(Z creation.com/light-travel-time přeložil M. T. – 9/2012)
(1) V počátečních fázích velkého třesku vládne v bodech A a B odlišná teplota. (2) Dnes mají body A i B teplotu stejnou, ovšem přitom neměly dostatek času na to, aby si vyměnily světlo. Klikněte pro zvětšení
„Problém světla vzdálených hvězd“ je někdy používán jako argument proti biblickému stvoření. Lidé věřící v mnoho miliard let často tvrdí, že světlo z nejvzdálenějších galaxií by v žádném případě nemohlo dorazit k zemi za pouhých 6000 let. Argument stavící na času doletu světla však nelze používat při odmítání Bible ve prospěch velkého třesku s jeho mnoha miliardami let. Není to možné proto, že model velkého třesku má rovněž časový problém s doletem světla.
Jak to začalo
V letech 1964/5 objevili Penzias a Wilson, že země je zaplavována slabounkým mikrovlnným zářením pocházejícím zřejmě z nejvzdálenějších pozorovatelných oblastí vesmíru, což jim zajistilo roku 1978 Nobelovu cenu za fyziku (1). Toto reliktní mikrovlnné záření (CMB – Cosmic Microwave Background) k nám doráží ze všech směrů ve vesmíru a má charakteristickou teplotu (2, 3). I když je objev CMB označován za úspěšnou předpověď modelu velkého třesku (4), ve skutečnosti představuje problém pro velký třesk. Je tomu tak proto, že konstantní teplota CMB vytváří pro modely původu vesmíru velkým třeskem časový problém doletu světla.
Problém
Teplota CMB je v podstatě všude stejná (5) – ve všech směrech (s přesností 1: 100 000) (6). Avšak (podle teoretiků velkého třesku) by měla být teplota CMB (7) na různých místech ve vesmíru naprosto odlišná vzhledem k náhodné povaze počátečních podmínek. Teplota ve zmíněných odlišných oblastech by se mohla nivelizovat, pokud by se těsně dotýkaly. A oblasti vzdálenější by k uvedené rovnováze dospěly vzájemnou výměnou záření /tj. světla – 8/. Záření by přenášelo energii z teplejších oblastí do těch chladnějších tak dlouho, až by zavládla ve všech teplota stejná.
Problém je tento: i kdybychom přijali časové vymezení starého vesmíru a teorii velkého třesku, není ani při takovýchto výchozích předpokladech prostě dost času na to, aby světlo dorazilo z jednoho konce kosmu na druhý. Takže jak mohou mít různé oblasti dnešního CMB tak přesně stejné teploty, když spolu nikdy nekomunikovaly (9)? To je časový problém s doletem světla.
(10).
Model velkého třesku předpokládá, že vesmír je starý mnoho miliard let. I když je však takový časový rozsah dostatečný na to, aby světlo dorazilo ze vzdálených galaxií k zemi, nezajišťuje dostatek času na to, aby se světlo dostalo z jedné strany viditelného univerza na druhou. V době, kdy světlo vzniklo, údajně 300 000 let po velkém třesku, měl už prostor stejnou teplotu v oblastech přinejmenším desetkrát vzdálenějších, než kolik činí vzdálenost, kterou za tu dobu mohlo světlo urazit (nazývá se „horizont“) (11). Takže jak mohly zmíněné oblasti vypadat stejně, tj. mít tutéž teplotu? Jak může jedna strana viditelného vesmíru „vědět“ o straně druhé, není-li dostatek času na to, aby si vyměnily informace? Tenhle fakt se nazývá „problém horizontu“ (12). Světští astronomové pro něj navrhli již mnoho možných řešení, dodnes však mezi nimi není žádné řešení uspokojivé (viz pojednání Pokusy překonat „časový problém s doletem světla“ níže).
Rekapitulace
Teorie velkého třesku tvrdí, že si opačné strany viditelného vesmíru musely vyměnit cestou záření energii, protože zmíněné oblasti kosmu vypadají na mapách CMB stejně. Na prolétnutí takové vzdálenosti však nemělo světlo dostatek času. Jak bibličtí kreacionisté, tak zastánci velkého třesku už navrhli ve svých příslušných koncepcích celou řadu možných řešení těchto potíží spojených s rychlostí světla. Takže by příznivci velkého třesku neměli kritizovat kreacionisty za to, že uvažují o řešeních zmíněného problému, protože oni s vlastním modelem činí totéž. Problém horizontu zůstává pro zastánce velkého třesku vážnou překážkou, jak dokazuje spousta protichůdných dohadů pokoušejících se ho vyřešit. Proto není konzistentní, když příznivci modelu velkého třesku používají časový problém s doletem světla jako argument proti biblickému stvoření, jelikož jejich vlastní teorie vykazuje problém úplně stejný.
