ALAN WOODS, TED GRANT
Překlad: M.Matejovský
Ak bol vesmír stvorený pred 15 miliardami rokov, ako predpokladá model, jednoducho nebolo dosť času na to, aby hmota, ktorú pozorujeme, stuhla do galaxií ako Mliečna dráha bez pomoci neviditeľnej „tmavej hmoty“. Podľa kozmológov-zástancov veľkého tresku, aby sa od veľkého tresku sformovali galaxie, muselo existovať dostatočné množstvo hmoty vo vesmíre, aby pôsobením gravitačného zákona zastavilo expanziu. To má predstavovať hustotu asi desať atómov na meter kubický. V skutočnosti je množstvo hmoty v pozorovanom vesmíre asi jeden atóm na desať kubických metrov - stokrát menej ako predpokladá teória.
TMAVÁ HMOTA?
Zakaždým, keď sa hypotéza veľkého tresku dostane do ťažkosti, namiesto toho, aby ju opustili, jej priaznivci len presunú bránku, zavádzajú nové a stále viac vymyslené predpoklady, aby ju vytiahli na breh. Ako príklad spomeňme, že táto teória vyžaduje isté množstvo hmoty vo vesmíre. Ak bol vesmír stvorený pred 15 miliardami rokov, ako predpokladá model, jednoducho nebolo dosť času na to, aby hmota, ktorú pozorujeme, stuhla do galaxií ako Mliečna dráha bez pomoci neviditeľnej „tmavej hmoty“. Podľa kozmológov-zástancov veľkého tresku, aby sa od veľkého tresku sformovali galaxie, muselo existovať dostatočné množstvo hmoty vo vesmíre, aby pôsobením gravitačného zákona zastavilo expanziu. To má predstavovať hustotu asi desať atómov na meter kubický. V skutočnosti je množstvo hmoty v pozorovanom vesmíre asi jeden atóm na desať kubických metrov - stokrát menej ako predpokladá teória.
Kozmológovia sa rozhodli vyjadrovať hustotu vesmíru ako pomer hustoty potrebnej na zastavenie expanzie. Nazývajú to pomer omega. Omega rovné 1 je dostatočné, aby zastavilo expanziu. Bohužiaľ skutočný pozorovaný pomer je okolo 0,01 alebo 0,02. Približne 99% z požadovanej hmoty akosi „zmizlo“. Ako vyriešiť hlavolam? Veľmi jednoducho. Keďže teória vyžaduje prítomnosť hmoty, svojvoľne stanovili hodnotu omega na takmer 1 a potom začali zbesilo hľadať chýbajúcu hmotu! Prvý problém pre veľký tresk je pôvod galaxií. Akým spôsobom mimoriadne rovnomerné žiarenie pozadia vytvorilo tak „hrudkovitý“, nepravidelný vesmír? Takzvané „zvlnenie“ (anizotropia) v žiarení malo byť odrazom nakopenia hmoty, okolo ktorej by sa čoskoro začali zhlukovať galaxie. Ale pozorované nepravidelnosti sú príliš malé, aby mali na svedomí vznik galaxií, ak neexistuje oveľa viac hmoty, ktorá by sa pôsobením gravitácie mohla zhlukovať. Ak chcete byť presný, je potrebné 99% hmoty, ktorá jednoducho chýba.
Tu prichádza na pomoc „chladná temná hmota“. Je dôležité si uvedomiť, že ju nikto nikdy nevidel. Jej existencia bola navrhnutá pred viac ako desať rokmi, aby zaplnila trápnu dieru v teórii veľkého tresku. Keďže je možné pozorovať len 1 alebo 2% vesmíru, zvyšných asi 99% pozostáva z údajne neviditeľnej hmoty, ktorá je tmavá a studená a neemituje žiadne žiarenie. Takéto podivné častice sa nepodarilo pozorovať ani po desiatich rokoch hľadania. Ale napriek tomu zaujímajú ústredné miesto v teórii, jednoducho preto, lebo teória vyžaduje, aby existovali.
