ALAN WOODS, TED GRANT
Překlad: M.Matejovský
Ako s úžasom hľadíme na nekonečnú nočnú oblohu, vieme, že každé jedno z týchto nebeských telies, ktoré rozsvecujú temnotu, jedného dňa zhasne. Nielen smrteľní ľudia, ale samotné hviezdy, ktoré nesú mená bohov, prejdú agóniou a extázou zmeny, zrodenia a smrti. A istým podivným spôsobom nás toto poznanie približuje k veľkému svetu prírody, z ktorej sme prišli a do ktorej sa musíme jedného dňa vrátiť.
MYŠLIENKY VO VÁKUU
„Prečo som niekedy pred raňajkami veril až šestim nemožným veciam.“ (Lewis Carroll)
„U ľudí to nie je možné;
ale u Boha je všetko možné.“ (Matúš, 19:26)
„Nič nemožno vytvoriť z ničoho.“ (Lucretius)
Tesne pred dokončením tejto knihy sme narazili na najnovší príspevok k teórii veľkého tresku, ktorý sa objavil v The New Scientist 25. februára 1995. V článku Roberta Matthewsa s názvom Nič ako vákuum čítame nasledujúce:
„Je všade okolo vás, ale nemôžete ho cítiť. Je zdrojom všetkého, ale nie je to nič.“
Čo je tá úžasná vec? Vákuum. Čo je vákuum? Latinské slovo vacuus, z ktorého pochádza, znamená jednoducho prázdny. Slovník ho definuje ako „prázdny priestor, alebo priestor zbavený akejkoľvek hmoty a obsahu; akýkoľvek neobsadený alebo nevyplnený priestor;. prázdnota, prázdno.“ Tak to bolo doteraz. Ale už nie je. Skromné vákuum, slovami pána Matthewsa, sa stalo „jedným z najhorúcejších tém súčasnej fyziky“.
„Ukazuje sa byť rozprávkovou ríšou kúzelných účinkov: silové polia, ktoré sa vynoria z ničoho, náhle sa zjavujúce a miznúce častice a energetické chvenia bez zjavného zdroja energie.“
Vďaka Heisenbergovi a Einsteinovi (chudák Einstein!) máme „úžasné poznanie, že všade okolo nás sa ‚virtuálne‘ subatomárne častice neustále objavujú z ničoho a potom opäť miznú po uplynutí asi 10-23 sekundy. ‘Prázdny priestor’ tak nie je skutočne úplne prázdny, ale kypiace more činnosti, ktorá prestupuje celý vesmír.“ To je pravda, ale aj nie je. Je pravda, že celý vesmír je prestúpený hmotou a energiou, a že „prázdny priestor“ nie je skutočne prázdny, ale plný častíc, žiarenia a silového poľa. Je pravda, že častice sa neustále menia, a že niektoré majú život tak prchavý, že sa im hovorí „virtuálne“ častice. Tu neudivuje vôbec nič a je to známe už desaťročia. Ale vôbec nie je pravda, že sa náhle objavujú „z ničoho“. Zaoberali sme sa už týmto falošným názorom vyššie a nie je potrebné opakovať, čo sme už povedali.
Ako stará preskakujúca platňa, sa tí, ktorí chcú zaviesť idealizmus do fyziky, neustále vracajú k myšlienke, že je možné získať niečo z ničoho. Táto myšlienka je v rozpore so všetkými známymi zákonmi fyziky, vrátane kvantovej fyziky. Napriek tomu tu nachádzame neuveriteľný názor, že je možné získať energiu doslova z ničoho! Je to ako snaha o vytvorenie perpetua mobile, ktorý bol celkom správne v minulosti zosmiešnený.
