Kvantová mechanika a zodpovědnost jednotlivce

Kvantová mechanika je vědní obor, který se zabývá zákony našeho světa, který poodhaluje tajemství hmoty a podstatu naší existence.  Popisuje dvojí možnost chování elementárních částic. Izolované jednotlivé částice mohou existovat ve formě hmoty a ve formě záření, říká teorie. Stejně tak, ve filozofickém smyslu, popisuje naši realitu. My, bytosti, kterým byl dán dar myšlení a inteligence,  můžeme svoje znalosti a schopnosti nasměrovat ke dvěma extrémům - k pozitivním nebo negativním cílům.

Lidstvo, nahlížející do hlubin atomového jádra, je poprvé v průběhu své existence, konfrontováno se schopností spolehlivě zničit samo sebe.

Omlouvá člověka dobrý úmysl v případě negativních následků jeho snažení? Tuto otázku ultimativně vystupňovaly okolnosti, provázející svržení atomové bomby na města Hirošimu a Nagasaki.

Nikdy nebyl žádný jiný vědec, snad s výjimkou Alfréda Nobela, konfrontován s podobnými následky svého snažení tak, jako se to stalo fyzikům, zkoumajícím podstatu hmoty vesmíru během první poloviny dvacáteho století. V globálním měřítku se ukázalo, že zodpovědnost musí jít ruku v ruce s vědeckým snažením, protože následky mohou být v daném momentu nedozírné a pro lidstvo jako celek likvidační.

Na základě kvantové mechaniky byly vyvinuty jak zbraně, tak nové metody lékařské diagnostiky, je jen na nás, lidech, kteří svým chováním ovládají politiku a strategii vyspělý států, jakým směrem se bude ubírat další vývoj lidstva. A je na jednotlivých vědcích, jakým způsobem se zachovají v případě, že politika selže a jejich znalosti, schopnosti a poznatky bude chtít použít k destrukci světa kolem sebe.

Příkladem duálního přístupu fyziků k věci je v minulém blogu zmiňovaný Werner Heisenberg,  který se zdráhal vyrobit pro hitlerovské Německo atomovou bombu - a jeho kolegové za oceánem, kteří tyto skrupule neměli.

Vracím se k  "případu Heisenberg" v tomto blogu proto, že mě fascinuje svým navždy aktuálním obsahem. Kdo z nás by byl v momentě osobního ohrožení, v momentě, kdy s jeho životem může po libosti nakládat diktatura, schopen a ochoten myslet víc na blaho ostatních, než na své vlastní? Kdo z nás, při představě, že se ocitne v podobné situaci, zachová chladnou hlavu? Smíme házet kamenem po těch, kdo se podřídili?

Doufejme, že vědců, kteří v kritické situaci zareagují stejně jako pan Heisenberg je dostatek i v dnešní době.

Dnes možná většina z nich pracuje v laboratořích, kde zkoumají mikroorganismy, které mohou být zneužity jako biologické zbraně.

Nejchytřejší mozky planety - muž, který nechtěl pro Hitlera sestrojit atomovou bombu

V roce 1942 požádal tento německý vědec svého dávného známého a přítele, Nielse Bohra, o schůzku, aby ho nenápadně seznámil s rozhodnutím, že se hitlerovské Německo nebude angažovat ve vývoji atomové bomby. Neměl úspěch. Bohr byl tématem, které chtěl jeho v nacistickém Německu žijící přítel probrat, částečně znechucen a částečně zděšen. Na otázku, jestli je možné sestavit atomovou bombu, odpověděl mladý muž totiž  "jsem si jistý, že je to možné". Bohr jeho úmysl nepochopil a slova interpretoval jako výhružku. Z větší části i díky tomuto nedorozumnění přistoupila americká strana válečného konfliktu k provedení projektu Manhattan. 

