Hyperprostor

7/29/2019 Hyperprostor

1/20

181

K A P I T O L A D E V T

PED STVOENM

Na zatku bylo velk kosmick vejce. Uvnit vejce byl chaos, v chaosu sevznel Pchan Ku, nebesk zrodek.

MTUSO PCHAN KU, NA, 3. STOLET

Jestlie Bh stvoil svt, kde tedy byl ped Stvoenm? Vzte, e svt jenestvoen, jako sm as, bez zatku a bez konce.

MAHPURNA, INDIE, 9. STOLET

ML BH MAMINKU?Kdy se dtem ekne, e Bh stvoil nebe a zemi, ptaj se nezludn, jestli mlBh maminku. Tato zrdn jednoduch otzka ochromila crkevn hodnost-

e, zaskoila nejlep teology a otevela jednu z nejoehavjch teologickchdebat trvajc stalet. Vechna velk nboenstv maj sloitou mytologii vinou-c se kolem boskho aktu Stvoen, dn z nich se vak adekvtn nestavk logickm paradoxm obsaenm v otzkch, kter kladou i dti.

Bh snad stvoil nebesa a zemi za 7 dn, co se vak stalo ped prvnm dnem?Jestlie pipustme, e Bh ml matku, vznikne pirozen otzka, zda tak onamla matku a tak pod dl. Jestlie vak Bh matku neml, vznik otzek je-t vce: Odkud se Bh vzal? Existoval od vk, nebo je snad mimo as sam?

Bhem stalet se i velc mali pi prci na crkevnch zakzkch dostvali dochoulostivch teologickch debat: Kdy se zobrazuj Bh, Adam nebo Eva,maj se jim namalovat pupky? Pupek je mstem, kde se pipojovala pupenra, a tak se Bh, Adam ani Eva nemohou malovat s pupkem. Na pkladMichelangelo stl ped tmto dilematem u svho slavnho zobrazen Stvoena vyhnn Adama a Evy z rje na strop Sixtinsk kaple. Odpov na tuto teo-logickou otzku najdete v kad velk galerii: Bh, Adam a Eva prost pupknemaj, protoe byli prvn.


2/20

182

P E D S T V O E N M

DKAZY BO EXISTENCESvat Tom Akvinsk se ve 13. stolet rozhodl pozvednout rove teologic-kch debat z vgn mytologie k pesn logice. Pustil se do een tchto dv-nch otzek ve svch slavnch dkazech Bo existence.

Tom Akvinsk shrnul sv dkazy takto:

Vci se pohybuj, existuje tedy prvn hybatelVci maj pinu, existuje tedy prvopinaVci existuj, existuje tedy StvoitelExistuje dokonal dobrota, existuje tedy jej zdrojVci maj el, slou tedy cli.1

(Prvn ti vty jsou variacemi toho, co se nazv kosmologickm dkazem;tvrt argumentuje morlkou; pt se nazv teleologickm dkazem. Morlndkaz je zdaleka nejslab, nebo morlka je zaloena na vyvjejcch se socil-nch zvyklostech.)

Akvinskho kosmologick a teleologick dkaz Bo existence uvalacrkev v poslednch 700 letech k odpovdi na tuto zapeklitou teologickouotzku. Ve svtle vdeckch objev poslednch sedmi stolet se sice od t dobyukzalo, e nejsou bezchybn, na svou dobu vak byly velice vynalzav

a ukazuj vliv eck antick filozofie, nebo ta prvn zavedla do svch vaho prod logickou pesnost.

Tom Akvinsk zan svj kosmologick dkaz tez, e Bh je Prvn Hy-batel a Prvn Tvrce. Obratn se vyhnul otzce kdo stvoil Boha prostmtvrzenm, e tato otzka nem smysl. Bh nem stvoitele, protoe byl Prvn.Teka. Kosmologick dkaz k, e ve, co se hbe, mus mt svho hybatelea tak dle. Co vak zahjilo prvn pohyb?

Pedstavme si na chvli, e sedme v parku na lavice a vidme, jak kolem

ns jede dtsk autko. Zejm si pomyslme: to autko tla njak mal dt.Pokme okamik, zjistme vak, e to prvn autko je tlaeno druhm aut-kem. Zvdav pokme na dt jet chvilku, ale je tu tet autko, kter tlaprvn dv. Jak as plyne, uk se stovky autek, z nich kad tla ty pedsebou, a dn dt v dohledu. Zaraen se podvme do dlky. Vidme neko-nenou adu autek, kad tla to ped sebou, ale nikde je nikdo netla. Jest-lie je k tlaen autka poteba dt, me bt nekonen ada autek tlaenabez Prvnho Tlaitele? Me nekonen ada autek tlait sama sebe? Nem-

e. Tud mus existovat Bh.


3/20

183

D K A Z Y B O E X I S T E N C E

Teleologick dkaz je jet pesvdivj. k, e mus existovat PrvnStvoitel. Pedstavme si, e krme po psitm povrchu Marsu, kde vtra pran boue postupn srovnaly hory i obrovsk krtery. Po destky milinlet nic neuniklo korozivnmu psoben psench bou. Pak k svmu pekva-pen najdeme v psench dunch leet pekrsn fotoapart. oka je vyle-tn, hladk, mechanika zvrky funguje. Jist si pomyslme, e psek na Mar-su nemohl vytvoit takovou krsnou vc. Pak pi dal prochzce po povrchuMarsu najdeme krlka. Oko krlka je jist nekonen sloitj ne objektivfotoapartu. Svaly v jeho oku jsou nekonen sloitj ne zvrka. Stvoiteltohoto krlka mus bt nekonen schopnj ne zhotovitel kamery. Mus toproto bt Bh.

Pedstavme si nyn stroje na Zemi. Nen pochyby, e tyto stroje byly zhoto-

veny nkm vym, jako teba lidmi. Nen pochyb, e lovk je nekonensloitj ne stroj. Proto Ten, kdo stvoil ns, mus bt nekonen sloitjne my. Take tedy mus existovat Bh.

V roce 1078 vytvoil svat Anselm, arcibiskup Canterbursk, velmi vynal-zav dkaz Bo existence, dkaz ontologick, kter vbec nezvis na prvnchhybatelch a prvnch tvrcch. Svat Anselm k, e dovede dokzat jsoucnostBo istou logikou. Definuje Boha jako nejdokonalej, nejmocnj bytost,jakou si lze pedstavit. Je vak mono pedstavit si dva typy Boha. Prvn typ

Boha, jak si ho pedstavujeme, neexistuje. Druh Bh, jak si ho pedstavuje-me, skuten existuje a je schopen init zzraky, jako dlit vody a ksit mrtv.Druh Bh (kter existuje) je zejm mocnj a dokonalej ne prvn Bh(kter neexistuje).