Moderná fyzika začala vtedy, keď odmietla starú ideu éteru, neviditeľného univerzálneho média, ktorým sa mali šíriť svetelné vlny. Einsteinova teória špeciálnej relativity dokázala, že svetlo sa šíri vákuom a nevyžaduje žiadne špeciálne médium. Je neuveriteľné, že po tom, čo uznal Einsteina za autoritu (čo vyzerá v dnešnej dobe ako povinnosť tak, ako pokrižovanie sa pred odchodom z kostola, a je asi aj rovnako zmysluplné), sa pán Matthews snaží prepašovať éter späť do fyziky:
„To neznamená, že univerzálne fluidum nemôže existovať, ale že toto fluidum musí podliehať zákonom špeciálnej teórie relativity. Vákuum nemusí byť iba kvantové kolísanie okolo priemerného stavu pravej ničoty. Môže byť trvalým, nenulovým zdrojom energie vo vesmíre.“
Teda čo presne z toho máme? Zatiaľ sme sa dozvedeli o „neuveriteľnom“ novom vývoji vo fyzike, „rozprávkovej ríši“ častíc a boli sme uistení, že vákuá majú dostatok energie pre všetky naše potreby. Ale nezdá sa, že by tento článok povedal niečo nové. Má síce veľa tvrdení, ale málo faktov. Možno to bol autorov zámer, nahradiť ich nezrozumiteľnosťou prejavu. Čo sa myslí pod „trvalým nenulovým zdrojom energie“ sa možno len dohadovať. A čo je „priemerný stav pravej ničoty“? Ak sa tým myslí pravé vákuum, potom by bolo vhodnejšie použiť dve jasné slová miesto štyroch nejasných. Tento druh úmyselnej nezrozumiteľnosti sa používa všeobecne, najmä v tejto oblasti, na zakrytie popleteného myslenia. Prečo nehovoriť otvorene? Pokiaľ sa, samozrejme, nejedná o „pravú ničotu“ - obsahu.
Hlavnou myšlienkou článku je ukázať, že vákuum čerpá neobmedzené množstvo energie z ničoho. Jediným „dôkazom“ je pár odkazov na špeciálnu a všeobecnú teóriu relativity, ktoré sa pravidelne využívajú ako vešiak na zavesenie ľubovoľnej hypotézy. „Špeciálna teória relativity požaduje, aby sa vlastnosti vákua javili rovnako všetkým pozorovateľom bez ohľadu na ich rýchlosť. Aby to tak bolo, musí tlak vo vákuovom „mori“ presne rušiť jeho energetickú hustotu. To je podmienka, ktorá vyzerá bezproblémová, ale má niektoré ohromujúce dôsledky. Znamená napríklad, že určitá oblasť vákuovej energie si udržiava rovnakú energetickú hustotu, bez ohľadu na to ako sa región rozširuje. To je prinajmenšom podivné. Porovnajte si to so správaním bežného plynu, ktorého energetická hustota klesá so zväčšovaním jeho objemu. Ako keby vákuum mohlo čerpať z nemenného zásobníka energie.“
V prvom rade musíme poznamenať, že to, čo bolo pár riadkov vyššie len hypotetické „univerzálne fluidum“, sa teraz premenilo na skutočné vákuové „more“ aj keď, všetka jeho „voda“ pochádza nikto si nie je istý odkiaľ. To je prinajmenšom zvláštne. Ale zatiaľ to ponechajme. Predpokladajme, rovnako ako autor, platnosť toho, čo sa malo dokázať, a uznajme existenciu tohto ohromného oceánu ničoty. Ukazuje sa, že toto „nič“ je teraz nielen niečo, ale veľmi obsažné „niečo“. Ako mávnutím čarovného prútika je naplnené energiou z „nemennej nádrže“. Toto je kozmopolický ekvivalent cornucopie, „rohu hojnosti“ gréckej a írskej mytológie, tajomný roh alebo kotol, z ktorého mohol človek vypiť, koľko chcel a nikdy sa nevyprázdnil. Bol to dar bohov. Teraz nám pán Matthews chce predložiť niečo, čo vyzerá ako detská hra.
Pokiaľ energia prenikne do vákua, musí prísť odniekiaľ mimo neho. To je jasné, pretože vákuum nemôže existovať izolovane od hmoty a energie. Myšlienka prázdneho priestoru bez hmoty je rovnako nezmyselná ako myšlienka hmoty bez priestoru. Na Zemi neexistuje nič také ako dokonalé vákuum. Najbližšie dokonalému vákuu je vesmír. Ale v skutočnosti vesmír aj tak nie je prázdny. Pred niekoľkými desaťročiami poukázal Hannes Alfvén na to, že vesmír sa hemží sieťami elektrických prúdov a magnetických polí vylnených vláknami plazmy. To nie je záver špekulácií alebo odvolania sa na teóriu relativity, ale je to potvrdené pozorovaním, vrátane tých z kozmických lodí Voyager a Pioneer, ktoré detekovali tieto prúdy a vlákna v okolí Jupitera, Saturnu a Uránu.
