ALAN WOODS, TED GRANT
Překlad: M.Matejovský
Hawkingova teória pritiahla veľkú pozornosť. Jeho dobre napísaný bestseller Stručná história času, od veľkého tresku po čierne diery bola kniha, ktorá asi viac než akákoľvek iná pritiahla pozornosť verejnosti ku novým teóriam kozmológie. Autorov priezračný štýl zjednodušil a zatraktívnil aj tie nazložitejšie myšlienky. Je to pre dobré čítanie, ale to isté platí aj pre veľa diel vedecko-fantastickej literatúry. Pozorovania takmer úplne nahradili matematické modely.
NEUTRÓNOVÉ HVIEZDY
V rozpore s ideou antiky, že hviezdy sú večné a nemenné, preukázala moderná astronómia, že hviezdy a ostatné nebeské telesá majú históriu, vznik a život a zánik - gigantické, riedke a červené v mladosti, neskôr modré, horúce a žiarivé, scvrknuté, husté a znovu červené v starobe. Astronomické pozorovania výkonnými ďalekohľadmi poskytli nesmierne množstvo informácií. Už pred druhou svetovou vojnou na samotnom Harvarde usporiadala Annie J. Cannonová štvrtinu milióna hviezd do štyridsiatich tried. Teraz je prostredníctvom rádioteleskopov a prieskumu vesmíru známych oveľa viac.
Britský astronóm Fred Hoyle vykonal podrobný výskum života a smrti hviezd. Hviezdy sú poháňané fúziou vodíka na hélium v jadre. Hviezda vo svojich raných štádiách len málo mení veľkosť alebo teplotu. To je súčasný stav nášho Slnka. Skôr alebo neskôr sa však vodík, ktorý sa v horúcom jadre spotrebúva, zmení na hélium. Ten sa v jadre hromadí až kým, keď dosiahne určitú veľkosť, sa kvantita nezmení v kvalitu. Nastane dramatická zmena, ktorá spôsobí náhlu zmenu vo veľkosti a teplote. Hviezda sa prudko rozpína, pričom jej povrch stráca teplo. Stáva sa červeným obrom.
Podľa tejto teórie sa héliové jadro zmenšuje a zvyšuje teplotu do bodu, kedy sa jadro hélia môže zlučovať a vytvoriť uhlík, uvoľniac tak novú energiu. Ako sa ohrieva, stále viac sa zmenšuje. V tejto fáze sa život hviezdy rýchlo chýli ku koncu, pretože energia produkovaná fúziou hélia je oveľa menšia, než produkovaná fúziou vodíka. V istom okamihu začne slabnúť energia potrebná na rozširovanie hviezdy, ktorá pôsobí proti sťahujúcemu pôsobeniu jej vlastného gravitačného poľa. Hviezda sa rýchlo zmenšuje, rúca sa sama do seba, aby sa stala bielym trpaslíkom, obklopeným svetelným kruhom plynu, zvyšku vonkajších vrstiev odviatych teplom kontrakcie. Ide o základ planetárnych hmlovín. Hviezdy môžu zostať v tomto stave po dlhú dobu, pomaly sa ochladzujúc, až kým už nemajú dostatok tepla, aby ďalej žiarili. Potom skončia ako čierni trpaslíci.
Avšak, tieto procesy sú relatívne pokojné v porovnaní so scenárom pre väčšie hviezdy podľa Hoyla. Keď veľká hviezda dosiahne poslednú fázu vývoja, v ktorej jej vnútorná teplota dosiahne 3-4 miliardy stupňov, v jadre sa začne tvoriť železo. V určitej fáze dosiahne teplota taký bod, že sa atómy železa rozťahujú a tvoria hélium. V tomto bode sa hviezda zrúti do seba asi za jednu sekundu. Takýto obrovský kolaps spôsobí prudkú explóziu, ktorá vymrští všetok vonkajší materiál preč od jadra hviezdy. To je to, čo poznáme ako supernovu, ako tá, ktorá ohromila čínskych astronómov v 11. storočí.