My jsme vak definovali Boha jako nejdokonalej a nejmocnj bytost, kte-rou si lze pedstavit. Podle definice Boha bude druh Bh (ten, kter existuje)mocnj a dokonalej. Proto druh Bh vyhovuje definici. Prvn Bh (kterneexistuje) je slab a mn dokonal ne druh Bh, a proto nespluje defi-

nici Boha. Bh tedy mus existovat. Jinmi slovy, jestlie definujeme Boha jakotakovou bytost, e si nelze pedstavit dnou vt, pak Bh mus existovat,protoe kdyby neexistoval, bylo by mon si pedstavit vtho Boha, kterexistuje. Tento vynalzav dkaz, na rozdl od dkaz svatho Tome Akvin-skho, nijak nezvis na aktu Stvoen a vychz zcela z definice dokonal by-tosti.

Je pozoruhodn, e tyto dkazy Bo existence vydrely 700 let a odol-valy opakovanm tokm vdc a logik. Dvodem bylo, e nebylo dost zn-

mo o zkladnch zkonech fyziky a biologie. Vlastn a bhem poslednho sto-


4/20

184

P E D S T V O E N M

let byly objeveny nov prodn zkony, kter jsou schopny poukzat na sla-biny v tchto dkazech.

Kupkladu slabinou kosmologickho dkazu je, e zachovn hmotya energie sta k vysvtlen pohybu bez odkazu na prvnho hybatele. Moleku-ly plynu napklad narej na stny ndre, ani by vyadovaly kohokolivnebo cokoliv, co by jimi pohybovalo. V zsad se tyto molekuly mohou pohy-bovat vn a nevyaduj dn zatek nebo konec. Nen tedy zapoteb d-nho prvnho nebo poslednho hybatele, sta zachovn hmoty a energie.

U teleologickho dkazu ukazuje evolun teorie, e mohou vznikat vya sloitj ivotn formy z jednoduch, a to pirozenm vbrem a nahodile.Meme nakonec vystopovat vznik ivota samho zptn a k samovolnmutvoen blkovinnch molekul v ranch zemskch ocenech, bez odkazu na

vy inteligenci. Studie provdn v roce 1955 Stanley L. Millerem ukzaly,e jiskry prochzejc ndrkou obsahujc metan, pavek a dal plyny, obsa-en v ranm zemskm ovzdu, jsou schopny samovoln vytvoit sloit uh-lovodkov molekuly a nakonec aminokyseliny (pedchdce blkovinnchmolekul) a jin sloit organick molekuly. Nen tedy zapoteb prvnho stvo-itele k vytvoen prvopotk ivota, kter zejm vzniknou pirozen z anor-ganickch slouenin, kdy na to maj dostatek asu.

A konen Immanuel Kant byl prvn, kdo po stoletch nejasnost odhalil

chybu v ontologickm dkazu. Kant poukzal na to, e prohlsme-li, e uri-t objekt existuje, nestane se tm dokonalejm. Napklad lze tho dkazupout k prokzn existence jednoroce. Jestlie definujeme jednoroce jakonejdokonalejho kon, jeho si lze pedstavit, a jestlie jednoroci neexistuj,pak je mon si pedstavit jednoroce existujcho. Kdy vak ekneme, eexistuje, neznamen to, e je dokonalej ne jednoroec neexistujc. Tudnemus jednoroci nutn existovat. A existovat nemus ani Bh.

Udlali jsme od dob svatho Tome a svatho Anselma njak pokrok?

Ano i ne. Meme ci, e souasn teorie Stvoen stoj na dvou pilch:kvantov teorii a Einsteinov gravitan teorii. Poprv za tisce let nahrazujenae porozumn termodynamice a fyzice elementrnch stic nboenskdkazy Bo existence. Nahrazenm Boho aktu stvoen velkm teskemjsme na mst jednoho problmu vytvoili jin. Tom Akvinsk se domnval,e otzku, co bylo ped Bohem, vyeil tm, e jej definoval jako prvnho hyba-tele. Dnes se jet stle potkme s otzkou, co se dlo ped velkm teskem.

Einsteinovy rovnice se bohuel hrout pi obrovsky malch vzdlenostech

a velkch energich, jak panovaly pi potku vesmru. Pi vzdlenostech -


5/20

185

E X P E R I M E N T L N D K A Z Y V E L K H O T E S K U

dov 1033 cm nahrazuj Einsteinovu teorii kvantov efekty. Proto se k vyeenfilozofickch otzek kolem potku asu musme nezbytn obrtit k deseti-rozmrn teorii.

V cel tto knize jsme zdrazovali, e fyzikln zkony se sjednocuj, pi-dme-li vy rozmry. Pi studiu velkho tesku vidme pesn opak tohototvrzen. Velk tesk, jak uvidme, m mon svj pvod v rozpadu pvodnhodesetirozmrnho vesmru na jeden ty- a jeden estirozmrn vesmr. M-eme tedy vykldat velk tesk jako rozpad desetirozmrnho prostoru a tedyrozpad dosud sjednocench symetri. To je opt tma tto knky v obrcenmpoad.

Nen proto divu, e skldat obraz dynamiky velkho tesku je tak obtn.Vlastn tm, jak jdeme v ase pozptku, skldme lomky desetirozmrnho

vesmru.

EXPERIMENTLN DKAZY VELKHO TESKUKadm rokem nachzme vce dkaz, e k velkmu tesku dolo ped zhruba15 a 20 miliardami let. Povzme si nco o tchto experimentlnch vsledcch.

Za prv skutenost, e se hvzdy od ns vzdaluj fantastickmi rychlostmi,byla opakovan prokzna menm zkreslen svtla z nich vychzejcho (zva-

nho rud posuv). (Svtlo vzdalujc se hvzdy je posunuto k vtm vlnovmdlkm tedy smrem k rudmu konci spektra podobn, jako zn houka-ka sanitky ve ne normln, kdy se pibliuje, a ne, kdy se vzdaluje.Tomu se k Dopplerv efekt. Hubblev zkon k, e m dle od ns jegalaxie nebo hvzda, tm rychleji se od ns vzdaluje. Tato skutenost, na kte-rou prvn upozornil astronom Edwin Hubble roku 1929, byla bhem nsle-dujcch 50 let ovena.) Nevidme dn modr posuv vzdlench galaxi,kter by znamenal smrujc se vesmr.

Za druh zastoupen chemickch prvk v na galaxii tm pesn souhla-s s pedpovd vzniku tch prvk ve velkm tesku a ve hvzdch. Ve vel-km tesku se kvli obrovsk teplot srela vodkov jdra takovou rychlos-t, e se sluovala na nov prvek hlium. Teorie velkho tesku pedpovd, eprocento zastoupen hlia a vodku ve vesmru by mlo bt zhruba 25 % hliaku 75 % vodku. To souhlas s pozorovanmi hodnotami zastoupen hlia vevesmru.