Takže vo vesmíre existuje skutočne veľa energie. Ale nie ten druh energie, o ktorom hovorí pán Matthews. Ani trochu. Po tom, čo vytvoril svoje „vákuové more“, chce, aby svoju energiu bralo priamo z vákua. Nie je potrebná žiadna hmota! To je oveľa lepšie, ako keď kúzelník vyťahuje králika z klobúka. Koniec koncov všetci vieme, že králik skutočne odniekiaľ pochádza. Táto energia však nepochádza odnikiaľ. Pochádza z vákua, s láskavým dovolením všeobecnej teórie relativity: „Jedným z kľúčových vlastností Einsteinovej všeobecnej teórie je, že hmotnosť nie je jediným zdrojom gravitácie. Konkrétne tlak, ako kladný tak aj záporný môže takisto spôsobiť gravitačné účinky.“
Doteraz bol čitateľ úplne zmätený. Teraz sa však všetko začína vyjasňovať (takmer). „Táto vlastnosť vákua,“ dozvedáme sa teraz, „leží v srdci toho snáď najdôležitejšieho nového konceptu v kozmológii za uplynulé desaťročie: vesmírnej inflácie. Myšlienka vesmírnej inflácie, rozvinutá hlavne Alanom Guthom z MIT a Andrejom Lindom, teraz na Stanforde, vychádza z predpokladu, že raný vesmír bol nabitý nestabilnou vákuovou energiou, ktorej „antigravitačný“ efekt spôsobil rozšírenie vesmíru o možno 1050 za púhych 10-32 sekundy. Vákuová energia doznela a ponechala náhodné fluktuácie, ktorých energia sa premenila na teplo. Pretože energia a hmota sú zameniteľné, výsledkom bolo vytvorenie hmoty, čo dnes nazývame veľký tresk.“
Tak to je ono! Cieľom celej špekulatívnej konštrukcie je podporiť inflačnú teóriu veľkého tresku. Ako vždy, neustále presúvajú bránky, aby za každú cenu podporili svoju hypotézu. Ako keď zástancovia starej aristotelovsko-ptolemaiovskej teórie krištálových gulí svoju teóriu neustále revidovali, komplikovali, aby ju napasovali na fakty. Ako sme videli, táto teória mala v poslednej dobe zlé obdobie, chýbajúca „chladná temná hmota“ a bezbožný neporiadok okolo Hubblovej konštanty. Keďže nutne potrebuje trochu podpory, jej priaznivci sa očividne poobzerali za nejakým vhodným vysvetlením pri jednom z ústredných problémov teórie – odkiaľ pochádza všetka tá energia, ktorá zapríčinila inflačný veľký tresk. „Najväčší obed zadarmo všetkých čias,“ ako to nazval Alan Guth. Teraz chcú niekomu alebo niečomu predložiť účet a prišli s - vákuom. Máme pochybnosti, či sa tento konkrétny účet vôbec niekedy zaplatí. A v reálnom svete ľuďom, ktorí neplatia svoje účty, zvyčajne bez okolkov ukážu dvere, hoci sa ponúknu miesto hotovosti vytvoriť všeobecnú teóriu relativity.
„Z ničoho, cez nič, k ničomu,“ povedal Hegel. To je epitaf pre inflačnú teóriu. V skutočnosti existuje len jeden spôsob, ako vytvoriť niečo z ničoho - akt stvorenia. A to je možné len zásahom Stvoriteľa. Nech akokoľvek zástancovia veľkého tresku skúšajú, zistia, že ich kroky budú vždy viesť len týmto smerom. Niektorí pôjdu celkom šťastne, iní budú protestovať, že nie sú veriaci „v tradičnom slova zmysle“. Ale pohyb späť k mysticizmu je nevyhnutným dôsledkom tohto moderného mýtu o stvorení. Našťastie, stále viac ľudí je nespokojných s týmto stavom vecí. Skôr alebo neskôr, dôjde na úrovni pozorovania k prevratnej zmene, ktorá umožní vznik novej teórie, ktorá slušne uloží veľký tresk k odpočinku. Čím skôr, tým lepšie.