Německý vědec, který chtěl původně ujistit spojence ve válce s hitlerovským Německem o tom, že se Německo vývoje atomové bomby vzdalo, tak odstartoval její vývoj v USA.

Už ve třicátých letech byl známým a uznávaným vědcem. 1933, když mu bylo právě 31 let, obdržel Nobelovu cenu za fyziku. Jeho kariéra nebyla jednoduchá. V předválečném štvavém období přišel nejen o své spolupracovníky židovského původu, také on sám byl označen za "bílého žida" a perzekucím se vyhnul jen s největším úsilím a s nasazením osobních kontaktů svého tchána.

1939 uvažoval krátce o emigraci do USA, nakonec ale zůstal v Německu, které se díky politickým změnám stalo pravým opakem toho, co mladý vědec obdivoval - přírodního řádu. "Moderní fyzika nás učí, že realita je klam. Opravdová realita je výběr možností z tisíců realit". 

On i jeho spolupracovníci byli osvobozeni od aktivní vojenské služby, protože se zabývali strategicky důležitými výzkumy. Už od roku 1938 je známo, že se v atomu uranu skrývá obrovská, ke stavbě bomb jistě zneužitelná síla. Vědci v té době zkoumali , jestli intenzita řetězové reakce postačí k vojenskému využití. 

1941 vybudoval jeho tým předstupeň atomového reaktoru. V té době se vědec rozhoduje, že navštíví v Kodani svého bývalého přítele Bohra. Představuje si, jak s ním bude probírat teoretické a filozofické otázky  angažovanosti vědců ve výzkumech s válečným využitím.

"Myslíš, že se dá uran použít k výrobě atomové bomby?" začíná Bohr opatrně rozhovor.

"Jsem si jistý, že tomu tak je", zní odpověď mladého muže.

Niels Bohr je zděšen a rozhovor na místě končí. 

Je ironií osudu, že netuší pravý důvod, proč se s ním chtěl mladý vědec setkat; že mu jeho přítel pouze zkouší nenápadně naznačit, že se Německo  rozhodlo  svůj projekt atomové bomby zastavit. 

Německo se snažilo využít veškeré zdroje, které pro něj byly dostupné a které shledalo nacistické vedení jako perspektivní. Hitler vydal příkaz, podle kterého byly ukončeny všechny vývojové projekty, které byly delší než půl roku. Tehdejší ministr zbrojního průmyslu Speer si nechal od nositele Nobelovy ceny vypracovat studii o možnostech  využití štěpné reakce k sestrojení atomové bomby. Vědec, jehož jméno se dočtete na konci blogu, mu odpověděl, že by nároky na její výrobu byly nepřiměřeně vysoké a její konstrukce by trvala 3 až 5 let. Tímto výrokem byl projekt německé uranové bomby, v souladu s hitlerovým příkazem, shozen ze stolu.

Vědec vůdcům nacistického Německa mimo jiné zamlčel i to, že by se bomba dala vyrobit i z plutonia. a že její vývoj by netrval dlouho a ani náklady na její sestrojení by nepřekračovaly možnosti tehdejšího zbrojního průmyslu. 

Když v roce 1945 přichází konec války a s ním úleva a vysvobození z nejisté a nebezpečné situace, je zatčen americkými vojáky a internován spolu s větší skupinou vědců ve sběrném táboře. Spojenci chtějí vyzvědět, nakolik byli úspěšní při pokusech využití energie z uranového jádra. Zde ho také zastihne zpráva o tom, že to, co považoval za náplň svého života, fyzika jádra, nyní způsobilo smrt více než sta tisíce lidí. Dojde k názoru, že věda a její vývoj patří k vývoji lidstva a že jedinec nemůže za chod dějin.

Po válce se stává ředitelem fyzikálního institutu Max-Planckovy společnosti, účastní se aktivně vybudování instituce,kterou dnes známe pod názvem CERN.  Snaží se prosadit svou vizi, kterou je sdílení poznatků mezi vědci celého světa, jejich mezinárodní spolupráce. 