Vyvstáva otázka, čo sa stane, keď sa veľká hviezda naďalej rúca do seba pod ťahom vlastnej gravitácie. Nepredstaviteľné gravitačné sily by stlačili elektróny do priestoru už obsadenom protónmi. Podľa zákona kvantovej mechaniky známeho ako Pauliho vylučovací princíp, žiadne dva elektróny nemôžu mať v atóme rovnaký energetický stav. Je to princíp pôsobiaci na neutróny, ktorý bráni ďalšiemu kolapsu. V tejto fáze sa hviezda skladá hlavne z neutrónov, z toho pochádza jej meno. Takáto hviezda má malý polomer, možno len 10 km, alebo zhruba 1/700 polomeru bieleho trpaslíka a s viac ako 100 miliónov krát vyššou hustotou, ktorá už aj u bieleho trpaslíka je veľmi vysoká. Obyčajna krabička zápaliek s takýmto materiálom by vážila ako asteroid s priemerom 1,6 kilometra.
S takouto ohromujúcou koncentráciou hmoty by gravitácia neutrónovej hviezdy stiahla všetko v okolitom priestore. Existenciu týchto neutrónových hviezd teoreticky predpovedal v roku 1932 sovietsky fyzik Lev Landau a neskôr ju podrobne skúmal J.R. Oppenheimer a ďalší. Po nejakú dobu sa pochybovalo, či také hviezdy môžu existovať. Avšak v roku 1967 objav pulzarov vnútri zvyškov supernovy ako Krabia hmlovina viedol k teórii, že pulzary sú naozaj neutrónove hviezdy. Na tomto nie je nič v rozpore so zásadami materializmu.
Pulzary sú pulzujúce hviezdy, ktoré v pravidelných intervaloch vydávajú krátke záblesky energie. Odhaduje sa, že v samotnej našej galaxii môže byť 100,000 pulzarov, z ktorých už stovky boli lokalizované. Zdroj týchto výkonných rádiových vĺn sa pokladal za neutrónovú hviezdu. Podľa teórie musí mať nesmierne silné magnetické pole. V zovretí gravitačného poľa neutrónovej hviezdy sa elektróny môžu objaviť iba na magnetických póloch, kde strácajú energiu v podobe rádiových vĺn. Tieto krátke výbuchy rádiových vĺn by sa dali vysvetliť tým, že neutrónová hviezda sa otáča. V roku 1969 bolo zaznamenané, že svetlo slabej hviezdy v Krabej hmlovine bliká prerušovane v zhode s mikrovlnnými pulzami. Išlo o prvé pozorovanie neutrónovej hviezdy. Potom, v roku 1982, bol objavený rýchly pulsar s pulzáciou 20 krát rýchlejšou než predchádzajúci v Krabej hmlovine - 642 krát za sekundu. V roku 1960 boli rádioteleskopmi objavené nové objekty, kvazary. Na konci desaťročia ich bolo objavených 150 – vzdialenosť niektorých z nich sa odhaduje na deväť miliárd svetelných rokov, za predpokladu, že červený posun je správny. Aby vôbec boli na takú obrovskú vzdialenosť viditeľné, musia tieto objekty žiariť 30 až 100 krát viac než normálne galaxie. Napriek tomu sa zdajú byť malé. To predstavuje také problémy, že niektorí astronómovia odmietajú akceptovať, že by mohli byť tak ďaleko.
