Masarykova univerzita Filosofická fakulta

Masarykova univerzita Filosofická fakulta Katedra filosofie Obor filosofie

Květa Houdková

Alternativní teorie vzniku vesmíru Bakalářská diplomová práce

Vedoucí práce: prof. PhDr. Josef Krob, CSc. Brno, 2015

Prohlašuji, že jsem bakalářskou diplomovou práci vypracovala samostatně pod vedením prof. PhDr. Josefa Kroba, CSc. a s využitím uvedených pramenů a literatury.

--------------------------------------Vlastnoruční podpis autora

Poděkování Na tomto místě děkuji prof. PhDr. Josefu Krobovi, CSc. za odborné vedení mojí práce, za cenné připomínky a rady v průběhu celé práce.

OBSAH OBSAH....................................................................................................................................... 4 ÚVOD......................................................................................................................................... 5 1. ALTERNATIVNÍ TEORIE VZNIKU VESMÍRU ................................................................ 6 1. 1. Krátce z historie alternativních teorií ............................................................................. 6 2. INFLAČNÍ MODEL .............................................................................................................. 9 2. 1. Proč je inflační model převažující teorií....................................................................... 10 2. 2. Problémy inflačního modelu ........................................................................................ 12 2. 2. 1. Umělost inflačního modelu .................................................................................. 13 2. 2. 2. Nutnost inflace...................................................................................................... 14 2. 2. 3. Počátek časoprostoru ............................................................................................ 16 3. CYKLICKÝ MODEL .......................................................................................................... 18 3. 1. Steinhardt-Turokův cyklický model ............................................................................. 19 3. 2. Charakter cyklického modelu ....................................................................................... 20 3. 3. Přednosti cyklického modelu ....................................................................................... 22 3. 3. 1. Absence počátku ................................................................................................... 23 3. 3. 2. Překlenovací princip ............................................................................................. 25 3. 3. 3. Problém nehomogenity ......................................................................................... 26 3. 3. 4. Plochost a homogenita vesmíru ............................................................................ 27 3. 3. 5. Druhý termodynamický zákon ............................................................................. 27 3. 4. Nedostatky cyklického modelu .................................................................................... 28 3. 4. 1. Problém cykličnosti .............................................................................................. 28 3. 4. 2. Perpetuum mobile ................................................................................................. 30 3. 4. 3. Stabilizační role temné energie............................................................................. 31 3. 4. 4. Kde je energie? ..................................................................................................... 32 4. KOMPARACE CYKLICKÉHO A INFLAČNÍHO MODELU........................................... 34 4. 1. Paralely ......................................................................................................................... 34 4. 2. Diference ...................................................................................................................... 34 4. 3. Komparace .................................................................................................................... 35 4. 4. Co se dělo před Velkým třeskem? ................................................................................ 38 4. 5. Změna chápání časoprostoru? ...................................................................................... 39 ZÁVĚR ..................................................................................................................................... 42 BIBLIOGRAFIE ...................................................................................................................... 44

ÚVOD V procesu poznání usilujeme o komplexní a konzistentní teorii, která v danou dobu odpovídá co nejlépe dosavadně zjištěným faktům, resp. většině z nich. Taková teorie představuje hlavní proud, ale není jediná. Existují teorie konkurenční, jež nabízí vysvětlení daného jevu, či jeho části. Tyto jsou vzhledem k „hlavní“ považovány za alternativní, nicméně právě skrze jejich snahu vysvětlit jev jinak, lépe, probíhá vědecký pokrok. S novými objevy dochází postupně k falzifikaci převažující teorie a na její místo nastupuje jiná, původně alternativní. S ohledem na objevující se trhliny aktuálně převažujícího inflačního modelu, a také na neúspěšné pokusy jej jednoduše propojit s fundamentální fyzikou, se tato práce zaměřuje na vesmírnou problematiku právě ze strany teorie alternativní, teorie nabízející odlišný scénář vzniku vesmíru, teorie, jež stejně dobře reflektuje současný pokrok ve vědě. Pro výzkum, zda inflační model podává stále nejlepší vysvětlení vzniku vesmíru, resp. zda cyklický model, který sestavili pánové Paul J. Steinhardt a Neil G. Turok, nevysvětluje tytéž fyzikální jevy lépe, volíme metodu komparace. Porovnání cyklického a inflačního modelu, tedy jedné konkrétní alternativní teorie a upravené teorie Velkého třesku vychází z objektivních fyzikálních faktů, na nichž stavíme filosofickou analýzu možností obou teorií, nutných předpokladů, explanačních předností a zároveň nedostatků. Cyklický model je pro práci stěžejní alternativní teorií proto, že je považován za silnou teorii dosahující stejně úspěšných shod s pozorováním jako model inflační. Práce v komparační části shrnuje paralely a diference obou modelů, načež staví zjištěné plusy a mínusy obou modelů proti sobě. Odpovíme zde také na trochu provokativní otázku, kterou považujeme za hlavní demonstraci predikčních možností obou teorií: Co se dělo před Velkým třeskem? V závěru kapitoly nastiňujeme, jak by se vlivem převratu hlavního a alternativního modelu změnilo paradigma časoprostoru. Před samotným porovnáváním vybraných teorií práce krátce představuje fenomén alternativních teorií obecně a předvádí, jak se historicky proměňovaly pozice alternativních a ústředních teorií. Posléze se zaměřuje na inflační model, jakožto v současnosti převládající teorii, od níž práce vychází, a na cyklický model jakožto oponenta.

5

1. ALTERNATIVNÍ TEORIE VZNIKU VESMÍRU Kosmologové jsou v jistém smyslu filosofy, kteří se snaží vytvořit ze získaných fyzikálních dat logický systém, jenž by představoval pravděblízký obraz vesmíru, resp. jeho historie. Tento rys kosmologie otvírá prostor pro mnohé scénáře o původu a vývoji vesmíru, které vyjma jediného představují alternativní teorie, jež vysvětlují tentýž jev, co teorie konvenční, nicméně jinými způsoby. Paul Murdin1 říká, že: „Věda je cyklický proces oscilující mezi reálným světem (pozorování a pokusy) a jeho obrazem, který má vědec ve své mysli (teorie).“2 Dokládá tím podstatnou roli teorií v rámci poznání. Dle Murdina jsou teorie tmelícím materiálem mezi získanými daty, či dokonce mezi daty získanými a těmi, které samy teorie v dané době pouze předpovídají.3 Steinhardt a Turok dodávají, že pokroky se dějí skrze alternativní teorie, jež v dobách nedostatečnosti převládajícího modelu, přichází s novými způsoby uspořádání komponent v jednu sjednocující teorii.4 Lze říci, že pořadí teorií (ve smyslu hlavní a alternativní) se mění v závislosti na jejich vztahu k novým objevům, které je buď podkládají, nebo falzifikují. Snahy uchopit vesmír prostřednictvím teorií provází lidstvo už od dob mýtů, přes koncepty filosofické, až po vědeckou současnost. Proto zde nebudu předvádět celou historii kosmologických konceptů, ale demonstruji jen několik, jenž představují blízkou minulost dvou vybraných modelů, tedy teorie 20. století.

1. 1. Krátce z historie alternativních teorií Historie (nejen) kosmologických teorií je zástup opuštěných modelů pro nové radikálnější teorie. Po celé 20. století se s každou teorií zdálo, že plejáda konceptů dosáhla vrcholu a konečný model byl nalezen, vždy až do nového zlomu. Milník nepochybně představuje Einstein. Do Einsteina se věřilo, že existuje jen Mléčná dráha jakožto jediná Galaxie v nekonečně prázdném prostoru. Einstein roku 1915 vytvořil novou teorii gravitace, známou jako obecná teorie relativity (OTR), která ho dostala do sporu s jeho vlastní představou statického a homogenního vesmíru. Načež Einstein přidal kosmologickou 1

Význačný astronom v současnosti působící v Astronomickém ústavu university v Cambridgi, člen Královské astronomické společnosti, bývalý prezident Evropské astronomické společnosti, držitel Řádu britského impéria. (MURDIN, Paul. Tajemství vesmíru: jak jsme objevovali kosmos, zadní přebal.) 2 MURDIN, Paul. Tajemství vesmíru: jak jsme objevovali kosmos, s. 13. 3 Viz tamtéž, s. 14. 4 Srov. STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 28.

6

konstantu, která fungovala na bázi antigravitační síly udržující rovnováhu neměnného stavu vesmíru.5 Einsteinova představa vesmíru byla brzy odvrhnuta i samotným Einsteinem na základě dvou objevů Edwina Hubbla: Roku 1923 vyvrátil homogenitu, když svým pozorováním dokázal shluky hvězd do galaxií; a roku 1929 vzala za své i teorie neměnného vesmíru předložením důkazu, že vesmír se rozpíná, neboť galaxie se od sebe vzdalují.6 Mezitím se ve 20. letech pod rukama matematika a fyzika Alexandra Fridmana a astronoma Georga Lemaîtra rodil model Velkého třesku (VT).7 Model, proti němuž se vynořila jako opozice staronová Teorie ustáleného stavu (TUS), která odmítala řešit, jak a že vůbec vesmír vznikl. TUS se stala na nějakou dobu konvenční a VT odsunula na kolej svých alternativ. TUS propagovali matematici Hermann Bondi a Thomas Gold po boku fyzika Freda Hoyla. Oživili Einsteinovu představu neměnného stavu, přestože uznali Hubblův zákon popisující rozpínající se vesmír. Jednoduše tvrdili, že vesmír produkuje neustále další hmotu, resp. vodík, jehož přírůstek vyrovnává rozpínání.8 George Gamow předpověděl existenci reliktního záření, jehož nalezení by podpořilo model VT jako ústřední scénář, neboť nejpodstatnější rozdíl mezi těmito dvěma po určitou dobu alternacemi je právě hustota.9 VT oponuje TUS tím, že se vesmír rozpínáním zřeďuje. V 50. letech s TUS polemizovala řada radioastronomických měření známá jako katalogy 2C až 4C.10 Spor o „hustotu“ definitivně vyhrál VT. Radioastronomové dokázali existenci slabších rádiových vln, nutně vyslaných vzdálenějšími galaxiemi.11 S podporou Wilsonova a Penziasova objevu reliktního záření v roce 1965 nebylo pochyb, že byl vesmír v mladších dobách hustší a teplejší.12 Pozice modelu horkého VT se v roli vedoucí teorie už jen utužovala. Avšak začaly nové spory v jejím nitru, spory o povahu VT. Už během hledání důkazů pro platnost teorie VT se 5

Srov. MURDIN, Paul. Tajemství vesmíru: jak jsme objevovali kosmos, s. 286. Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 27. 7 Viz Tamtéž, s. 28. 8 Srov. MURDIN, Paul. Tajemství vesmíru: jak jsme objevovali kosmos, s. 285-286. 9 Viz tamtéž, s. 289. 10 Katalog 4C byl sestaven roku 1965 radioastronomem Martinem Rylem. (MURDIN, Paul. Tajemství vesmíru: jak jsme objevovali kosmos, s. 287.) 11 Viz MURDIN, Paul. Tajemství vesmíru: jak jsme objevovali kosmos, s. 286-287. 12 Srov. STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 28. 6

7

objevovaly subteorie. Robert Dicke například ve své variantě přidal k začátku vesmíru – VT, i jeho konec – Velký křach. Na závěr přehledu o soupeření teorií řekněme, že Einsteinova představa o vesmíru byla překonána, ale zároveň stále žije OTR jako předpoklad všech dalších teorií, včetně teorie VT, resp. inflačního modelu a cyklického modelu. Otázkou je, zda nenadchází další zlom, který zlomí vaz i upravené teorii VT, byť jeho zastánci opět věří, že nalezli řešení vesmírných otázek.

8

2. INFLAČNÍ MODEL Při hledání odpovědi na otázku, co se dělo před VT, si nejprve teorii, která tento fenomén postulovala, představme. Jedná se spíše o soustavu menších teorií, společně budujících to, co se nyní zve inflačním modelem (IM). Jako IM se označuje upravená teorie VT. V základu modelu se nachází předpoklad ohromné exploze – VT, při němž se vesmír (časoprostor) vyjevil do existence z nesmírně energetického „bodového“ stavu13– fyzikové přejali matematický termín singularita.14 Od tohoto aktu před cca 14 miliardami let se vesmírný časoprostor rozpíná, čímž chladne. Ke standardnímu modelu zformulovaném ve 20. letech 20. století, přibyly v 80. a 90. letech další komponenty: temná hmota, temná energie a zejména koncept inflační fáze v raném období vesmíru, který předpokládá inflační sílu.15 Autorem pojmu VT byl, k velké nelibosti zastánců teorie, její největší odpůrce a přední postava opoziční TUS Hoyle, jenž tak shrnul do té doby nepojmenovanou teorii.16 Název je zavádějící. Konotace k daným pojmům jsou k fenoménu počátku, jak ho definuje teorie VT, nesprávné. Předně, počátek není velký, naopak. Teoretikové ho spatřují v singularitě. A nejedná ve své podstatě ani o „třesk“, poněvadž aktu nebyl přítomen vzduch.17 Na začátku 20. století byl počátek velmi aktuální. Po tom, co Hubble podal důkaz expanze vesmíru, se otázka po počátku vesmíru, jevila logická. Poněvadž má-li vesmír vývoj (červený posuv galaxií znamenal jejich pohyb směrem od nás), má i minulost, která vede až k počátku. Statický vesmír, jsa beze změn, historii neměl. Ve věčném vesmíru nebyl ani důvod po ní pátrat. Důvod poskytla představa dynamického vesmíru, která přirozeně excituje otázku, jak a proč vesmír vznikl? Později se přidružila i otázka, kam vesmírná „životní“ pouť směřuje?