Ve svých posledních aktivních letech žije v Mnichově a hledá to, čemu dnes říkáme " univerzální teorie všeho". Zabývá se elementárními částicemi a zákony, které je propojují.

***

Tento vědec, patřící k těm nejvýznamnějším v dějinách lidstva, se zabýval nejen fyzikou, ale i filozofií. Během války vyjádřil svoje myšlenky slovy: "Doba, ve které žijeme, ohrožuje svým neklidem vše, co je pro nás cenné."  "Je důležité, aby ti, pro které svět ještě znamená světlo, drželi pohromadě a aby se mezi sebou navzájem rozpoznali."  (volný překlad W.H.)

Jeho jméno znáte nejspíše díky teorii, kterou definoval už v roce 1925. Ta říká, že nelze zároveň určit místo, na kterém se elementární částice nachází, a zároveň určit její impuls (hybnost). Vešla do dějin vědy jako Heisenbergova teoriie neurčitosti. 

Při popisu jevů, které vládnou na úrovni elementárních částic hmoty, se nedají používat běžně známé procesy, které známe z makrokosmu.

Byl to právě Werner Heisenberg, kdo přišel na princip, podle kterého se dá popsat chování těchto částic, když integroval do matematických vzorců proces měření samého. Ve světě elementárních částic není výsledek násobení 5x3 nebo 3x5 identický. V obou případech má matematická operace rozdílný výsledek. Vlastnosti částic záleží nejen na nich samotných, ale i na skutečnosti, zda jsou a zda nejsou objektem pozorování. Dokud je nikdo nepozoruje nebo neměří, nachází se například elektrony jen v neurčitém stavu, popsaném pouze matematickou funkcí. Teprve měření z nich udělá "skutečnou" hmatatelnou částici. 

Heisenbergův princip neurčitosti

Heisenbergův princip říká, že čím přesněji určíme jednu z konjugovaných vlastností, tím méně přesně můžeme určit tu druhou – bez ohledu na to, jak dobré přístroje máme. To také znamená, že představa z klasické fyziky, že můžeme předpovědět chování systému, je ve světě elementárních částic nepoužitelná.

Příště: Kvantová mechanika a zodpovědnost jednotlivce 

Nejnadanější vědec, nejdůležitější učenec v dějinách lidstva

Byl největším a nejuznávanějším vědcem všech dob. S jeho genialitou se dodnes měří učenci všech vědních kategorií.  Byl géniem, který za své neobyčejné nadání platil, tak jak to v podobných případech bývá, tvrdou daň.  Do paměti svých blízkých  se zapsal fyzickou osamělostí, dobrovolným sociálním vyloučením a obsesivním chováním.

Jeho příchod na svět o vánocích roku 1642 připomíná vzdáleně motiv knihy „Malý lord“. Otec, kterému příslušel titul „Lord of the manor“ byl již po smrti, když chlapec spatřil světlo světa. Vyrůstal u babičky ve Woolsthorpu poté, co se jeho matka znovu provdala. Cílem bylo nejspíš zachování jeho titulu.

Už v dětském věku byl bystrý a vynikal díky svému nadání, není proto divu, že se směl v osmnácti letech zapsat ke studiu na Trinity College v Cambridgi. Zde také proběhlo první osudové setkání s jeho pozdějším patronem a objevitelem, profesorem Isaacem Barowem. Právě on byl pozdějším iniciátorem vydání jeho první knihy a kromě jiného se zasloužil o jeho členství v Královské společnosti (Royal Society).

Byl vynikajícím žákem, který využil dokonce i nucených prázdnin, způsobených epidemií moru, k rozvíjení dalších teorií (integrální a diferenciální výpočty, teoretické práce v oboru optiky a mechaniky). Poté, co Barrow v roce 1669 odešel na odpočinek, zaujal mladý génius jeho místo na katedře matematiky.

