Dokud existuje lidstvo, tolik a snaží se pochopit strukturu vesmíru. Ano, mnozí říkají, že se jedná o „zbytečný rozruch“, o ničem vlastně nevíme a nic se nenaučíme v příštích generacích a možná ani před koncem lidské civilizace. Možná mají pravdu, ale spekulujme …
Teorie velkého třesku se stala téměř stejně obecně přijímaným kosmologickým modelem jako rotace Země kolem Slunce. Podle teorie před asi 14 miliardami let vedly spontánní oscilace v absolutní prázdnotě ke vzniku vesmíru. Něco o velikosti subatomární částice se za zlomek sekundy rozšířilo na nepředstavitelné velikosti. Ale v této teorii existuje mnoho problémů, o které fyzici bojují a předkládají stále více a více nových hypotéz.
Co se tedy děje s teorií velkého třesku?
Co se děje s teorií velkého třesku
1. Z TEORIE vyplývá, že všechny planety a hvězdy byly vytvořeny z prachu rozptýleného po vesmíru v důsledku výbuchu. Co tomu ale předcházelo, je nejasné: zde přestává fungovat náš matematický model časoprostoru. Vesmír vznikl z počátečního singulárního stavu, na který nelze aplikovat moderní fyziku. Teorie také nezohledňuje příčiny singularity nebo hmoty a energie pro její výskyt. Předpokládá se, že odpověď na otázku existence a původu počáteční singularity dá teorie kvantové gravitace.
Propagační video:
2. NEJKOSMOLOGICKÉ MODELY PREDIKTUJÍ, že celý vesmír je mnohem větší než pozorovatelná část - sférická oblast o průměru asi 90 miliard světelných let. Vidíme pouze tu část vesmíru, jejíž světlo se podařilo dostat na Zemi za 13,8 miliardy let. Ale dalekohledy se zlepšují, detekujeme stále vzdálenější objekty a zatím není důvod věřit, že se tento proces zastaví.
3. Z MOMENTU VELKÉ VÝBUCHU SE VESMÍR ROZŠÍŘUJE S ZRYCHLENÍM. Nejtěžší záhadou moderní fyziky je otázka, co způsobuje zrychlení. Podle pracovní hypotézy vesmír obsahuje neviditelnou složku zvanou „temná energie“. Teorie velkého třesku nevysvětluje, zda se vesmír bude rozšiřovat donekonečna, a pokud ano, kam to povede - k jeho zmizení nebo něčemu jinému.
4. Ačkoliv NEWTONOVA MECHANIKA VYNIKAJÍ RELATIVISTICKOU FYZIKOU, nelze ji nazvat chybnou. Vnímání světa a modely popisu vesmíru se však úplně změnily. Teorie velkého třesku předpovídala řadu věcí, které dříve nebyly známy. Pokud tedy na místo přijde jiná teorie, měla by být podobná a rozšířit chápání světa.
Zaměříme se na nejzajímavější teorie popisující alternativní modely velkého třesku.
Vesmír je jako přelud černé díry
Vesmír vznikl zhroucením hvězdy ve čtyřrozměrném vesmíru, říkají vědci z Perimetrického ústavu pro teoretickou fyziku. Výsledky jejich výzkumu byly publikovány v časopise Scientific American. Nyayesh Afshordi, Robert Mann a Razi Purhasan říkají, že když se čtyřrozměrná hvězda zhroutila, náš trojrozměrný vesmír se stal jakýmsi „holografickým přeludem“. Na rozdíl od teorie velkého třesku, podle níž vesmír vznikl z extrémně horkého a hustého časoprostoru, kde neplatí standardní fyzikální zákony, nová hypotéza o čtyřrozměrném vesmíru vysvětluje důvody vzniku i jeho rychlou expanzi
Podle scénáře formulovaného Afshordim a jeho kolegy je náš trojrozměrný vesmír jakousi membránou, která se vznáší ještě objemnějším vesmírem, který již existuje ve čtyřech rozměrech. Pokud by v tomto čtyřrozměrném prostoru byly jejich vlastní čtyřrozměrné hvězdy, explodovaly by také, jako ty trojrozměrné v našem vesmíru. Vnitřní vrstva by se stala černou dírou a vnější vrstva by byla vržena do vesmíru.