Zatet nejranj objekty ve vesmru jsou star 10 a 15 miliard let, co je

v souladu s hrubm odhadem pro velk tesk. Nenachzme stopy objekt


6/20

186

P E D S T V O E N M

starch. Radioaktivn materily se rozpadaj (napklad slabmi interakcemi)pesn znmmi rychlostmi, a tak je mon urit st objektu urenm pomr-nho zastoupen uritch radioaktivnch ltek. Napklad polovina radioaktiv-n ltky zvan uhlk-14 se rozpadne kadch 5730 let, co nm dovoluje uritst archeologickch nlez obsahujcch uhlk. Jin radioaktivn prvky (jakouran-238 s poloasem pes 4 miliardy let) nm dovoluj urit st msnchkamen (z miseApollo). Nejstar horniny a meteority nalezen na Zemi jsoustar piblin 4 a 5 miliard let, co je piblin st slunen soustavy. V-potem hmotnosti uritch hvzd, jejich vvoj je znm, lze urit, e nejstarhvzdy v na galaxii vznikly asi ped 10 miliardami let.

tvrtm a nejdleitjm dkazem je okolnost, e velk tesk vytvoil kos-mickou ozvnu kolujc vesmrem, mitelnou naimi pstroji. Skuten,

Arno Penzias a Robert Wilson z Bell Telephone Company obdreli roku 1978Nobelovu cenu za zachycen tto ozvny velkho tesku, mikrovlnn radiaceprostupujc znmm vesmrem. George Gamow a jeho studenti Ralph Alphera Robert Herman jako prvn pedpovdli, e ozvna velkho tesku by semla pohybovat vesmrem jet miliardy let pot, nikdo je ale nebral vn.Sama mylenka mit ozvnu Stvoen vypadala fantasticky, kdy ji brzy po2. svtov vlce pedloili.

Jejich vaha vak byla pesvdiv. Kad objekt po zaht postupn vyd-

v zen. To je dvod, pro elezo ve vhni z. m teplej je elezo, tmvy kmitoet vyzauje. Pesn matematick vztah, zkon Stefan-Boltzman-nv, udv vztah mezi kmitotem svtla (neboli v tomto ppad barvou)a teplotou. (To je vlastn zpsob, jak vdci uruj povrchovou teplotu vzdle-nch hvzd, toti zkoumnm jejich barvy.) Toto zen se nazv zen ern-ho tlesa.

Jak se elezo ochlazuje, sniuje se i kmitoet vydvanho zen, a nako-nec elezo ji ve viditeln oblasti nez. elezo se vrt ke sv obvykl barv,

dle vak vyzauje neviditeln infraerven zen. Takto funguj vojensk p-stroje pro non vidn. V noci jsou pomrn tepl tlesa jako neptelt voj-ci a motory tank skryty ve tm, dle vak vyzauj neviditeln zen ernhotlesa ve form infraervenho zen, kter zachyt speciln infraerven ob-jektivy. Prv proto se vm uzamen auto v lt tak zaheje. Slunen svtloprojde okny auta a zaheje vnitek vozu. Jak se ohv, zan vydvat zenernho tlesa ve form infraervenho zen. Sklo vak infraerven zentm nepropout, a tak zstv uvznno uvnit vozu a znan tam zvyuje

teplotu. (Stejn zpsobuje zen ernho tlesa sklenkov efekt. Zvyujc se


7/20

187

E X P E R I M E N T L N D K A Z Y V E L K H O T E S K U

podl oxidu uhliitho v ovzdu, zpsoben spalovnm fosilnch paliv, uvz-n, podobn jako sklo, zen ernho tlesa vychzejc ze Zem, a tm ji po-stupn zahv.)

Gamow uvaoval, e velk tesk byl pvodn velmi hork, a tud idelnzdroj zen ernho tlesa. Ve 40. letech byla technika pli primitivn a ne-byla schopna zachytit tento slab signl z doby Stvoen, Gamow vak spo-tal teplotu tohoto zen a pedpovdl, e jednoho dne budou existovat do-staten citliv pstroje, kter toto reliktn zen zaznamenaj. Uvaovaltakto: Piblin 300 000 let po velkm tesku se vesmr ochladil natolik, e semohly zat tvoit atomy; elektrony mohly krouit kolem proton a tvoit sta-biln atomy, kter ji netrhala intenzivn radiace zaplavujc vesmr. Pedtm bylvesmr tak hork, e radiace atomy rozruovala, jakmile se vytvoily. To zname-

nalo, e vesmr byl neprhledn jako hust neprostupn mlha. Po 300 000 le-tech ji intenzita radiace nestaila k rozruovn atom, svtlo se tedy mohloit na velk vzdlenosti a nerozptylovalo se. Jinmi slovy, po 300 000 letechvesmr nhle ztmavl a zprhlednl. (Zvykli jsme si ji tak na pedstavu tem-noty mezihvzdnho prostoru, e zapomnme, e ran vesmr vbec nebylprhledn, nbr pln vc neprhledn radiace.)

Po 300 000 letech tak pestalo elektromagnetick zen siln interagovats hmotou a stalo se zenm ernho tlesa. Postupn, jak vesmr chladl, kmi-

toty tohoto zen klesaly. Gamow se svmi studenty spotal, e nyn budetoto zen daleko ne ne infraerven oblast, a sice v mikrovlnnm psmu.Gamow usoudil, e kdybychom na nebi hledali zdroj stejnorodho a izotrop-nho mikrovlnnho zen, mli bychom je zachytit a objevit tak ozvnu velk-ho tesku.

Na Gamowovu pedpov se po desetilet zapomnlo. Roku 1965 vak bylozcela nhodn objeveno mikrovlnn zen. Penzias a Wilson zjistili zhadnziv pozad pichzejc ze vech smr, jakmile zapojili novou reflektoro-

vou antnu v Holmdelu v New Jersey. Zpotku se domnvali, e nedouczen pochz z poruch zpsobench neistotou na antn, zejmna ptamtrusem. Kdy vak velk sti antny rozebrali a vyistili, poruchy nezmizely.Ve stejn dob fyzikov Robert Dicke a James Peebles na univerzit v Prin-cetonu znovu prochzeli star Gamowovy vpoty. Kdy se konen Penziasa Wilson dovdli o prci princetonskch fyzik, bylo jasn, e oba vsledkyspolu pmo souvis. Kdy si uvdomili, e toto ziv pozad by mohlo btozvnou velkho tesku, zvolali pr: Bu tu vidme velkou hromadu ptaho

trusu, nebo stvoen vesmru! Zjistili, e toto stejnorod ziv pozad je sko-


8/20

188

P E D S T V O E N M

ro pesn to, co ped mnohmi lety pedpovdl George Gamow a jeho spolu-pracovnci, pokud velk tesk po sob zanechal zvoj zbytkovho zen, kte-r mezitm zchladlo na 3K.

COBE A VELK TESKPatrn nejprkaznj vdeck potvrzen teorie velkho tesku pilo ro-ku 1992 s vsledky z druice COBE (Cosmic Background Explorer). Dne23. dubna oznamovaly titulky novin v cel zemi zjitn skupiny vdc z kali-fornsk univerzity v Berkeley veden Georgem Smootem. Nali velmi drama-tick a pesvdiv dkaz teorie velkho tesku. Novini a komenttoi bezjakchkoli znalost z fyziky nebo teologie nhle zasvcen psali o Bo tvi.