Objav kvazarov dal nečakaný impulz teórii veľkého tresku. Existencia kolabujúcich hviezd s ohromne silným gravitačným poľom, predstavuje problémy, ktoré sa nedajú vyriešiť priamym pozorovaním. Táto skutočnosť otvorila dvere záplave špekulácií, vrátane najpodivnejších výkladov Einsteinovej všeobecnej teórii relativity. Ako uvádza Eric Lerner:
„Kúzlo tajomných kvazarov rýchlo pritiahlo mladých výskumných pracovníkov k tajomným výpočtom všeobecnej relativity a tak ku kozmologickým problémom, najmä tých matematickej povahy. Po roku 1964 počet článkov publikovaných v oblasti kozmológie vyskočil nahor, ale rast bol takmer úplne v čisto teoretickej rovine - matematické výpočty nejakého problému vo všeobecnej teórii relativity, ktoré sa nesnažili porovnať výsledky s pozorovaniami. Už v roku 1964 boli možno štyri z piatich dokumentov kozmológie teoretické, pričom pred desiatimi rokmi to bola len tretina.“ (tamtiež, str.149)
Treba jasne rozlišovať medzi čiernymi dierami, ktorých existencia bola odvodená z určitého výkladu všeobecnej teórie relativity, a neutrónovými hviezdami, ktoré boli skutočne pozorované. Prostredníctvom kníh autorov, ako Stephen Hawking, zaujala myšlienka čiernych dier milióny. Napriek tomu nie je existencia čiernych dier všeobecne prijímaná, ani nebola s konečnou platnosťou preukázaná. Roger Penrose, v eseji založenej na prednáške pre Radio BBC uskutočnenej v roku 1973, opisuje teóriu čiernych dier takto:
„Čo je to čierna diera? Pre astronomické účely sa chová ako malé, veľmi zhustnuté tmavé ‚teleso‘.Ale nie je to naozaj hmotné teleso v bežnom slova zmysle. Nemá žiaden hmotný povrch. Čierna diera je oblasť prázdneho priestoru (hoci podivne deformovaného), ktorý pôsobí ako centrum gravitačnej príťažlivosti. Niekedy tam existovalo hmotné telo. Ale zrútilo sa do seba pod vplyvom vlastnej gravitácie. Čím viac sa telo zhusťovalo smerom k stredu, tým viac sa zvyšovalo jeho gravitačné pole, a tým menej bolo telo schopné zastaviť sa a naďalej sa bortilo. V určitej fáze sa dosiahol bod, z ktorého niet návratu, a telo prešlo za hranicu svojho ‚absolútneho horizontu udalostí‘.
Vrátime sa k tomu neskôr, ale pre naše terajšie účely stačí, že je to absolútny horizont udalostí, ktorý sa chová ako hraničný povrch čiernej diery. Táto plocha nie je hmotná. Je to iba demarkačná línia v priestore oddeľujúca vnútorné od vonkajšieho. Vnútorná oblasť - do ktorej telo padlo - je definovaná tým, že žiadna hmota, svetlo, alebo signál akéhokoľvek druhu nemôže z nej uniknúť, zatiaľ čo vonkajšia oblasť je miesto, z ktorého ešte môžu signály alebo hmotné častice prenikať do vonkajšieho sveta. Hmota, ktorá sa zrútila a vytvorila čiernu dieru, klesla tak hlboko do vnútra, že dosiahla neuveriteľnú hustotu, až tak, že bola zničená tým, že dosiahla ‚časopriestorovú singularitu‘ - miesto, kde fyzikálne zákony, ako ich v súčasnosti poznáme, musia prestať platiť.“ (T. Ferris, cit.d., str. 204)
STEPHEN HAWKING
V roku 1970, Stephen Hawking predniesol myšlienku, že energia čiernej diery by mohla občas vytvoriť dvojicu subatomárnych častíc, z ktorých jedna by mohol uniknúť. To by znamenalo, že čierna diera sa môže odparovať, hoci by to trvalo nepredstaviteľne dlho. Nakoniec by, podľa tohto pohľadu, explodovala, vyprodukujúc veľké množstvo gama žiarenia. Hawkingova teória pritiahla veľkú pozornosť. Jeho dobre napísaný bestseller Stručná história času, od veľkého tresku po čierne diery bola kniha, ktorá asi viac než akákoľvek iná pritiahla pozornosť verejnosti ku novým teóriam kozmológie. Autorov priezračný štýl zjednodušil a zatraktívnil aj tie nazložitejšie myšlienky. Je to pre dobré čítanie, ale to isté platí aj pre veľa diel vedecko-fantastickej literatúry. Bohužiaľ zdá sa, že sa stalo módou pre autorov populárno-náučných prác o kozmológii, aby zneli čo najviac mysticky, a aby predložili tie najbizarnejšie teórie, založené na maximálnej špekulácii a minimálnom množstve faktov. Pozorovania takmer úplne nahradili matematické modely. Hlavná filozofia tejto školy myslenia je zhrnutá v aforizme Stephena Hawkinga, „nikto sa však nemôže sporiť s matematickou vetou“.