POČIATKY SLNEČNEJ SÚSTAVY
Vesmír nie je úplne prázdny. Dokonalé vákuum v prírode neexistuje. Vesmír je vyplnený tenkým plynom – „medzihviezdnym plynom“, ktorý ako prvý objavil v roku 1904 Hartmann. Koncentrácia plynu a prachu sa výrazne zväčšuje a zhusťuje v blízkosti galaxií, ktoré sú obklopené „hmlou“ zloženou prevažne z atómov vodíka ionizovaného žiarením z hviezd. Ani táto hmota nie je inertná a bez života, ale je rozdelená do elektricky nabitých subatomárnych častíc podliehajúcich všemožným druhom pohybu, procesu a zmeny. Tieto atómy sa občas zrazia a môžu zmeniť svoj energetický stav. Hoci jednotlivý atóm sa môže zraziť len raz za 11 miliónov rokov, vzhľadom na ich veľké množstvo to vedie k neustálym a detekovateľným emisiám, „piesni vodíka“, prvýkrát objaveným v roku 1951.
Prevažuje tu vodík, ale prítomné je tiež deutérium, zložitejšia forma vodíka, kyslík a hélium. Vzhľadom na veľmi riedke rozloženie týchto prvkov vo vesmíre sa zdá takmer nemožné, aby došlo k ich spojeniu. Ale dochádza a k výrazne zložitému. Vo vesmíre bola nájdená molekula vody (H2O), rovnako ako amoniak (NH3), formaldehyd (H2CO) a dokonca aj zložitejšie molekuly, čo viedlo k vzniku nového odvetvia vedy - astrochémii. Napokon bolo preukázané, že vo vesmíre existujú aj samotné základné molekuly života - aminokyseliny.
Kant (v roku 1755) a Laplace (v roku 1796) ako prví predložili hmlovinovú hypotézu vzniku slnečnej sústavy. Podľa nej sa Slnko a planéty utvorili kondenzáciou obrovského mraku hmoty. Zodpovedala faktom a v čase, keď Engels písal Dialektiku prírody, bola všeobecne prijímaná. V roku 1905 však Chamberlain a Moulton predložili alternatívnu teóriu - planetesimálnu hypotézu. Ďalej bola rozvinutá Jeansom a Jeffreysom, ktorí v roku 1918 predložili slapovú hypotézu. Išlo o myšlienku, že slnečná sústava vznikla v dôsledku zrážky dvoch hviezd. Problém však je, že potom by planetárne systémy boli veľmi zriedkavé. Obrovské vzdialenosti medzi hviezdami znamenajú, že takéto kolízie sú 10.000 krát zriedkavejšie ako supernovy, ktoré samotné sú už veľmi zriedkavé. Opäť vidíme, že pokus vyriešiť problém uchýlením sa k náhodnému externému zdroju ako zatúlané hviezdy, vytvoríme viac problémov, než sme vyriešili.
Nakoniec teória, ktorá mala nahradiť Kant-Laplaceov model, bola matematicky vyvrátená. Iné pokusy, ako je „kolízia troch hviezd“ (Littleton) a Hoyleova teória supernovy, boli taktiež vylúčené v roku 1939, kedy sa preukázalo, že materiál takto pochádzajúci zo Slnka by bol príliš horúci, aby kondenzoval do planét. Maximálne by sa rozptýlil do tenkého plynu. Tak bola zavrhnutá katastrofická planetesimálna teória. Bola obnovená hmlovinová hypotéza, ale na vyššej úrovni ako predtým. Nie je to už len opakovanie myšlienok Kanta a Laplaceho. Napríklad je teraz jasné, že mraky prachu a plynu predpokladané v modeli by mali byť oveľa väčšie, než si mysleli. Na takých obrovských rozmeroch by oblak mal podliehať turbulenciám, vytvárať obrovské víry, ktoré by potom kondenzovali do oddelených systémov. Tento dokonale dialektický model bol rozvinutý v roku 1944 nemeckým astronómom Carlom F. von Weizsäckerom a zdokonalený švédskym astrofyzikom Hannesom Alfvénom.
Weizsäcker vypočítal, že v najväčších víroch bude dostatok hmoty, aby turbulentným zmršťovaním vytvorila galaxie a nové menšie víry. Každý z nich by mohol vytvoriť slnečné systémy a planéty. Hannes Alfvén vytvoril špeciálnu štúdiu magnetického poľa Slnka. V raných štádiách Slnko rotovalo veľkou rýchlosťou, ale nakoniec rotáciu spomalilo jeho magnetické pole. To dodalo točivý moment planétam. Nová verzia Kant-Laplaceovej teórie, tak ako ju rozvinuli Alfvén a Weizsäcker, je dnes všeobecne akceptovaná ako najpravdepodobnejšia verzia pôvodu slnečnej sústavy.
