Bázeň vzbudzujúci vesmír

Čo big bang vysvetľuje — čo nie

KAŽDÉ ráno je zázrakom. V hlbinách ranného Slnka dochádza k nukleárnej reakcii, pri ktorej sa vodík mení na hélium pri teplotách miliónov stupňov. Z jeho jadra sú vyžarované do vonkajších vrstiev Slnka neuveriteľne intenzívne röntgenové lúče a gama lúče. Keby bolo Slnko priehľadné, tieto lúče by prekonali svoju dráhu k jeho povrchu za niekoľko sykotavých sekúnd. Namiesto toho sa však lúče začnú odrážať od atómu k atómu, ktoré sú vedľa seba tesne naukladané v slnečnej „izolácii“, pričom žiarenie postupne stráca energiu. Prejdú dni, týždne, storočia. O niekoľko tisícročí sa toto pôvodne smrtiace žiarenie konečne vynorí z povrchu Slnka ako jemná spŕška lúčov žltého svetla — nie nebezpečná, ale práve taká, aby Zemi poskytla príjemný teplý kúpeľ.

Každá noc je takisto zázrakom. Zo šíreho priestoru našej Galaxie žiaria na nás iné slnká. Odlišujú sa od seba farbou, veľkosťou, teplotou a hustotou, a vytvárajú tak pestrú paletu. Niektoré hviezdy, nadobry, sú také obrovské, že ak by stred jednej z nich bol na mieste nášho Slnka, pozostatok našej planéty by ležal pod povrchom tejto superhviezdy. Ďalšie slnká sú drobné, nazývané biele trpaslíky — menšie ako naša Zem, no predsa také ťažké ako naše Slnko. Niektoré sa budú pokojne ponevierať vesmírom miliardy rokov. Iné balansujú na pokraji ničivého výbuchu supernovy, pri ktorom na krátky čas presvetlia celé galaxie.

Ľudia staroveku hovorili o morských obludách a bojujúcich bohoch, o drakoch, korytnačkách a slonoch alebo o lotosových kvetoch a snívajúcich bohoch. Neskôr, počas takzvaného veku rozumu, bohov vytlačila novoobjavená „mágia“ výpočtov a Newtonových zákonov. Dnes žijeme v dobe, ktorá je zbavená starovekej poézie a legiend. Deti atómového veku si ako paradigmu stvorenia nevybrali morské obludy ani newtonovský „stroj“, ale prevládajúci symbol 20. storočia — bombu. Ich „stvoriteľom“ je explózia. Svoj kozmický výbuch nazývajú big bang.

Čo big bang „vysvetľuje“

Podľa najpopulárnejšej verzie stvorenia z pohľadu dnešnej generácie pred 15 až 20 miliardami rokov neexistoval ani vesmír, ani prázdny priestor. Neexistoval čas ani hmota — nič okrem nekonečne malého bodu s nekonečne veľkou hustotou, ktorý sa nazýva singularita a ktorý explodoval do súčasného vesmíru. V jednej krátkej fáze tejto explózie trvajúcej nepatrný zlomok sekundy sa raný vesmír roztiahol čiže expandoval, a to s oveľa väčšou rýchlosťou, než je rýchlosť svetla.

Počas prvých niekoľkých minút big bangu prebehlo v celom vesmíre skladanie jadier, pri ktorom vznikli súčasné koncentrácie vodíka a hélia a aspoň časť lítia medzihviezdneho priestoru. Asi po 300 000 rokoch klesla teplota tohto celovesmírneho výbuchu na teplotu o niečo nižšiu, ako je povrchová teplota Slnka, čo umožnilo elektrónom, aby sa usídlili na obežných dráhach atómov, pričom bol vyžiarený záblesk fotónov čiže svetla. Tento prvotný záblesk možno dnes merať, i keď odvtedy veľmi ochladol, keďže mikrovlnové frekvencie žiarenia pozadia vesmíru zodpovedajú teplote 2,7 kelvina.a V skutočnosti to bol práve objav tohto žiarenia pozadia v rokoch 1964–1965, ktorý mnohých vedcov presvedčil, že na teórii big bangu niečo bude. Táto teória umožňuje vysvetliť aj to, prečo sa zdá, že vesmír sa rozpína do všetkých smerov, pričom ďaleké galaxie budia dojem, že sa veľkou rýchlosťou vzďaľujú jednak od nás, jednak od seba navzájom.

