určité vlastnosti vesmíru. V sedmdesátých letech minulého století se tvrdilo, že produkce částic by mohla odstranit řadu asymetrií a nepravidelností v expanzi, protože žije z rozdílů mezi různými směry a místy, a tak by tyto rozdíly postupně tlumila. V roce 1939 však kosmologové ještě nebyli na kvantovou teorii připraveni.
Zdroj: John D. Barrow, Kniha vesmírů
05.03.2014, 00:00:07 Publikoval Luciferkomentářů: 2