Druice COBE byla schopna zcela podstatn zpesnit dvj prce Penzia-se, Wilsona, Peeblese a Dickeho o mnoho d, co stailo k pekonn vechpochyb, e se skuten nalo reliktn zen pochzejc z velkho tesku. Kos-molog Jeremiah P. Ostriker z Princetonu prohlsil: Kdy se ve skalch nalyzkamenliny, byl pvod druh absolutn jasn. Nue, COBE svou zkamenli-nu nala.2 Druice COBE byla vyputna koncem roku 1989 a byla pmo ur-ena ke zkoumn nejmench detail ve struktue mikrovlnnho zivhopozad, pedpovzen Georgem Gamowem a jeho kolegy. Mise COBE mla t

nov kol: vyeit dal zhadu souvisejc s reliktnm zenm.Pvodn vsledky Penziase a Wilsona byly hrub; byly schopny pouze uk-

zat, e mikrovlnn pozad je a na 10 % stejnorod. Kdy je vdci zkoumalidetailnji, zjistili, e je mimodn hladk, bez znatelnch vlnek, zlom neboskvrn. Bylo vlastn plihladk. Ziv pozad bylo jako hladk neviditelnmlha zaplujc vesmr; tak hladk, e vznikly pote, kdy je chtli vdci uvstdo souladu se znmmi astronomickmi poznatky.

V 70. letech pouili astronomov sv velk dalekohledy k tomu, aby syste-

maticky zmapovali obrovsk skupiny galaxi na velkch stech oblohy. Pe-kvapilo je zjitn, e po miliard let po velkm tesku ji vesmr vykazovaltendenci vzniku galaxi a dokonce velkch shluk galaxi a obrovskch przd-nch prostranstv mezi nimi. Shluky jsou obrovsk, obsahuj miliardy galaxi,a przdn prostory se prostraj po miliny svtelnch let.

To vak pedstavuje kosmickou zhadu: jestlie byl velk tesk vjimenhladk a stejnorod, pak nemohla stait miliarda let k vvoji takov zrnitosti,jakou u shluk galaxi vidme. Pkr rozpor mezi pvodnm hladkm velkm

teskem a nepravidelnost o miliardu let pozdji byl trznivm problmem


9/20

189

C O B E A V E L K T E S K

trpcm vechny kosmology. Pochybnosti o teorii velkho tesku sam ni-kdy nevznikly; problmy byly s nam chpnm vvoje po velkm teskubhem prvn miliardy let. Bez citlivch druic na men kosmickho relikt-nho zen problm trval po lta. Roku 1990 dokonce zaali novini bezseriznch fyziklnch znalost uveejovat senzan lnky nesprvn tvrd-c, e vdci nali vnou zvadu v sam teorii velkho tesku. Mnoz psali,e teorie velkho tesku bude co nevidt vyvrcena. Tisk zaal ksit dlouhozavrhovan alternativn teorie. Dokonce i New York Times uveejnily velklnek, podle nj m teorie velkho tesku vn problmy (co vdeckypravda nebyla).

V situaci tto myln kontroverze kolem teorie velkho tesku bylo oznme-n daj z COBE tm zajmavj. Druice COBE byla schopna proesvat ob-

lohu s nevdanou pesnost, zaznamenat variace ji od pomru 1 : 100 000a vyslat zptky na Zemi nejpesnj mapu kosmickho reliktnho zen, jakkdy byla pozena. Vsledky znovu potvrdily teorii velkho tesku, ba zname-naly jet vce.

Data z COBE ovem nebylo snadn zkoumat. Ped tmem, kter vedl Smoot,stly obrovsk problmy. Museli napklad peliv odest inek pohybuZem vzhledem k radianmu pozad. Slunen soustava sama let vzhledemk radianmu pozad rychlost 370 km/sec. Pak je tu pohyb slunen soustavy

vzhledem ke galaxii a sloit pohyb galaxie vzhledem ke galaktickm shlu-km. Po mornch potaovch korekcch se nicmn z analzy vylouplonkolik oslnivch vsledk. Prvn je, e mikrovlnn pozad odpovd pvod-nm pedpovdm Georga Gamowa (po dosazen pesnjch empirickchhodnot) s pesnost do 0.1 % (Obr. 9.1). Souvisl ra je pedpov; kkyzna hodnoty namen druic COBE. Kdy byl tento graf poprv promt-nut na velk pltno pi schzi tisce astronom, vichni ptomn spustili nad-

Obr. 9.1. Pln ra pedstavujeprbh pedpovdan teori velkhotesku, je k, e reliktn kosmickzen by se mlo chovat jako zendokonale ernho tlesa v mikrovlnnoblasti. Kky pedstavuj skutendata zmen druic COBE. Jejichsouhlas je jednm z nejpesvdivjch

dkaz teorie velkho tesku.

Intenzita

Kmitoet reliktnho kosmickho zen


10/20

190

P E D S T V O E N M

en potlesk. Bylo to snad poprv v djinch vdy, kdy jednoduch graf vyvo-lal bouliv naden tolika vznanch vdc.

Druh vsledek byl, e Smootv tm byl schopen ukzat, e mikrovlnnzen pece jen vykazuje malink, tm mikroskopick skvrny. Tyto nepravi-delnosti byly pesn to, co bylo zapoteb k vysvtlen zrnitosti a przdnchprostor 1 miliardu let po velkm tesku. (Kdyby se tyto skvrny v datech COBEnebyly naly, bylo by nutno provst velkou revizi zkoumn vvoje po velkmtesku.)

Za tet jsou vsledky konzistentn s tak zvanou inflan teori, i kdy jinedokazuj. (Tato teorie, s n piel Alan Guth z MIT, k, e v prvnm oka-miku Stvoen dolo k mnohem explozivnjmu rozpnn ve vesmru nepodle obvyklho scne velkho tesku; tvrd, e viditeln st vesmru dosa-

iteln naimi dalekohledy je jen nepatrnou st mnohem vtho vesmru,jeho hranice le za obzorem na viditelnosti.)

PED STVOENM: ORBIFOLDY?Vsledky z druice COBE dodaly fyzikm dvru, e rozumme pvodu ves-mru od doby zlomku sekundy po velkm tesku. Zbvaj nm vak nepjem-n otzky, co pedchzelo velkmu tesku a pro k nmu dolo. Obecn rela-

tivita v krajnch situacch vede nakonec k nesmyslnm odpovdm. Einsteinsi uvdomoval, e obecn relativita se pi tchto nesmrn malch vzdlenos-tech prost zhrout, a snail se rozit obecnou relativitu na obsanj teorii,kter by tyto jevy dokzala vysvtlit.

Podle naich pedstav byly v okamiku velkho tesku kvantov efekty do-minantn silou a pekonaly gravitaci. Klem ke zdroji velkho tesku je protokvantov teorie gravitace. Dosud jedin teorie, kter si me init nrok naeen zhady, co pedchzelo velkmu tesku, je desetirozmrn teorie super-

strun. Vdci prv nyn vytvej hypotzy, jak se desetirozmrn vesmr roz-tpil na tyrozmrn a estirozmrn. Jak vypad nae vesmrn dvoje?

