Ohromující vesmír

Co teorie velkého třesku vysvětluje, a co ne

KAŽDÉ ráno je zázrakem. Hluboko uvnitř ranního slunce se při teplotách, které dosahují milionů stupňů, slučují atomy vodíku a vzniká hélium. Z jádra se do okolních vrstev Slunce neuvěřitelnou silou šíří rentgenové záření a záření gama. Kdyby Slunce bylo průhledné, tyto paprsky by si prorazily cestu na povrch během několika sekund. Místo toho však začínají narážet do pevně semknutých atomů sluneční „izolace“ a postupně ztrácejí energii. Míjejí dny, týdny, staletí. Za tisíce let se toto záření, kdysi smrtonosné, dostane na povrch Slunce jako jemná sprška žlutého světla — už není nebezpečné. Hodí se právě k tomu, aby zahřálo zemi svým teplem.

Zázrakem je i každá noc. Přes ohromný prostor naší galaxie na nás mrkají další slunce. Mají rozmanité barvy, velikosti, teploty a také životní osudy. Některá z těchto sluncí jsou veleobři. Jsou tak ohromná, že kdyby byla na místě Slunce, pak to, co by zůstalo z naší planety, by bylo pod povrchem této superhvězdy. Jiná slunce jsou malí bílí trpaslíci — menší než naše Země, ale těžcí jako naše Slunce. Některá slunce si půjdou pokojně dál svou cestou ještě miliardy let. Jiným hrozí výbuch supernovy, který je zničí a ony přitom svým světlem nakrátko přezáří celé galaxie.

Primitivní národy používaly k popisu vesmíru mořské příšery, bojující bohy, draky, želvy, slony, lotosové květy a snící bohy. Později, během takzvané éry rozumu, byli bohové smeteni nově objeveným „kouzlem“ infinitezimálního počtu a Newtonových zákonů. Nyní žijeme v době, která je o starou poezii a legendy oloupena. Děti dnešního atomového věku si jako vzor stvoření nevybraly starověké mořské příšery ani Newtonův „stroj“, ale vše zastřešující symbol dvacátého století — atomovou bombu. Jejich „stvořitelem“ je výbuch. Tomuto kosmickému výbuchu říkají „velký třesk“.

Co velký třesk „vysvětluje“

Nejrozšířenější názor dnešní generace na vznik vesmíru je, že před nějakými 15 až 20 miliardami let vesmír neexistoval, a neexistoval ani prostor — nebyl čas, nebyla hmota, nebylo nic kromě nekonečně hustého a nekonečně malého bodu, kterému se říká singularita. Tento bod explodoval a tím vznikl současný vesmír. Při této explozi nastal krátký okamžik, nepatrný zlomek vteřiny, kdy se novorozený vesmír rozpínal mnohem větší rychlostí, než je rychlost světla.

Během prvních několika minut velkého třesku došlo v kosmickém měřítku k slučování atomových jader a tak vznikly v mezihvězdném prostoru ty koncentrace vodíku a hélia a částečně i lithia, které jsou dnes měřitelné. Asi po 300 000 letech teplota vesmírné látky klesla na teplotu, která je o něco nižší než teplota slunečního povrchu, a to umožnilo, aby se v oběžných drahách atomů usadily elektrony a uvolňovaly proudy fotonů neboli světlo. Tento prvotní záblesk se dá naměřit na mikrovlnných frekvencích i dnes — i když má mnohem nižší teplotu — jako všudypřítomný šum pozadí a odpovídá teplotě 2,7 kelvinu.a Právě objev tohoto záření v letech 1964–1965 většinu vědců přesvědčil, že na teorii velkého třesku něco je. Tato teorie se také pyšní tím, že vysvětluje, proč se zdá, že se vesmír rozpíná všemi směry a že se vzdálené galaxie rychle vzdalují od nás i jedna od druhé.

