Co je a co vysvětluje teorie Velkého třesku

30. 7. 2010 / Vladimír Wagner

Nejdříve bych se chtěl vyslovit k poznámce Karla Dolejšího. Pokud někdo otevřeně přiznává to, co se uvádí v této poznámce, tak to není astrofyzik a není to ani vědec. Karel Dolejší zase v tomto případě míchá náboženství a mystiku s vědou do nesmyslného guláše. Věda a náboženství mají úplně jiné úlohy a odpovídají na úplně jiné typy otázek. Věda zkoumá objektivní realitu, tedy jaké jsou přírodní zákonitosti a tím i jaká je struktura a vývoj našeho pozorovatelného vesmíru. A nemá žádný vztah ke konkrétnímu náboženství. Pokud své prohlášení myslí Karel Dolejší vážně, tak by podle něho vlastně mohla věda rozhodnout, které náboženství je to pravé. A to je nesmysl. Strašně bych chtěl vědět, kteří jsou to ti "skutečně upřímní astrofyzikové". Prosím ho, aby uvedl alespoň pár jmen. O vědě, vědecké metodě a jejím vztahu k náboženství i nutnosti nemíchat tyto dvě oblasti dohromady jsem už i s Karlem Dolejším na Britských listech diskutoval ZDE a ZDE, i když to bylo v trochu jiném kontextu.

Co je to Velký třesk?

Než se vrátíme k teorii, kterou prezentuje Wun-Yi Shu, připomeňme si, co vlastně říká teorie Velkého třesku. Jejím základem je předpoklad, že náš vesmír byl před jistou dobou ve velmi horkém a hustém stavu. Do své současné podoby dospěl rozpínáním, které lze popsat pomocí Einsteinovy obecné teorie relativity. Základní pozorovací fakty, na kterých je založena, jsou tři hlavní. Prvním je pozorování rozpínání vesmíru (vzájemného vzdalování galaxií), které ukazuje, že v minulosti musely být mnohem blíže a hustota vesmíru musela být daleko větší. Druhým je pozorování reliktního tepelného záření, které ukazuje, že vesmír musel být v minulosti velice horký. Třetím je poměr helia a vodíku, který odpovídá tomu, že část helia musela vzniknout ve velmi horké a husté fázi vývoje vesmíru.

Standardní model Velkého třesku popisuje velmi dobře vývoj vesmíru od doby zhruba zlomky sekund až po současnost. A velice těžko jej může popřít nějaká nová teorie. Třeba ta, kterou předkládá Wun-Yi Shu. Jestliže chceme popsat zmíněné pozorované skutečnosti, tak se prostě bez vysokých teplot, hustot a fáze rozpínání neobejdeme.

Jak ovšem vesmír dospěl do stavu, od kterého se dá popsat standardním modelem Velkého třesku, už je daleko méně jasné. Velice rozdílné tak mohou být teorie popisující průběh vývoje vesmíru před touto dobou. Pokud vývoj budeme prostě extrapolovat pomocí obecné teorie relativity, dostaneme nekonečně velké hodnoty hustoty a teploty. Tedy to, co se nazývá singularitou. Je jasné, že nic takového ve skutečnosti nastat nemohlo. V tom, jak však odstranit tuto singularitu v našem popisu, se názory zatím velice liší. Jistou možností by mohla být třeba nějaká forma kvantové teorie gravitace.

Další pozorovanou skutečností, která modifikuje průběh Velkého třesku, byla objevena v posledním desetiletí. Pozorováním jednoho typu velice vzdálených supernov se zjistilo, že se rozpínání vesmíru místo neustálého zpomalování, jak by předpovídaly rovnice obecné relativity s nulovým tzv. kosmologickým členem, od určité doby naopak zrychluje. To se dá vysvětlit nenulovostí kosmologického členu. Jako příčina toho se pak často uvažuje tzv. temná energie. Bližší popis jak standardního modelu Velkého třesku tak možností popisu fází, které jej předcházely, a hlavně experimentálních pozorování, které o nich mohou vypovídat, jsem pro časopisy Kosmos a Pokroky matematiky, fyziky a astronomie napsal v tomto článku. Je sice už z roku 2003, ale žádné radikální změny od té doby nenastaly.