13

ŽÁK, Vojtěch. Velký třesk nebo ekpyrotická kosmologie? [cit. 2015-03-13]. Dostupné z: http://fyzweb.cz/clanky/index.php?id=106. 14 Pro matematiky je singularita stav, kdy rovnice nemají řešení. Pro fyziky je to stav, kdy rovnice kolabují a popis na nich založený ztrácí pro daný jev platnost, což se děje i s Einsteinovými rovnicemi, když se jimi snažíme uchopit Velký třesk. (ULLMANN, Vojtěch. Gravitace, černé díry a fyzika prostoročasu: Prostoročasové singularity. [cit. 2015-04-06]. Dostupné z: http://astronuklfyzika.cz/Gravitace3-7.htm.) 15 Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 25. 16 Viz KAKU, Michio. Paralelní světy: putování stvořením, vyššími dimenzemi a budoucností vesmíru, s. 65. 17 Viz Tamtéž, s. 66.

9

Překvapivě prvním člověkem, jenž „vytvořil“ počátek vesmíru, byl literát Edgar Allan Poe – spatřil jej v „superatomu“.18 Tutéž myšlenku horkého „prvotního atomu“19 v počátku vesmíru opečovával Lemaître. Zásluhou jeho neodbytnosti se o ni začaly zajímat vědecké kruhy. Fridman upravil Einsteinovy rovnice do souladu s rozpínajícím se vesmírem a připravil tak půdu pro přijetí VT. VT ovšem moderní kosmologie chápe šířeji jako plazmatické období vesmíru do vzniku atomů a nástupu temného věku.20 Velmi agilní tváří, rodící se teorie, byl Gamow, který se snažil VT vysvětlit vznik prvků, což se mu podařilo jen částečně (u lehkých prvků).21 To ho navedlo na předpoklad, že vesmír, aby mohl syntetizovat prvky, musel být v této počáteční fázi skutečně velmi horký, tudíž by ještě v současnosti mohlo vesmírem cestovat „fosilní“ záření emitované právě při VT. Záření bylo skutečně zachyceno. Extravagantní myšlenka masivní vesmírné exploze byla přijata a ustanovil se tzv. standardní model. Postupem času se projevovaly nedostatky teorie, Alan Guth byl prvním upravovatelem. VT podle něho vznikl ze stavu falešného vakua,22 v němž byly čtyři základní síly sjednoceny. Vlivem spontánního narušení symetrie přešel do stavu skutečného vakua s rozdělenými silami. Při tomto tzv. fázovém přechodu došlo k uvolnění nahromaděné energie, což se projevilo jako ohromná inflační perioda, během níž se vesmír rozvinul.23 Teorie VT se přerodila do IM. Zde je čas se podívat přímo na IM, proč je konkrétně tento model vedoucí teorií.

2. 1. Proč je inflační model převažující teorií IM do čela kosmologických teorií vynesly výsledky ze sondy WMAP,24 shodující se s předpověďmi inflačních kosmologů. Silnou stránkou modelu je maximálně 10% odchylka

18

KAKU, Michio. Paralelní světy: putování stvořením, vyššími dimenzemi a budoucností vesmíru, s. 58. Viz GREENE, Brian. Skrytá realita: Paralelní vesmíry a hluboké zákony kosmu, s 18. 20 Srov. KULHÁNEK, Petr. Moderní kosmologie: aneb jak přednášet o kosmologii? Dostupné z: http://www.aldebaran.cz/download/Kosmologie.pdf, s. 21. 21 Viz KAKU, Michio. Paralelní světy: putování stvořením, vyššími dimenzemi a budoucností vesmíru, s. 61. 22 Vysokoenergetické nestabilní vakuum, při jeho rozpadu se uvolní přebytečná energie jako záplava částic, která směřuje do stavu skutečného vakua – stavu s nejnižší energií. (Viz VILENKIN, Alex. Kolik existuje typů vakua? Dostupné z: http://www.scienceworld.cz/neziva-priroda/kolik-existuje-typu-vakua-215/?switch_them e=mobile). 23 Viz KAKU, Michio. Paralelní světy: putování stvořením, vyššími dimenzemi a budoucností vesmíru, s. 87. 24 Wilkinson Microwave Anisotropy Probe je sonda zkoumající anizotropii mikrovlnného záření, namířená na hranici dohlednosti, odkud zachycuje relikty světla vyslaného v době téměř před 14 mld. let, čímž poskytla 19

10

předpovědí s pozorováním. Steinhardt a Turok zdůrazňují, že s takovou přesností nejsme schopni předpovědět ani zítřejší počasí.25 Taková shoda teorie s měřením vábí ke korunovaci IM jako konečné teorie i přesto, že není prost pouhých neověřených předpokladů a hypotéz.26 IM ovšem nestojí pouze na obrazu z WMAP, to je pomyslná třešnička, díky níž ho přijala většina kosmologů, ale i na dalších pozorováních, např. na: „vytváření galaxií, rozložení infračerveného a rentgenového záření, spektra rychlostí, kterými se vzdalují galaxie, vzdálenosti explodujících supernov a výskytu různých prvků“.27 Kdyby tento model měla nahradit jiná teorie, musela by vysvětlit toto vše. Dle Michia Kaku28 existují tři hlavní důkazy podporující teorii VT.29 Prvním je rozpínání vesmíru dokázané Hubllem, který mimo objev, že se vesmír rozpíná, což znamená, že se nutně rozpíná odněkud, od nějakého počátku, zjišťoval i rychlost rozpínání. Po několikaletých peripetiích vědci dospěli k přijatelné hodnotě Hubblovy konstanty,30 která ve své převrácené podobě udává stáří vesmíru. Tudíž víme, že existoval nějaký počátek, i jak dlouhý vývoj vesmír prodělal. Vědci vyvíjí snahu přehrát jej pozpátku a nalézt okolnosti a příčiny vzniku vesmíru. U druhého důkazu hrála důležitou roli TUS, resp. Hoyle, jenž se snažil VT vyvrátit, až ho naopak podpořil. V podstatě pomohl Gamowovi, který uvázl, vytvořit teorii vzniku všech prvků, která platí dodnes. Třetím důkazem bylo mikrovlnné záření, které Gamow předpověděl, Penzias s Wilsonem našli a WMAP zmapovala; ještě později (r. 2009) dokonalý obraz přinesla sonda Planck.31

první jasný obraz mladého vesmíru. (Srov. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe. NASA: National Aeronautics and Space Administration. Dostupné z: http://map.gsfc.nasa.gov/.) 25 Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 22. 26 Př. Hypotézy o temné hmotě a temné energii, které z principu nemohly být experimentálně prozkoumány. Veškeré informace jsou nepřímého charakteru. (Srov. KULHÁNEK, Petr. Moderní kosmologie: aneb jak přednášet o kosmologii? [cit. 2015-03-6]. Dostupné z: http://www.aldebaran.cz/download/Kosmologie.pdf, s. 43-44. 27 STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 22. 28 Teoretický fyzik, následník Einsteinovy snahy o nalezení sjednocující teorie čtyř základních sil, spoluzakladatel strunové teorie a popularizátor vědy. (Viz KAKU, Michio. MK: Dr. Michio Kaku. [cit. 2015-04-28]. Dostupné z: http://mkaku.org/home/about/.) 29 Srov. KAKU, Michio. Paralelní světy: putování stvořením, vyššími dimenzemi a budoucností vesmíru, s. 57-69. 30 Součást Hubblova zákona formulujícího rychlost vzdalování galaxií na základě jejich vzdáleností. 31 Srov. KULHÁNEK, Petr. Fenomenální sonda Planck. Dostupné z: http://www.aldebaran.cz/bulletin/2013_41_p la.phP.

11

Hledání „fosilního záznamu samotného velkého třesku“32 plynulo z hlavní charakteristiky VT – nesmírné teploty, jež s vysokou pravděpodobností stále zbytkově proudí ve vesmíru. IM kraluje na základě observačních důkazů odpovídajících predikcím modelu. Pro kompletní obraz ukážeme i druhou stranu modelu, jeho nedostatky.

2. 2. Problémy inflačního modelu IM přinesl řešení mnoha problémů a zdá se, že perfektně vysvětluje genezi a vývoj vesmíru, nicméně nepodává kompletní obraz. Oplývá problémy, které není schopen vysvětlit, zároveň v něm figurují neověřená fakta. Tento stav odráží samotné slovo „model“ v názvu, konotující myšlenkové schéma s neúplnými kvalitativními aspekty. Model akcentuje (ne mnoho) rysů zkoumaného jevu dle problému, o jehož vysvětlení usiluje. To znamená, že model je z definice neúplný a zaměřený na konkrétní stránku jevu, nikoliv na celek.33 IM, jak je patrné z výše uvedeného popisu „modelu“ obecně, vysvětluje konkrétní problém – překotnou expanzi vesmíru krátce po jeho vzniku; model zrychlené expanze je tedy jen jednou částí teorie VT. IM tvoří nejméně ještě tři další hlavní části (Viz kap. 2.), proto nelze vyloučit, že časem přibyde další. IM vypadá nastavovaně a působí neúplně, tím spíše, že některé jeho komponenty (př. inflace) nejsou experimentálně podloženy. V následujících pododdílech představujeme nejfatálnější problémy IM, které by mohly být důvodem hledání výstižnější a méně komplikované teorie. Možná ale níže řešené problémy nejsou tak fatální a pozici IM neohrožují. IM dlouho odolává a snad se stal „nedotknutelnou“ teorií. Steinhardt a Turok k tomuto podotýkají, že „Řada odborníků dnes nedostatky inflačního modelu bagatelizuje.“34 Snad odborníci vynakládají mnoho úsilí na udržení teorie, která působí jako disipativní struktura. V době přijetí IM (tj. díky jeho souladu s daty z WMAP), „se pokládal za životaschopný pouze inflační model s přidáním temné energie.“35 Za přijetí vděčí zejména své nejjednodušší verzi.36 IM sám nyní prozrazuje nejistotu na postu vítěze – už nepředstavuje jedinou silnou teorii, existuje několik rozličných odrůd, např.: stará, nová, teplá, hybridní, 32

KAKU, Michio. Paralelní světy: putování stvořením, vyššími dimenzemi a budoucností vesmíru, s. 62. Srov. SVOBODOVÁ, Jindřiška. Model jako metoda bádání. [cit. 2015-03-09]. Dostupné z: https://is.muni.cz/www/384/39729824/Prisp_Model_JS_2013_UP.pdf, s. 4. 34 STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 24. 35 Tamtéž, s. 61. 36 Viz tamtéž, s. 233. 33

12

asistovaná, věčná, chaotická, rozšířená, dvojitá, elektroslabá, hyperpřirozená inflace a také hyperinflace.37 Uvedli jsme výčet různých nedostatků, nyní se podívejme se blíže na hlavní námitky.

2. 2. 1. Umělost inflačního modelu Jedna z námitek vůči IM naráží na nesourodost modelu. Jednotlivé díly upravené teorie VT jsou systematicky zakomponovány dle přesně vypočítaných parametrů, aby vydaly celkový funkční obraz vesmíru, tj. obraz shodující se s pozorováním. Steinhardt a Turok shrnují obsah námitky vyjádřením, že „inflační model vypadá vyumělkovaně“.38 Upozorňují na postupné vylepšování teorie a umělé ladění dodávaných komponent k již existujícímu „základu“. Taková metoda sestavení teorie odporuje standardně užívaným postupům. Vědci usilují o všezahrnující vysvětlení, které relativně jednoduchým principem elegantně propojí jevy do jedné teorie. Odborníci dávají v souladu se zásadou Occamovy břitvy přednost teoriím, nabízejícím jednodušší vysvětlení s menším počtem nutných parametrů a složek. Oproti tomu je IM složenina z různých prvků, které během desetiletí přistupovaly jako dodatky. V čele kosmologických teorií tedy stojí postupně nastavovaná teorie, jejíž díly dokonale nezapadají. Každý, než byl přidán, musel být patřičně „obroušen“, aby zapadl do struktury modelu.39 To, že IM „je slepeninou nesourodých myšlenek posledních dvou desetiletí, k nimž přibyla podivná směs obyčejné hmoty, temné hmoty a temné energie“,40 uznávají i sami kosmologové, kteří jej přijímají, nicméně dodávají, „že když inflační model je ten poslední, který přežívá, musí být správný.“41 Steinhardt a Turok si naopak myslí, že nutnost neustále IM vylepšovat, dokazuje, že není vítěznou teorií.42 IM není schopen vysvětlit ani to, jak spolu jeho části souvisí.