Našťastie je možné pomerne presne vypočítať množstvo hmoty v pozorovateľnom vesmíre. Je to zhruba jeden atóm na každých desať kubických metrov. To je stokrát menej ako množstvo požadované teóriou veľkého tresku. Ale, ako novinári s obľubou hovoria, nedovoľte, aby fakty pokazili dobrý príbeh! Ak nie je vo vesmíre toľko hmoty, koľko vyžauje teória, potom musí existovať strašne veľa hmoty, ktorú nemôžeme vidieť. Ako povedal Brent Tully, „Je znepokojujúce, že zakaždým, keď je nové pozorovanie, vzniká nová teória.“
V tejto fáze sa obrancovia veľkého tresku rozhodli zavolať na pomoc siedmu kavalériu, v podobe časticových fyzikov. Misia, ktorú boli povolaní vykonať, stavia všetky hrdinské činy Johna Wayna úplne do tieňa. Najviac, čo niekedy musel urobiť, bolo nájsť nejaké nešťastné ženy a deti, ktoré odniesli Indiáni. Ale keď kozmológovia zavolali svojich kolegov, ktorí boli zaneprázdnení skúmaním záhad „vnútorného vesmíru“, ich žiadosť bola trochu ambicióznejšia. Chceli, aby našli tých zhruba 99% vesmíru, ktoré bezohľadne „zmizlo“. Kým nenájdu túto chýbajúcu hmotu, ich rovnice jednoducho nebudú sedieť a štandardná teória pôvodu vesmíru bude mať problém!
Vo svojej knihe K Veľkému tresku nikdy nedošlo (The Big Bang Never Happened) Eric Lerner detailne opisuje celý rad pozorovaní, ktorých výsledky boli publikované vo vedeckých časopisoch a ktoré úplne vyvracajú predstavu o temnej hmote. Napriek tomu, pred tvárou všetkých dôkazov sa zástancovia veľkého tresku naďalej správajú ako učený profesor, ktorý odmietol pozrieť cez ďalekohľad, aby overil správnosť teórií Galileiho. Temná hmota musí existovať, pretože naša to teória vyžaduje!
„Testom vedeckej teórie,“ píše Lerner, „je zhoda predikcií a pozorovania a veľký tresk prepadol. Predpokladá, že vo vesmíre by nemali existovať žiadne objekty staršie ako dvadsať miliárd rokov a v priemere väčšie ako 150 miliónov svetelných rokov. Existujú. Predpokladá, že vesmír v celej svojej rozhľahlosti by mal byť hladký a homogénny. Ale nie je. Teória predpokladá, že aby z malých fluktuácií evidentných v mikrovlnnom žiarení pozadia vznikli galaxie, ktoré vidíme okolo nás, musí existovať stokrát viac tmavej hmoty ako viditeľnej hmoty. Neexistuje žiadny dôkaz, že akákoľvek tmavá hmota vôbec existuje. A ak neexistuje tmavá hmota, ktorú teória predpokladá, žiadne galaxie sa nemohli utvoriť. Napriek tomu existujú, roztrúsené po celej oblohe. Žijeme v jednej z nich.“ (tamtiež, str. 39-40)
Alanovi Guthovi sa podarilo zodpovedať niektoré z námietok proti veľkému tresku, ale iba tak, že predložil najviac fantastickú a špekulatívnu verziu teórie. Nepovedala, čo je „tmavá hmota“, ale len poskytla kozmológom jej teoretické zdôvodnenie. Jej dôležitosť je v tom, že vytvorila väzbu medzi kozmológiou a časticovou fyzikou, ktorá trvá dodnes. Problém je, že teoretická fyzika, podobne ako kozmológia, sa na obranu svojich teórií stále viac uchyľuje k apriórnym matematickým predpokladom a dáva veľmi málo záverov, ktoré sa dajú overiť v praxi. Výsledné teórie majú ešte viac špekulatívny a fantastický charakter a často sa zdá, že sú bližšie vedeckofantastickým románom, než čomukoľvek inému.
V skutočnosti fyzici, ktorí pribehli na pomoc kozmológii, majú sami veľa problémov. Alan Guth a ďalší sa snažili objaviť Teóriu veľkého zjednotenia (Grand Unified Theory - GUT), ktorá by zjednotila tri základné sily pôsobiace v prírodnom mikrosvete - elektromagnetizmus, slabé sily (ktoré spôsobujú rádioaktívny rozpad), a silné sily (ktoré držia jadro dohromady, a sú zodpovedné za uvoľňovanie jadrovej energie). Dúfali, že zopakujú Maxwellov úspech spred sto rokov, ktorý dokázal, že elektrina a magnetizmus je tá istá sila. Časticoví fyzici boli až príliš ochotní vstúpiť do spojenectva s kozmológmi v nádeji, že na nebi nájdu odpoveď na ťažkosti, v ktorých sa ocitli. V skutočnosti bol ich celý prístup podobný. Bez akéhokoľvek odkazu na pozorovania vyšli iba zo série matematických modelov a úplne vymyslených predpokladov, ktoré často boli len o niečo viac než púhe špekulácie. Objavili sa ťažkopádne a rýchlokvasené teórie, čím ďalej tým menej uveriteľné. „Inflačná“ teória je zmes všetkého.