Keďže teória big bangu tak mnoho vysvetľuje, prečo o nej ešte pochybovať? Pretože je aj mnoho toho, čo nevysvetľuje. Znázornime si to: Podľa teórie starovekého astronóma Ptolemaia sa Slnko a planéty pohybovali okolo Zeme po veľkých kružniciach, pričom zároveň krúžili po malých kružniciach nazývaných epicykly. Zdalo sa, že táto teória vysvetľuje pohyb planét. Keď počas stáročí astronómovia zhromažďovali ďalšie údaje, ptolemaiovskí kozmológovia mohli stále pridávať k svojim epicyklom ďalšie epicykly, a tak „vysvetliť“ tieto nové údaje. To však neznamenalo, že teória bola správna. Nakoniec bolo príliš mnoho údajov, ktoré bolo potrebné dovysvetľovať, a iné teórie, ako napríklad Kopernikova predstava, podľa ktorej Zem obieha okolo Slnka, vysvetľovali celú vec lepším a jednoduchším spôsobom. Dnes by ste už asi ťažko našli astronóma, ktorý by bol zástancom Ptolemaia!

Profesor Fred Hoyle prirovnal úsilie ptolemaiovských kozmológov plátať svoju nedostatočnú teóriu zoči-voči novým objavom k úsiliu dnešných zástancov big bangu udržať svoju teóriu nad vodou. V knihe The Intelligent Universe (Inteligentný vesmír) napísal: „Hlavným úsilím bádateľov sa stalo zastieranie rozporov v teórii big bangu, pričom vybudovali predstavu, ktorá je ešte zložitejšia a ťažkopádnejšia.“ Hoyle teda najskôr poukázal na márne zachraňovanie Ptolemaiovej teórie pomocou epicyklov a potom pokračoval: „Neváham povedať, že v dôsledku toho visí nad teóriou big bangu hrozba zániku. Už predtým som sa zmienil o tom, že ak rad skutočností svedčí proti nejakej teórii, skúsenosti ukazujú, že sa z toho iba zriedka pozviecha.“ — Strana 186.

Časopis New Scientist z 22./29. decembra 1990 uviedol podobné myšlienky: „Ptolemaiovská metóda bola v nemalej miere uplatnená... na kozmologický model big bangu.“ Potom je v článku položená otázka: „Ako môžeme dosiahnuť skutočný pokrok vo fyzike častíc a v kozmológii?... Musíme poctivejšie a otvorenejšie pripustiť čisto špekulatívny charakter niektorých domnienok, ktoré sa najviac tešia našej úcte.“ V súčasnosti pribúdajú nové pozorovania.

Otázky, na ktoré big bang neodpovedá

Veľkú výzvu pre big bang predložili bádatelia, ktorí používajú korigovanú optiku Hubblovho kozmického teleskopu na meranie vzdialeností k iným galaxiám. Nové údaje naháňajú teoretikom hrôzu!

Astronómka Wendy Freedmanová a kolektív nedávno pomocou Hubblovho kozmického teleskopu zmerali vzdialenosť ku galaxii v súhvezdí Virgo, pričom ich merania nasvedčujú, že vesmír sa rozpína rýchlejšie, a je preto mladší, ako sa predtým predpokladalo. V skutočnosti „to vedie k záveru, že vek vesmíru je iba 8 miliárd rokov“, podáva správu minuloročné júnové vydanie časopisu Scientific American. I keď 8 miliárd rokov nám znie ako veľmi dlhá doba, je to asi iba polovica súčasných odhadov veku vesmíru. Vedie to k mimoriadnemu problému, pretože, ako správa ďalej uvádza, „iné údaje poukazujú na to, že určité hviezdy majú najmenej 14 miliárd rokov“. Ak sa potvrdia čísla, ktoré uvádza Freedmanová, ukázalo by sa, že tieto prestarnuté hviezdy sú staršie ako samotný big bang!