Hawking tvrdí, že spolu s Rogerom Penroseom dokázali (matematicky), že všeobecná teória relativity „predpokladá, že vesmír musí mať začiatok a, pravdepodobne, koniec“. Základom je, že všeobecná teória relativity sa považuje za úplne pravdivú. Napriek tomu, paradoxne, v bode veľkého tresku sa všeobecná teória relativity náhle stáva irelevantnou. Prestáva platiť, rovnako ako všetky ostatné fyzikálne zákony, takže nedá sa o ňom povedať vôbec nič. Nič, teda s výnimkou metafyzickej špekulácie najhoršieho druhu. Ale k tomu sa vrátime neskôr.
Podľa tejto teórie čas a priestor neexistovali pred veľkým treskom, kedy bola všetka hmota vo vesmíre údajne sústredená v jednom nekonečne malom bode, matematikmi pomenovanom ako singularita. Hawking sám zdôrazňuje rozmery v tomto pozoruhodnom texte:
„Dnes vieme, že naša galaxia je iba jedna z niekoľko stoviek tisíc miliónov, ktoré môžeme pozorovať modernými ďalekohľadmi, každá galaxia sama obsahuje niekoľko sto tisíc miliónov hviezd ... Žijeme v galaxii, ktorá je široká asi stotisíc svetelných rokov a pomaly rotuje; hviezdy v jej špirálovitých ramenách obiehajú okolo stredu zhruba raz za niekoľko stoviek miliónov rokov. Naše Slnko je len obyčajná, priemerne veľká, žltá hviezda, v blízkosti vnútorného okraja jedného zo špirálových ramien. Od čias Aristotela a Ptolemaia, keď sme si mysleli, že Zem je stredom vesmíru, sme prešli dlhú cestu!“ (S. W. Hawking, A Brief History of Time, From the Big Bang to Black Holes, str. 34.)
V skutočnosti to veľmi veľké množstvo hmoty tu uvedené nedáva žiadnu reálnu predstavu o množstve hmoty vo vesmíre. Po celú dobu objavujeme nové galaxie a superklastre a tomuto procesu niet konca. Možno sme v niektorých ohľadoch urazili od Aristotela dlhú cestu. Ale v iných, zdá sa, sme ďaleko ďaleko za ním. Aristoteles by nikdy nehovoril o čase predtým než vznikol čas, alebo, že celý vesmír bol vlastne vytvorený z ničoho. Aby sme našli takéto idey, museli by sme sa vrátiť o niekoľko tisíc rokov do sveta židovsko-babylónskeho mýtu o stvorení.
Kedykoľvek sa niekto pokúsi protestovať proti takýmto postupom, okamžite ho postavia pred veľkého Alberta Einsteina, ako keď neposlušného školáka dotiahnu do riaditeľovej kancelárie a dajú mu prísnu prednášku o potrebe prejavovať väčšiu úctu všeobecnej teórii relativity, a že nikto sa nemôže sporiť s matematickými vzorcami, a takto prísne potrestaného ho pošlú domov. Hlavný rozdiel je, že väčšina riaditeľov škôl sú živí, kým Einstein je mŕtvy, a preto sa nemôže vyjadriť k takejto interpretácii jeho teórií. V skutočnosti by človek márne pátral vo všetkých spisoch Einsteina po odkaze na veľký tresk, čierne diery a podobne. Einstein sám, aj keď spočiatku inklinoval k filozofickému idealizmu, bol nezmieriteľne proti mysticizmu vo vede. Posledné desaťročie svojho života strávil bojom proti subjektívno-idealistickým názorom Heisenberga a Bohra a fakticky sa priblížil materialistickej pozícii. Určite by bol zdesený z toho, aké mystické závery sa vytvárajú z jeho teórie. Nasledujúci citát je dobrým príkladom:
„Jednou z vlastností všetkých Friedmanových riešení je, že v určitom okamihu v minulosti (pred desiatimi až dvadsiatimi miliardami rokov) bola vzdialenosť medzi susednými galaxiami nulová. Vtedy, v čase takzvaného veľkého tresku, vzrástla hustota vesmíru a zakrivenie priestoročasu nad všetky medze. Keďže matematika vlastne nevie dobre pracovať s nekonečnými číslami, znamená to, že sama všeobecná teória relativity (na ktorej sú Friedmanove riešenia založené) prestáva v tomto bode priestoročasu platiť. Takýto bod nazývajú matematici singularitou. Všetky naše úvahy vychádzajú z predpokladu, že priestoročas je hladký a takmer plochý, takže pri veľkom tresku prestávajú platiť. I keby nejaké udalosti pred veľkým treskom nastali, nemohli by sme na ich základe určiť nič z toho, čo sa stane neskôr. Teória tu stráca schopnosť predpovedať. Podobne so znalosťou udalostí po veľkom tresku, čo je práve náš prípad, sa neda zistiť, čo bolo pred ním. Čo sa však nás týka, udalosti pred veľkým treskom nemohli mať žiadne dôsledky na vývoj po ňom, takže by nemali byť zahrňované do vedeckého obrazu vesmíru. Mali by sme ich z modelu vypustiť s poukázaním, že čas začal pri veľkom tresku.“ (Stephen Hawking, Stručná historie času, str. 56)
Takéto prechody silne pripomínajú duševnú gymnastiku stredovekých učencov, ktorí sa sporili o počte anjelov, ktorí by mohli tancovať na hrote ihli. To nemyslíme ako urážku. Ak je platnosť argumentu daná vnútorným súladom, potom boli argumenty učencov takisto platné. Neboli to blázni, ale vysoko kvalifikovaní logici a matematici, ktorí budovali teoretické pojmy, prepracované a svojim spôsobom dokonalé ako stredoveké katedrály. Bolo iba potrebné prijať ich predpoklady a všetko do seba zapadlo. Problém je, či je pôvodný predpoklad platný, alebo nie. To je všeobecný problém celej matematiky a jej hlavná slabosť. A celá táto teória sa veľmi silno opiera o matematiku.
„Vtedy, v čase takzvaného veľkého tresku...“ Ale ak neexistoval čas, ako sa vôbec môžeme na neho odkazovať ako na „čas“? Čas mal v tomto bode začať. Takže čo bolo pred časom? Čas, keď nebol čas! Protirečivá povaha tejto idey bije do očí. Čas a priestor sú spôsob existencie hmoty. Ak neexistoval čas ani priestor ani hmota, čo existovalo? Energia? Ale energia je, ako vysvetľuje Einstein, len ďalším prejavom hmoty. Silové pole? Ale silové pole je tiež energia, takže ťažkosť ostáva. Jediný spôsob, ako sa môžeme času zbaviť je, ak pred veľkým treskom bolo - nič.