Zdá se, že teorie velkého třesku toho hodně vysvětluje. Proč tedy o ní pochybovat? Protože je také dost toho, co nevysvětluje. Znázorněme si to na příkladu starověkého astronoma Ptolemaia, který vytvořil teorii, že Slunce a planety obíhají kolem Země ve velkých kruzích a přitom ještě dělají malé kroužky, takzvané epicykly. Tato teorie, jak se zdálo, vysvětlovala pohyb planet. Jak běžela staletí a astronomové shromažďovali další údaje, mohli zastánci Ptolemaiovy kosmologie vždy ke stávajícím epicyklům přidat další, a tak ty nové objevy „vysvětlit“. To ale neznamenalo, že teorie byla správná. Nakonec bylo prostě příliš mnoho údajů, které by bylo potřeba do teorie zapracovat, a jiné teorie, například Koperníkova myšlenka, že Země obíhá kolem Slunce, vysvětlovaly věci lépe a jednodušeji. Dnes sotva najdeme nějakého astronoma, který by byl zastáncem Ptolemaiovy teorie!

K úsilí ptolemaiovských kosmologů záplatovat teorii, která se ve světle nových objevů ukazuje jako nevyhovující, přirovnal profesor Fred Hoyle dnešní snahy zastánců velkého třesku, aby svou teorii udrželi nad vodou. Ve své knize The Intelligent Universe (Inteligentní vesmír) napsal: „Hlavním úsilím badatelů je zaretušovat rozpory v teorii velkého třesku, a tak vytvořili teorii, která se stala ještě složitější a těžkopádnější.“ Pan Hoyle se zmínil o zbytečném užívání epicyklů, které měly zachránit Ptolemaiovu teorii, a pokračoval: „Proto neváhám říci, že nad teorií velkého třesku se vznáší přízrak choroby. Jak jsem se již zmínil, ze zkušeností víme, že když je nějaká teorie v rozporu s řadou skutečností, málokdy se zotaví.“ (Strana 186)

V časopise New Scientist z 22.–29. prosince 1990 zazněly podobné myšlenky: „Na kosmologický model velkého třesku . . . byla ve velké míře uplatněna ptolemaiovská metoda.“ Pak byla položena otázka: „Jak můžeme v subnukleární fyzice a kosmologii dosáhnout skutečného pokroku? . . . Musíme být čestnější a přímo říci, že některé z našich nejoblíbenějších předpokladů jsou čistě spekulativní.“ Nyní přichází záplava nových poznatků.

Otázky, na které ‚velký třesk‘ neodpovídá

Značné problémy pro teorii velkého třesku vyplynuly z měření naší vzdálenosti od ostatních galaxií pomocí opravené optiky Hubblova kosmického teleskopu. Tyto nové údaje jsou pro teoretiky ránou!

Astronomka Wendy Freedmanová a další astronomové nedávno měřili pomocí Hubblova kosmického teleskopu naši vzdálenost od jedné galaxie v souhvězdí Panny, a výsledky měření naznačují, že vesmír se rozpíná rychleji, a je tedy mladší, než se původně myslelo. V podstatě „to znamená, že stáří vesmíru je jen osm miliard let,“ uvedl loni v červnu časopis Scientific American. Osm miliard let nám sice připadá jako velmi dlouhá doba, ale ve srovnání se současným odhadem stáří vesmíru je jen asi poloviční. Tak vzniká zvláštní problém, protože — jak pokračuje zpráva — „z jiných údajů vyplývá, že určité hvězdy jsou staré nejméně čtrnáct miliard let“. Pokud se hodnoty, které naměřila Wendy Freedmanová, potvrdí, znamenalo by to, že by tyto staré hvězdy byly starší než samotný velký třesk!