37

Viz GREENE, Brian. Struktura vesmíru: čas, prostor a povaha reality, s. 366. STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 24. 39 Srov. tamtéž, s. 25. 40 Tamtéž, s. 62. 41 Tamtéž. 42 Viz tamtéž, s. 25. 38

13

2. 2. 2. Nutnost inflace V souvislosti s výše artikulovanou námitkou, se otvírají i dílčí otázky, týkající se původu a působnosti síly, na níž je IM založen. Inflační část, byť je hlavní výsadou IM oproti modelu VT, obestírá řada otazníků, na které zastánci teorie neodpovídají. IM zavádí období zrychleného vývoje vesmíru – inflaci. Tento aspekt konstatují, protože díky přítomnosti inflační periody v modelu vychází lepší shoda s pozorováním (absence monopólů, plochost vesmíru),43 než v původním modelu. Hlásí se otázka, která nebyla zodpovězena: „Proč se v počátečních stádiích vesmír rozpínal rychleji (dokonce rychleji než rychlost světla)?“44 Když odborníci nejsou schopni podat řešení, nabízí se samovolná odpověď – nelze říci, že se vesmír skutečně rozepnul v inflační periodě rychleji, nýbrž tento předpoklad je spíše doplňkem, vysvětlujícím vyskytnuvší se problémy, na které dřívější teorie nestačila. Možnost inflací vysvětlit vesmírné záhady se stala jediným kritériem jejího přijetí bez ohledu na otázky, vynořující se okolo inflace samotné. Inflace je teoretické jsoucno, takže je tu možnost, že ve skutečnosti nenastala. Třeba za pozorovaným stavem současného vesmíru tkví něco docela jiného. Inflace sama vyvolává další otázku. Jakožto děj potřebuje příčinu, která tento děj vyvolala. Zde už hovoříme o nějaké síle, jež způsobila exponenciální rozpínání vesmíru. Nová otázka zní: „Kde se vzala enormně velká síla, která způsobila exponenciální rozpínání vesmíru?“45 To je pro kosmology další záhada, na níž neznají odpověď. Vtírá se myšlenka, že taková síla pochází ze stavu vesmíru před VT. Dle Petra Kulhánka počátek vesmíru v singularitě, který logicky vyšel na základě OTR, boří rovnice. Singularita není nutná, resp. není nutná její nekonečná hustota a teplota, ale jde o „maximum“ jejich hodnot. Takže před svým maximem by měly mít hodnoty nižší, což by znamenalo, že existovalo nějaké předtím.46

43

Viz KAKU, Michio. Paralelní světy: putování stvořením, vyššími dimenzemi a budoucností vesmíru, s. 87-88. ŽÁK, Vojtěch. Velký třesk nebo ekpyrotická kosmologie? [cit. 2015-03-16]. Dostupné z: http://fyzweb.cz/clanky/index.php?id=106. 45 Tamtéž. 46 Viz KULHÁNEK, Petr. Moderní kosmologie: aneb jak přednášet o kosmologii? [online]. [cit. 2015-03-16]. Dostupné z: http://www.aldebaran.cz/download/Kosmologie.pdf, s. 39. 44

14

Inflace evokuje ještě dva dotazy. Jednak si logicky můžeme položit otázku: Proč záhadná inflační síla působila jen po určitou dobu? Co tuto inflační fázi ukončilo?47 A za druhé se můžeme tázat, zda inflace zmizela skutečně, nebo nastane v budoucnu další inflační fáze? Kosmologie tyto otázky subsumuje pod „problém ladného konce“.48 Nicméně fyzikové si lámou hlavu spíše nad otázkami, které se zabývají konkrétním časovým určením doby, po kterou se měl vesmír exponenciálně rozpínat, aby vznikl vesmír, který okolo pozorujeme.49 Takové nastavení je samozřejmě opět umělé. Z výpočtů, jak dlouho mohla inflace působit, aby vznikl vesmír, který pozorujeme, dostaneme číselný poznatek, jenž je ale nepřímou odpovědí na otázku, proč působila inflace po tuto určitou dobu – poněvadž vesmír vypadá tak, jak vypadá. Je to odpověď kruhem, spíše popisné vyjádření stavu, než vysvětlení příčiny. Co se týče druhé otázky. Podobnou otázku si položil patrně i Andrej Linde, autor modelu chaotické inflace. Nevíme-li, proč inflace působila jen v omezeném časovém úseku, a nevíme ani, co ji ukončilo, nemůžeme s jistotou konstatovat ani to, že se jedná o proces skončený, resp. že se jedná o proces jednorázově odehraný v mladém vesmíru. Inflace se může objevit kdykoliv znovu. Dle chaotické inflace náš vesmír vznikl jako „přifouknutá bublinka“ v rámci většího celku, z něhož raší podobně další vesmíry, i náš vesmír se může stát podložím pro nafouknutí dalšího vesmíru.50 Expanze našeho vesmíru se zrychluje. Vědci se shodují, že se tak děje vlivem temné energie.51 Nemůže se to tedy dít vlivem nezastavené a stále působící inflace, která není tak prudká jako na začátku, protože vesmír je již obrovský a přítomnost hmoty rozpínání brzdí, ale díky neustálému „ředění“ hustoty hmoty se expanze opět zrychluje, poněvadž temná energie postupně převažuje? IM inflaci a temnou energii, i přestože jsou podobnými silami, sice do souvislosti neuvádí, ale nemůže být temná energie inflační silou a vlastně přirozenou vlastností vesmíru? Nemohl být vesmír před VT ve „stavu koncentrované temné energie“, dokud nedosáhl maxima tohoto stavu a dal vzniknout VT? Fyzikální hledisko popisuje, jak něco je, resp. jak se něco jeví, že je. Snaží se podat vysvětlení, jak se věci dostaly do stavu, v němž zrovna jsou, tedy i jak vznikly. Jak podotýká 47

ŽÁK, Vojtěch. Velký třesk nebo ekpyrotická kosmologie? [cit. 2015-03-16]. Dostupné z: http://fyzweb.cz/clanky/index.php?id=106. 48 Viz KAKU, Michio. Paralelní světy: putování stvořením, vyššími dimenzemi a budoucností vesmíru, s. 92. 49 Viz tamtéž. 50 Viz tamtéž. 51 Srov. STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 56-57.

15

Brian Greene, kosmologie nám nemůže podat víc, než možná vysvětlení, jak se věci udály. Může nám dát přijatelný a co nejucelenější náhled na věc, který nám umožní jev uchopit, abychom mohli díky znalosti problematiky klást filosofické otázky a zkoušet na ně podávat co nejkonzistentnější odpovědi.52 Filosofické hledisko nanucuje otázky, proč něco je a proč je to právě tak, jak fyzikové tvrdí, a ne jinak. Filosofie by chtěla znát příčiny toho, co je, které se ve fyzikálním světě vždy nepodaří objasnit. Nicméně filosofie může svou otázkou iniciovat diskusi, hledání, či zkusit navrhnou vysvětlení, nebo alespoň možný směr. Každopádně inflace je všeobecně přijímaná jako řešení řady kosmologických problémů (př. problém horizontu),53 přestože „nikdo přesně neví, jaký je její konkrétní mechanismus a co ji nakonec zastaví“.54 Přisvědčuje i Kaku: „I když dnešní teorie inflace dokáže vysvětlit široké spektrum vesmírných záhad, neznamená to ještě, že je nutně správná.“55 Dodejme, že nemusí být tím pádem správný ani vyšší celek – IM, který tato dílčí teorie spoluutváří.

2. 2. 3. Počátek časoprostoru Otázku počátku jsme částečně rozebrali v kap. 2., kde vznikala historicky na základě nového objevu. Dynamický vesmír se jevil jako děj. A děj je z lidského hlediska proces mající počátek a konec, takže se mladá a teprve se ustavující teorie VT možná nechala vmanévrovat do počátku vesmíru i časoprostoru otázkou: Odkud se vesmír rozpíná? Počátek rozpínání – VT nemusí být to stejné jako počátek vesmíru, časoprostoru, ale jen počátek další vesmírné éry, anebo jen jednoho paralelního vesmíru, totiž našeho, který vyrašil z jiného, mateřského, v němž se potenciálně nacházel před VT. Další důležitá námitka vůči IM míří právě na předpoklad, „že čas má počátek.“56 Počátek času je prastarý filosofický problém, se kterým se zjevně potýká i fyzika, jejíž zákony „hovoří o vývoji věcí v čase, a ne o počátku samotného času.“57 Steinhardt a Turok doplňují, že fyzikové navrhli „imaginativní modifikaci známých zákonů tak, aby popisovaly, jak se čas a prostor „vynořily“ do existence…“58, a že i když toto připustíme, nedostane se nám 52

Srov. GREENE, Brian. Elegantní vesmír: Superstruny, skryté rozměry a hledání finální teorie, s. 320. Srov. Problémy standardního modelu. Aldebaran. [cit. 2015-03-13]. Dostupné z: http://www.aldebaran.cz/as trofyzika/kosmologie/problemy.html. 54 KAKU, Michio. Paralelní světy: putování stvořením, vyššími dimenzemi a budoucností vesmíru, s. 92. 55 Tamtéž, s. 104. 56 STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 26. 57 Tamtéž. 58 Tamtéž. 53

16

vysvětlení, „proč vesmír započal ve stavu s tak vysokou koncentrací energie, jaká je potřebná pro inflační obraz?“59 I toto by zároveň nahrávalo první námitce o vyumělkovanosti modelu, neboť vysoce energetický začátek bez podpory nějakého vysvětlení opět působí jako uměle vytvořené podmínky pro IM. Jestli vesmír měl, nebo neměl počátek, je důležitá otázka, která má dopad na naše chápání vesmíru jako takového i na jeho vývoj. Její zodpovězení je rovněž důležité pro další posun našich znalostí o vesmíru, příp. soustavě vesmírů. V rámci zkoumání kosmologických záhad se nyní podíváme na alternativní cyklickou kosmologii, která např. otázku počátku řeší zcela odlišně.

59

STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 26.

17

3. CYKLICKÝ MODEL Než se pustíme do zkoumání samotného cyklického modelu (CM), ujasníme si několik termínů. Charakterizujeme si oscilační kosmologii, pod níž cyklické modely řadíme. Na příkladu Fridmanova vesmíru znázorníme rozdíl mezi klasickými cyklickými modely a Steinhardt-Turokovým, někdy též zvaným jako ekpyrotický model. My jej ovšem budeme nadále zvát CM, protože jej tak zvou sami tvůrci. Existuje rozdíl mezi jeho (původní) ekpyrotickou verzí a CM, který objasníme. Oscilační kosmologie alias kosmologie cyklická je třídou modelů, které se vyznačují cyklickou evolucí vesmíru. Tvoří protipól konceptům s evolucí jedinečnou (např. IM). Podstatou je nekonečné univerzum, nemající absolutní počátek ani konec. To umožňuje absenci ožehavých otázek, kde se vesmír vzal, jaký je počátek a proč, kam směřuje, jak skončí a proč. Obecné schéma je následující: Uzavřený vesmír po určitou dobu expanduje, při určitém objemu či z nějaké příčiny se expanze zastaví a nastane fáze kontrakce, načež se vesmír zhroutí do miniaturního objemu o vysoké hustotě, z něhož se rozpínal a ze kterého se bude opět rozpínat nový vesmír, jenž svým kolapsem dá vzniknout dalšímu.60 Celý proces přechodu od konce jednoho cyklu v začátek dalšího se může dít v pravidelném, nebo nepravidelném intervalu.61 Řetězec cyklů směřuje na obou stranách časové osy do nekonečna. Cyklické modely se jevily jako skvělá alternativa pohřbené TUS. Jednak postulovaly nekonečnou existenci vesmíru. A za druhé nebyly tak naivní, aby se snažily vyrovnat dokázanou expanzi vesmíru doplňováním hmoty. Průběh cyklů může být i takový, jak popisuje teorie VT. Cyklické modely tak kombinují nejlepší momenty TUS a teorie VT.62 V moderní době se idea cyklických vesmírů objevovala zvláště od dob OTR. Fridman při řešení gravitačních rovnic formuloval jako jednu z možností oscilující vesmír, rozpínající se do svého velikostního maxima, od něhož se zase smršťuje, až dokud se nezhroutí do „bodu“, ze kterého se znovu bude rozpínat.63 O možný oscilující scénář se zajímal i sám Einstein. Ten

60

Oscillating Universe theory. WORLD ENCYCLOPEDIA. Encyklopedia.com. [cit. 2015-04-08]. Dostupné z: http://www.encyclopedia.com/doc/1O142-oscillatingUniversetheory.html. 61 Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 167. 62 Viz GREENE, Brian. Skrytá realita: Paralelní vesmíry a hluboké zákony kosmu, s. 118. 63 Viz tamtéž, s. 117.