Hypotéza Wun-Yi Shu

To, co má na mysli a chce svojí teorií řešit Wun-Yi Shu, je právě problém se singularitou a zrychlováním rozpínání vesmíru. Tedy, jak se vyhnout nekonečným hodnotám hustot a teplot a jak se při vysvětlování zrychlování rozpínání obejít bez temné energie. Nejsem expert na obecnou teorii relativity, takže si netroufám na bližší rozbor článku Wun-Yi Shu, ale pokusím se alespoň vypíchnout některé skutečnosti. Pokud se někde dopustím chyby, budu vděčný za opravu.

Výhodou jeho modelu je, že nepotřebuje nenulovou kosmologickou konstantu, a tedy ani temnou energii. Dovolil bych si zdůraznit, že potřeba temné hmoty i v jeho modelu stále zůstává, protože její existence je potvrzena velkou sadou různých experimentálních faktů (viz. článek ZDE). Model zároveň v sobě obsahuje fáze rozpínání a smršťování a zrychlování i zpomalování těchto procesů. Neexistuje v něm počátek či konec času a neobsahuje singularity ani při Velkém třesku a ani při Velkém krachu (smrštění). Navíc nepřipouští do nekonečna se rozpínající vesmír. Dostaneme tak oscilující vesmír. Dovolil bych si upozornit, že o oscilujícím uzavřeném vesmíru se uvažovalo již v počátcích prací na modelem Velkého třesku, pouze se nevědělo, jak se zbavit singularit a zajistit přechod od smršťování k opětnému rozpínání.

Za odstranění nezbytnosti existence temné energie však Wun-Yi Shu platí dost vysokou cenu. V jeho modelu se během evoluce vesmíru mění jak rychlost světla ve vakuu tak i hodnota gravitační konstanty. To vede i k časové změně Planckovy konstanty. Dost velkým problémem pro ni budou také pozorování projevů existence temné energie ve fluktuacích úhlového rozdělení teploty reliktního mikrovlnného záření. Pokud se potvrdí dosavadní pozorování těchto fluktuací, tak bude potvrzena existence temné energie a hledání kosmologického modelu s nulovou kosmologickou konstantou nebude potřeba. Další věc, kterou tento model neřeší je pochopitelně nutnost vytvoření kvantové teorie gravitace. Pokud by v průběhu vývoje tohoto modelu vesmíru fáze s dostatečně vysokou teplotou a hustotou, tak nemůže vysvětlit vznik reliktního záření, poměru množství lehkých prvků ve vesmíru a řadu dalších velice dobře potvrzených pozorování.

Nejen v poslední době se objevuje řada teorií, které mluví o tom, že popírají Velký třesk. U velké části z nich jde jen o to, že odstraňují vznik singularity, ale horkou a hustou fázi mají. V takovém případě mluvit o popření Velkého třesku je dost zavádějící, protože horká a hustá fáze vesmíru i jeho rozpínání zůstávají. Je to jen jistá forma reklamy pro zvýšení atraktivity. Pokud se opravdu jedná o modely bez horké a husté fáze, jako byly například stacionární modely Freda Hoyla, tak je opravdu lze označit za modely bez Velkého třesku. Pak ovšem mají podle mého názoru minimální šanci vysvětlit pozorované jevy, které existence této horké a husté fáze objasňuje. A pokud zatím žádné návrhy na vyřešení těchto trhlin nepředkládají, tak bych jim zatím nepřikládal žádnou váhu.

Problém je, že téma kosmologie a vývoje vesmíru je velice atraktivní. A nejen novináři chtějí přilákat co nejvíce čtenářů. A titulek "Popření Velkého třesku" zabírá, ať už se zatím skrývá cokoliv. Takže je třeba k tématu přistupovat co nejopatrněji a nejstřízlivěji. Docela hodně by k fyzice, která popisuje vlastnosti hmoty v počátečních obdobích rozpínání vesmíru mohl říci urychlovač LHC. Pro zájemce o tuto problematiku bych si dovolil uvést několik odkazů. Bližší popis toho, kde by mohl LHC kosmologii pomoct, jsem psal ZDE a shrnutí průběhu jeho spuštění a prvních fyzikálních výsledků je pro zájemce ZDE a ZDE.

Vytisknout