Zde je seznam šestnácti hlavních otázek, na které se autora lidé obvykle ptají:

1. Jak by mohl být prostor konečný?

2. Jak mohl nekonečný prostor vzniknout v konečném čase?

3. Kam se rozpíná náš vesmír?

4. Ve kterém místě prostoru se odehrál počáteční velký třesk?

5. Nastal náš velký třesk v jediném bodě?

6. Jestliže je náš vesmír starý jenom 14 miliard let, jak je možné, že vidíme objekty, které jsou od nás vzdáleny 30 miliard světelných let?

7. Neporušují galaxie, které se od nás vzdalují nadsvětelnými rychlostmi, teorii relativity?

8. Opravdu se od nás galaxie samy vzdalují, anebo jenom expanduje prostor?

9. Zvětšuje se i Mléčná dráha?

10. Máme nějaké důkazy o počáteční singularitě velkého třesku?

11. Nenarušuje vznik hmoty inflací z téměř ničeho zákon zachování energie?

12. Co způsobilo velký třesk?

13. Co bylo před naším velkým třeskem?

14. Jaký bude konečný osud našeho vesmíru?

15. Co je temná hmota a temná energie?

16. Jsme bezvýznamní?

a tady krátká ukázka:

Co je prostor?

Takže, jak se mne zeptal onen předškolák: Pokračuje prostor donekonečna? K otázce můžeme přistoupit dvěma způsoby: observačně a teoreticky. V této kapitole jsme zatím postupovali první cestou: popsali jsme, jak rafinovaná měření postupně odhalovala čím dál vzdálenější oblasti vesmíru, aniž bychom při tom narazili na nějaké hranice. Nesmírného pokroku však bylo dosaženo i na teoretické frontě. Především: Jak by prostor nemohl pokračovat donekonečna? ...

Přišlo mi, že obávat se dosažení konce prostoru je stejně hloupé, jako když se dávní mořeplavci báli, že přepadnou přes okraj světa. Na základě čistě logické úvahy jsem si pro sebe učinil závěr, že prostor zkrátka musí pokračovat pořád, že musí být nekonečný. Již v antickém Řecku si na základě logických argumentů Eukleides uvědomil, že geometrie je součástí matematiky a že celý trojrozměrný prostor je možno axiomaticky popsat stejně dobře jako jiné matematické struktury, například teorii čísel. Vybudoval svou úžasnou matematickou teorii nekonečného trojrozměrného prostoru a popsal jeho geometrické vlastnosti. Všeobecně byla pak přijata jako jediná logicky možná verze fyzikálního prostoru.

Na počátku 19. století ale matematici Carl Friedrich Gauss, János Bolyai a Nikolaj Lobačevskij objevili, že existují i další logicky bezrozporné varianty stejnoměrných trojrozměrných prostorů. Bolyai nadšeně psal svému otci: „Z ničeho jsem stvořil podivný nový vesmír.“ Tyto nové prostory se řídí odlišnými pravidly: na rozdíl od Eukleidova prostoru již nemusí být nekonečné, součet úhlů trojúhelníka v nich již nemusí činit 180 stupňů a tak dále....

Příklady ukazují, že pro zakřivené povrchy nemusí platit pravidla eukleidovské geometrie. Gauss a další ale dospěli k ještě radikálnějšímu poznatku: prostor se může zakřivovat sám o sobě, aniž by byl povrchem něčeho jiného! ...

Všechny geometrické souvislosti bodů, přímých čar, úhlů, křivostí a tak dále je možno rigorózně definovat pouze pomocí odkazů na váš dvourozměrný prostor. Není nutné se odvolávat na dodatečnou třetí dimenzi. To znamená, že matematici dokážou přesně definovat zakřivený dvourozměrný prostor i tehdy, když žádná třetí dimenze neexistuje, tedy dvourozměrný prostor zakřivený sám o sobě, jenž není povrchem něčeho jiného.

Většině lidí se nejspíš tento matematický objev neeukleidovských prostorů zdál být pouhou ezoterní abstrakcí bez praktických důsledků v reálném světě. Ale pak přišel Einstein se svou obecnou teorií relativity, která v podstatě říká: „Jsme jako mravenci!“ Einsteinova teorie připouští, že náš trojrozměrný prostor je zakřivený – aniž by přitom musela existovat skrytá čtvrtá prostorová dimenze, do které by se ohýbal. Takže otázku, v jakém typu prostoru žijeme, nemůžeme zodpovědět pomocí čistě logických úvah, jak doufali Eukleidovi stoupenci....

Einstein nás naučil, že tyto tři možnosti platí i pro trojúhelníky v našem fyzikálním trojrozměrném prostoru pouze tak, že provedeme skutečná měření. Například sestrojíme obrovský trojúhelník (vytvoříme ho třeba ze světelných paprsků) a změříme jeho vnitřní úhly: bude jejich součet přesně 180 stupňů? Ve čtvrté kapitole vám povím, jak jsme s nadšenými kolegy provedli přesně toto měření. Odpověď zní, že pro trojúhelníky o rozměrech celého známého vesmíru je součet dost blízký 180 stupňům, ale je výrazně větší než 180 stupňů, jestliže trojúhelník z větší části vyplňuje neutronová hvězda anebo černá díra...

Vraťme se ale k otázce, kterou položil onen předškolák. Vidíme, že Einsteinova teorie připouští existenci konečného prostoru: může být konečný proto, že je zakřivený a napojený sám na sebe. Jestliže je například náš trojrozměrný prostor zakřivený jako povrch čtyřrozměrné hypersféry, pak je možné oběhnout ho celý dokola: vydáme-li se v něm kupředu stále stejným směrem, přijdeme po určité době z opačné strany zase na místo, ze kterého jsme vyšli. A nepřepadneme při tom nikde z okraje tohoto trojrozměrného prostoru, protože žádné hranice nemá...

Einstein dokonce připouští, že by náš trojrozměrný prostor mohl být nekonečný i v případě, kdy není zakřivený!

.......

Max Tegmark (* 1967) je přední americký kosmolog. Narodil se a vystudoval ve Švédsku, doktorát získal na Kalifornské univerzitě v Berkeley, v současnosti je profesorem fyziky na MIT. Je autorem či spoluautorem více než dvou set hojně citovaných odborných článků. Vystupoval v řadě dokumentárních filmů o vědě a jeho práce na Sloan Digital Sky Survey (SDSS) týkající se shlukování galaxií sdílela první cenu časopisu Science"Průlom roku 2003". Vydal řadu populárně naučných článků v časopisech jako Scientific Americana New Scientist. Kromě kosmologie se zajímá i o výzkum umělé inteligence, v současnosti dokončuje knihu o tomto tématu.

Zobraziť diskusiu (0)