Pravděpodobně už v roce 1668 vynalezl zrcadlový teleskop. Kdo by si ale myslel, že se svým objevem hrdě pochlubil kolegům, ten se mýlí. Ponechal si jeho tajemství pro sebe, úspěch u druhých pro něj, zdá se, v této době neměl váhu. Až v roce 1672 představil svůj vynález Královské (vědecké) společnosti, a to na popud svého patrona Isaaca Barowa. V té době byl už znám díky svým matematickým schopnostem, jeho teleskopu byla tedy věnována patřičná pozornost. Díky důmyslné konstrukci, používající zrcadla místo optických čoček, byl jeho teleskop až 10x menší než stávající refraktory (čočkové teleskopy) a několikrát přesnější co se zobrazení objektů týče. Díky čočkovým teleskopům vědci jeho doby objevili mnohé z objektů naší sluneční soustavy. Díky novému reflektorovému teleskopu, si mohli některé z nich důkladně prohlédnout a studovat útvary na jejich povrchu.
Jeho úspěchy při výzkumu optických jevů ale přivedly i první útoky okolí. Po delší, pomocí dopisů vedené osobní válce s oponentem Hookem, se mladý vědec uzavřel sám do sebe a téměř přestal komunikovat s okolím. Hookovi, který byl hvězdou tehdejší Královské společnosti, nikdy neodpustil.

Jeho výjimečné schopnosti začaly být provázeny i výjimečnou extravagancí. Během následujících deseti let se věnoval soukromému bádání v oblasti alchymie. Nikdo z tehdejších uznávaných vědců se o alchymii nezajímal a ani by nepřipustil, aby bylo jeho jméno v souvislosti s ní citováno. Možná mu tahle situace dokonce vyhovovala. Neměl potřebu, se o své výsledky s nikým dělit a nikdo neměl potřebu se o ně zajímat.

Ke změně došlo až s návštěvou Edmunda Halley, který hledal způsob, jak matematicky dokázat teorie pohybu těles sluneční soustavy. Objevitel nejznámější ze všech komet, periodicky se do přísluní vracející Halleyovy komety, nadchl vědce novou úlohou. Jeho oponent Hook bude později tvrdit, že na základní myšlenku nebeské mechaniky přišel on. Výpočty, které se stanou základem moderní vědy a které ovlivní svět víc, než jakákoliv jiná teorie, budou publikovány v nejdůležitější knize, jakou lidstvo vyprodukovalo. Autorem bude excentrický, do sebe uzavřený a na svůj vlastní svět koncentrovaný, osamělý vědec, žijící životem poustevníka, vědec, který nestál ani o slávu ani o uznání svých vrstevníků.

O několik staletí později se budou jeho psychickým stavem zaobírat lékařští odborníci a diagnostikují u něj Aspergerův syndrom. Ale ani jeho zvláštně obsesivní, tehdejší dobou nepochopené nutkavé chování, nebude překážkou úspěchu jeho geniálního díla – knihy knih - Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687), později Optics (1704) a Arithmetica Universalis (1707).

Poté, co roku 1703 zemře Hook, převezme stárnoucí vědec jeho roli nejdůležitějšího člena Královské společnosti. Ke sklonku života se věnuje náboženským spisům a stává se víc, než jen podivínem. Jeho obsesivní chování se stupňuje tím více, čím více se ponořuje do studia náboženských textů.

Krátce před svou smrtí předá většinu ze svým poznámek ohni.
Nikdy se nedozvíme, jaké dokumenty nechal spálit, jaké objevy nepovažoval za natolik důležité, aby se o ně podělil se zbytkem světa.

Umírá 31. Března 1727 jako nejvýznamnější vědec v dějinách lidstva, bezpochyby i díky psychické poruše, která umožnila jeho výjimečné genialitě navždy změnit naše dějiny.
Už za svého života se dočkal větší úcty než mnozí jeho součastníci, kteří se o vědecké uznání aktivně snažili. Na jeho počest dnes nazýváme jednotku síly – Newton.