Pokusy o překonání „problému času doletu světla“ v teorii velkého třesku
V současné době se nejpopulárnější vysvětlení nazývá „inflace“ – jde o postulát Alana Gutha z roku 1981. Podle tohoto scénáře bylo tempo rozpínání vesmíru (tj. samotného prostoru) v „inflační fázi“ těsně po velkém třesku nesrovnatelně vyšší. Navíc byly před začátkem této inflace různé oblasti kosmu těsně u sebe. Takže si mohly vyměňovat záření a získat rovnoměrnou teplotu ještě předtím, než byly rychle (rychleji než kolik činí rychlost světla – 1) rozfouknuty. Podle teorie inflace byly dnes vzdálené oblasti (které naprosto nemohou komunikovat) před inflační fází, kdy vesmír byl malý, v těsném kontaktu.
Inflační scénář však zatím zůstává hodně vzdálený od jistoty. Existuje mnoho různých modelů inflace, a každý z nich se potýká s určitými těžkostmi. Navíc neexistuje shoda na tom, který (pokud vůbec nějaký) model inflace je správný. Fyzikální mechanizmus, který by mohl inflaci spustit, není znám, ačkoli v tomto směru existuje mnoho spekulací. Neexistuje rovněž vysvětlení, jak inflaci zastavit, když už jednou začala – problém „elegantního konce“ (2). O mnohých modelech inflace víme, že jsou chybné – jsou v nich předpovědi, které neodpovídají pozorováním (3); chybný je například už Guthův původní model (4). V současné době rovněž není v lidských silách četné aspekty inflačních modelů přezkoumat.
Někteří astronomové inflační modely odmítají a navrhují jiná možná řešení problému horizontu. Jsou to například: scénáře, ve kterých se gravitační konstanta s časem mění (5), „ekpyrotický model“ postulující cyklický vesmír (6), scénáře, ve kterých putuje světlo „zkratkami“ skrze zvláštní (hypotetické) rozměry časoprostoru (7), modely „nulové singularity“ /8/ a modely, ve kterých byla v minulosti rychlost světla mnohem vyšší (9, 10). (Rovněž kreacionisté přišli s tím, že by měnící se rychlost světla mohla vyřešit časový problém s doletem světla u biblického stvoření.) (11)
Ve světle těchto neshod je bezpečnější říci, že problém horizontu nebyl uspokojivě vyřešen.
Odkazy a poznámky k rekapitulaci
- Tato představa neprotiřečí relativitě, která pouze zabraňuje cestovat objektům rychleji než c skrze prostor, zatímco při modelu inflace je to prostor sám, který expanduje a unáší spolu s sebou objekty.
- Kraniotis, G.V., String cosmology, Int. J. Mod. Phys. A 15(12):1707–1756, 2000.
- Wang, Y., Spergel, D. and Strauss, M., Cosmology in the next millennium: Combining microwave anisotropy probe and Sloan digital sky survey data to constrain inflationary models, Astrophys. J. 510:20–31, 1999.
- Coles, P. and Lucchin, F., Cosmology: The Origin and Evolution of Cosmic Structure, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, p. 151, 1996.
- Levin, J. and Freese, K., Possible solution to the horizon problem: Modified aging in massless scalar theories of gravity, Phys. Rev. D (Particles, Fields, Gravitation, and Cosmology) 47(10):4282–4291, 1993.
- Steinhardt, P. and Turok, N., A cyclic model of the universe, Science 296(5572):1436–1439, 2002.
- Chung, D. and Freese, K., Can geodesics in extra dimensions solve the cosmological horizon problem?, Phys. Rev. D 62(6):063513–7, 2000.
- Célérier, M. and Szekeres, P., Timelike and null focusing singularities in spherical symmetry: A solution to the cosmological horizon problem and a challenge to the cosmic censorship hypothesis, Phys. Rev. D 65:123516–9, 2002.
- Albrecht, A. and Magueijo, J., Time varying speed of light as a solution to cosmological puzzles, Phys. Rev. D 59(4):043513–16, 1999.
- Clayton, M. and Moffat, J., Dynamical mechanism for varying light velocity as a solution to cosmological problems, Phys. Lett. B 460(3–4):263–270, 1999.
- For a summary of the c-decay implications, see: Wieland, C., Speed of light slowing down after all? Famous physicist makes headlines, J. Creation 16(3):7–10, 2002.
Odkazy a poznámky
- Coles, P. and Lucchin, F., Cosmology: The Origin and Evolution of Cosmic Structure, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, p. 91, 1996.
- 2.728 K (-270.422°C).
- Peacock, J.A., Cosmological Physics, Cambridge University Press, p. 288, 1999.
- However, the existence of CMB was actually deduced before big bang cosmology from the spectra of certain molecules in outer space.
- Excluding sources in our galaxy.
- Peebles, P.J.E., Principles of Physical Cosmology, Princeton University Press, p. 404, 1993.
- For convenience, the commonly understood term CMB will be used without implying that the radiation peaked at the same wavelength in all epochs of the model.
- Infrared radiation is part of the spectrum of light.
- This is an internal inconsistency for the big bang model. It is not a problem for a creation model; God may have created the distant regions of the universe with the same temperature from the beginning.
- Misner, C., Mixmaster Universe, Phys. Rev. Lett. 22(20):1071–1074, 1969.
- Ref. 1, p. 136.
- Lightman, A., Ancient Light, Harvard University Press, London, p. 58, 1991.