NEUTRÍNO NA ZÁCHRANU!
Odhodlanosť, s ktorou priaznivci veľkého tresku lipnú na svojich pozíciách, ich často vedie k zábavným kotrmelcom. Po tom, čo márne hľadali chýbajúcich 99% „chladnej tmavej hmoty“, zlyhali aj pri hľadaní takej hodnoty požadovanej teóriou, ktorá by zabránila vesmíru navždy expandovať. The New Scientist publikoval 18. decembra 1993 článok s názvom Vesmír sa bude navždy rozširovať. Tento pripustil, že „skupina galaxií v súhvezdí Cepheus obsahuje oveľa menej neviditeľnej hmoty, ako sa pred niekoľkými mesiacmi predpokladalo“, a že predchádzajúce tvrdenia amerických astronómov boli „založené na chybnej analýze“. V stávke je mnoho vedeckých povestí, nehovoriac o stovkách miliónov dolárov vo výskumných grantoch. Mohla by mať táto skutočnosť nejakú súvislosť s fanatizmom, s ktorým bránia veľký tresk? Ako obvykle, videli to, čo chceli vidieť. Fakty sa museli prispôsobiť teórii!
Očividná neschopnosť nájsť „chladnú tmavú hmotu“, ktorej existencia je pre prežitie teórie nevyhnutná, vyvoláva nevôľu u viac mysliacej časti vedeckej komunity. Úvodník v The New Scientist uverejnený 4. júna 1994 so sugestívnym názvom Bláznovstvo našich dní? (A Folly of Our Time?), porovnal myšlienku tmavej hmoty so zdiskreditovaným viktoriánskym pojmom „éteru“, neviditeľného média, ktorým sa mali šíriť svetelné vlny:
„Bol neviditeľný, všadeprítomný a koncom 19. storočia v neho veril každý fyzik. Bol to, samozrejme, éter, médium, v ktorom, ako si mysleli, sa malo šíriť svetlo, ale zmenil sa na fantóma. Svetlo na svoje šírenie nepotrebuje médium, na rozdiel od zvuku.
Dnes, na sklonku 20. storočia, sa fyzici ocitajú v podivne podobnej situácii ako ich viktoriánski kolegovia. Opäť veria v niečo, čo je neviditeľné a všadeprítomné. Tentoraz je to temná hmota.“
V tomto okamihu by človek očakával, že seriózny vedec sa začne sám seba pýtať, či nie je niečo zlé s jeho teóriou. Ten istý úvodník dodáva:
„V kozmológii, ako sa zdá, sa voľné parametre rozširujú ako divý požiar. Ak pozorovania nesedia s teóriou, kozmológovia jednoducho radi pridajú nové premenné. Nepretržitým plátaním teórie môžeme opomenúť nejakú veľkú myšlienku.“ Skutočne. Ale nedovoľme, aby sa do cesty priplietli „fakty“. Ako kúzelník vyťahuje králika z klobúka, oni náhle objavili - neutríno!
Neutríno, subatomárnu časticu, popísal Hoffmann ako „neisto fluktujúce medzi existenciou a neexistenciou“. Povedané v jazyku dialektiky, „je a nie je“. Ako môže byť takýto jav v súlade so zákonom identity, ktorý kategoricky prehlasuje, že vec buď je, alebo nie je? Tvárou v tvár takýmto dilemám, ktoré sa stále a na každom kroku objavujú vo svete subatomárnych častíc skúmaných kvantovou mechanikou, existuje často tendencia k takým formuláciám, ako že neutríno je častica bez hmotnosti a náboja. Pôvodný názor, ktorý zdieľa stále veľa vedcov, bol, že neutríno nemá hmotnosť, a keďže elektrický náboj nemôže existovať bez hmotnosti, neodvratný záver bol, že neutríno nemá ani náboj.