Jednm z fyzik zpascch s tmito kosmickmi otzkami je Cumrum Vafa,profesor na Harvardu, jen po nkolik let studoval, jak asi se n desetirozmr-n vesmr mohl roztpit na dva men vesmry. Je pitom sm fyzikem rozt-penm mezi dvma svty. ije v Cambridge v Massachusetts, pochz vakz rnu, prochzejcho po desetilet politickmi otesy. Na jedn stran by sipl vrtit se nakonec do svho rodnho rnu, snad a se tamj sociln cha-

os uklidn. Na druh stran jej jeho vzkum odvedl daleko od tto neklidn


11/20

191

P E D S T V O E N M : O R B I F O L D Y ?

oblasti svta a do zkout estirozmrnho prostoru v dobch mnohem d-vjch, ne se chaos v ranm vesmru ml as stabilizovat.

Pedstavme si jednoduchou potaovou hru, k. Raketov lo cestujepo obrazovce, dokud se nedostane pli daleko doprava. Kad hr video-hry v, e se pak lo objev na levm konci obrazovky v pesn stejn vce.Podobn kdy se vesmrn lo dostane pli daleko a spadne pod doln okrajobrazovky, zjev se zase na hornm okraji. Tak je, jak vysvtluje Vafa, na obra-zovce zcela do sebe uzaven vesmr. Tento vesmr vytvoen na obrazovcenemete nijak opustit. Vtina mladch lid si patrn nikdy nepoloila otz-ku, jak je tento vesmr vlastn utven. Vafa upozoruje na to, e topologiobrazovky je pekvapiv topologie due z pneumatiky!

Pedstavme si obrazovku jako list papru. Body na hornm okraji obrazov-

ky jsou shodn s body na jejm dolnm okraji, meme tedy vrek a spodekspolu slepit lepidlem. Stoili jsme tak list papru do trubice. Ale tak body nalev stran trubice jsou shodn s body na prav stran. Jednm ze zpsob,jak oba okraje spojit, je opatrn stoit trubici do kruhu a oteven konce spo-lu slepit (Obr. 9.2).

Obr. 9.2. Kdy pivideohe odlet raketapravm okrajem obrazovky,objev se znovu zleva.

Jestlie zmiz pes hornokraj, vrt se zespodu.Stome nyn obrazovku tak,aby toton body splynuly.Nejdve ztotonme horna doln okraj tak, e z obra-zovky udlme vlcovouplochu. Pak ztotonmebody z levho a pravhookraje tak, e obrazovkustome okraji k sob. Takvidme, e videohra m

topologii pneumatiky.


12/20

192

P E D S T V O E N M

Udlali jsme to, e jsme zmnili list papru na pneumatiku neboli anuloid.Raketopln pohybujc se po obrazovce lze popsat tak, e se pohybuje po po-vrchu pneumatiky. Vdy kdy ulet z obrazovky a znovu se objev na jej dru-h stran, odpovd to tomu, e pekro slepen ev na on dui.

Vafa vychz z pedpokladu, e nae vesmrn dvoje m tvar jakhosipokroucenho estirozmrnho anuloidu. On a jeho kolegov prosazuj ped-stavu, e nae vesmrn dvoje lze matematicky popsat jako orbifold. Jehopedpoklad, e vesmrn dvoje m topologii orbifoldu, zd se velice dobesouhlas s pozorovanmi hodnotami.3

Abychom si pedstavili orbifold, pedpokldejme, e obejdeme 360 v kru-hu. Kad v, e pijdeme zpt do tho bodu. Jinmi slovy, jestlie obtanm360 kolem storu, vm, e se vrtm na tot msto. Jestlie vak na orbifol-

du obejdeme stor o mn ne 360, vrtme se i tak do tho msta. Zn toabsurdn, avak nen tk orbifold sestrojit. Pedstavme si Plochozemce ij-c na kuelu. Jestlie obejdou vrchol kuele o mn ne 360, dojdou do stej-nho msta. Orbifold je tedy zobecnnm kuele ve vym rozmru (Obr. 9.3).

Pozoruhodn na Vafovch orbifoldech je, e z nkolika mlo pedpokladlze odvodit mnoho vlastnost kvark a jinch elementrnch stic. (To proto,e jak jsme si vimli dve, geometrie prostoru v Kaluza-Kleinov teorii nutkvarky pevzt symetrie prostoru.) To nm dodv dvru, e jsme na sprv-

n stop. Kdyby nm tyto orbifoldy poskytovaly zcela nesmysln vsledky, na-povdla by nm nae intuice, e s touto konstrukc je nco zsadn v nepo-dku.

Obr. 9.3. Jestlie ztotonme bod As bodem A a bod B s bodem B, vytvomekuelovou plochu, co je nejjednodupklad orbifoldu. Ve strunov teorii byn tyrozmrn vesmr mohl mt esti-rozmrn dvoje s topologi orbifoldu.estirozmrn vesmr je vak tak mal,

e nen pozorovateln.


13/20

193

Jestlie dn z een teorie strun neobsahuje standardn model, musmesuperstrunovou teorii zavrhnout jako dal slibnou, ale nakonec nesprvnouteorii. Fyzikov jsou vak vzrueni skutenost, e lze zskat een slibn blz-k standardnmu modelu.

Bhem poslednch 80 let vypracovali matematici vlastnosti tchto podiv-nch ploch ve vych rozmrech pot, co francouzsk matematik Henri Poin-car prosadil zatkem 20. stolet topologii jako soust matematiky. Deseti-rozmrn teorie je tud schopna vstebat velkou st modern matematiky,kter se pedtm jevila jako zcela neuiten.

PRO EXISTUJ TI GENERACE?Bohatou zsobrnu matematickch vt shromdnch matematiky bhemminulho stolet je nyn mono pout k vysvtlen, pro existuj ti skupinystic. Jak jsme vidli dve, jednm z katastroflnch rys velkch sjednocenje, e existuj ti identick rodiny kvark a lepton. Orbifoldy by vak mohlytento znepokojujc rys GUT vysvtlit.4

Vafa a jeho spolupracovnci objevili mnoho slibnch een strunovch rov-nic, kter, jak se zd, pipomnaj fyzikln svt. S pozoruhodn malou sadoupedpoklad dok znovu odvodit standardn model, co znamen pro teo-

rii dleit krok. Je to vlastn souasn sla i slabina teorie superstrun. Vafaa jeho spolupracovnci jsou v jistm smyslu pli spn: nali miliny jinchmonch een strunovch rovnic.