18

v něm však hledal náhradu za nekonečno ze statického vesmíru.64 Obdobně hledal i Lemaître, protože počátek považoval za nedostatek.65 Steinhardt-Turokův (S-T) model se liší způsobem ukončení cyklu a znovuzrozením dalšího – kolizí dvou bran, díky níž se vesmír nesmršťuje do singularity. Proces se děje v dodatečném rozměru, který jediný se scvrkává, zatímco ostatní rozměry se nadále rozpínají. Liší se rovněž využitím temné energie. Hlavní odlišností je hypotéza paralelních světů (bran), které tvoří jádro modelu. V tomto ohledu dle Greena66 rozšířili kosmologii o novou odrůdu paralelních vesmírů – o cyklické multiverzum.67 Myšlenka periodičnosti v modelu nebyla přítomna od začátku. Původní verze inspirovaná M-teorií počítala jen s jednoduchým modelem dvou bran, mezi nimiž se rozprostírá dodatečný rozměr, umožňující interpretaci VT jako srážky bran.68 Ta měla vysvětlit příčinu VT, nahradit singularitu a inflaci. Tato původní představa dostala název ekpyrotický model, v němž autoři odkazují na antické představy o zrození vesmíru z ohně, na ekpyrósis. Analogii spatřují skrze oheň a horké plazma, jímž je vesmír po kolizi naplněn.69

3. 1. Steinhardt-Turokův cyklický model CM vznikl jako snaha Paula J. Steinhardta společně s Neil G. Turokem nalézt teorii, která by odpovídala stejně dobře pozorování jako IM, ale vyvarovala se jeho nedostatkům, (jež oba velmi dobře znali, neboť svého času oba „přispěli k vybudování standardního scénáře"),70 protože nesouhlasili s prezentováním IM jako finální teorie i přesto, že na finální teorii obsahuje ještě mnoho problémů.71 Fakticky jde ze strany teoretiků IM spíše o neochotu čekat na poslední, šestý, experimentální důkaz, který ještě nějakou dobu nebude moci být podán kvůli náročnosti sestrojení pozorovací techniky pro jeho zachycení a rozlišení, a také o euforii 64

Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 174. Viz tamtéž, s. 173. 66 Dle Greeneho dělení existuje devět druhů paralelních vesmírů. Paralelními vesmíry se zabývá v knize Skrytá realita: Paralelní vesmíry a hluboké zákony kosmu, viz seznam literatury. 67 Viz GREENE, Brian. Skrytá realita: Paralelní vesmíry a hluboké zákony kosmu, s. 117. 68 Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 166. 69 Viz tamtéž, s. 149. 70 STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 22. 71 Viz tamtéž, s. 23. 65

19

z pěti předešlých predikčních úspěchů, které patrně dodávají teoretikům IM sebejistotu, že i šestý důkaz, až přijde, přijde v souladu s IM.72 Obhájci CM podotýkají, že predikce pěti dosavadních důkazů IM, neznamená, že IM je potvrzenou teorií, protože CM observačním testům odpovídá stejně dobře.73 Proto má smysl počkat na to, jaké výsledky přinese hledání gravitačních vln, poněvadž zde se IM a CM v predikcích rozcházejí.74 Pokud se gravitační vlny naleznou, bude to úplný konec CM. Gravitační

vlny

totiž

zanechávají

otisk

v reliktním

záření,

jsou

pozůstatkem

vysokoenergetické fáze inflace.75

3. 2. Charakter cyklického modelu U zrodu CM stála přednáška Burta Ovruta76 o teorii strun, nadějného řešení zamotané situace elementárních částic77 a kandidát na sjednocenou teorii fundamentálních sil.78 CM je inspirován konkrétně M-teorií (teorii superstrun), jejíž hlavním předpokladem jsou (oproti klasickým teoriím strun) brány79 – dvou a více rozměrné objekty – dvoubrány, trojbrány atd.80 Právě ony jsou důležité pro cyklické pojetí, v němž náš vesmír leží na bráně.81 V teorii vystupuje jedenáct rozměrů, deset prostorových a jeden časový.82 Z toho jen čtyři jsou rozvinuté, zbylé jsou svinuté a v podstatě nepozorovatelné, proto se nám zdá, že svět je tvořen třemi prostorovými a jednou časovou souřadnicí.83

72

Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 195. Viz tamtéž, s. 192. 74 Viz GREENE, Brian. Skrytá realita: Paralelní vesmíry a hluboké zákony kosmu, s. 119. 75 Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 199. 76 Profesor na Pensylvánské univerzitě zabývající se fyzikou vysokoenergetických částic a teoriemi strun. (Viz Burt Ovrut. Penn Arts and Sciences: Physics and Astronomy. [cit. 2015-03-24]. Dostupné z: https://www.physics.upenn.edu/people/standing-faculty/burt-ovrut.) 77 Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 30. 78 Viz tamtéž, s. 29. 79 Pojem brána je zkrácen ze slova membrána, který vystihuje povahu objektu a uvádí se rovněž jako jeden z významu pro písmeno „M“ v názvu M-teorie. (Viz GREENE, Brian. Skrytá realita: Paralelní vesmíry a hluboké zákony kosmu, s. 109.). 80 Jednobrány (klasické struny) chybí. (Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 133-135.) 81 V této souvislosti se hovoří o bránové kosmologii. 82 Viz GREENE, Brian. Skrytá realita: Paralelní vesmíry a hluboké zákony kosmu, s. 109. 83 Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 140. 73

20

CM obnovuje myšlenku, že vesmír prochází evolučními cykly,84 viz oscilační kosmologie. Schéma CM je tvořeno dvěma rovnoběžnými trojbránami (bránosvěty), které jsou od sebe odděleny úzkou mezerou.85 V konceptu M-teorie je každý čtyřrozměrný bod v našem vesmíru uzavřen v tenké vícerozměrné

stěně,86

D-bránové

v mnohorozměrném

světě.

87

alias

Analogicky

každá je

částice

vesmír

je

lineárním

méněrozměrným

objektem

útvarem

ve

vícerozměrném světě, přičemž náš vesmír není ojedinělým. V dodatečném rozměru jsme dle schématu úzce odděleni minimálně od jednoho dalšího paralelního (skrytého) světa, ležícího na protilehlé D88-bránové stěně. Pro oba útvary platí zákony strunové teorie – hmota a světlo se může libovolně pohybovat ve třech rozměrech, ale nikoliv v rozměru dodatečném. Sousedící bránosvěty spolu mohou interagovat jen gravitačně.89 Hmota ve skrytém bránosvětě přitahuje hmotu v „naší“ bráně.90 Mezera netvoří konstantní vzdálenost, ale „brány se mohou vzdalovat a přibližovat, takže mezera mezi nimi se může uzavírat a otvírat.“91 Celý proces trvá značně dlouhou dobu, protože brány jsou k sobě „taženy“ nepatrnou silou, avšak čím blíže brány jsou, tím roste vzájemná přitažlivost, tedy i rychlost přibližování.92 Toto schéma iniciovalo pojetí VT jako kolize dvou bran.93 Zrychluje-li se přibližování, musí nutně nastat kolize. Srážka bran dle Steinhardta a Turoka „naplní oba bránosvěty hmotou a zářením se skoro homogenní hustotou“,94 obé vzniká přeměnou části temné energie nahromaděné v předcházejícím vesmíru. Poté ohromná teplota (ale ne nekonečná jako u IM) rozloží hmotu na kvarky a ty stejným procesem vysokoenergetických srážek jako u IM vytvoří veškeré částice.95 Toto odpovídá fázi VT u IM.

84

STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 24. Viz tamtéž, s. 140. 86 ŽÁK, Vojtěch. Velký třesk nebo ekpyrotická kosmologie? [cit. 2015-03-28]. Dostupné z: http://fyzweb.cz/clanky/index.php?id=106. 87 Viz Současná kosmologie: Ekpyrotický model. Aldebaran. [cit. 2015-03-29]. Dostupné z: http://www.aldebaran.cz/astrofyzika/kosmologie/modern.html#Ekpyrotic. 88 Písmeno „D“ je zkratka znamenající Dirichtelovy p-brány. (Viz Greene Brian. Struktura vesmíru, s. 331.) 89 Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 29-30. 90 Viz tamtéž, s. 140. 91 Tamtéž, s. 144. 92 Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 148. 93 Viz tamtéž, s. 144. 94 Tamtéž, s. 145. 95 Viz tamtéž, s. 73. 85

21

CM přeskakuje inflační fázi, nepotřebuje ji, vesmír se v CM už plochý a hladký noří ze srážky bran, a rovnou vstupuje do éry záření.96 Další vývoj je shodný s IM. Teplota klesne dostatečně na to, aby se částice stabilizovaly a z neanihilovaných se vytvořily protony a neutrony, dále jádra a atomy. Nastupuje éra hmoty, která společně s gravitací vytvoří hvězdy, planety, galaxie.97 Stejně jako v IM, jakmile se hmota a záření zředí, převládne éra temné energie a vesmírná expanze se urychluje. Hustota hmoty rapidně klesá a vesmír se ocitá v „homogenním stavu s téměř nulovou hustotou hmoty i záření.“98 V tomto takřka prázdném vesmíru nastává éra kontrakce ukončující rozpínání, poněvadž dle CM se vesmír nemůže rozpínat věčně. Tato fáze je založena na změně vlastností temné energie, jež zapříčiní její rozpad alias přeměnu do jiné formy energie.99 Závěrem kontrakčního období je Velký křach, během něhož dojde ke zmiňované přeměně části temné energie v horkou hmotu a záření, „křach se změní v třesk“.100 Vesmír se v novém cyklu začne rozpínat a směřovat opět k éře dominujícího záření. Představili jsme si koncepci CM. Nyní se na základě toho podíváme na jeho přednosti.

3. 3. Přednosti cyklického modelu IM se zatím nedaří propojit s fundamentální fyzikou, což je v době, kdy tendence směřují k nalezení sjednocené teorie, která propojí fyzikální síly a poskytne jednotný a ucelený obraz světa, docela problém. Na tuto situaci zastánci CM odpovídají, že jejich model díky svému založení na M-teorii (považované za slibnou cestu k sjednocené teorii fundamentálních sil),101 má vyšší pravděpodobnost být jednoduše propojen s fundamentální fyzikou než IM. CM by měl oproti IM skutečně výhodu v případě, že M-teorie bude teorií všeho, ovšem to se zatím nestalo. Autoři kvitují založení CM na novější fyzikální teorii také proto, že má možnost reflexe kosmologických otázek vyskytnuvších se s novějšími objevy, včetně objevů učiněných po 96

Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 73. Viz tamtéž, s. 74. 98 Tamtéž, s. 74. 99 Viz Tamtéž, s. 74. 100 Tamtéž, s. 75. 101 Viz Theory of Everything: String theory. University of Oregon. [cit. 2015-04-04]. z: http://abyss.uoregon.edu/~js/21st_century_science/lectures/lec17.html. 97

Dostupné

22

formulování IM. CM jsa teorií pozdější, byl koncipován v souladu s nimi, proto by mohl mít potenciál skutečně lépe vysvětlit jevy, s nimiž se IM musel vypořádat až během své existence. Takovým zástupcem je dle tvůrců CM temná energie, která tvoří v CM základní součást, neboť „CM byl objevem temné energie inspirován“,102 kdežto v IM představuje jeden z dodatků.103 Steinhardt a Turok uvádějí, že v době, kdy sonda WMAP přinesla obraz kvantových fluktuací, jejíž variace IM předpovídal, byl IM považován za jediný životaschopný scénář vzniku vesmíru, což mu dopomohlo k širokému přijetí; CM byl v té době téměř neznámý.104 CM podle svých propagátorů, byť je založený na jiné fyzikální teorii a nabízí zcela jiné interpretační hledisko obrazu z WMAP, odpovídá stejně dobře astronomickým pozorováním jako IM.105 Avšak aby mohl být přijat jako plnohodnotná alternativa, musí úspěšně vysvětlit vše to, co vysvětluje IM díky inflaci. Zejména se jedná o vznik galaxií, tedy o škálově téměř invariantní fluktuace hustoty energie, které jsou klíčem ke vzniku vesmírných objektů a také života.106 V kap. 1. jsme nastínili proces výměny rolí alternativních a vedoucích teorií. Zvrat nastává nekonformitou převládající teorie s novými objevy. IM konformní je, ale už víme, že uměle. Soulad CM s objevy, zdá se, pramení z jeho podstaty. Jeho autoři jej tvořili již se znalostí nových vesmírných záhad. Otázkou je, jak velký soulad skutečně poskytuje. To je ale odpověď, kterou musí dát obec fyziků a kosmologů. My se spíše podíváme, jakým způsobem je CM prezentován, zda netvrdí více, než na základě samotného konceptu může.