Vesmír jako výsledek božské manipulace?

Vesmír je neuvěřitelně prázdný. Vesmír je téměř všude a téměř po většinu času své existence mrtvý. Jediný život, který známe, existuje na Zemi. Tento život se omezuje na tenkou slupku v zemské kůře a její povrch. Ani tento povrch nevykazuje všude optimální podmínky pro existenci života.

Vznik a existenci života na zemi doprovázela často jen pouhá náhoda nebo štěstěna. Několikrát prošla Země stavy, které mohly lehce vést k naprosté sterilizaci jejího povrchu. Brzy (bráno ve smyslu vesmírných časových jednotek) k naprosté sterilizaci dojde, až se Slunce změní v červeného trpaslíka a sežehne povrch i této zatím jediné známé, oživlé planety.

Život ve vesmíru je zřídkavým jevem. Pokud vůbec existuje život vně Slunečního systému, i kdybychom ho našli na každé druhé planetě (což nejspíš nebude reálné), zaujímá jen nepatrnou část prostoru, týká se nepatrné části hmoty a času.

Předpokládáme, že vesmír vznikl z náhodné kvantové fluktuace. V tomto případě je logické, že zároveň musí vznikat nespočetně vesmírů s jinými přírodními konstantami a přírodními zákony, když náhodou vznikl jeden, ve kterém mají tyto zákony a konstanty správný poměr pro vznik hmoty, hvězd, planet a života. I malá, nepatrná změna konstant totiž při výpočtech nechává kolabovat podmínky, které jsou k vývoji hvězd a planet potřeba.

Další eventualitou pro vznik vesmíru by mohla být existence boha-stvořitele. Postava "boha" v libovolné formě, která by stvořila vesmír v jeho nynějším stavu, tedy pravděpodobně tak, aby odpovídal nějakému účelu. Přitom by daným účelem nemusel být nutně vznik života. Život by mohl v tomto systému být i vedlejším produktem stvořené hmoty.

Není pak ale celé universum zbytečným mrháním prostoru a energie? Jak hodně je pravděpodobné, aby "bůh" stvořil univerzum se všemi atributy (fyzikálními konstantami a zákony) vhodnými pro vznik života, a přesto tak málo uzpůsobeným k obydlení životem? Nebylo by v případě cíleného stvoření pravděpodobnější, že celý systém bude daleko efektivnějším? Naše lidské vnímání souvislostí vychází z nepravděpodobnosti výstavby komplexu budov, ve kterém by žil jen jeden jediný člověk.

Boží existence je problematická hned z několika dalších důvodů.

Pakliže ke vzniku vesmíru postačí jen kvantová fluktuace, nepotřebuje boží hybnou sílu ke svému vzniku.

Z jakého důvodu by měla mít omnipotentní existence zájem na vzniku vesmíru?

Odkud pochází ona sama, když ne z vesmíru, jak ho známe? Musela by být ještě komplexnější než on.

Jak velká je pravděpodobnost, že nějaká taková komplexní a omnipotentní existence vznikla ještě předtím, než vznikl náš vesmír?

Jediný způsob, jak vysvětlit tyto nesrovnalosti by byla teze, že všechno, co může vzniknout, vzniknout musí. Tím se ale vracíme k počáteční myšlence vzniku vesmíru a z nedostatku důkazů se začínáme se točit v kruhu stejných úvah.

Vznik vesmíru – náhoda nebo nunost?

Kdo nebo co bylo příčinou vzniku vesmíru? Mohl vzniknout náhodně a nahodile, nebo je dílem jakési vyšší inteligence? Na obě navzájem propojené otázky, zabývající se příslušnou kauzalitou, umí dnes dát fyzika sice komplikovanou ale jen neověřenou odpověď.