Zkladn problm stojc ped teori superstrun je tento: Kter z milinmonch vesmr, je lze matematicky odvodit z teorie superstrun, je ten sprvn?Jak jednou ekl David Gross,

Existuj miliny a miliny een se temi prostorovmi rozmry. Existu-

je obrovsk hojnost klasickch een Tato hojnost byla zpotku vel-mi potujc, protoe podvala dkaz, e teorie jako heterotick strunase me velmi podobat relnmu svtu. Tato een navc k tomu, e majtyi prostoroasov rozmry, vykazuj mnoho dalch vlastnost pipo-mnajcch n svt sprvn druhy stic jako kvarky a leptony a sprv-n druhy interakc To bylo zdrojem vzruen ped dvma lety.5

Gross varuje, e i kdy jsou nkter tato een velmi blzk standardnmu

modelu, jin vykazuj nedouc fyzikln vlastnosti: Ponkud uvd do roz-

P R O E X I S T U J T I G E N E R A C E ?


14/20

194

P E D S T V O E N M

pak, e mme tolik een, avak dn zpsob, jak si mezi nimi vybrat. Jetvt rozpaky psob, e tato een maj navc k mnoha doucm vlastnostemi nkter vlastnosti potenciln katastrofln.6 Kdy to poprv usly laik, jezaraen a mohl by se zeptat: Pro prost nespotte, kterm eenm dvstruna pednost? Teorie strun je pece dobe definovan teorie, a proto je udi-vujc, e fyzikov nejsou schopni vypost odpov.

Problmem je, e poruchov teorie (kter st stle se zmenujc kvantovkorekce), jeden z hlavnch nstroj fyziky, zde nen k niemu. Nedoke roz-loit desetirozmrnou teorii na tyi a est rozmr. Musme proto pout jinmetody ne poruchovou teorii a o tch je znmo, e se obtn pouvaj. To jetedy dvod, pro nejsme schopni teorii strun eit. Jak bylo eeno ji dve,strunovou teorii pole, vyvinutou Kikkawou a mnou a dle zdokonalenou Wit-

tenem, nelze v souasnosti eit bez teorie poruch. Nikdo na to nesta.Kdysi jsem ml spolubydlcho, kter studoval historii. Jednou m varoval,

e potaov revoluce dv nebo pozdji piprav fyziky o prci. kal: Ko-nen, potae pece mohou spotat vechno, e? Pro nj to byla jen otzkaasu, ne matematici vlo vechny fyzikln problmy do potae a fyzikovskon na adu prce jako nezamstnan.

Tento nzor m pekvapil, protoe pro fyzika nen pota nic jinho nedmysln kalkulaka, neomyln idiot. Rychlost dohn, na co nesta inteli-

genc. Dve ne zahjte vpoet, muste do nj vloit teorii. Pota nen scho-pen vytvet sm od sebe nov teorie.

Navc, i kdy je teorie znm, me een problmu potai trvat nekone-n dlouho. Spotat vechny skuten zajmav otzky ve fyzice by vyadova-lo nekonen mnoho potaovho asu. To je problm teorie strun. Vafaa jeho kolegov sice vytvoili miliny monch een, vydalo by si vak ne-konen mnoho asu rozhodnout, kter z monost je ta sprvn, nebo spo-tat een ke kvantovm problmm kolem bizarnho procesu tunelovn, jed-

noho z kvantovch jev, kter se e nesmrn obtn.

TUNELOVN PROSTOREM A ASEMKoneckonc klademe stejnou otzku, kterou poloil Kaluza v roce 1919 kam se podl pt rozmr? jene na mnohem vy rovni. Jak upozoro-val v roce 1926 Klein, odpov na tuto otzku souvis s kvantovou teori.Snad nejpekvapivjm (a nejsloitjm) jevem v kvantov teorii je tunelo-

vn.


15/20

195

T U N E L O V N P R O S T O R E M A A S E M

Sedm napklad nyn v kesle. Mylenka, e m tlo nhle prosvit mezimolekulami zdi v pokoji a znovu se nezvan uveleb v cizm pokoji, je ne-pjemn. Je tak nepravdpodobn. Kvantov mechanika vak postuluje, eexistuje konen (by mal) pravdpodobnost, e i nejnepravdpodobnj, bi-zarn udlost jako e se jednoho rna probudme a nae postel bude sttuprosted amazonskho pralesa se me skuten pihodit. Vechny ud-losti, a jakkoli podivn, se v kvantov teorii stvaj pravdpodobnostmi.

Tento proces tunelovn zn vce jako science fiction ne jako skuten vda.Tunelovn vak lze zmit v laboratoi a vlastn tak e zhadu radioaktiv-nho rozpadu. Normln je jdro atomu stabiln. Protony a neutrony v jdrujsou spolu svzny jadernou silou. Existuje ale mal pravdpodobnost, e sejdro rozpadne a protony a neutrony uniknou tm, e protuneluj velkou

energetickou bariru jadern sly, kter dr jdro pohromad. Normln by-chom ekali, e mus bt vechna jdra stabiln. Je vak nepopiratelnm faktem,e jdra uranu se skuten rozpadaj, akoli by nemla; zkon o zachovn ener-gie je skuten na okamik poruen, kdy neutrony z jdra protuneluj barirou.

Kouzlo je ovem v tom, e pro velk objekty, jako teba lidi, jsou tyto prav-dpodobnosti miziv mal. Pravdpodobnost, e protunelujeme zd bhemdoby existence znmho vesmru je naprosto nepatrn. Mohu se tedy spoleh-nout, e nebudu bezohledn protunelovn zd, aspo za svho ivota. Obdob-

n n vesmr, kter byl pvodn desetirozmrn, nebyl stabiln; protunelovala vybuchl na jeden vesmr tyrozmrn a jeden estirozmrn.

Abychom porozumli tto form tunelovn, pedstavme si film s CharlieChaplinem, kde Chaplin se sna nathnout prostradlo na velkou postelovoumatraci. Prostradlo m v rozch prunou gumou. Je ponkud mal, take semus snait pracn pethnout prun rohy pes rohy matrace jeden po dru-hm. Spokojen se kleb, kdy je prostradlo konen hladce nataen pesvechny tyi rohy. Napt je vak pli velk; jeden z prunch roh prost-

radla sklouzne ze svho rohu matrace a prostradlo se zkrabat. Zklamanprun roh znovu pethne, avak vtom sesko prostradlo z jinho rohu.Pokad, kdy nathne prun roh prostradla pes roh matrace, jin prunroh sklouzne.

Tento proces se nazv naruen symetrie. Hladce nataen prostradlo mvysok stupe soumrnosti. Pi otoen postele o 180 zstv prostradlostejn. Tento vysoce symetrick stav se nazvfalen vakuum. Falen vaku-um sice vypad zcela symetricky, nen vak stabiln. Prostradlu se nechce se-

trvat v tomto nataenm stavu. Existuje tu pli velk napt. Energie je pli


16/20

196

P E D S T V O E N M

velk. Proto jeden z prunch roh sklouzne a prostradlo se zkrabat. Syme-trie je naruena a prostradlo pelo do stavu ni energie s mn soumrnos-ti. Otome-li zkrabacen prostradlo o 180, nebude ji vypadat stejn.