V našem vesmíru jsou černé díry obklopeny koulí zvanou horizont událostí. A pokud je v trojrozměrném prostoru tato hranice dvourozměrná (jako membrána), pak ve čtyřrozměrném vesmíru bude horizont událostí omezen sférou, která existuje ve třech rozměrech. Počítačové simulace zhroucení čtyřrozměrné hvězdy ukázaly, že její horizont trojrozměrných událostí se bude postupně rozšiřovat. To je to, co pozorujeme a nazýváme růst 3D membrány expanzí vesmíru, věří astrofyzici.
Velké zmrazení
Alternativou k Velkému třesku může být Velké zmrazení. Tým fyziků z University of Melbourne, vedený Jamesem Kvatchem, představil model zrození vesmíru, který vypadá spíše jako postupný proces zmrazování amorfní energie než její splash a expanze ve třech směrech vesmíru.
Bezformní energie, podle vědců, jako voda ochlazená na krystalizaci, která vytváří obvyklé tři prostorové a jednu časovou dimenzi.
The Big Freeze Theory zpochybňuje aktuálně přijímané prohlášení Alberta Einsteina o kontinuitě a plynulosti prostoru a času. Je možné, že prostor má své součásti - nedělitelné stavební bloky, jako jsou malé atomy nebo pixely v počítačové grafice. Tyto bloky jsou tak malé, že je nelze pozorovat, avšak podle nové teorie lze detekovat defekty, které by měly lámat toky jiných částic. Vědci vypočítali tyto účinky pomocí matematického aparátu a nyní se je pokusí experimentálně detekovat.
Vesmír bez začátku nebo konce
Ahmed Farag Ali z egyptské Benha University a Sauria Das z Lethbridge University v Kanadě navrhli nové řešení problému singularity opuštěním Velkého třesku. Představili myšlenky slavného fyzika Davida Bohma do Friedmanovy rovnice popisující rozpínání vesmíru a velký třesk. "Je úžasné, že malé pozměňovací návrhy mohou potenciálně vyřešit tolik problémů," říká Das.
Výsledný model kombinoval obecnou relativitu a kvantovou teorii. Nejenže popírá jedinečnost, která předcházela Velkému třesku, ale také neumožňuje, aby se vesmír postupem času stáhl zpět do původního stavu. Podle získaných údajů má vesmír konečnou velikost a nekonečnou životnost. Fyzicky model popisuje vesmír naplněný hypotetickou kvantovou tekutinou, která se skládá z gravitonů - částic, které zajišťují gravitační interakci.
Vědci také tvrdí, že jejich zjištění jsou v souladu s nejnovějšími měřeními hustoty vesmíru.
Nekonečná chaotická inflace
Termín „inflace“označuje rychlou expanzi vesmíru, ke které došlo exponenciálně v prvních okamžicích po Velkém třesku. Teorie inflace sama o sobě nevyvrací teorii velkého třesku, pouze ji interpretuje odlišně. Tato teorie řeší několik základních problémů ve fyzice.
Podle inflačního modelu se vesmír krátce po svém vzniku velmi krátce exponenciálně rozšířil: jeho velikost se mnohonásobně zdvojnásobila. Vědci se domnívají, že za 10 až -36 stupňů sekund se vesmír zvětšil o nejméně 10 až 30-50 stupňů a možná i více. Na konci inflační fáze byl vesmír naplněn superhotovou plazmou volných kvarků, gluonů, leptonů a vysokoenergetických kvant.
Koncept naznačuje, že na světě existuje mnoho izolovaných vesmírů s různými zařízeními.