Všechny koncepty, které vymysleli vědci nebo teologové, dodnes zůstaly pouhými teoriemi. V pozici, ve které se nacházíme, nejsme na základě našich zkušeností nebo znalostí schopni zjistit, jakým způsobem náš svět opravdu funguje. Můžeme jen ověřit, nakolik odpovídají teorie naší realitě, nakolik jsou schopny korelovat s naší minulostí a odhadnout, jak dobře budou předpovídat naši budoucnost.

Někdy se jen tak pro radost zamýšlím nad podobnými nevyřešenými otázkami, na které může v dnešní době dát odpověď jen filozofie, nikoli věda. Moje úvahy se občas ubírají pokoutními cestičkami, tak, jako například ta následující.

Naše realita se zakládá na propojení takových jevů, jako jsou příčina a následek. Když postulujeme, že každá příčina vede k jistému následku, což je stav, který denně pozorujeme ve světě kolem sebe, dá se podobně postulovat, že každý následek má příčinu? Znamenalo by to, že teorie o vzniku vesmíru musí počítat s jakýmsi prvotním impulsem, který kdysi vedl k jeho vzniku.

Za vznik vesmíru fyzikové považují okamžik, kdy se z absolutní stejnoměrnosti začaly tvořit fluktuace. Nazývají ho často pojmem "velký třesk". Na základě osobních zkušeností se zdá být logické, že i tento jev potřebuje onu prvotní příčinu, nějaké „nakopnutí“, které by fluktuace způsobilo.

Co když je ale vznik „něčeho z ničeho“ způsoben pouze vlastní specifikou vesmíru, prvotní příčina je tedy vlastností celého systému?

Za úvahu stojí modelová situace, ve které existují dva navzájem se odlišující protipóly. Vše, co se nachází mezi nimi, je vybudováno jejich (rekurzivní) kombinací a stává se postupem času komplexnějším a prokombinovanějším.

K samotnému následku pak stačí jen existence obou pólů, existence prostoru a faktor času za předpokladu, že obě substance spolu ochotně reagují.

Rozdílnost původních protipólů je podmínka, která jen zdánlivě odporuje vlastnostem vesmíru v momentě, kdy se celý nacházel ze stavu, označovaného za „ stejnorodé nic“. Ale ani „nic“ v neurčitém stavu „něčeho“ nemusí být nutně identický s jiným stavem.

V momentě, kdy existuje prostor a čas, není „nic č. 1“ už nikdy identické s „nic č. 2“. Liší se minimálně svou polohou. Vlastníme dvě rozdílná „něco“, která sama o sobě mohlou prohlásit „nejsem totožné s tím druhým něco“. Na tom nic nemění skutečnost, že obě „nic“ neumíme popsat.

Vlastníme-li tedy dvě „nic“, která se vzájemně liší a jsou schopna spolu interagovat, získáváme pomocí temporárního jevu, kauzality, způsob, jakým vysvětlit vznik fluktuací prvotního vesmíru bez nutnosti prvotní příčiny.

Následně bychom tedy za příčinu vzniku vesmíru (ve formě jakéhosi "třesku", počátku fluktuací) mohli považovat nikoliv boha, ale existenci fyzikálních veličin "čas" nebo prostor". Jelikož fyzika nevylučuje existenci mnohadimenzionálního vesmíru, mohl by další z dimenzí být teoreticky i bůh, nikoli ovšem ve formě všeznalé a vše způsobující existence, ale spíš ve formě paralelně existující interagující dimenze.

Moje úvahy na tomto místě končí a nechávají všechny otázky nezodpovězené stejně, jako tomu bylo na počátku. Jediný rozdíl je ten, že pomyslně nehledám důvod velkého třesku, ale důvod vzniku času a prostoru. Mohla být dimenze "bůh" příčinou vzniku dimenze "prostor" a "čas"?

 Příště: Vesmír jako následek božské manipulace? 

