Neviditelný čert

Nový pohled na vesmír, jenž se vynořil v osmdesátých letech minulého století, je do jisté míry velmi udivující. Když budeme parafrázovat Nielse Bohra, je možná dostatečně šílený na to, aby byl pravdivý. Překvapivým způsobem v sobě spojuje jisté zdánlivě rozporuplné rysy: vesmír je jak nekonečný, tak i konečný, vyvíjí se, ale je neměnný, věčný, a přece s počátkem. Z teorie rovněž vyplývá, že někde v odlehlých místech leží planety podobné Zemi, s kontinenty stejných obrysů i terénu, planety obývané identickými tvory, mezi nimiž žijí naše klony.

Lucifer

Nedávno jsem tady opět narazil na inflační model vesmíru ve spojení s Náhodnou realitou, a tak bude dnešní příspěvek věnován samotnému počátku našeho vesmíru a tomu, kdo stál u kolébky teorie, která přišla s objasněním jeho podstaty. K naším klonům se vrátím někdy později.

Když vědci začali velký třesk blíže zkoumat, zjistili, že šlo o velice prazvláštní explozi. Představte si špendlík balancující na hrotu. Mírně do něj v jakémkoli směru strčte - skácí se na desku stolu. Stejné je to i s třeskem. obrovský vesmír posetý galaxiemi podobnými té, v níž žijeme, vznikne pouze tehdy, byla-li síla prvotního výbuchu neskutečně jemně vyladěna. Malá odchylka od nutných podmínek s sebou nese kosmologickou katastrofu - vesmír by se například pod svou tíhou mohl zhroutit, nebo by byl naopak takřka prázdný.

V rámci kosmologie velkého třesku byly vyřčeny postuláty o nutných podmínkách, které panovaly při velkém třesku. Fyzici jsou většinou toho názoru, že jejich věda sice může popsat, jak se vesmír vyvíjí z daného počátečního stavu, ale otázky, jak tento stav vznikl, už stojí mimo její dosah. Dumání nad otázkami o počátečním stavu bylo považováno za "filosofii", která - alespoň z pohledu lecjakých fyziků - je jen ztrátou času. Roušku tajemství zahalující velký třesk poodhalil fyzik Alan Guth během své přednášky v posluchárně Hardvardovy univerzity v zimě roku 1980.

Alan Guth patřil jen pouhý měsíc před svým vystoupením ke kočujícímu kmeni postdoktorandů - mladých vědců, kteří putují od jedné dočasné smlouvy ke druhé v naději, že v něčem vyniknou a konečně se natrvalo usadí na nějaké univerzitě. S Guthem to po této stránce vypadalo velmi bledě: bylo mu už dvaatřicet, mezi ostatními mladými uchazeči byl pomalu stařešinou, a nabídek smluv dostával jako šafránu. Naštěstí dostal nápad, který vše změnil, a tak se neznámého postdoktorandského fyzika rázem stala hvězda první třídy. Hvězdou první třídy se dokonce stal i ve sportovní kategorii chaotické uspořádání vědecké pracovny. Guth se stal v roce 2005 vítězem v soutěži o nejzaneřáděnější pracovnu (v Messachusettském technologickém institutu), kterou pořádá The Boston Globe.

Jeho nová teorie, kterou zveřejnil ve své slavné přednášce v posluchárně Hardvardovy univerzity, vysvětlila, jak bylo dosaženo podmínek, které stály u zrodu velkého třesku. Objasnění velkého třesku, jež z nové teorie vyplynulo, bylo pozoruhodně jednoduché: vesmír rozfoukla odpudivá gravitace! Hlavní roli v této teorii hraje hypotetická superhustá hmota s velice neobvyklými vlastnostmi. její nejdůležitější charakteristikou je, že produkuje silnou odpudivou gravitační sílu. Guth předpokládal, že trocha toho materiálu existovala v raném kosmu. a nepotřeboval jí moc, stačila opravdu špetka.

Gravitační odpuzování uvnitř hrudky zapříčiní, že hrudka se začne velice rychle rozpínat. Pokud by jí tvořila obyčejná hmota, její hustota by v důsledku expanze postupně klesala. Ovšem tato antigravitační látka se chová zcela jinak: druhou důležitou vlastností tohoto podivného materiálu totiž je, že jeho hustota zůstává stále stejná, takže celková hmotnost je úměrná objemu. Když hrudka roste, a tudíž i její hmota, její odpudivá gravitace sílí a hrudka se o to rychleji rozpíná. Kratičké období takovéto zrychlené expanze, kterou Guth nazval inflací, může zvětšit původní malý kousek hmoty do závratných rozměrů, mnohem větších, než je dnešní velikost pozorovatelného rozměru.

Velký nárůst hmotnosti se při inflaci na první pohled může jevit v rozporu s jedním z nejzákladnějších zákonů fyziky, se zákonem zachování energie. Energie je podle Einsteinovy proslulé rovnice E = mc² úměrná hmotnosti. Obrovskou měrou musí tudíž růst i energie inflatujícího kusu, zatímco zákon zachování energie vyžaduje, aby energie zůstávala konstantní. Paradox pomine, když zahrneme i příspěvek k energii pocházející z gravitace. Už velmi dlouho se ví, že energie gravitace je vždy záporná. Tato skutečnost se dlouhou dobu nezdála nijak důležitá, ale s příchodem Guthovy teorie nabyla důležitosti přímo kosmické. Rostoucí kladná energie hmoty je vyvažována zvyšující se negativní gravitační energií a celková energie zůstává konstantní.

Aby období inflace vůbec kdy skončilo, měla by podle Gutha být gravitační repulzivní hmota nestabilní. Při jejím rozpadu vzniká z uvolněné energie záplava horkých elementárních částic. Rozpínání pak setrvačností pokračuje, ale obsah vesmíru je už tvořen obyčejnou hmotou, jejíž gravitace je přitažlivá a postupně expanzi zpomaluje. Rozpad antigravitačního materiálu je znamením konce inflace a v této teorii představuje okamžik velkého třesku. Krása této myšlenky se ukrývá ve skutečnosti, že jediná dávka inflace vysvětluje, proč je vesmír tak velký, proč se rozpíná a proč byl na počátku tak horký. Obrovský expandující vesmír vznikl takřka z ničeho: jen z mikroskopické hrudky antigravitačního materiálu. Guth přiznal, že sám netuší, odkud se počáteční hrudka vzala, a tento detail zatím neřešil.

Teorie inflace byla připravena dobýt svět. Nečekaně však narazila na těžký problém, který nedokázala vyřešit. Alan Guth a jeho následovníci se však nevzdali, neboť byla příliš dobrá, aby byla špatná, a tak se rozhodli tuhle verzi aktualizovat. Jak tato a následující aktualizace proběhly, k tomu se vrátím někdy příště.

Zdroj: Alex Vilenkin, Mnoho světů v jednom - Pátrání po dalších vesmírech

28.04.2011, 00:00:00   Publikoval Luciferkomentářů: 4