Nahrame nyn prostradlo desetirozmrnm prostoroasem, prostoroa-sem dokonal symetrie. Na zatku asu byl vesmr dokonale symetrick.Kdyby tu nkdo tehdy byl, pohyboval by se voln bez problmu ve vech de-seti rozmrech. V t dob byly gravitace, slab, siln a elektromagnetick slasjednoceny v superstrun. Vechna hmota i vechny sly byly soust thostrunovho multipletu. Tato soumrnost ale nemohla trvat vn. Desetiroz-mrn vesmr byl sice perfektn soumrn, avak nestabiln, pesn jako onoprostradlo, a nalzal se ve falenm vakuu. Protunelovn do stavu s nienergi bylo nevyhnuteln. Kdy k nmu nakonec dolo, nastal fzov pe-

chod a symetrie se ztratila.Protoe se vesmr poal tpit na jeden tyrozmrn a jeden estirozmr-

n, nebyl ji symetrick. est rozmr se zkrabatilo, stejn jako se zkrabatprostradlo, kdy z matrace sklouzne jeden z prunch roh. Vimnme sivak, e jsou tyi zpsoby, jak se prostradlo me zkrabatit, podle toho, kte-r z roh sklouzne prvn. Pro desetirozmrn vesmr ovem existuj patrnmiliny zpsob, jak se zkrabatit. Mme-li spotat, ktermu stavu dv deseti-rozmrn vesmr pednost, musme vyeit strunovou teorii pole s pouitm

teorie fzovch pechod, co pedstavuje nejobtnj problm kvantovteorie.

NARUEN SYMETRIEFzov pechody nejsou nic novho. Pomysleme na n vlastn ivot. GailSheehyov zdrazuje ve sv knize Pechody, e ivot nen plynulm proudemzkuenost, jak to asto vypad, nbr ve skutenosti prochz nkolika stdii,

charakterizovanmi specifickmi konflikty, kter se mus vyeit, a cli, jichje nutno doshnout.

Psycholog Erik Erikson dokonce pedloil teorii psychologickch stdi v-voje. Kadou fzi charakterizuje fundamentln konflikt. Pokud je tento kon-flikt sprvn vyeen, pejdeme do dal fze. Jestlie konflikt vyeen nen,me se zantit a dokonce zpsobit regresi do ranjho obdob. Obdobnukzal psycholog Jean Piaget, e mentln rozvoj v ranm dtstv tak nenplynulm procesem uen, nbr je naopak charakterizovn nhlmi skoky ve

schopnosti dtte vytvet si pojmy. Jeden msc star dt pestv sledovat


17/20

197

N A R U E N S Y M E T R I E

m, jakmile se mu odkutl z dohledu, protoe nechpe, e objekt dle exis-tuje, i kdy jej u nevid. Pt msc je to dtti ji jasn.

To je zklad dialektiky. Podle tto filozofie prochzej vechny objekty (lid,plyny, sm vesmr) sri stadi. Kad stadium je charakterizovno konfliktemmezi dvma protichdnmi silami. Povaha tohoto konfliktu uruje povahustadia. Kdy se konflikt vye, pejde objekt do vyho stadia zvanho synt-za, kde zan nov antagonismus, a proces se opt rozbh na vy rovni.

Filozofov to nazvaj pechodem kvantity v kvalitu. Mal kvantitativnzmny se nakonec nahromad, a dojde ke kvalitativnmu zlomu oproti minu-losti. Tato teorie se tk t spolenost. Napt ve spolenosti me dramatic-ky narstat, jako tomu bylo ve Francii koncem 18. stolet. Sedlky ohroovalhladomor, dochzelo k samovolnm hladovm boum, aristokracie se sthla

do svch pevnost. Kdy napt doshlo bodu zlomu, dolo k fzovmu pe-chodu od kvantity ke kvalit: sedlci se chopili zbran, zmocnili se Paea dobyli Bastilu.

Fzov pechody mohou bt i docela vbun. Pedstavme si napkladeku pehrazenou hrz. Ndr za hrz se rychle pln vodou pod obrovskmtlakem. Ndr je nestabiln a nachz se ve falenm vakuu. Voda by dala ped-nost tomu bt ve svm pravm vakuu, tedy nejradji by protrhla hrz a valilase dol, do stavu s ni energi. Fzov pechod by tedy vedl k protren pe-

hrady, co by mohlo mt katastrofln nsledky.Jet explozivnjm pkladem je atomov puma. Falen vakuum odpov-

d stabilnmu uranovmu jdru. Uranov jdro se sice jev jako stabiln, jsouv nm vak uvznny obrovsk explozivn energie, milinkrt silnj ne vestejnm mnostv chemick trhaviny. Jednou za as tuneluje jdro na ni hla-dinu, co znamen, e se jdro samo od sebe samovoln roztp. Tomu se kradioaktivn rozpad. Vechnu tuto zadrovanou energii lze vak uvolnit najed-nou tm, e jdra bombardujeme neutrony. Pak ovem nastane jadern v-

buch.Vdci objevili u fzovch pechod nov jev, a to e je obyejn provz

naruen symetrie. Nositel Nobelovy ceny Abdus Salam m rd nsledujcpklad: Pedstavme si kruhov hodovn stl, kde host sed se sklenic am-paskho na kad stran. Existuje tu symetrie. Podvme-li se na stl s hostyv zrcadle, vidme tot: host sed u stolu se sklenic ampaskho na kadstran. Stejn meme stl s hosty otoit a obraz zstane t.

Nyn symetrii narume. Pedpokldejme, e prvn z host shne po skleni-

ci po sv pravici. Podle zvyklost tak vichni ostatn host zdvihnou sklenici


18/20

198

P E D S T V O E N M

se ampaskm po sv prav stran. Vimnme si, e v zrcadle vidme nynhostinu v opan situaci: Vichni host zdvihli sklenici po sv levici. Byla na-ruena levo-prav symetrie.

Jin pklad naruen symetrie pochz ze star pohdky o princezn uvz-nn na vrcholku leskl sklenn koule. Akoli nen drena za dnmi elez-nmi memi, neme odtud pry, protoe jakmile udl sebemen pohyb,sklouzne z koule a zabije se. Mnoz princov se pokusili princeznu zachrnit,nepodailo se jim vak vyplhat na kouli, kter je pli hladk a kluzk. Jdeo pklad naruen symetrie. Dokud stoj princezna na vrcholku koule, jev perfektn soumrnm stavu. Na kouli nen dn upednostnn smr.Meme pootoit kouli o libovoln hel, a situace zstv stejn. Jakkoli ne-opatrn pohyb smrem od stedu ale zpsob, e princezna spadne, a tm se

symetrie naru. Jestlie napklad spadne na zpad, naru se rotan symet-rie. Zpadn smr se nyn odliuje.

Stav s maximln symetri je tud asto tak nestabiln, a proto odpovdfalenmu vakuu. Stav skutenho vakua odpovd pdu princezny z koule.Takto odpovd fzov pechod (pd z koule) naruen symetrie (volb zpad-nho smru).

U superstrunov teorie pedpokldaj fyzikov (neumj to ovem jet do-kzat), e pvodn desetirozmrn vesmr byl nestabiln a protuneloval se do

vesmru tyrozmrnho a estirozmrnho. Pvodn vesmr byl tud ve sta-vu falenho vakua, dokonal symetrie, zatmco dnes se nalzme v naru-enm stavu pravho vakua.