(původní text: Dana Tenzler na blogu idnes.cz)

Dnešní představy o vesmíru

Vědní obor, kterému říkáme kosmologie se vyvinul na základech starověké astrologie. Už z toho, že astrologie má k magii blíže než ke skutečné vědě je jasné, jak těžký byl přerod tohoto původně na mystice založeného oboru a jak složitý byl jeho přechod k regulerní vědecké disciplině.

 Kosmologie je ve svém moderním pojetí vědou, která se zabývá vznikem a vývojem vesmíru. Díky dnešním technologiím a našim schopnostem pozorování, se jí v dnešní době otevírají kdysi nevídané možnosti.

Díky řadě nových poznatků museli vědci v posledních desetiletích několikrát přehodnocovat, co vlastně za vesmír považujeme a čím vším se tedy kosmologie zabývá.

Původní představa vesmíru jako "toho, co vidíme na noční bezmračné obloze" dnes už nevyznívá zdaleka tak jednoznačně, jak tomu bylo před staletími. Pod pojmem vesmír si dnes představujeme všechny objekty, kterým přiřazujeme vlastnost „existence“.

Postupem doby se  z této představy pak vytvořily teorie, popisující multivesmír, složený z různého množství podobných vesmírů. Ani geometrie těchto objektů dnes není jednoznačná, a dokonce ani jejich konečnost, případně nekonečnost.

Vesmír ... dobře, ale co bylo předtím? 

Otázky laiků ale i některých odborníků, týkající se existence Vesmíru, se často zabývají jeho ohraničeností v čase a prostoru. Teorie vzniku vesmíru okamžikem "Velkého třesku" díky nechuti lidského myšlení k omezením přímo vybízí k otázce: "Ale co bylo předtím?", "Co bude po jeho zániku?" a "Co se nachází tam, kde vesmír končí?"

Pokud se chce kosmologie, stejně jako ostatní vědecké obory, opírat o čistě vědecká pozorování, musí podobné otázky odmítnout jako nevědecké a irelevantní, protože se zabývají něčím nereálným. Není ale posláním kosmologie, vyplývajícím z logiky věci,  aby se zabývala i těmito jevy?

U teorií, které předpovídají určité chování pozorovatelných jevů, předpokládáme, že jsou schopné produkovat i předpovědi pro všechny, pomocí dnešní technologie zatím neprokázané, procesy. Není vyloučené, že se různé teorie mohou katastrofálním způsobem mýlit, většinou ale věříme těm, jejichž postuláty jsme schopni v prověřit v laboratorních podmínkách.

Díky těmto úvahám se můžeme zabývat i teoretickým řešením jinak nelogické otázky, týkající se existence vně času nebo vně našeho viditelného vesmíru, vně všeho, co existuje.

V rámci kosmologie vytváří vědci teorie, nahlížející do prvních zlomků vteřin existence vesmíru, případně postulují stav, ze kterého vznikl, jiné teorie mapují jeho vývoj až do chvíle, kdy zanikne. Další výzkum se týká kvality vesmíru a kvantity hmoty a záření, které v něm nacházíme. Studiem pozorovaných jevů se vědci dostali na stopu napínavým a často neuvěřitelným procesům, které se ve vesmíru odehrávají.

O vybraných jevech bude řeč v dalších kapitolách.

Příště: Vznik vesmíru - náhoda nebo nutnost? 

(původní text: Dana Tenzler na blogu idnes.cz)

Co si mysleli o vesmíru naši předkové?

Pohled na nebe plné hvězd, po staletí inspiroval lidstvo k novým a novým pokusům o překonání hranic neznáma. Postupem času se z prvních nesmělých krůčků a teorií stal vědní obor, který se zabývá popisem počátků vesmíru, jeho vývojem a jeho základními strukturami - kosmologie.