Fyzici dospěli k závěru, že logika inflačního modelu není v rozporu s myšlenkou neustálého mnohonásobného zrodu nových vesmírů. Kvantové výkyvy - stejné jako ty, které vedly k našemu světu - se mohou vyskytnout v jakémkoli množství za předpokladu, že jsou splněny podmínky. Je docela možné, že se náš vesmír vynořil z fluktuační zóny vytvořené ve světě předchůdce. Je také možné předpokládat, že se někdy a někde v našem vesmíru vytvoří fluktuace, která „vyfoukne“mladý vesmír zcela jiného druhu. V tomto modelu se dětské vesmíry mohou neustále vypínat. Navíc není vůbec nutné, aby byly v nových světech stanoveny stejné fyzikální zákony. Koncept naznačuje, že na světě existuje mnoho izolovaných vesmírů s různými zařízeními.
Cyklická teorie
Paul Steinhardt, jeden z fyziků, který položil základy inflační kosmologie, se rozhodl tuto teorii dále rozvíjet. Vědec, který stojí v čele Centra teoretické fyziky v Princetonu, spolu s Neilem Turokem z Perimetrického institutu pro teoretickou fyziku představili alternativní teorii v knize Nekonečný vesmír: Za velkým třeskem („Nekonečný vesmír: Za velkým třeskem“). Jejich model je založen na zobecnění kvantové teorie superstrunů známé jako M-theory. Podle ní má fyzický svět 11 dimenzí - deset prostorových a jednu časovou. „Vznášejí se“v něm prostory nižších rozměrů, takzvané brany (zkratka pro „membránu“). Náš vesmír je jen jedna taková brána.
Steinhardt a Turok model tvrdí, že k velkému třesku došlo v důsledku srážky naší brány s jinou branou - neznámým vesmírem. V tomto scénáři ke kolizím dochází nekonečně. Podle hypotézy Steinhardta a Turoka vedle naší brány „plave“další trojrozměrná brane, oddělená malou vzdáleností. Také se rozpíná, zplošťuje a vyprazdňuje, ale po bilionu let se brány začnou sbíhat a nakonec se srazí. Tím se uvolní obrovské množství energie, částic a záření. Tato kataklyzma zahájí další cyklus expanze a chlazení vesmíru. Z modelu Steinhardt a Turok vyplývá, že tyto cykly byly v minulosti a určitě se budou opakovat i v budoucnu. Jak tyto cykly začaly, teorie mlčí.
Vesmír je jako počítač
Další hypotéza o struktuře vesmíru říká, že celý náš svět není nic jiného než matice nebo počítačový program. Myšlenku, že vesmír je digitální počítač, propagoval německý inženýr a počítačový průkopník Konrad Zuse ve své knize Výpočet vesmíru. Mezi těmi, kteří také viděli vesmír jako obrovský počítač, jsou fyzici Stephen Wolfram a Gerard 't Hooft.
Teoretici digitální fyziky předpokládají, že vesmír je v podstatě informace, a proto je vypočítatelný. Z těchto předpokladů vyplývá, že na vesmír lze pohlížet jako na výsledek počítačového programu nebo digitálního výpočetního zařízení. Tímto počítačem by mohl být například obrovský buněčný automat nebo univerzální Turingův stroj.
Princip neurčitosti v kvantové mechanice se nazývá nepřímý důkaz o virtuální povaze vesmíru.
Podle teorie každý objekt a událost fyzického světa pochází z kladení otázek a registrace odpovědí „ano“nebo „ne“. To znamená, že za vším, co nás obklopuje, se skrývá určitý kód, podobný binárnímu kódu počítačového programu. A my jsme jakési rozhraní, jehož prostřednictvím se objevuje přístup k údajům „univerzálního internetu“. Princip nejistoty v kvantové mechanice se nazývá nepřímý důkaz virtuální podstaty vesmíru: částice hmoty mohou existovat v nestabilní formě a jsou „fixovány“ve specifickém stavu pouze při jejich pozorování.
Sledovatel digitální fyziky John Archibald Wheeler napsal: „Nebylo by nerozumné si představovat, že informace jsou v jádru fyziky i v jádru počítače. Všechno z trochu. Jinými slovy, všechno, co existuje - každá částice, každé silové pole, dokonce i samotné časoprostorové kontinuum - dostává svoji funkci, svůj význam a nakonec svou vlastní existenci. “
Textař Artyom Luchko