3. 3. 1. Absence počátku CM se vyhýbá ošemetné otázce počátku. Ovšem taková výhoda s sebou nese jiná nebezpečí, vyvěrající právě z podstaty cykličnosti. O tom blíže v kap. 3. 4. 1. VT v CM nevystupuje jako jedinečný počátek všeho, ale jako opakovatelná a opakující se událost, z níž v pravidelném intervalu asi bilionu let povstávají další a další cykly vesmíru.107 VT v CM ani počátkem času být nemůže. Čas musel existovat již před VT, aby se minulé cykly neodehrávaly v bezčasí. Alespoň jeden předcházející, jehož závěrem je „náš“ VT. 102

STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 78. Viz tamtéž, s. 153. 104 Viz tamtéž, s. 62. 105 Viz tamtéž, s. 76. 106 Viz tamtéž, s. 147. 107 Viz tamtéž, s. 30. 103

23

Přistoupíme-li na předpoklad, že VT je výsledkem srážky dvou bran, musíme souhlasit i s tím, že není počátkem času, protože před VT něco existovat muselo, a to minimálně dvě brány, které se nutně pohybovaly v nějakém časoprostoru. Steinhardt a Turok praví, že „kosmická evoluce se znovu a znovu opakuje a nemá začátek ani konec. Minulost je těsně provázaná s budoucností.“108 Přesto ji lze rozdělit na menší úseky, na jednotlivé cykly, které od něčeho začínají. Tímto dílčím počátkem je srážka bran, jež ukončuje jeden cyklus a započíná druhý. Svým způsobem to počátek je, neboť v něm dochází ke kvalitativní změně. Nicméně je jasné, že autoři CM mají na mysli počátek jako prvotní impuls pro vznik vesmíru v absolutním hledisku, kterému se zacyklením vyhnou. V takové interpretaci VT vidí tvůrci CM další výhodu oproti IM, který při hledání svého počátku uvrhuje do problémů Einsteinovu teorii gravitace, jejíž rovnice směrem k VT dávají nekonečné hodnoty.109 „Velký třesk je plně popsatelný fyzikálními zákony“,110 protože v CM ani teplota, ani hustota nešplhá do nekonečných čísel. Vesmír se nehroutí do singularity, brány při přibližování totiž zůstávají napnuté na svých rozměrech. A tak „hustota hmoty a záření zůstane tedy v obou bránách konečná a přírodní zákony, upravené M-teorií, si zachovají dobrý smysl.“111 CM model převyšuje IM v tom, že nemusí postulovat žádný počátek ve smyslu absolutního počátku všeho a nemusí tak odpovídat na otázky, jak je možné postulovat počátek vesmíru i času, jak je možný vznik bez příčiny, proč se vlastně vesmír vynořil zrovna v takovém počátku, jaký obhajuje IM. CM se drží pozorovatelné přírodní zákonitosti, že každý následek měl svou příčinu, a příčinu pro vznik vesmíru i pro vznik do takové kondice nám podává. Zákon kauzality hovoří pro nekonečnost (Proč ne zrovna cyklickou?), v opačném případě by se vždy někde vyskytnulo něco jen tak, bez příčiny. (Pokud nebudeme postulovat nějakou vyšší instanci jako je např. První nehybný hybatel či Bůh.) Cykličnost se zde tedy jeví logičtější než výskyt počátku časoprostoru bez příčiny.

108

STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 78. Viz ULLMANN, Vojtěch. Gravitace, černé díry a fyzika prostoročasu: Prostoročasové singularity. [cit. 2015-0406]. Dostupné z: http://astronuklfyzika.cz/Gravitace3-7.htm. 110 STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 73. 111 Tamtéž, s. 145. 109

24

3. 3. 2. Překlenovací princip Překlenovací princip je termín přímo používaný Steinhardtem a Turokem. Míní tím princip provazující jednotlivé komponenty. Pánové jsou pyšní, že CM takový princip na rozdíl od IM, který je za nahodilost svých komponent kritizován, má. Je jím temná energie.112 Propojování se v případě CM týká jednotlivých cyklů. S tím souvisí důležitá otázka, analogická k té, co zapříčinilo inflaci, a to, co zapříčinilo pohyb bran proti sobě? Společně s uvedeným tázáním prozkoumáme oprávněnost tvrzení, že se jednotlivé etapy střídají přirozeně jako důsledek přeměňování forem energie.113 CM má ještě jednu výhodu: Potřebuje mnohem méně komponent než IM. IM potřebuje dvě antigravitační energie (temnou a inflační), které mezi sebou nemají souvislost.114 Temná energie v CM zaujímá výsadní postavení. Figuruje nejen jako repulzivní energie zrychlující expanzi, nýbrž hlavně jako „regulátor zacyklení“.115 Je startérem VT, který je následkem jejího rozpadu v předcházejícím cyklu.116 Po VT, kdy dominují hustotou záření a hmota, má temná energie charakter potenciální energie.117 Nicméně hustota temné energie je konstantní a po devíti miliardách let převáží, což se projeví zrychlováním expanze. Nakonec, za bilion let se promění z energie potenciální do energie kinetické, to změní její gravitační účinek, v čehož důsledku se expanze zpomalí, až se zastaví a přejde do kontrakce. Jakmile dosáhne potenciální energie záporných hodnot – kolize, vypne se, čímž skončí fáze temné energie.118 Uvolní místo éře záření. Elastická síla, která táhne brány k sobě, jsou tedy účinky temné energie při přeměně její potenciální energie v kinetickou. Funkce temné energie dává modelu možnost plynulých a přirozených přechodů mezi cykly. Zároveň, jak ukážeme v kap. 3. 3. 3. a 3. 3. 4., představuje temná energie důmyslný mechanismus, díky němuž je vesmír hladký a plochý s potřebnými variacemi hustoty.119 CM tak vyhovuje pravidlu Occamovy břitvy. Elegantně využívá již existující komponenty namísto zavádění nových teoretických entit.

112

Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 78. Viz tamtéž, s. 158. 114 Viz tamtéž, s. 78. 115 Tamtéž, s. 78. 116 Viz tamtéž, s. 72. 117 Viz tamtéž, s. 75. 118 Viz tamtéž, s. 184. 119 Viz tamtéž, s. 72. 113

25

3. 3. 3. Problém nehomogenity CM originálně řeší i dvojici záhad: problém homogenity a problém nehomogenity, které dle autorů CM odkazují k dějům před VT, poněvadž časový limit jedné sekundy je příliš krátký, aby se vesmír mohl stát homogenním, a přitom disponoval drobnými nehomogenitami, když informace o celku musely překonat vzdálenost světelného roku.120 Nejprve se věnujeme problému nehomogenity, který se táže po tom, jak mohly vzniknout drobné kvantové fluktuace, z nichž se později vyvinuly galaxie apod. Toto je onen důležitý problém škálově takřka invariantních fluktuací hustoty energie. Problém homogenity řešíme v následující kapitolce společně s problémem plochosti. Pro vysvětlení výskytu kvantových fluktuací CM využívá obou bran. Při přibližování na brány působí kvantové chvění, které je mírně rozvlní. Nesrazí se jako dvě zcela hladké plochy, nýbrž jemné chvění zanechá výstupky, které narazí dříve. V rámci VT dojde v různých časech k několika menším. V místech s „hrbolky“, kde došlo ke srážce dříve, má záření a částice více času na rozšíření, a dnes v tomto místě bude nižší teplota než v jiných oblastech, kde došlo ke srážce později. Právě hustší místa pozdější srážky jsou sídly, kde gravitace shlukovala hmotu a přetvořila ji v galaxie.121 K reálnosti takového scénáře se přiklání i Brian Greene, který konstatuje, že tříbrána, jež je po srážce naplněná horkým plazmatem se rozpíná, čímž se ochlazuje a částice se mohou shlukovat a vytvořit hvězdy a galaxie.122 Otázkou je, co způsobí kvantové chvění na bránách? Steinhardt a Turok odpovídají, že chvění způsobí sama přitažlivá síla, která je v počátku enormně slabá, se snižující se vzdáleností mezi bránami její síla vzrůstá, čímž specificky brány zvrásní.123 Dodávají, že se sice jedná na rozdíl od IM o dlouhodobý proces, ale „variace v hustotě na kolidujících bránách mají právě to správné škálově téměř invariantní spektrum“,124 jaké vyžaduje pozorovaný vesmír. Považujme toto tvrzení jako ověřitelné, protože jej pánové

120

Úniková rychlost je 300 000 Km/s a 1 světelný rok se rovná 9,5 bilionů km. (Viz Světelný rok. Jednotky.cz: Převody jednotek. [cit. 2015-03-27]. Dostupné z: http://www.jednotky.cz/delka/svetelny-rok/.) 121 Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 146. 122 Viz GREENE, Brian. Skrytá realita: Paralelní vesmíry a hluboké zákony kosmu, s. 116. 123 Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 148. 124 Tamtéž, s. 148.

26

podkládají analogií chování mezi dvěma přitahujícími se elektrickými náboji.125 Opět ale toto ověření přísluší spíše částicovým fyzikům, z filosofického hlediska je tvrzení podložené, a proto jej nebudeme více problematizovat.

3. 3. 4. Plochost a homogenita vesmíru V kap. 3. 3. 2. jsme ukázali, jak za pomocí temné energie dochází k plynulému přechodu mezi cykly. Nyní dodejme, že během fáze kontrakce temná energie získá vlastnosti plynu o vysokém tlaku, jenž ji udržuje rovnoměrně rozprostřenou po prostoru.126 Navíc „hustota temné energie narůstá při kontrakci mnohem rychleji než hustota jiných forem energie nebo křivost prostoru“.127 Z toho plyne, že temná energie využije kontrakci k přechodu do jiné formy, která jí umožní se rovnoměrně rozprostřít, a protože se na hmotu a záření přeměňuje právě temná energie, vystupuje vesmír již z VT s homogenním vzezřením. Převaha temné energie, jež jí zajistí nárůst hustoty, zabrání zakřivení prostoru. Vesmír zůstává plochým. Na místo inflace CM využívá vysokotlakou temnou energii. Výhodou CM je, že jeho „nástroj“ vyhlazení a zploštění vesmíru je experimentálně prokázaná entita. Inflace zůstává stále teoretickou záležitostí, čekající na nalezení gravitačních vln.

3. 3. 5. Druhý termodynamický zákon Cyklické modely Fridmanova a Einsteinova typu tento zákon vyřadil. Říká, že entropie směrem do budoucnosti musí narůstat. Problém modelů tkví v otázce: Byla v minulosti entropie nižší? Paradox Boltzmanova mozku tvrdí, že i směrem do minulosti entropie roste. Pozorování ale ukázalo, že v minulosti byla skutečně nižší. V praxi to znamená, že se každý další cyklus rozpíná do větších objemů za delší dobu, na opačné straně časové osy se tedy postupně velikost vesmíru zmenšuje a cyklus zkracuje. To vedlo k závěru, že i cyklický vesmír měl počátek.128 CM, aby mohl být platnou alternativou, musí přijít s řešením tohoto problému. CM růst entropie zachovává, ale zároveň se jeho cykly neprodlužují, protože dle Steinhardta a Turoka

125

Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 148. Tamtéž, s. 75. 127 Tamtéž, s. 75. 128 Viz GREENE, Brian. Skrytá realita: Paralelní vesmíry a hluboké zákony kosmu, s. 119. 126

27

prodlužování nezpůsobovala rostoucí entropie, ale rostoucí hustota entropie vznikající smrštěním veškerého prostoru do bodu včetně entropie nasčítané za všechny cykly.129 V CM se entropie produkuje na bránách při kolizi a tvorbě galaxií, ale poté se rozpínáním vesmíru zase rozřeďuje.130 Při kontrakci se smršťuje jen dodatečný rozměr, brány se nadále rozpínají, takže entropie se nezahušťuje. Po kolizi je ve vesmíru vše ve stejném poměru jako v předcházejícím cyklu, takže se zdá, že CM našel způsob, jak problém druhého zákonu termodynamiky vyřešit. CM nástrahy druhého termodynamického zákonu překonal a může nadále alternovat IM, proto v následujících kapitolách prověřujeme i jeho nedostatky.

3. 4. Nedostatky cyklického modelu Odpůrci CM upozorňují na nedostatky přímo v M-teorii – na její značnou teoretičnost. Dle Greena pokud by poskytla konzistentní, byť matematický rámec teorie relativity a kvantové mechaniky, stačilo by to, protože obě zmíněné teorie jsou bohatě empiricky ověřenými fyzikálními pilíři.131 Každopádně tato námitka nám nevadí, protože CM zkoumáme jako hypotézu.