To vede ke znepokojiv otzce: Co by se stalo, kdyby n vesmr vlastnnebyl pravm vakuem? Co by se stalo, kdyby superstruna zvolila n vesmrjen doasn, prav vakuum by se vak nalzalo mezi miliny monch vesm-r? Mlo by to katastrofick dsledky. V mnoha jinch eench zjiujeme, ese tam nevyskytuje standardn model. Jestlie tedy by pravm vakuem byl ve

skutenosti stav, kde nen standardn model obsaen, pak by se zhroutilyvechny chemick a fyzikln zkony, jak je znme.

A by se to stalo, v naem vesmru by se nhle objevila mal bublinka. Uvnitbublinky by ji standardn model nevldl a platily by zde jin chemick a fy-zikln zkony. Hmota uvnit bublinky by se rozpadla a mon znovu zformo-vala jinmi zpsoby. Bublina by se pak rychlost svtla rozpnala a polykala celhvzdn soustavy, galaxie a galaktick shluky, a by spolkla cel vesmr.

Naprosto by ns to zaskoilo. ilo by se to rychlost svtla, a tak by to neby-

lo mon pedem zpozorovat. Nikdy bychom se nedovdli, co se nm to stalo.


19/20

199

O C H L A Z O V N V E L K H O T E S K U

OD KOSTEK LEDU K SUPERSTRUNMPedstavme si v na kuchyni obyejnou kostku ledu uvnit tlakovho hrnce.Vichni vme, co se stane, zapneme-li vai. Co se vak stane kostce ledu, kdyji zahejeme na bilin bilin stup?

Kdy na vaii ohvme kostku ledu, nejdve roztaje a zmn se ve vodu;tedy prodl fzov pechod. Zahvejme vodu a k varu. Projde dalm fzo-vm pechodem a zmn se v pru. Zahvejme nyn pru dle na obrovskteploty. Nakonec se molekuly vody rozpadnou. Energie molekul peshnevazebn energii molekul, take se rozpadnou na elementrn vodk a kyslk.

Nyn zahvme dle nad 3000 K, a se atomy vodku i kyslku roztp.Elektrony se oddl od jader a my nyn mme plazmu (ionizovan plyn), as-to nazvanou tvrtm skupenstvm hmoty (po pevnch ltkch, kapalinch

a plynech). I kdy plazma nen soust na kadodenn zkuenosti, vidmeji, kdykoli se podvme do slunce. Plazma je ve skutenosti nejobvyklejmskupenstvm hmoty ve vesmru.

Nyn zahvejme plazmu na plotn na 1 miliardu K, a se jdra vodkua kyslku rozpadnou a my dostvme plyn z jednotlivch neutron a proto-n, jak je uvnit neutronovch hvzd.

Jestlie zahvme plyn z nukleon jet dle na 10 bilin K, zmn setyto jadern stice na jednotliv kvarky. Mme nyn plyn z kvark a lepton

(elektron a neutrin).Kdy zahejeme tento plyn na 1000 bilin K, dojde ke sjednocen elek-

tromagnetick a slab sly. Pi tto teplot se objev symetrie SU(2) U(1). Pi1028 K se sjednot elektroslab a siln sla a objev se GUT symetrie (SU(5),O(10) nebo E(6)).

Konen pi neuvitelnch 1032 K se sjednot gravitace s GUT silou a vyno- se vechny symetrie desetirozmrn superstruny. Mme nyn plyn ze super-strun. V tuto chvli obsahuje tlakov hrnec tolik energie, e se zane kivit geo-

metrie prostoroasu, a rozmrnost prostoroasu by se mohla zmnit. Prostorkolem by se mohl stt nestabilnm, jeho struktura se naru a v kuchyni by semohla vytvoit erv dra. V tuto chvli by patrn bylo radno kuchy opustit.

OCHLAZOVN VELKHO TESKUOhvnm obyejn kostky ledu na fantastick teploty se meme dobrat su-perstruny. Pouili jsme se, e hmota prochz pi zahvn uritmi stdii vvo-

je. Jak zvyujeme energii, vznik nakonec znovu jedna symetrie za druhou.


20/20

200

P E D S T V O E N M

Obrtme-li tento postup, meme pochopit, jak dolo k velkmu teskujako posloupnosti rznch stdi. Msto abychom zahvali kostku ledu, ochla-zujeme nyn superhorkou hmotu ve vesmru a prochzme rznmi stdii.Zaneme-li okamikem Stvoen, mme nsledujc stdia ve vvoji vesmru.

1043 sekundy. Desetirozmrn vesmr se rozpad na ty- a estirozmrn.estirozmrn vesmr se zkrabat na velikost 1032 cm. tyrozmrn vesmrse rychle rozpn. Teplota je 1032 K.

1035 sekundy. Sla GUT se rozpad; siln sla ji nen sjednocena s elektro-slabmi interakcemi. Od symetrie GUT se oddluje SU(3). Mal msteko vevtm z obou vesmr se zvt na 1050-nsobek a stv se nakonec nam vi-ditelnm vesmrem.

109 sekundy. Teplota je nyn 1015 K a elektroslab symetrie se rozpad naSU(2) a U(1).

103 sekundy. Kvarky se zanaj sluovat na neutrony a protony. Teplota jepiblin 1014K.

3 minuty. Protony a neutrony se nyn sluuj na stabiln jdra. Energie n-hodnch srek ji nesta na rozruen vznikajcch jader. Prostor je jet st-le neprhledn, protoe ionty nepropoutj dobe svtlo.

300 000 let. Elektrony se zanaj usazovat kolem jader. Zanaj se tvoit

atomy. Protoe se svtlo ji tolik nerozptyluje a nepohlcuje, stv se vesmrprhlednm. Prostor je nyn ern.

3 miliardy let. Objevuj se prvn kvazary.5 miliard let. Objevuj se prvn galaxie.10 a 15 miliard let. Rod se slunen soustava. O nkolik miliard let pozd-

ji se na Zemi objevuj prvn formy ivota.

Vypad tm nepochopiteln, e my jako inteligentn opice na tet planet

nevznamn hvzdy v nevznamn galaxii jsme schopni rekonstruovat historiinaeho vesmru zptn a tm k okamiku jeho zrozen, kdy teploty a tlakypesahuj vechno, co se kdy v na slunen soustav objevilo. Avak kvantovteorie slab, elektromagnetick a siln interakce nm tento obraz podv.

Jakkoli pekvapujc je tento pbh Stvoen, snad jet podivnj je mo-nost, e erv dry mohou slouit jako prchody do jinho vesmru a snadi jako stroje asu do minulosti a budoucnosti. A budou fyzikov vyzbrojenikvantovou gravitan teori, budou schopni odpovdt na zajmav otzky:

Existuj paraleln svty? Je mono zmnit minulost?

Hyperprostor

Documents

Transcript of Hyperprostor