Zrodenie a smrť hviezdy predstavujú ďalší príklad dialektického fungovania prírody. Pred tým, než vyčerpá jadrové palivo, prejde hviezda dlhým obdobím pokojnej evolúcie trvajúcej milióny rokov. Ale keď dosiahne kritický bod, nadíde čas náhleho konca, bortí sa pod svojou vlastnou váhou za menej ako jednu sekundu. V tomto procese vydá kolosálne množstvo energie vo forme svetla, ktorého za niekoľko mesiacov vyžiari viac, než Slnko za miliardu rokov. Napriek tomu toto svetlo predstavuje len malú časť celkovej energie supernovy. Kinetická energia explózie je desaťkrát väčšia. A asi desaťkrát viac je odnesenej vo forme neutrín, emitovaných v zlomku sekundy. Väčšina hmoty hviezdy je rozptýlená do priestoru. Takýto výbuch supernovy v blízkosti Mliečnej dráhy vymrtštil jej hmotu, redukoval na jadrový popol, ktorý obsahoval veľké množstvo prvkov. Zem a všetko v nej, vrátane nás, je úplne zložené z tohto recyklovaného hviezdneho prachu, železo v našej krvi je typická vzorka recyklovanej kozmickej sutiny.
Tieto kozmické revolúcie, rovnako ako pozemská rozmanitosť, sú zriedkavé udalosti. V našej vlastnej galaxii boli za posledných tisíc rokov zaznamenané iba tri supernovy. Najjasnejšia z nich, zaznamenaná čínskymi pozorovateľmi v roku 1054, vytvorila Krabiu hmlovinu. Navyše, klasifikácia hviezd viedla k záveru, že neexistuje žiadny nový druh hmoty vo vesmíre. Všade existuje tá istá hmota. Hlavné vlastnosti spektra všetkých hviezd sa dajú vysvetliť na základe látok, ktoré existujú na Zemi. Rozvoj infračervenej astronómie dal prostriedky na skúmanie vnútra tmavých medzihviezdnych mračien, ktoré sú pravdepodobne tam, kde sa tvorí najviac nových hviezd. Rádioastronómia začala odhaľovať zloženie týchto mrakov - hlavne vodíka a prachu, ale s prímesou niektorých prekvapivo zložitých molekúl, mnoho z nich organických.
Naša slnečná sústava sa asi pred 4,6 miliardami rokov vyvinula z rozptýlenej sutiny dnes už zaniknutej hviezdy. Dnešné Slnko sa zhlukovalo v strede rotujúceho plochého oblaku, zatiaľ čo planéty sa vyvinuli na rôznych miestach obklopujúc Slnko. Má sa za to, že vonkajšie planéty - Jupiter, Saturn, Urán a Pluto - sú vzorkou pôvodného mraku: vodík, hélium, metán, čpavok a voda. Menšie vnútorné planéty - Merkúr, Venuša, Zem a Mars - sú bohatšie na ťažšie prvky a chudobnejšie na plyny, ako hélium a neón, ktoré boli schopné uniknúť ich slabšej gravitácii.>
Aristoteles si myslel, že všetko na Zemi je pominuteľné, ale že nebesá samotné sú nemenné a nesmrteľné. Teraz poznáme opak. Ako s úžasom hľadíme na nekonečnú nočnú oblohu, vieme, že každé jedno z týchto nebeských telies, ktoré rozsvecujú temnotu, jedného dňa zhasne. Nielen smrteľní ľudia, ale samotné hviezdy, ktoré nesú mená bohov, prejdú agóniou a extázou zmeny, zrodenia a smrti. A istým podivným spôsobom nás toto poznanie približuje k veľkému svetu prírody, z ktorej sme prišli a do ktorej sa musíme jedného dňa vrátiť. Naše Slnko má v súčasnosti dostatok vodíka, aby prežilo miliardy rokov vo svojom súčasnom stave. Nakoniec sa však jeho teplota zvýši do bodu, kedy život na Zemi nebude možný. Všetky bytosti budú musieť zahynúť, ale nádherná rozmanitosť hmotného vesmíru vo všetkých jeho nespočetných prejavov je večná a nezničiteľná. Život vzniká, zaniká, a vzniká znovu a znovu. Tak to bolo. A tak to vždy bude.