Ďalším problémom pre big bang sú postupne sa množiace doklady, že vo vesmíre existujú „bubliny“ s veľkosťami stámiliónov svetelných rokov, ktoré majú na vonkajšej strane galaxie a vnútri sú prázdne. Margaret Gellerová, John Huchra a ďalší z Harvardovho-Smithovho astrofyzikálneho ústavu objavili, že pozdĺž severnej časti oblohy je objekt, ktorý nazvali veľkým galaktickým múrom a ktorý má dĺžku 500 miliónov svetelných rokov. Ďalšia skupina astronómov, známa ako Sedem samurajov, objavila doklady o inom kozmickom konglomeráte, ktorý nazvala Veľký Atraktor a ktorý je neďaleko južne ležiacich súhvezdí Hydra a Centaurus. Astronómovia Marc Postman a Tod Lauer sú presvedčení, že za súhvezdím Orión musí byť ešte väčší objekt, ktorý spôsobuje, že sa smerom k nemu pohybujú stovky galaxií, vrátane našej, unášané ako plte v akejsi „vesmírnej rieke“.

Celá táto štruktúra vyvoláva zmätok. Na základe žiarenia pozadia, ktoré za sebou big bang údajne zanechal, kozmológovia tvrdia, že tento výbuch bol extrémne hladký a rovnomerný. Ako mohol takýto hladký začiatok viesť k takým veľkým a zložitým štruktúram? „Nedávna úroda múrov a atraktorov sťažuje záhadu, ako sa také veľké štruktúry mohli sformovať v priebehu 15 miliárd rokov veku vesmíru,“ priznáva Scientific American — problém, ktorý sa stáva ešte zložitejším, keď berieme do úvahy, že Freedmanová a iní ďalej skracujú vek vesmíru.

‚Chýba nám akýsi základný činiteľ‘

Trojrozmerné mapy tisícov nahromadených, spletených a nabublaných galaktických aglomerácií, ktoré zostavila Gellerová, zmenili spôsob, akým vedci zobrazujú vesmír. Ona sama netvrdí, že rozumie tomu, čo vidí. Zdá sa, že jej veľký múr nemožno vysvetliť len na základe gravitácie. „Často mám pocit, že pri našich pokusoch pochopiť túto štruktúru nám chýba akýsi základný činiteľ,“ pripúšťa.

Gellerová svoje pochybnosti ďalej rozvíja: „Vôbec nevieme, ako zosúladiť túto veľkú štruktúru s big bangom.“ Konečná interpretácia vesmírnych štruktúr na základe súčasného mapovania nebies nie je v žiadnom prípade definitívna — podobá sa snahe vytvoriť obraz sveta na základe pozorovaní uskutočnených na Rhode Islande (USA). Gellerová pokračuje: „Raz možno zistíme, že sme jednoducho neskladali jednotlivé časti správnym spôsobom, a keď sa nám to potom podarí, bude sa nám to zdať také jasné, že sa budeme čudovať, prečo sme na to neprišli už oveľa skôr.“

To vedie k najzávažnejšej otázke vôbec: Čo je predpokladanou príčinou samotného big bangu? Uznávaná autorita, Andrei Linde, ktorý je jedným z autorov veľmi populárnej inflačnej verzie teórie big bangu, otvorene pripúšťa, že štandardná teória sa nezaoberá touto podstatnou otázkou. „Prvoradým a hlavným problémom je samotná existencia big bangu,“ hovorí. „Kladieme si otázku: Čo bolo predtým? Ak priestoročas vtedy neexistoval, ako mohlo všetko vzniknúť z ničoho?... Vysvetlenie tejto počiatočnej singularity — kedy a kde sa to všetko začalo — stále zostáva najnezdolnejším problémom modernej kozmológie.“

V jednom článku v časopise Discover bol nedávno vyslovený názor, že „žiaden rozumný kozmológ by netvrdil, že big bang je definitívna teória“.

Vyjdime teraz von a zamyslime sa nad nádherou a tajomstvom hviezdnej klenby.

[Poznámka pod čiarou]

[Rámček na strane 5]

Svetelný rok — vesmírny meter

Vesmír je taký rozsiahly, že keby sme ho chceli merať v míľach či v kilometroch, bolo by to, akoby sme chceli zmerať vzdialenosť z Londýna do Tokia mikrometrom. Vhodnejšou jednotkou merania je svetelný rok, čo je vzdialenosť, ktorú prejde svetlo za jeden rok čiže okolo 9 460 000 000 000 kilometrov. Keďže svetlo sa pohybuje najrýchlejšie zo všetkých vecí vo vesmíre, napríklad cesta na Mesiac mu trvá iba 1,3 sekundy a na Slnko iba okolo 8 minút, svetelný rok je skutočne úžasná vzdialenosť!