Neutrína sú extrémne malé častice, a preto sa ťažko detekujú. Existencia neutrína mala pôvodne vysvetliť odchýlku vo veľkosti energie častíc emitovaných z jadra. Zdalo sa, že určité množstvo sa stráca, čo však nemôže nastať. Keďže zákon zachovania energie hovorí, že energia nemôže byť vytvorená ani zničená, tento jav vyžadoval ďalšie vysvetlenie. Hoci sa zdalo, že idealistický fyzik Niels Bohr bol v roku 1930 pripravený hodiť zákon zachovania energie cez palubu, ukázalo sa to mierne predčasné! Odchýlku vysvetlil objav dosiaľ neznámej častice - neutrína.
Neutrína, sformované v slnečnom jadre pri teplote 15 miliónov stupňov Celzia, sa pohybujú rýchlosťou svetla a dosahujú povrch Slnka za tri sekundy. Záplavy ich prúdia vesmírom, prechádzajú pevnými materiálmi očividne bez akejkoľvek interakcie s nimi. Neutrína sú tak malé, že prechádzajú priamo cez zemeguľu. Tieto prchavé častice sú tak malé, že ich interakcia s inými formami hmoty je minimálna. Môžu prejsť zemeguľou a dokonca aj pevným olovom bez akejkoľvek stopy. Naozaj, trilióny neutrín prechádzajú vašim telom, zatiaľ čo čítate tieto riadky. Nemusíte sa však báť, pravdepodobnosť, že jeden vo vás ostane je zanedbateľná. Odhaduje sa, že neutríno môže prejsť pevnou oceľou s hrúbkou 100 svetelných rokov len s 50 percentnou pravdepodobnostou, že ho oceľ neabsorbuje. To je dôvod, prečo tak dlho nebolo zaznamenané. Naozaj, je ťažké si predstaviť, že sa vôbec môže detekovať častica, ktorá je tak malá, že sa myslelo, že nemá hmotnosť ani náboj a môže prejsť olovom s hrúbkou 100 svetelných rokov. Ale detekovaná bola.
Zdá sa, že niektoré neutrína je možné zastaviť ekvivalentom 2,5 milimetra olova. V roku 1956 sa americkým vedcom dômyselným experimentom podarilo zachytiť anti-neutríno. Potom v roku 1968 objavili neutrína zo Slnka, hoci iba jednu tretinu množstva predpokladaného súčasnými teóriami. Neutríno má nepochybne také vlastnosti, ktoré sa nedajú teraz objaviť. Vzhľadom k jeho extrémnej malej veľkosti to neprekvapuje. Ale idea formy hmoty, ktorej chýba väčšina základných vlastností hmoty, je jasne protirečivá. Problém pravdepodobne vyriešili dva úplne odlišné experimenty. Po prvé, jeden z objaviteľov neutrína, Frederick Reines, oznámil v roku 1980, že experimentom objavil osciláciu neutrína. To by znamenalo, že neutríno má hmotnosť, ale výsledky Reinesa sa nepovažovali za presvedčivé.
Avšak, sovietski fyzici, ktorí sa zaoberali úplne iným experimentom ukázali, že elektrón-neutrína majú hmotnosť, ktorá by mohla byť takmer 40 eV (elektrónvoltov). Keďže je to iba 1/13.000 hmotnosti elektrónu, ktorý má iba 1/2000 hmotnosti protónu, sotva prekvapuje, že sa tak dlho predpokladalo, že neutríno nemá žiadnu hmotnosť.
Až donedávna vedecká komunita predpokladala, že neutríno nemá hmotnosť a ani náboj. Teraz odrazu zmenili názor a vyhlásili, že neutríno skutočne má hmotnosť a možno celkom veľkú. To je najviac udivujúca zmena, od kedy svätý Pavol spadol z koňa na ceste do Damašku! Naozaj, takýto zvláštny zhon musí vyvolávať vážne pochybnosti o motivácii tejto zázračnej premeny. Neboli tak zúfalí zo svojho neúspechu s „chladnou tmavou hmotou“, že sa nakoniec rozhodli obrátiť na neutríno? Možno si predstaviť, čo by povedal Sherlock Holmes doktorovi Watsonovi!
