Jon Cartwright
(Z www.huffingtonpost.com přeložil a převážnou část se svými poznámkami předkládá V. Dostál. Následné úpravy Pavel Kábrt. Původně publikováno 17. 7. 2013 na Nature news.)
Začal velkým třeskem a od té doby se rozpíná. Po téměř století to byl standardní pohled na vesmír. Nyní jeden kosmolog tvrdí radikálně odlišný výklad událostí – v němž se vesmír vůbec nerozpíná.
V článku poslaném na arxiv.org/abs/1303.6878/ teoretický fyzik Christof Wetterich, z německé univerzity v Heidelbergu, navrhl odlišnou kosmologii, v níž se vesmír nerozpíná, ale zvětšuje se hmotnost všeho. Taková interpretace může pomoci fyzikům porozumět takovým otázkám, jako je např. takzvaná singularita, přítomná ve velkém třesku.
Ačkoli článek má teprve projít recenzí, nikdo z expertů, kteří byli časopisem Nature kontaktováni, jej zatím neodmítl jako vyloženě špatný, a někteří z nich shledali tuto myšlenku hodnou dalšího zkoumání. „Myslím, že je fascinující, zkoumat tuto druhou možnost“, říká Hongsheng Zhao, kosmolog z University St. Andrews, UK. „Jeho přístup je dostatečně fundovaný na to, aby tomu byla věnována pozornost.“
Astronomové měří, zda se objekty vzdalují nebo přibližují k Zemi analýzou světla, které jejich atomy emitují nebo absorbují, což se projevuje barvami neboli frekvencemi. Když se hmota (tj. ony atomy) od nás vzdaluje, frekvence se jeví posunuté směrem k červené části spektra neboli k nižším frekvencím, stejně tak, jako když slyšíme od vzdalující se sanitky pokles intenzity její sirény (výšky tónu!).
Ve 20. letech astronomové včetně Georga Lemaîtreho a Edwina Hubbleho shledali, že většina galaxií vykazuje takový rudý posuv a že tento rudý posuv se zvětšuje pro vzdálenější galaxie. Z takových pozorování vyvodili, že vesmír se musí rozpínat.
Logický klam
Jak ale ukazuje Wetterich, charakteristika světla emitovaného atomy je také závislá na hmotnosti elementárních částic atomů, především jejich elektronů. Kdyby atom rostl na hmotnosti, jím emitované fotony by měly vyšší energii. Protože vyšší energie odpovídají vyšším frekvencím, emise a absorpce frekvencí by se posunula k modré části spektra. A naopak, pokud by byly částice lehčí, frekvence by se posunuly k červené části spektra.
Protože rychlost světla je konečná, díváme-li se na vzdálené galaxie, díváme se zpět v času – vidíme je takové, jaké byly v době emise světla, které nyní pozorujeme. Jestliže všechny hmotnosti byly kdysi nižší a rovnoměrně rostly, barvy starých galaxií by se jevily rudě posunuty při porovnání se současnými frekvencemi, a to přímo úměrně jejich vzdálenosti od Země. Takže rudý posuv by způsoboval, že by galaxie vypadaly, jakoby se vzdalovaly, ačkoli by se nevzdalovaly.
… shodně s Wetterichem, velký třesk už neobsahuje ´singularitu´, ve které by hustota vesmíru byla nekonečná. Místo toho se velký třesk v minulosti roztahuje v zásadě na nekonečně dlouhé období. A současný vesmír by byl statický nebo by se dokonce začínal smršťovat.
Pozn.VD: možnost ustáleného stavu nebo smršťování je opakem rozpínání.
Pouhá teorie
Myšlenka by to mohla být přijatelná, ale má to jeden velký problém: nemůže být testována. Hmotnost je známa jako kvantita s rozměrem a může být měřena jen vzhledem k něčemu jinému. Například každá hmota/hmotnost na Zemi je měřena vzhledem ke standardu kilogramu, který leží ve sklepení na okraji Paříže, v International Bureau of Weights and Measures (Mezinárodním úřadu vah a měr). Jestliže hmotnost všeho – včetně oficiálního kilogramu – roste přímo úměrně s časem, neexistuje žádný způsob, jak to zjistit.
(Pavel Kábrt: Dovolím si laickou poznámku – tento závěr se mi zdá příliš unáhlený. Roste-li hmotnost a ne rozměry, pak roste i hustota látky. Pochybuji, že by pak všechny chemické reakce nebo i samotné nosnosti konstrukcí byly stejné, nemýlím-li se)
Pozn. VD: Ovšem v laboratoři nelze měřit ani údajné rozpínání vesmíru (prostoru). Můžeme zde měřit rudý posuv, ale ne samotné rozpínání.
Pro Wettericha nedostatek experimentálního testu postrádá pointu. Říká, že jeho interpretace může být užitečná pro přemýšlení o odlišných kosmologických modelech, tímtéž způsobem, jakým fyzikové používají různé interpretace kvantové mechaniky, které jsou všechny matematicky konzistentní. Zvláště, říká Wetterich, chybění singularity velkého třesku je převládající výhodou.
Asi bude mít velké potíže získat pro svoji interpretaci stoupence. „Zůstávám přesvědčen o výhodě nebo novosti tohoto obrazu“ říká Niayesh Afshordi, astrofyzik na Perimeter Institutu ve Waterloo, Kanada. Podle Afshordima kosmologové předpokládají rozpínání vesmíru proto, že je to nejpohodlnější vysvětlení galaktického rudého posuvu.
Jiní říkají, že Wetterichova interpretace může pomoci zabránit, aby kosmologové byli zakonzervováni v jednom způsobu myšlení. „Oblast kosmologie těchto dnů inklinuje ke standardnímu modelu, soustředěného na inflaci a velký třesk“, říká fyzik Arjun Berera z University v Edinburghu, UK. „To je důvod, proč je tak nesmírně důležité, než se pohodlně zabydlíme, vidět alternativní vysvětlení konzistentní se všemi známými pozorováními.“
Poznámky
- Ustálený stav neznamená zachovávání konstantních kosmických veličin, ale aspoň dovoluje jejich kolísání či kmitání kolem jakéhosi středu. Z toho také plyne, že všechny části vesmíru spíše kmitají než aby se rozpínaly. Např. kmitá „rovina“ naší Galaxie – což bylo pozorováno.
- Když budeme kromě růstu hmotnosti částic (nebo atomů) uvažovat i opačné přeměny, tj. přeměnu „hmoty“ na záření, vyřešíme tím rozpor se zákonem zachování energie/hmotnosti. Při pouhém uvažování jen růstu hmotnosti se totiž tento zákon porušuje.
- Jestliže se nyní prostor nerozpíná, při zpětném chodu času se nemohl smrštit do malého „vejce“, natož do nicotné singularity – bodu o nulové velkosti. Řešení prof. Wettericha se podobá Hoyleho řešení, místo vzniku nových částic se nyní jedná o zvyšování hmotnosti stávajících částic.
- Jestliže žádný velký třesk nebyl (např. proto, že jeho fáze by trvaly nekonečně dlouho), pak je špatné uvažovat o interakci prvotních fotonů s Higgsovými bosony čili údajného vzniku hmotnosti. Také je marnotratné zvyšovat výkon LHC (urychlovače hadronů) v CERNu. Dalším důsledkem je, že CMB (mikrovlnné kosmické pozadí) nemůže být reliktem něčeho, co neexistovalo. Toto záření bude dalším projevem kmitání „prostoru“.