3. 4. 1. Problém cykličnosti CM se vyhne námitce vůči IM skrze postulování počátku času tím, že žádný počátek podobný singularitě nemá.132 CM však počátek nepotřebuje jen v jediném případě, a tím je nekonečnost návaznosti cyklů. To je problematický předpoklad vzhledem ke dvěma aspektům. Jednak je z principu zcela neověřitelný, proto takové tvrzení zůstane vždy jen ad hoc hypotézou, zavedenou kvůli potřebě původně ekpyrotického modelu vysvětlit např. plochost vesmíru na místo vysokoenergetické inflace. Za druhé, CM má být „lék na nekonečna kvantové gravitace“,133 která se nutně vyskytují „jdeme-li v čase zpět až k velkému třesku.“134 To skutečně je, nekonečna v kvantové gravitaci neobsahuje, ale obsahuje nekonečna jiná. Problém nastává tím, že ani sami autoři si jimi ale

129

Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 188. Viz tamtéž. 131 Viz GREENE, Brian. Struktura vesmíru: čas, prostor a povaha reality, s. 321. 132 Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 30. 133 Tamtéž, s. 145. 134 Tamtéž, s. 145. 130

28

nejsou jisti. Tvrdí totiž, že „neexistuje žádná mez na to, kolik cyklů se zatím uskutečnilo. Možná je jejich počet nekonečný.“135 Buď je jejich počet nekonečný, v tom případě CM nepotřebuje počátek, anebo jejich počet je jen možná nekonečný. To může znamenat, buď že počet nekonečný není a CM by někde k počátku dospěl, anebo slůvko nejistoty odráží velký nedostatek nekonečného cyklického pojetí, totiž že to celé je absolutně nedokazatelný předpoklad. Z hlediska cyklické kosmologie „náš“ vesmír není jedinečný, ale je projevem jednoho z mnoha cyklů, jedna etapa ohraničená zrozením a koncem. Zde vzniká pro CM stejný problém jako pro IM. Přeci jen nějaký počátek ve hře je. Situace CM je ještě složitější. Hypotéza IM je formulovaná s ohledem na své hranice, které spočívají v nedosažitelnosti odpovědí na otázky ohledně samotného zrodu vesmíru. Vychází z dosavadních fyzikálních zákonů, experimentů, observačních dat a čistě ze získaných informací skládá co nejvýstižnější obraz vesmíru. Jde časově pozpátku a rekonstruuje možnou historii co nejblíže k počátku, o němž ale ví, že je nejzazší a pravděpodobně nikdy nedosažitelnou hranicí. Zrod vesmíru formuluje na základě toho, jaký asi musel být, aby byl pozorovaný vesmír právě takový, jaký se jeví. CM v tom jde ještě dále. Hovoří o událostech před VT. Příčina VT je v CM vysvětlena. CM takto hovoří i o vzdálené budoucnosti, jejíž průběh je oproti IM, který nabízí zhruba tři možné scénáře, jednoznačně určen. Přináší výsledek vesmírné pouti, protože součástí CM je i závěr jednotlivých cyklů. Vesmír skončí Velkým krachem, který je zároveň dalším VT. Zde hrozí CM nebezpečí, že místo formulování životaschopné hypotézy sklouzne spíše k dokreslování předpokladů zcela za hranicí možné odvoditelnosti z experimentálních informací, až k vytváření alternativních mytologií. Jediné co ospravedlňuje zavedení ostatních cyklů v CM, je fakt, že jsou mechanismem k vysvětlení záhad, které ve standardním modelu vystihuje inflace. Cykly jsou nutná dějiště rozpadu temné energie, která sama je ad hoc hypotézou, jež sice teoreticky funguje, ale není ji možné vědecky ověřit, neboť máme k dispozici jen „náš“ současný vesmír. Otázkou je, zda se skutečně vesmír zacyklí? Dejme tomu, že s rozpadem temné energie je to skutečně tak, jak autoři CM jako fyzikové říkají, pak bychom mohli s ohledem na nynější

135

STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 235.

29

převahu temné energie předpokládat, že na konci tohoto vesmíru dojde vlivem rozpadu temné energie k dalšímu VT, z něhož by vznikl další vesmír. Nicméně zde naše možnost jakéhokoliv předpokladu končí. Nemůžeme na základě jednoho výskytu říci, že stejný proces nastane v budoucím vesmíru. I kdyby se to jevilo z koncepce sebepravděpodobnější, nelze vyloučit faktor chyby. Drobná chyba, mutace čehokoliv může způsobit na základě efektu motýlích křídel vznik zcela odlišného vesmíru, v němž uvedené podmínky nebudou platit. V takovém nastavení by CM pravděpodobně musel nakonec čelit požadavku VT jako počátku. Z tohoto hlediska je cykličnost, kterou Steinhardt a Turok považují za výhodu, spíše nedostatkem. CM je fantastická koncepce, která přináší odpovědi na mnohé kosmologické záhady, které doposavad nemohly být zodpovězeny, avšak právě toto velké novum je pro CM zároveň největším nebezpečím.

3. 4. 2. Perpetuum mobile Tvůrci CM sami poukazují na námitku, kterou vůči CM vznesli jiní fyzikové. Počet cyklů musí být konečný, jinak by vesmír byl perpetuum mobile, které porušuje zákon zachování energie, či druhý termodynamický zákon. Při každé srážce se část kinetické energie přemění v hmotu a záření, takže kdyby kinetická energie vznikala jen díky potenciální přitažlivé síle, vzdálenost by se postupně zmenšovala, až by se vyčerpala. To ví i Steinhardt a Turok, proto přináší své řešení. Tím je „gravitační oživení, které transformuje gravitační energii v kinetickou energii brán“,136 čímž se energie zachovává, protože gravitace disponuje neomezenou kapacitou energie, takže si oscilující vesmír může půjčovat navždy.137 Všichni víme, že se veškerá energie nikdy nepřemění, vždy dochází ke ztrátě. Energie se bude ztrácet při přeměně kinetické na záření i při přeměně gravitační na kinetickou. Řešení, kdy si na všechny tyto ztráty vesmír nekonečně půjčuje, je zvláštní. Sice se Steinhardt a Turok hájí, že jde o vlastnost gravitace dokázanou již „od dob Newtonových“,138 jenomže otázkou je, jak silnou má platnost. Zdá se divné, že by mohlo existovat takové jsoucno, jehož energie by

136

STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 163. Viz tamtéž, s. 164. 138 Tamtéž, s. 164. 137

30

mohla živit nekonečně dlouho tak velkou (možná nekonečně velkou) strukturu, jakou je vesmír. Oscilující vesmír je disipativní strukturou, otevřeným systémem, kterému neustále dodává energii gravitace. Steinhardt a Turok říkají, že „gravitační potenciální energie je záporná, a není známá žádná mez, pod kterou by se mohla snížit“.139 Uvědomují si, že jí po každé srážce část ubyde, ale tvrdí, že to tak může jít navěky.140 Což je opět nedokazatelný a podivný předpoklad. Postavit tvrzení na tom, že mez není známá, už částečně napovídá, že to platí jen pro nám známé oblasti. Nelze automaticky předpokládat, že to takto funguje v rámci celého vesmírného celku. Nevíme, co je za naším horizontem. Nelze jen tak předpokládat, že něco ubývá bez jakýchkoliv následků. Klidně se může za naším horizontem následkem ztrát prostor hroutit. Když už CM postuluje existenci paralelních světů, je stejně tak možné, že ten „náš“ je živen jinými, které dodávají chybějící gravitační energii a sami se hroutí. Každý systém potřebuje dodávat energii, aby se nezhroutil. Jak by mohl fungovat mechanismus gravitační energie, ze kterého by jen ubývalo? Navíc pokud má zápornou hodnotu, CM tvoří v důsledku svůj vesmír z ničeho, přičemž právě to vyčítá IM. Břemeno se přeneslo na gravitaci. Je gravitace perpetuum mobile? Nebo existuje ještě něco, co napájí gravitaci? Co na to zákon kauzality? Stejně tak jako nemůže existovat vesmír jako perpetuum mobile, ale je něco – gravitace, co jeho stav může udržet – zapříčinit, je dále v řadě opět něco, co dodává tuto vlastnost gravitaci. Pokud ne, měli bychom se tázat, zda a za jakých podmínek může existovat perpetuum mobile. CM vyřešil ztrátu energie zavedením teoretického, nedokazatelného jsoucna, které by muselo fungovat jako perpetuum mobile. Vyřešení jedné námitky vedlo k vytvoření záhady.

3. 4. 3. Stabilizační role temné energie Temná energie jako tlumič zabraňuje rozchodu cyklů, kdyby něco způsobilo „špatný“ průběh srážky, např. kdyby se brány srazily s větší energií, zajišťuje, aby se nerozletěly do větší vzdálenosti, než mají. Jejím působením se přemění kinetická energie v gravitační (Vůbec 139 140

STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 187. Viz tamtéž, s. 187.

31

dochází k záhadným přechodům energií z jedné formy na jinou, viz předcházející kapitola.), takže se rozpínají zrychleně pouze brány, kdežto pohyb „podél dodatečné dimenze se zpomaluje, až dosáhne správné rychlosti pro cyklické chování.“141 Celý tento mechanismus pojistky je hodně spekulativní a naprosto nedokazatelný, protože se týká událostí, které jsou samy nedokazatelné, ležící mimo náš možný horizont pozorování, včetně získaných signálů minulosti, myšleno reliktní záření. Ani sama temná energie není pořádně prozkoumaná, takže lze těžko soudit, co může a co již nevychází z jejího charakteru. Této situace lze využít pro konstrukci čehokoliv, tedy i pro potřebu zachovat správné cyklické chování.

3. 4. 4. Kde je energie? Steinhardt a Turok hmotu a energii umisťují čistě na brány,142 čehož využívají při kontrakční fázi, při níž, jak několikrát zdůrazňují, se kontrahuje jen prostor mezi bránami, nikoliv na bránách. Hmota ani energie nemohou být tím pádem stlačovány, naopak se ředí, jak prostor na branách expanduje. Na druhou stranu jsme již v kap. 3. 3. 4. zaregistrovali, že v kontrakční fází hustota temné energie vzrůstá tím více, jak se kontrakce urychluje. A také, že se nakonec přemění ve vysokotlakou formu, která se rozptýlí všude. Za prvé by bylo vhodné, kdyby autoři přesně určili, o jakém prostoru hovoří, zda mají na mysli prostor mezi bránami, či jen na bránách, nebo veškerý. Za druhé, speciálně se to týká temné energie. Je součástí našeho vesmíru, urychluje přeci viditelnou expanzi, takže je na bránách, což by odpovídalo tvrzení autorů CM, že hmota a energie jsou striktně na bránách. Pak ale není možné, aby temná energie při kontrakci houstla. Leží-li na bránách, není to možné, protože se smršťuje jen dodatečný prostor, a prostor na bránách se nadále rozpíná. To konstruktoři CM uvádí jako jeden ze tří hlavních principů CM. Smršťovat se může, jen pokud leží v dodatečném prostoru. Pokud by ležela na bránách, nemohla by vyhladit vesmír, na to musí projít smrštěním a přechodem do vysokoenergetické formy. Pokud na tomto autoři trvají, pak musí být na obou místech, je nemyslitelné, že by na bránách nebyla, když ji ve vesmíru „pozorujeme“. 141 142

STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 184. Viz tamtéž, s. 183.

32

V tom případě autoři nepodávají vysvětlení, jak je možné, že se v každém rozměru chová jinak. Na bránách svou gravitací působí expanzi, ve druhém by její gravitační účinek mohla přebít přitažlivá síla bran, ale to není možné, protože už víme, že přitahování bran zařizuje rozpad temné energie. Dalším možným řešením je existence více druhů temné energie, pro to bychom našli oporu v tvrzení: „…její energie temné energie rychle narůstá a gravitační energie, energie gravitačního polem se mění v novou formu temné energie s vysokým tlakem“.143 Nemusíme se přímo chytat formulace nová forma energie, řekněme, že to může značit i fázový přechod, ale spíše ne, nicméně z jiného důvodu, a to proto, že se na novou formu temné energie mění jiné energie (gravitační). Lze předpokládat, že mezi čistou (původní) temnou energií a touto novou, vzniklou z původně gravitační energie bude skutečně rozdíl. Takové řešení se ale nápadně podobá zavedení energie inflační. Vzhledem k tomu, že stále nevíme, co tvoří temnou energii, jsou v převodech temné energie do jiných forem a z jiných druhů energií Steinhardt a Turok opět bez podpory ze strany fyzikálního důkazu.

143

STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 75.

33

4. KOMPARACE CYKLICKÉHO A INFLAČNÍHO MODELU Většina kosmologů se na IM nějak podílela (Včetně těch, kteří tvoří nyní opačný cyklický tábor.). Řada z nich jej přijala jako správné řešení kosmologických záhad, ale jak dosvědčuje Brian Greene, IM má důležitého soka: „Pro dnešní observační data nabízí CM stejně životaschopné vysvětlení.“144 O převaze jednoho z nich definitivně rozhodne ne/nalezení gravitačních vln, což je těžký boj odehrávající se na poli techniky. Připomeňme, že CM našel řešení problému s druhým termodynamickým zákonem sužujícím cyklické modely (Viz kap. 3. 3. 5.), a proto může sokem být. Prozkoumáme tedy paralely a odlišnosti modelů a při přímém porovnání nedostatků a pozitiv zároveň shrneme dosavadně zjištěné.

4. 1. Paralely Z hlediska časové osy se oba modely shodují na vývoji po VT. S trochou nadsázky se uvádí, že jsme s to získat data od jedné sekundy po VT.145 Tedy shoda nastává od jedné vteřiny po současnost. Z hlediska fází mají společnou éru záření, hmoty a temné energie, což jsou fáze, pro něž máme evidenci. CM přeskakuje fázi inflace, která probíhá do jedné sekundy, ale má navíc fázi kontrakce, která se má odehrát ve vzdálené budoucnosti. Modely se shodnou na pozorovatelném, proto oba vyhovují doposud získaným informacím. Mají rovněž společný fakt, že to, čím se odlišují, není zatím ověřeno/ nelze to zatím ověřit. Z toho plyne, že je těžké je rozsoudit.