Napriek obrovskému pokroku vo výskume častíc nie je súčasná situácia jasná. Boli objavené stovky nových častíc, ale zatiaľ neexistuje uspokojivá všeobecná teória, ktorá by zaviedla určitý poriadok, ako ho zaviedol Mendelejev v chémii. V súčasnej dobe je snaha zjednotiť základné prírodné sily ich zoskupením do štyroch častí: gravitácia, elektromagnetizmus, a „slabé“ a „silné“ jadrovej sily, z ktorých každá pôsobí na odlišnej úrovni.
Gravitácia funguje na kozmologickej úrovni, drží pohromade hviezdy, planéty a galaxie. Elektromagnetizmus viaže atómy do molekúl, transportuje fotóny zo Slnka a hviezd, a aktivuje synapsie v mozgu. Silné sily viažu protóny a neutróny vnútri jadra atómov. Slabé sily sú vyjadrené v transmutácii nestabilných atómov počas rádioaktívneho rozpadu. Obe posledne menované sily fungujú iba na veľmi krátkej vzdialenosti. Avšak, nie je žiaden dôvod predpokladať, že toto usporiadanie je posledné slovo v tejto oblasti, v niektorých ohľadoch je to svojvoľná predstava.
Medzi týmito silami existujú veľké rozdiely. Gravitácia pôsobí na všetky formy hmoty a energie, kým silné sily pôsobia iba na jednu triedu častíc. Napriek tomu je gravitácia sto miliónov biliónov biliónov biliónov krát slabšia ako silné jadrové sily. Ešte dôležitejšie je, že nie je zrejmé, prečo by nemala existovať opačná sila ku gravitácii, zatiaľ čo elektromagnetizmus sa prejavuje ako kladný aj ako negatívny elektrický náboj. Tento problém, ktorý sa pokúsil riešiť Einstein, treba ešte vyriešiť a má zásadný vplyv na celú diskusiu o povahe vesmíru. Každá sila je zachytená inou sadou rovníc zahŕňajúcich asi dvadsať rôznych parametrov. Tie síce dávajú výsledky, ale nikto nevie prečo.
Takzvané Teórie veľkého zjednotenia (Grand Unified Theories - „GUTs“) prišli s myšlienkou, že hmota sama o sebe môže byť iba prechodná fáza vo vývoji vesmíru. Avšak predpoveď tejto teórie, že protóny sa rozpadajú, sa nepotvrdila, čo vyvrátilo jej najjednoduchšiu verziu. V snahe dať zmysel svojim vlastným objavom sa niektorí fyzici zaplietli do stále viac podivných a nádherných teórií, ako tzv. teória „supersymetrie“ („SUSYs“), ktorá by znamenala, že vesmír mal pôvodne viac ako štyri rozmery. Podľa tohto názoru by vesmír začal s, napríklad, desať rozmermi, ale bohužiaľ všetky okrem štyroch sa počas veľkého tresku zrútili, a sú teraz príliš malé na to, aby sa dali zaznamenať.
Očividne sú to práve subatomárne častice samotné, ktoré sa ako kvantá hmoty a energie mali vyzrážať z čistého priestoru. Tak sa potácajú od jednej metafyzickej špekulácie k ďalšej v márnej snahe vysvetliť základné javy vesmíru. Supersymetria vyžaduje, aby bol začiatok vesmíru v stave úplnej dokonalosti. Slovami Stephena Hawkinga, „raný vesmír bol jednoduchší, a to je oveľa príťažlivejšie, pretože bol oveľa jednoduchší“. Niektorí vedci sa dokonca snažia ospravedlniť tento typ mystickej špekulácie estetickými príčinami. Absolútna symetria je údajne krásna. Tak sme sa ocitli späť v zriedenej atmosfére idealizmu Platóna.
V skutočnosti príroda nie je charakteristická absolútnou symetriou, ale je plná rozporov, nepravidelností, kataklyziem, a náhlych prerušení kontinuity. Život sám o sebe je toho dôkazom. V každom živom systéme znamená absolútna rovnováha smrť. Protirečenie, ktoré tu pozorujeme, je tak staré ako dejiny ľudského myslenia. Je to rozpor medzi „dokonalými“ abstrakciami myslenia a nevyhnutnými nepravidelnosťami a „nedokonalosťami“, ktoré charakterizujú skutočný hmotný svet. Celý problém vyplýva zo skutočnosti, že abstraktné matematické vzorce, ktoré síce môžu alebo nemusia byť krásne, určite nereprezentujú adekvátne skutočnú prírodu. Predpokladať to je metodická chyba prvej veľkosti a nutne nás vedie k nesprávnym záverom.