Už ve staré Číně a Egyptě byly vytvořeny první teorie o uspořádání toho, co lidé pozorovali na noční bezmračné obloze, a čemu dnes říkáme vesmír. Zakládaly se na pozorování astronomických dat. Jejich výsledky a jejich interpretaci pak starověcí učenci použili například k vytváření tehdejších kalendářů.

Později, ve starém Řecku vznikaly první teorie o strukturách sluneční soustavy. Už ve 3. století př. n. l. byly známy kruhové dráhy planet. V této době vznikl první heliocentrický model. Tento model umístil do centra vesmíru Slunce, doba ale zatím nebyla dostatečně zralá na jeho prosazení.

Ptolemaios později zavedl model geocentrický a do centra všeho dění umístil Zemi, kolem které obíhaly planety a Slunce. Tento model byl uznáván za optimální až do dob, kdy ho vyvrátil Koperník.

Obrázek: Geocentrický (nahoře) a heliocentrický (dole) systém. Zdroj: By Niko Lang (Eigene Arbeit (Niko Lang)) [CC BY-SA 2.5 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], via Wikimedia Commons

Až v koperníkově systému, představeném v roce 1543 v knize De revolutionibus orbium coelestium ztratila Země své výsostné postavení v centru vesmíru, kde ji nahradilo Slunce. Země jako jedna z planet obíhala kolem Slunce po kruhové dráze. Vesmír byl v jeho podání konečný a byl ohraničen fixní sférou hvězd.

Zdroj: von Nicolas Copernicus (www.bj.uj.edu.pl) [Public domain], via Wikimedia Commons

Johannes Keppler později objevil eliptické dráhy planet a formuloval zákony jejich pohybu, známé dodnes jako Kepplerovy zákony.
Dalším milníkem se stala 1687 Newtonova kniha Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Propojil v ní kosmologii s mechanikou a dokázal, že gravitační zákony působí stejně ve vesmíru i na Zemi.

Svou exkluzivní pozici ztratilo Slunce díky Thomasu Wrightovi, který mu přiřkl neexkluzivní pozici jedné z mnohých hvězd uprostřed galaxie.

Immanuel Kant vydal v roce 1755 anonymně knihu s názvem Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels, ve které zprostředkoval teorii o pozvolném vyvíjení komplexních objektů z počátečně chaotického stavu látky.

Zdroj: Immanuel Kant [Public domain], via Wikimedia Commons

Ani naše galaxie dnes už nemá výsostné postavení a je jen jedním z mnoha podobných útvarů.

Dnešní kosmologie se, podobně jako v minulosti, opírá o pozorování vesmírných jevů, jakými jsou rudý posuv, reliktní záření, existence a chování galaxií. Paradoxně má k dispozici informace, které jí budou budoucí kosmologové moci pouze závidět.

Díky zrychlujícímu se rozpínání vesmíru dochází k inflaci informací, hranice pozorovatelného vesmíru se sice v průběhu času zvětšují, díky zrychlenému rozpínání časorostoru se ale pozorovatelný horizont neustále zmenšuje. Po uplynutí určité doby už člověk nebude schopen pozorovat pozůstatky velkého třesku. Až se vlnová délka světla, které k nám přichází ze vzdálených oblastí vesmíru (reliktního záření), vyšplhá nad 300 km, bude se odrážet od prachových částeček uvnitř galaxie a nedostane se k nám. Zhruba po 100 miliardách let už budeme moci pozorovat jen svou vlastní galaxii, která se mezitím promísila s galaxií v Andromedě.

Je pravděpodobné, že dnešní kosmologie je stejně tak limitována hranicí viditelného vesmíru (více o viditelném vesmíru v minulém blogu - "Jak velký je náš vesmír?"). Hned na počátku jeho vývoje proběhla inflační fáze, která způsobila rozpínání mnohanásobnou rychlostí světla. Tato fáze odsunula velké části vesmíru mimo horizont našeho pozorování.

Příště - Dnešní představy o vesmíru

(původní text: Dana Tenzler na blogu idnes.cz)