Dalším problémem teorie velkého třesku jsou stále se hromadící doklady o tom, že ve vesmíru jsou „bubliny“ o velikosti sto milionů světelných let, které jsou obklopeny galaxiemi a uvnitř jsou prázdné. Margaret Gellerová, John Huchra a jiní odborníci z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics našli něco, čemu říkají velká zeď galaxií. Táhne se přes severní oblohu a je dlouhá asi pět set milionů světelných let. Další skupina astronomů, které se začalo říkat Sedm samurajů, našla poblíž jižních souhvězdí Hydry a Kentaura doklady o jiné kosmické konglomeraci, kterou nazvali Velký atraktor. Astronomové Marc Postman a Tod Lauer se domnívají, že něco ještě většího musí být za souhvězdím Orionu. Stovky galaxií, včetně té naší, se tím směrem ženou jako vory na nějaké „kosmické řece“.

Všechny tyto struktury jsou matoucí. Kosmologové říkají, že velký třesk — podle záření na pozadí, které po sobě údajně zanechal — byl velmi rovnoměrný a uniformní. Jak mohl tak hladký začátek způsobit vznik tak ohromných a složitých struktur? „Nejnovější úroda zdí a atraktorů ještě přidává k tajemství, jak mohla tak složitá struktura během patnácti miliard let trvání vesmíru vzniknout,“ připouští Scientific American. Tento problém se ještě zhoršuje tím, jak Wendy Freedmanová a jiní astronomové stále snižují odhadované stáří vesmíru.

„Chybí nám něco základního“

Margaret Gellerová vytvořila trojrozměrné mapy tisíců chomáčovitých, proplétaných a bublinovitých galaktických aglomerací, které změnily představy vědců o vesmíru. M. Gellerová nepředstírá, že tomu, co vidí, rozumí. Zdá se, že její ‚velká zeď‘ se nedá vysvětlit jen gravitací. „Často mám pocit, že v našich pokusech pochopit tuto strukturu nám chybí něco základního,“ přiznává.

Margaret Gellerová se o svých pochybnostech rozhovořila: „Zjevně nevíme, jak si vyložit rozsáhlé kosmické struktury v kontextu velkého třesku.“ Interpretace kosmických struktur na základě současných map oblohy zdaleka nejsou definitivní — spíše se to podobá pokusům vytvořit mapu světa na základě plánu Rhode Islandu. Margaret Gellerová pokračovala: „Jednou možná zjistíme, že jsme si údaje, které máme, nevysvětlovali správně. A až dojdeme ke správnému vysvětlení, bude nám připadat tak samozřejmé, že se budeme divit, proč jsme na to nepřišli mnohem dříve.“

To nás vede k největší otázce ze všech: Čím byl způsoben samotný velký třesk? Významná autorita v tomto oboru, Andrei Linde, jeden z tvůrců velmi populární verze teorie velkého třesku, teorie „inflačního vesmíru“, otevřeně přiznává, že standardní teorie na tuto základní otázku neodpovídá. „Prvním a hlavním problémem je samotná existence velkého třesku,“ říká. „Člověk si možná řekne: Co bylo předtím? Jestliže tehdy neexistoval časoprostor, jak mohlo všechno vzniknout z ničeho? . . . Vysvětlení této počáteční singularity — toho, kde a kdy to všechno začalo — stále zůstává nejnezdolnějším problémem moderní kosmologie.“

Jeden článek, který nedávno vyšel v časopise Discover, uvedl, že „žádný rozumný kosmolog by netvrdil, že teorie velkého třesku je teorií konečnou“.

Vyjděme nyní ven a rozjímejme nad krásou a tajemstvími hvězdné klenby.

[Poznámka pod čarou]

[Rámeček na straně 5]

Světelný rok — kosmický metr

Vesmír je tak velký, že měřit vzdálenosti na míle nebo kilometry je totéž jako měřit vzdálenost z Londýna do Tokia mikrometrem. Vhodnější délkovou jednotkou je světelný rok. To je vzdálenost, kterou urazí světlo za jeden rok, čili asi 9 460 000 000 000 kilometrů. Světlo je to nejrychlejší, co ve vesmíru existuje. Z Měsíce k nám dorazí už za 1,3 sekundy a ze Slunce je tu asi za osm minut. Světelný rok je tedy skutečně velmi dlouhý!