Problém je, ako je možné sa dostať z ničoho k niečomu? Ak niekto zmýšľa nábožensky, nemá žiadny problém, Boh stvoril vesmír z ničoho. To je náuka katolíckej cirkvi, vytvorenie ex nihilo. Hawking si je dobre vedomý tejto skutočnosti, ako hneď v ďalšom riadku hovorí:
„Mnoho ľudí nemá myšlienku o počiatku času v obľube, asi preto, že zaváňa intervenciou Boha. (Na druhej strane katolícka cirkev model veľkého tresku prijala a roku 1951 oficiálne prehlásila, že je v súlade s bibliou).“ (Stephen Hawking, Stručná historie času, str. 56)
Sám Hawking nechce prijať tento záver. Ale je neodvratný. Celý zmätok vzniká z filozoficky nesprávneho konceptu času. Za to je zodpovedný čiastočne Einstein, pretože zaviedol subjektívny prvok tým, že zamenil meranie času s časom samotným. Tu opäť zaúradovala extrémna reakcia proti starej mechanickej fyzike Newtona. Otázkou nie je, či je čas „relatívny“ alebo „absolútny“. Hlavnou otázkou, ktorú treba riešiť, je, či čas je objektívny alebo subjektívny, či čas je spôsob existencie hmoty alebo úplne subjektívny koncept, ktorý existuje v mysli a určuje ho pozorovateľ. Hawking jasne prijíma subjektívny pohľad na čas, keď píše:
„Newtonove zákony pohybu znamenali koniec možnosti stanoviť absolútnu polohu objektov v priestore. Teória relativity sa zbavila aj absolútneho času. Predstavme si dvojčatá, z ktorých jedno žije na vrchole hory, zatiaľčo druhé pri mori. Prvé z dvojčiat bude starnúť rýchlejšie než jeho súrodenec; keď sa stretnú po čase, bude staršie. Rozdiel je v tomto prípade zanedbateľný, ale mohol by byť omnoho výraznejší, keby sa jeden zo súrodencov vydal na dlhú kozmickú cestu rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla. Tento pozoruhodný jav je známy ako paradox dvojčiat, ale paradoxom sa stane iba vtedy, ak zotrváme pri myšlienke absolútneho času. V relativite neexistuje žiadny jednoznačne daný absolútny čas; namiesto neho má každý jednotlivec svoju vlastnú mieru času, závislú na tom, kde sa nachádza a ako sa pohybuje.“ (Stephen Hawking, Stručná historie času, str. 43)
Niet sporu, že existuje subjektívny prvok pri meraní času. Meriame čas podľa určitého referenčného rámca, ktorý sa môže meniť a aj sa mení z miesta na miesto. Čas v Londýne sa líši od času v Sydney alebo v New Yorku. Ale to neznamená, že čas je čisto subjektívny. Objektívne procesy vo vesmíre prebiehajú, či sme schopní ich merať, alebo nie. Čas, priestor a pohyb sú vlastné hmote a nemajú začiatok ani koniec.
Tu je zaujímavé poznamenať, čo na túto tému povedal Engels:
„Poďme ďalej. Teda čas mal kedysi začiatok. Čo bolo pred týmto začiatkom? Svet zotrvávajúci v nemennom stave rovnajúcom sa sebe samému. A keďže v tomto stave niet nijakých za sebou nasledujúcich zmien, musí sa aj špeciálnejší pojem času zmeniť na všeobecnejšiu ideu bytia. Po prvé, nás tu vôbec nezaujíma, aké pojmy sa premieňajú v hlave pána Dühringa. Nejde o pojem času, ale o skutočný čas, ktorého sa pán Dühring tak lacno nijako nezbaví. Po druhé, i keby sa pojem času hocako zmenil na všeobecnejšiu ideu bytia, nedostali by sme sa tým ani o krok ďalej. Pretože základnými formami všetkého bytia sú priestor a čas a bytie mimo času je rovnaký nezmysel ako bytie mimo priestoru. Hegelovské ‘bytia uplynulé bez času’ a novoschellingovské ‘bytie pred nepamäťou’ sú v porovnaní s bytím mimo času ešte celkom racionálne predstavy. Preto pán Dühring postupuje odrazu veľmi obozretne: je to vlastne čas, ale taký, ktorý sa v podstate nedá nazvať časom: veď čas sám osebe sa neskladá z reálnych častí a len náš rozum ho rozdeľuje podľa ľubovôle – iba skutočné naplnenie času rozlíšiteľnými faktmi patrí do sféry toho, čo sa dá spočítať; vôbec sa nedá zistiť, čo má znamenať hromadenie prázdneho trvania. Čo toto hromadenie má znamenať, je tu celkom ľahostajné; otázka znie, či svet tu trvá v predpokladanom stave, či prechádza trvaním v čase? Už dávno vieme, že meraním takého bezobsažného trvania sa nikam nedostaneme, takisto ako ani bezúčelným a bezcieľným premeriavaním prázdneho priestoru, a Hegel, práve pre jalovosť takéhoto počínania, nazýva túto nekonečnosť zlou nekonečnosťou.“ (F.Engels, Anti-Dühring, in Marx, Engels, Vybrané spisy v piatich zväzkoch, zv.4, str.101-102)