Co se to děje? - 25 (Tajemné kruhy z minulého Vesmíru)

Známý britský matematik a fyzik Roger Penrose našel v reliktním záření kruhové struktury, které v souladu se svou teorií o cyklickém vesmíru považuje za odkaz z éry před Big Bangem.

Zvětšit obrázek

Sir Roger Penrose

Podle převládající fyzikální představy vesmír vznikl před asi 13,7 miliardy let v podstatě z něčeho, co bychom s nadsázkou mohli nazvat „nic, v čem je nekonečně zkomprimované nekonečno“. Bylo „to“ nekonečně malé, husté, hmotné, horké a nekonečně se v „tom“ zakřivoval časoprostor. Fyzici a matematici tento extrém nemají rádi, protože představuje jazykem vědy nepopsatelný limit našeho čistě teoretického poznání. Pojmenován byl ale celkem hezky – singularita. Z té prvotní se zrodil vesmír - hmota, prostor a čas. A jiné singularity se rodí v centrech černých děr, z hmoty uvězněné gigantickou gravitací pod horizontem událostí, zpod kterého neunikne ani paprsek světla.

Proto úvahy co bylo na úplném počátku vesmíru, v bodě 0, nebo dokonce před ním, se považovaly - a mnozí je i považují - za neřešitelné, nepopsatelné a tedy nefyzikální. Jestli jsou naše představy správné, pak z „dob“ před Big Bangem bychom neměli z elektromagnetického záření vydolovat žádnou informaci. Nakonec je vůbec diskutabilní mluvit o čase „před“ a o informaci uchované v něčem, co vzniklo spolu s naším univerzem.

Zvětšit obrázek

Nové vydání Povahy prostoru a času (první vyšlo v roce 1996). Oba proslulí autoři spolupracovali na teorii vypařování černých děr.

Jenže ne všichni se s touto představou smířili a tak se zrodila celá řada mírně, nebo radikálně pozměněných teorií, jež umožňují překlenout hranice našeho informačně uzavřeného vesmíru a vnímat ho jako součást buď něčeho mnohem rozsáhlejšího a komplexnějšího, jakéhosi multiverza, nebo něčeho, co podléhá věčnému koloběhu zrodu a zániku – jakéhosi cyklického vesmíru.

Takových teorií modifikujících, nebo přímo oponujících obecné představě o velkém třesku bylo bezpočet. Od zcela „insitních“ až po matematicky a fyzikálně odůvodněné, zrozené v hlavách těch, kteří vědí, o čem mluví. V současnosti mezi takové „heretiky“ patří i mnozí významní fyzikové, jako Andrej Linde, Lee Smolin, Neil Turok, nebo Roger Penrose. A to jsou jména, která zaručují, že nejde o žádné pseudovědecké pošetilosti. Samozřejmě, že proslulost automaticky neznamená, že se autor nemýlí. Vždyť ani nemohou všechny navzájem si odporující teorie odpovídat skutečnosti. Jenže tento brainstorming dodržující pravidla vědeckého bádání a akceptující výsledky pozorování je jedinou cestou jak se přiblížit k nepoznanému, nebo dokonce nepoznatelnému. Nedá se zabránit přirozené lidské snaze pochopit souvislosti i za hranicemi pozorovacích možností. Stručný přehled kosmologických představ některých známých teoretických fyziků přináší dokument BBC. Rozdělený do šesti kratších částí je (v anglické, dobře srozumitelné mutaci) dostupný na You Tube, hypertextové odkazy jsou uvedeny pod článkem.

Ještě před několika lety byl Brit Sir Roger Penrose, jeden z nejznámějších současných matematiků a kosmologů, zástáncem klasické teorie Big Bangu a inflační fáze raného vesmíru. I když patří mezi vyvolené, kteří fyzikálním principům a matematickému popisnému aparátu rozumí nejlépe, dnes prosazuje modifikovanou teorii cyklického vesmíru, která částečně obchází počáteční všeobjímající a neprostupnou singularitu. Nejde o cyklický model Paula Steinhardta a Neile Turoka, kteří „si hrají“ v rámci M-teorie s interakcemi „membrán“ různých dimenzií. Penrosova představa vychází z analogie mezi nejranějšími fázemi vesmíru a jeho závěrečným stadiem, ve kterém v nepředstavitelně vzdálené budoucnosti bude v podstatě veškerá hmota pohlcena v černých dírách, jež se budou v důsledku Hawkingova záření postupně „vypařovat“ až nakonec explodují, což autor nazývá půvabně „pop“ ("buch"). A tak jako se hmota zrodila z energie, tak se nakonec na ni opět promění, prostor vyplní částice s nulovou klidovou hmotností – fotony a gravitony. Protože se pohybují limitní rychlostí, Einsteinova teorie relativity je obírá o pojem „čas“. Fotony zrozené Hawkingovým vyzařováním rychle rotujících a pomalu se zmenšujících černých děr (které strhávají okolní časoprostor) si odnášejí trochu rotační energie a tím postupně rozkládají její hybnost.