4. 2. Diference Hlavní distinkce: IM postuluje jedinečný a neopakovatelný počátek do VT, CM absolutní počátek nepostuluje, jeho VT je opakovatelný a opakující se přechod mezi cykly. Odlišné pojetí vesmírného z/rození leží v rozdílných fyzikálních teoriích tvořících základ modelů. IM je tvořen dle standardního modelu146 chápajícího elementární částice jako bezrozměrné bodové objekty pohybující se prostorem na základě silových interakcí.147 CM je vystavěn na M-teorii, v níž jsou základem skutečnosti lineární objekty – brány.

144

GREENE, Brian. Struktura vesmíru: čas, prostor a povaha reality, s. 366. Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 31. 146 Tj. kvantová teorie pole. 147 Srov. Struny, superstruny a M-teorie. Světvědy.cz: Svět vědy a technického pokroku. [cit. 2015-03-24]. Dostupné z: http://svetvedy.cz/struny-superstruny-a-m-teorie/. 145

34

V IM je počátek nutný, avšak neověřený předpoklad vycházející z OTR. Fyzikové k němu dospěli „přetočením“ expanze zpět v čase. Její extrapolací dosáhli nekonečných čísel hustoty a teploty, které panovaly při vesmírném rození.148 Už sama nekonečná čísla ukazují, že teorie vykazuje defekt. IM navíc jen vznik vesmíru ve VT konstatuje, vesmír se prostě vyjevil do existence, a to ještě perfektně vyladěný. I kdyby se nalezlo jiné fyzikální řešení, než které poskytují Einsteinovy rovnice, principiálně IM počátek jako takový vypustit nemůže.149 CM využívá cyklické koncepce a nepřijímá definici VT jako singularity, čímž se vyhýbá nekonečnům v hustotě a teplotě při VT. Dílčí počátky (VT) vznikají srážkou bran, při níž hodnoty zůstávají konečné. Cykly tvoří nekonečný řetězec, proto CM zase musí vysvětlit, jak je možný tento druh nekonečna. Model se při vysvětlování pohybuje po tenkém ledu podepíraným jen spekulacemi. Takže IM nevysvětluje, jen konstatuje, CM vysvětluje, ale spekulativně. Rozdíl v pojetí vzniku vesmíru předjímá i rozdílné využití jednotlivých, resp. jiných ingrediencí. Nejmarkantnější rozdíl je v inflaci, která dala název IM, neboť je to jeho nejdůležitější komponenta, jejíž přítomností řeší IM kosmologické záhady. CM si naproti tomu zakládá na její absenci a využívá v širším spektru temnou energii. Modely nemají jen rozdílné mechanismy vysvětlující z/rození vesmíru, kosmologické záhady, ale jejich rozdílnost se vztahuje rovněž na chápání historie samotného VT a predikce budoucnosti.

4. 3. Komparace IM i CM přinesly řešení mnoha problémů. Pro vědeckou teorii je ladnost a konzistence důležitou vlastností, ale poslední slovo má empirický důkaz. Oba modely se shodují na dosavadně získaných datech (obraz z WMAP, rozložení infračerveného a rentgenového záření, rozpínání vesmíru, teorie vzniku prvků, mikrovlnné záření,…), shoda je logickým důsledkem adopce stejného vývoje od jedné vteřiny po současnost, z jehož období pochází zmiňovaná data. Modely se rozcházejí v predikci ohledně období do jedné sekundy a budoucnosti. Ani pro jedno není zatím evidence.

148 149

Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 65. Viz tamtéž.

35

Modely se liší fyzikálním zázemím, které dává CM vyšší pravděpodobnost na propojení s fundamentální fyzikou, v čemž IM zatím zcela propadá. IM je starší, prozkoumanější a také přijatý. Jenomže IM byl v době přijetí považován za jedinou životaschopnou teorii a hlavně byl přijat na základě nejjednodušší varianty, která v současnosti již nemá tak silnou platnost, neboť existuje několik jejích odrůd, což pozici IM oslabuje. Existence variant ukazuje na roztříštěnost IM, která se projevuje i v jeho výstavbě z nesourodých dílů, mezi nimiž není spojující princip. Tím se dostáváme k vyumělkovanosti IM. Jednotlivé díly jsou postupně přidávané a pečlivě opracované, aby zapadly na připravené místo. Už proto mu v názvu zůstává slovo „model“, neb řeší dílčí problémy a výsledný obraz vesmíru není jednotný. Tvoří jej různé koncepty a ad hoc hypotézy odrážející se v nesouvisejících komponentách a neověřených faktech (př. inflační energie). Oproti tomu CM je mladší teorie zahrnující novější objevy, mj. i díky tomu je jednotnou teorií. Především ale nemá další varianty a má spojující princip mezi díly. K této výhodě CM přidává to, že spojovníkem je temná energie jakožto jedna z již se vyskytujících částí. Díky tomu CM disponuje celkově nižším počtem nutných komponent – je elegantnější. Multiroli temné energie (urychlování expanze, startér VT, regulátor zacyklení) kvituje zákon Occamovy břitvy. Temná energie spolu se schématem dvou bran představuje důmyslný mechanismus na vyhlazení, zploštění, homogenizování vesmíru a zároveň k vytvoření drobných nehomogenit odpovídajících škálově invariantním fluktuacím. Přitom ale víme, že v rámci modelu bran není patrné, kde přesně se temná energie nachází, dále že záhadně přechází do jiných forem a neplatí pro ni jednotné chování. Její fungování jako stabilizátoru je rovněž značně nahodilé pro potřebu CM, neověřitelné. Na vysvětlení jmenovaných kosmologických záhad IM zavádí inflační periodu. Pro úplnost dodejme, že IM není schopen odpovědět, proč se vesmír na počátku rozpínal rychleji? Odkud pramenila tak obrovská síla, resp. jaká je její příčina? Proč působila jen po určitou dobu, tedy co ji ukončilo? Zde vyvstává tzv. problém ladného konce – je vlastně vůbec ukončená, nebo nastane někdy znova? (Tento problém dal vzniknout inflačnímu multiverzu. Viz převaha IM na základě původního jednoduchého scénáře – před úvahami o multiverzu.) Na všechny

36

otázky dostaneme jednotnou odpověď: Inflace začala a skončila přesně tak a proto, aby vytvořila takový vesmír, jaký vidíme. Z hlediska „nástroje“ je ve výhodě CM. Inflace je neprokázané teoretické jsoucno, kdežto existence temné energie experimentálně ověřena byla. Na druhou stranu stejně zavedeným předpokladem u CM jsou cykly. Cykličnost má charakter ad hoc hypotézy. I kdyby se temná energie rozpadala na jinou formu energie tak, jak CM předpokládá, lze to považovat za vysvětlení vzniku „našeho“ vesmíru a jeho vývoje, ale ne jako jistý mechanismus, který se opakuje. Pozorujeme sice převahu temné energie, takže se proces opakovat může, nicméně že se tak stane a vesmír se zacyklí, je pouhý možný scénář. Nelze vyloučit faktor chyby, který zapříčiní odlišné chování. Navíc pro udržení cykličnosti CM hovoří o tzv. gravitačním oživení, jež je hypotetickou a podivnou komponentou, která ve finále předpokládá existenci perpetua mobile. K tomu získává stejný status jako dodatečná inflační energie u inflace, takže tím spíše CM narušuje svou eleganci a zavádí neřešitelný problém z hlediska existence nemožného. To, co ospravedlňuje zavedení cyklů je možnost vysvětlit pozorované jevy. Stejným způsobem a ze stejného důvodu je konstatovaná inflace, takže si takříkajíc modely nemají co vyčítat, neboť oba stojí na hypotetickém dosud neověřeném prvku. Rozsoudí je až ne/nalezení gravitačních vln, které měly vzniknout v periodě vysokoenergetické inflace, jež CM nemá, takže tím jednu komponentu a s ní i daný model vyloučí. Cykličnost CM nemá absolutní počátek, což dále dovoluje vyhnout se otázkám, jak je možné postulovat počátek času, jak je možný vznik časoprostoru bez příčiny. CM příčinu vzniku udává – srážka dvou bran, a ta vysvětluje i vlastnosti vesmíru, proč jsou právě takové. Interpretací VT jako srážky bran je VT plně popsatelný fyzikálními zákony. Zde IM musí zápasit se singularitou, která svými nekonečny boří fyzikální rovnice. IM rovněž není schopen odpovědět na uvedené otázky. Inflační fyzikové se dohodli, že časoprostor se prostě vyjevil do existence a pracují až s jeho existencí, nikoliv s tím, co mu předcházelo. Na druhou stranu v tomto postupu IM lze spatřit výhodu, neboť ke každé teorii patří stanovení hranic, v nichž je schopna dávat relevantní předpovědi. Hranicí IM je okamžik blízký VT. Dál jít nemůže, protože vychází z observačních dat, experimentálních důkazů, které za hranici jedné sekundy od VT nedosáhnou. CM tuto hranici směle překračuje a zdá se, že si žádnou 37

hranici nestaví. To nutně znamená, že zachází i za získaná data a pohybuje se na poli pouhých hypotéz. Je schopen zodpovědět, co bylo před VT i vybrat mezi rozličnými scénáři jednu budoucnost. A právě tato schopnost odpovědět na otázky, které představují největší záhady, signalizuje největší nebezpečí CM. Je velmi tenká hranice mezi ještě vědeckou hypotézou a tvorbou alternativní mytologie. To, že CM dle slov svých autorů odpovídá stejným testům jako IM a ladněji řeší kosmologické záhady, je logické, protože jeho konstruktéři již o mnohém věděli a při tvorbě modelu s tím počítali. Nenalezení gravitačních vln z období inflace, by neznamenalo, že CM je platná hypotéza. Možná by se připustilo, že IM není finálním modelem, ale těžko lze přijmout model, který v mnohém (a podstatném) nelze ověřit. Sami autoři přiznávají, že „za současného stavu znalostí se vyplatí sledovat dále oba modely, jak inflační, tak cyklický.“150 CM má za předpokladu ustanovení M-teorie finální teorií sílu oproti IM v pojetí VT jako srážky bran, ovšem asi by musel opustit cykličnost a otevřít směrem do budoucnosti více scénářů. Experimenty, současný stav vesmíru a sondování starých signálů, světla atd. mohou dosvědčit scénář vzniku vesmíru jako srážky dvou rovnoběžných útvarů, ale nedosvědčí to, co se nachází za hranicemi „našeho“ vesmíru, přičemž za hranicí je zatím i vzdálená budoucnost.

4. 4. Co se dělo před Velkým třeskem? Z různého pojetí VT plyne odlišná odpověď na otázku, co se dělo před ním, tedy i na otázku, co jej způsobilo. Podívejme se, zda je to otázka za hranicemi či ještě v hranicích modelů. IM se odpovědi zříká a jasně formuluje své hranice stanovené experimentálními zjištěními, dle nichž je možné poznat události jen do blízkých okamžiků VT. Při VT dosahovaly hodnoty nekonečna, takže VT je bifurkačním bodem, kde došlo k fázovému přechodu, k přetavení veškerých informací tak, že to, co se odehrávalo před ním, je nezjistitelné. Nelze ale říci, že IM minulost vesmíru před VT vylučuje. Tato hranice představuje racionální zhodnocení, že s koncepcí VT jako singularity je minulost, i kdyby nějaká byla, nedosažitelná. VT je za hranicí možností IM. Je nerozluštitelnou záhadou, proto jej IM jen konstatuje. Z toho titulu není ani možné dodat důvody, proč VT nastal a proč právě takto.

150

STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 79.

38

CM tuto hranici překračuje, ale ocitá se na rovině, která nemůže být experimentálně podepřena. Spoléhá pouze na analogii se současným vesmírem, na chování jednotlivých složek v tomto vesmíru. Scénář dokresluje na základě fyzikálních zákonů a teoretických konceptů dle zásady toho, co je pozorováno, tak aby pozorované mohlo vniknout. CM vyzbrojen tímto postupem podává následující odpověď: Před VT se odehrával jiný, ale přesto zhruba stejný vesmírný cyklus, v jakém se nachází vesmír nyní, který byl zahájen jiným VT a ukončen „naším“ VT. K přesnějšímu charakteru předešlého cyklu lze říci tolik, že musel být takový, aby současný stav byl právě takový, jaký pozorujeme, neboť události v předcházejících cyklech dávají vzhled cyklům následujícím.151 To nás také dle CM opravňuje ke konstatování a malé predikci podoby vesmíru následujícího, neboť současné události právě tvoří jeho charakter. CM si tvoří také svou hranici v tom, že nelze říci, zda jsou cykly zcela shodné, nebo se nějak drobně liší. Podoba minulých „vesmírů“ musela být zhruba stejná. Průnikem obou modelů lze říci jen tolik, že něco před VT být mohlo. IM to zcela nevylučuje, jen konstatuje, že neví, ani vědět nemůže. CM má jasno, ale chybí mu ověření.