Zvětšit obrázek

Světelné kužele událostí, například srážek hmotných černých děr, které v předcházejícím aeonu uvolnily gigantické množství energie, protínají horizont zániku původního aeonu a vzniku nového, tedy prochází přes "Big Bang" a zanechávají kruhové stopy v záření, které při posledním rozptylu (last scattering) prozářilo celý vesmír a dnes ho pozorujeme jako mikrovlnné reliktní záření. Kredit: Gurzadyan, Penrose; 2010 

Je to nepředstavitelně pomalý proces (10⁹⁰ let?), na jehož konci je velmi „vyhlazený“ prostor vyplněný jenom zářením. Takový vesmír má extrémně nízkou entropii (míru neuspořádanosti), k níž se dopracoval bez rozporu s druhým termodynamickým zákonem, který předpokládá trvalý nárůst entropie v uzavřených fyzikálních systémech, jímž vesmír bezesporu je. Neuspořádanost (entropie) se ztrácí v černých dírách, které všechny informace o hmotě spolu s ní pohlcují, ale při své proměně v energii je nijak neobnovují. Tím klesá celková entropie na minimum, hmota se rozpadá na záření, z něhož se opět zrodí nová fáze = aeon (věk) cyklického vesmíru. Samozřejmě jde o velmi zjednodušený popis teorie známého fyzika a matematika. Pro lepší pochopení je nevyhnutné porozumět jeho transformacím geometrie prostoru, nebo úvahám o světelných kuželích událostí, probíhajících na hranici ergosfér černých děr a mimo nich, nebo na přechodu mezi aeony. Ani počátek nového cyklu, kdy se záření opět promění v hmotu, se (pravděpodobně) neuděje v „klasickém“ Big Bangu s bezrozměrnou singularitou. V Penrosově podání jakoby i počátek měl jistou prostorovou strukturu, která umožňuje přes světelné kužely, jako přes trychtýř přenášet informace z předcházejícího vesmírného aeonu do toho následujícího. Dá se to vytušit nejen ze závěru hodinové loňské vánoční přednášky na Coventry University, ale i z jeho naděje, že se v rámci projektu LISA (Laser Interferometer Space Antenna) podaří zaregistrovat gravitační vlny a ty by mohly nést i stopy dramatických událostí z předcházejících aeonů.

Zvětšit obrázek

Letos Roger Penrose vydal svou cyklickou kosmologii knižně pod názvem Cykly času.

Penrose ale nečeká jenom na nejisté výsledky kosmického lovu gravitačních vln. V databázi fyzikálních prací se objevil článek, ve kterém v tandemu s uznávaným arménským teoretickým fyzikem Vahem G. Gurzadyanem podrobně analyzují mikrovlnné reliktní záření změřené sondou Wilkinson Microwave Background Probe (WMAP) a hledají v něm stopy po energetických událostech, které se odehrály ještě v minulém aeonu, tedy před zrodem současné etapy vesmíru. Podle teorie například vzájemné srážky gigantických černých děr před Big Bangem představují takový zdroj energetického impulzu, kterého „záblesk“ by mohl být rozeznatelný i v současnosti právě v rozložení a amplitudě drobných odchylek teploty všudepřítomného mikrovlnného záření. Toto odvážné tvrzení oba známí vědci dokazují pomocí (podle nich zjevných) soustředných kružnic, ve kterých jsou nepatrné teplotní nehomogenity v reliktním kosmickém pozadí ještě vyhlazenější, tedy výrazně menší, než jinde. Autoři, ve snaze vyloučit případné systematické chyby způsobené měřením, výsledky prověřovali i na údajích z antarktických výzkumů pomocí speciálních stratosférických balónů BOOMERanG.

Zvětšit obrázek

Příklad oblasti na mapě reliktního záření, kde podle autorů nižší rozptyl hodnot vytváří soustředné kružnice. Nehomogenity částečně vyhladily gravitační vlny vyvolané dramatickými událostmi v minulém vesmírném cyklu. Kredit: Gurzadyan, Penrose; 2010

Právě tyto navzájem soustředné kruhy jsou prý jakýmsi kukátkem přes Big Bang do předcházejícího aeonu a představují sférické prostorové čeřiny způsobené gravitačními vlnami vyvolanými srážkami černých děr. Jejich existence v reliktním záření by měla zpochybnit i teorii inflace, extrémně prudkého rozepnutí časoprostoru v první 10⁻³³ až 10⁻³² sekundě, kdy vesmír zvětšil svůj objem 10⁷⁸ násobně. Penrose se s inflační teorií neztotožňuje a argumentuje i (a nejen) těmito kruhovými strukturami v mikrovlnném pozadí, které by počáteční překotná inflace musela vygumovat.

Snad není nutno dodávat, že celá teorie takzvané konformní cyklické kosmologie (CCC - Conformal Cyclic Cosmology), jak se Penrosova představa oficiálně nazývá, je pro mnohé fyziky spíš více, než méně diskutabilní. Jenže ruku na srdce, když zapomeneme, že jsme si na „klasický“ pohled vývoje vesmíru již zvykli (aniž bychom ho mohli reálně fyzikálně chápat) není každá z nabízených současných teorií v podstatě stejně problematická? Přece zrod vesmíru ze singularity, v které se potkávají fyzikální nekonečna všeho druhu a jeho okamžité rozfouknutí do téměř současných rozměrů také není příliš stravitelná představa. Možná nikdy nebudeme mít jistotu, jestli naše poznání zrodu vesmíru je zcela správné, možná nikdy nebudeme mít šanci pozorováním vyloučit, nebo vybrat některou z teorií. Přesto tyto otázky budou lidi zajímat, pokud budou žít v struktuře, jenž nazýváme vyspělou civilizovanou společností.

Zvětšit obrázek	Zvětšit obrázek
V dnešní době ručně kreslené obrázky a psané poznámky na folie pro zpětný projektor se zdají být anachronizmem. Penrose je nejen představitel "staré dobré školy", ale kdo zhlédne jeho přednášku, pochopí propracovaný systém, který upoutá asi více, než příliš dokonalá počítačová grafika.	Penrosův trojúhelník - tvar, který jako první namaloval Oscar Reutersvärd, známý vědec uvádí jako příklad čisté formy nemožného. Inspirován obrazy M.C. Eschera Penrose ve svých popularizačních přednáškách používá jeho grafiku Nebe a peklo jako příklad znázornění hyperbolického prostoru s negativním zakřivením.

Převzato z : www.osel.cz