4. 5. Změna chápání časoprostoru? V práci jsme proti sobě postavili standardní a alternativní teorii. Zdaleka není jisté, zda se předvedená alternativní teorie stane vedoucí teorií, ale není vyloučeno, že ano. Pro tento případ nastíníme, jaký vliv by taková změna mohla mít na chápání prostoročasu. V případě převahy CM, by se ještě předtím musela stát strunová teorie standardním modelem. Změna by se konala už na mikroskopické úrovni. Současnou převažující představu „bodových“ subatomárních částic by nahradily částice lineární. Z našeho hlediska pozorovatele by se nic neměnilo. Běžně nám může být lhostejno, zda to, co nevidíme, jsou body nebo malé strunky. V makroskopickém měřítku kosmologie by změna byla zásadnější. Obě teorie vychází z Einsteinovské charakteristiky: časoprostor jako „kombinované jsoucno“,152 nikoliv dvě

151 152

Viz STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 30. Tamtéž, s. 143.

39

„nezávislá jsoucna“.153 Časoprostor je dynamickým činitelem, nejen pasivním médiem v absolutním newtonovském pojetí. CM časoprostor obohacuje o konkrétnější rys, nabývá podobu brány, na níž leží náš vesmír. CM by se rozšířily i hranice časoprostoru z hlediska rozměrů. V současnosti známe tři prostorové souřadnice, v nichž se můžeme libovolně pohybovat, a jednu časovou, která má jen jediný směr. Alternativa nám nabízí rozměrů více. Z pozice vnímání se opět nic nemění, sedm nových rozměrů je svinutých, ale poskytují nové možnosti pro vysvětlení fyzikálních jevů a pro představu o světě. Nepochybně by se prostor v našich představách zvětšil. CM klade jako jisté, že nejsme jediným vesmírem. Mimo nás existuje alespoň jeden sousední, s nímž pravidelně kolidujeme. Lze domýšlet, že bran by mohlo být klidně více, tudíž i prostor by byl vesmíry obydlenějším místem. Předpoklad paralelních vesmírů vede k představě jakéhosi metaprostoru, ve kterém se bránosvěty vyskytují, srážejí. Prakticky by se nic nevyřešilo. Měli bychom představu „našeho“ prostoru jako brány, nicméně i ta je v nějakém prostoru, o němž představa vypovídá asi tolik jako představa o prostoru v rámci standardního pojetí. Palčivé otázky, v čem se vesmír/ prostor nachází, zda má a jaké hranice atd., si nebudeme moci představit ani s alternativním pojetím. Mohlo by však excitovat představu prostoru jako nekončící řady na bázi matrjošek, která by vedle různých typů multiverza mohla představovat typ nový. I z hlediska času CM postuluje multiverzum. „Náš“ vesmír není jedinečným, ale jedním vesmírným korálkem na časové ose. Vyvstala by možná otázka, zda má v takovém chápání vesmíru čas vůbec smysl. Současné pojetí času má počátek a od něho se odvíjí. Jak by stanovení času fungovalo v cyklickém vesmíru? Začal by vždy s každou periodou čas od nuly? Patrně ano, protože žijeme-li v cyklickém vesmíru, nevíme o tom, a i kdybychom o tom věděli, na jaký letopočet bychom čas upravili? Nevíme, kolik cyklů se odehrálo, ani jak byly dlouhé, a vlastně je to jedno. Pokud platí idea CM, cykly nikdy nezačaly a nebylo by odkud počítat. Žijeme-li ve vesmíru, jehož cyklické chování je nekonečné, náš čas je výsekem nekonečna. Navíc odehrávají-li se cykly totožně, jak CM předpokládá, v makroměřítku cyklů 153

STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru, s. 143.

40

se neděje žádná změna, není možné určit pořadí cyklů, akcentovat jeden, byť se právě odehrává, čas neplyne. Stává se jen naším psychologickým aspektem, který jsme si zobecnili pro praktické účely života. Z hlediska prostoru by se patrně mnoho nezměnilo, obojí pojetí je pro nás nezjistitelné a nepředstavitelné. V obojím chápání by pro nás byly hranice, tvary vesmíru, stejně jako existence dalších světů neprozkoumatelné, stále na bázi hypotézy. Z hlediska času by nové pojetí mohlo vést k chápání času čistě jako pozemského nástroje k orientaci v životě, jenž je vnímaný vlivem našeho malého dosahu, díky němuž si neuvědomujeme, že v makroskopické úrovni nemá oporu.

41

ZÁVĚR Na základě našeho výzkumu, předpokládáme, že IM bude ještě přetrvávat, možná i dlouho, ale jeho nesourodost je vážnou trhlinou. Skutečnost, že existují jiné varianty, ukazuje na snahu inflačních teoretiků model opět vylepšit. Provedením obměn se pozice už tak vyumělkovaného modelu pravděpodobně zhorší. Problém počátku a neschopnost odpovědět na související otázky není fatálním prohřeškem, protože se současnou technikou není možné přinést odpovědi na vytýkané otázky. Počátek v IM je nutno chápat jako nutné provizórium prozatímních hranic teorie. Problém inflace je závažnější. Inflace je hlavním předpokladem teorie, který ale podpěru v důkazu nemá. Inflaci by potvrdilo nalezení gravitačních vln, ale jejich nenalezením se model nezbortí, min. ne okamžitě. Je ovšem možné, že by ho to společně s ostatními problémy potopit mohlo v případě, že jej budeme moci nahradit silnější alternativní teorií. Otázka, zda touto silnou alternativou je CM, není jistá. Největším problémem CM je jeho snaha přinést odpovědi snad na veškeré známé kosmologické záhady, včetně těch mimo naši evidenci a schopnosti, přičemž tvůrci modelu toto nereflektuj. Naopak právě tento rys nejvíce propagují a vyzdvihují. Absence hranic teorie ale značně snižuje její potenciál jako důvěryhodné alternativy. Pokud by CM měl IM nahradit, čeká ho mnoho úprav a patrně změn. Hlavní potíží je tedy využívání událostí i časoprostoru mimo „naši“ realitu, což je kompletně neověřitelné. Je otázkou, zda různé analogie výskytu a chování jednotlivých složek s těmi vyskytujícími se aktuálně, jsou pro fyziky dostatečnou evidencí, i když CM složky staví do netypických situací, v nichž se chovat stejně nemusí. Tím spíše, pokud model obsahuje i další dílčí složky, jejichž existence není ani dokázaná, natož abychom věděli, jak se chovají. Při současných možnostech je takto jistě pokládaný jediný scénář utopický. Nikdo pravdu nezná a ještě dlouho, pokud vůbec kdy, ji nepoznáme. V tomto je IM v odpovědi na otázku, co se dělo před VT střízlivější. Neodpovídá vůbec, uznává fakt, že otázka leží mimo dosah modelu a zejména vědy a techniky. Pokud by CM měl aspirovat na ústřední teorii, muselo by nutně dojít k převratu na úrovni fyziky, kde by se do čela probojovala M-teorie. Pak by bylo potvrzeno, že svět vznikl střetem 42

dvou bran, ale CM by musel být upraven i tak, protože ani toto nestačí na předpoklad cykličnosti. Převaha CM by ale jednoznačně otevřela doširoka diskusi ohledně událostí před VT. V tomto případě by skutečně již před VT existoval čas i prostor. Výzkum by mířil na to, jak byl časoprostor zformovaný. Tvrzení CM, že časoprostor se vyskytuje v totožných cyklech, by bylo nejspíš jednou variantou. Hledání odpovědi na to, co se dělo před VT, bude ještě dlouho zůstávat téměř sci-fi otázkou. S ohledem na historii alternativních teorií, na naše schopnosti, které jsou nepoměřitelné s těmi před sto lety, a budou nepoměřitelné s těmi, co přijdou za dalších sto, tisíc let, nelze předpokládat, že by IM či CM nakonec zůstal ústřední teorií navždy. Jak už bylo zmíněno v úvodu, tyto převraty jsou důležité v měřítku aktuálního, dílčího pokroku, který se děje vylepšováním, poměřováním a nahrazováním myšlenek, modelů a teorií.

43

BIBLIOGRAFIE Problémy standardního modelu. Aldebaran [online]. [cit. 2015-03-13]. Dostupné z: http://www.aldebaran.cz/astrofyzika/kosmologie/problemy.html. Současná kosmologie: Ekpyrotický model. Aldebaran [online]. [cit. 2015-03-29]. Dostupné z: http://www.aldebaran.cz/astrofyzika/kosmologie/modern.html#Ekpyrotic. FOLKNER, William a David SEIDEL. Gravitational Wave Missions from LISA to Big Bang Observer. [online]. 2014, s. 9 [cit. 2015-04-11]. Dostupné z: http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/37836/1/05-2157.pdf. GREENE, Brian. Elegantní vesmír: Superstruny, skryté rozměry a hledání finální teorie. 1. vyd. Překlad Luboš Motl. Praha: Mladá fronta, 2001, 397 s. ISBN 80-204-0882-7. GREENE, Brian. Skrytá realita: Paralelní vesmíry a hluboké zákony kosmu. 1. vyd. Překlad Luboš Motl. Praha: Paseka, 2012. 360 s. ISBN 978-80-7432-205-1. GREENE, Brian. Struktura vesmíru: čas, prostor a povaha reality. Vyd. 2. Překlad Oldřich Klimánek. Praha: Paseka, 2012, 482 s. ISBN 978-80-7432-229-7. Světelný rok. Jednotky.cz: Převody jednotek [online]. 2002 [cit. 2015-03-27]. Dostupné z: http://www.jednotky.cz/delka/svetelny-rok/. KAKU, Michio. MK: Dr. Michio Kaku [online]. 2015 [cit. 2015-04-28]. Dostupné z: http://mkaku.org/home/about/. KAKU, Michio. Paralelní světy: putování stvořením, vyššími dimenzemi a budoucností vesmíru. 1. vyd. Překlad Jiří Podolský. Praha: Argo, 2007, 365 s. Zip, sv. 4. ISBN 9788073630188. KULHÁNEK, Petr. Fenomenální sonda Planck. Aldebaran bulletin [online]. 2013, roč. 11, č. 41 [cit. 2015-03-04]. Dostupné z: http://www.aldebaran.cz/bulletin/2013_41_pla.php. KULHÁNEK, Petr. Moderní kosmologie: aneb jak přednášet o kosmologii? [online]. 2001 [cit. 2015-03-16]. Dostupné z: http://www.aldebaran.cz/download/Kosmologie.pdf. MURDIN, Paul. Tajemství vesmíru: jak jsme objevovali kosmos. Vyd. 1. Překlad Michal Bursa. Praha: Dokořán, 2009, 341 s. ISBN 9788073632632. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe. NASA: National Aeronautics and Space Administration [online]. 2013 [cit. 2015-03-04]. Dostupné z: http://map.gsfc.nasa.gov/. Burt Ovrut. Penn Arts and Sciences: Physics and Astronomy [online]. 2015 [cit. 201503-24]. Dostupné z: https://www.physics.upenn.edu/people/standing-faculty/burt-ovrut. STEINHARDT, Paul J. a Neil TUROK. Bez počátku a konce: nová historie vesmíru. Vyd. 1. Praha: Paseka, 2009, 265 s. Fénix, sv. 24. ISBN 9788071859673. 44

Struny, superstruny a M-teorie. Světvědy.cz: Svět vědy a technického pokroku [online]. 2015 [cit. 2015-03-24]. Dostupné z: http://svetvedy.cz/struny-superstruny-a-m-teorie/. SVOBODOVÁ, Jindřiška. Model jako metoda bádání [online]. S. 4. 2013 [cit. 2015-0309]. Dostupné z: https://is.muni.cz/www/384/39729824/Prisp_Model_JS_2013_UP.pdf. ULLMANN, Vojtěch. Gravitace, černé díry a fyzika prostoročasu: Prostoročasové singularity [online]. 1. vyd. Ostrava: Československá astronomická společnost ČSAV, 1986, 272 s. [cit. 2015-04-06]. ISBN (brož.). Dostupné z: http://astronuklfyzika.cz/Gravitace3-7.htm. Theory of Everything: String theory. University of Oregon [online]. [cit. 2015-04-04]. Dostupné z: http://abyss.uoregon.edu/~js/21st_century_science/lectures/lec17.html. VILENKIN, Alex. Kolik existuje typů vakua?. [online]. [cit. 2015-03-13]. Dostupné z: http://www.scienceworld.cz/neziva-priroda/kolik-existuje-typu-vakua 215/?switch_theme=mobile. Oscillating Universe theory. WORLD ENCYCLOPEDIA. Encyklopedia.com [online]. 2005 [cit. 2015-04-08]. Dostupné z: http://www.encyclopedia.com/doc/1O142oscillatingUniversetheory.html. ŽÁK, Vojtěch. Velký třesk nebo ekpyrotická kosmologie? FyzWeb: články [online]. 2008 [cit. 2015-03-13]. Dostupné z: http://fyzweb.cz/clanky/index.php?id=106.

45