Proč astronomové věří v rozpínající se vesmír, a jak se vesmír nemůže rozpínat do ničeho
Některé pasáže z obsáhlejšího článku Common Big Bang Cosmology misconceptions. (Obvyklé mylné představy o kosmologii velkého třesku) přeložil Pavel Akrman – 02/2022.
Poznámka redakce: Autor zdrojového článku Danny Faulkner, PhD., je kapacitou ve svém oboru, vzdělání ve fyzice získal na Clemson University a dále pak PhD v astronomii na Indiana University. Více než 26 let vyučoval jako profesor na University of South Carolina Lancaster.
Článek, z něhož pocházejí i tyto pasáže, je zajímavý celý, už jen proto, že autor přehledně shrnuje některé ustálené, leč mylné představy o kosmologii a velkém třesku. Kosmologie prošla ve 20. století doslova revolucí. Od dob starověkých Řeků se na Západě běžně věřilo, že vesmír je věčný. V době Newtona před více než třemi stoletími se k jeho věčnosti přidal také prostorově nekonečný vesmír.
Teprve před sto lety se začal tento postoj dramaticky měnit s publikací Einsteinovy obecné teorie relativity a Hubbleovou teorií o expanzi vesmíru. Model velkého třesku, tedy víra, že vesmír se náhle objevil v malém, horkém, rozpínajícím se stavu před 13,8 miliardami let, dodnes dominuje kosmologii, přestože trpí řadou legitimních problémů i podle naturalistického chápání.
Samozřejmě pak existuje mnoho rozporů mezi modelem velkého třesku a tím, co říká o původu světa Písmo. Velký třesk je pokusem za každou cenu vysvětlit existenci všeho pouze naturalisticky, ale hlavně – zcela odstranit Boha Stvořitele.
Rozpíná se vesmír?
Na tuto otázku mohou mnozí reagovat např. takto: Nezjistil snad Edwin Hubble, že vesmír se rozpíná? Jenže takhle to není přesné. Rozpínání vesmíru je základem moderní kosmologie, ale panuje tu určité nedorozumění.
Hubble v roce 1929 zjistil, že mezi rudými posuvy a vzdálenostmi galaxií existuje přímý vztah. Co je rudý posuv? Spektra galaxií obsahují absorpční linie z jejich hvězd. Tyto absorpční linie jsou způsobeny základními prvky v atmosférách hvězd, které absorbují energii v určitých vlnových délkách. Pokud vzdálenost galaxie narůstá (jako by se od nás vzdalovala), pak se vlnové délky těchto spektrálních čar posunou na delší vlnové délky, než jaké jsou naměřeny ve statické laboratoři. Protože delší vlnové délky směřují k červenému konci viditelného spektra, říkáme, že spektrální čáry jsou posunuté do červena. Naopak, pokud se vzdálenost galaxie snižuje (jako by se pohybovala směrem k nám), pak jsou spektrální čáry posunuty do modra. Hubble změřil vzdálenosti několika galaxií spolu s jejich rudým posuvem, aby ukázal jejich lineární vztah.
Podle dnešních standardů byla Hubbleova práce jen přibližná, ale v následujícím století byl tento vztah výrazně zdokonalen. Co tedy tento lineární vztah znamená? Nejjednodušší výklad se kloní k tomu, že vesmír se rozpíná; to znamená, že galaxie se od sebe vzdalují.
Avšak pamatujme, že se jedná pouze o interpretaci dat. Mohly by existovat i další interpretace. Ale pro účely této diskuse budu předpokládat, že toto je správný výklad. Takže pokud se rudé posuvy galaxií řídí Hubbleovým vztahem, pak tyto rudé posuvy odrážejí vzdálenosti těchto galaxií a my říkáme, že rudé posuvy galaxií jsou kosmologické.
Je třeba podotknout, že podle mnoha učebnic měl Hubble se svým objevem narazit, ale tak tomu není. Hubble přesně věděl, co hledá, protože si uvědomoval důsledky aplikace Einsteinovy obecné teorie relativity na vesmír. Několik let poté, co Einstein publikoval svou teorii, ruský matematik Alexander Friedmann ukázal, že v obecné rovině se vesmír musí buď rozpínat, nebo smršťovat. Hubble také znal práci amerického astronoma Vesta Sliphera asi o 15 let dříve, který ukázal, že většina galaxií má rudý posuv. Takže Hubble nebyl jediný, kdo si dal tato dvě vodítka dohromady s vědomím toho, co lze astronomicky ukázat, nicméně možná byl Hubble jediný, kdo si to uvědomil, a který měl také přístup k dalekohledům vhodným pro tuto práci.
Je rudý posuv způsoben rychlostí?
Obvyklá mylná představa říká, že expanze vesmíru je způsobena rychlostí. Proto si mnoho lidí myslí, že rudé posuvy galaxií jsou způsobeny vzdalováním galaxií od nás. Rudé posuvy galaxií jsou tudíž přirovnávány k Dopplerovu efektu, kdy vlnová délka jakéhokoli vlnění (např. zvuku), která je vysílána objektem vzdalujícím se od pozorovatele, je posunuta k delším vlnovým délkám.
Nicméně v obecné relativitě se to analogicky chápe tak, že se rozpíná prostor. Jak se vesmír rozpíná, nese s sebou i galaxie. Galaxie se pohybují vzhledem k prostoru, ale i kdyby se nepohybovaly, stejně by se od nás vzdalovaly, jak se rozpíná prostor. Tento rozdíl mezi rozpínáním vesmíru a Dopplerovým jevem může znít jako velmi nepatrný, ale je důležitý.
Například kosmická inflace je myšlenka, že krátce po velkém třesku vesmír prošel velmi rychlým, ale kratičkým výbuchem hyper-expanze. Kosmická inflace byla údajně rychlejší než světlo. Pokud by byly rudé posuvy způsobeny rychlostí, pak by bylo nutné, aby se i hmota pohybovala během kosmické inflace rychleji než světlo, což by ale porušilo speciální teorii relativity.
Jenže do čeho se vesmír rozšiřuje?
Stručně řečeno, vesmír se nerozpíná do ničeho. Tato mylná představa vychází z předpokladu, že mimo vesmír musí existovat něco, do čeho může vesmír expandovat. Vzhledem k tomu, že vesmír je standardně definován jako celek fyzikální existence, pak nic fyzikálního mimo vesmír nemůže být. Pokud mimo vesmír něco existuje (například nějaká rozměrově vyšší dimenze), pak je pro nás zcela neznámá a pravděpodobně jí i zůstane. Tudíž není do čeho se rozpínat.
Tuto mylnou představu nejspíš pomáhá udržovat při životě i obvyklá analogie s rozpínajícím se balónkem, znázorňujícím expanzi vesmíru. Balónek se očividně rozpíná do okolního prostoru, takže snadno pochopíme, proč si může mnoho lidí myslet, že „za vesmírem“ musí ještě něco být, do čeho se lze rozpínat. Jenže většina analogií se v určitém okamžiku hroutí.
Tato analogie má problém v tom, že vesmír je představován právě povrchem balónku. Ten je však dvojrozměrný a rozpíná se do trojrozměrného prostoru okolo. Povrch balónku obsahuje objem uvnitř svého povrchu, který se rozšiřuje spolu s balónkem. Ale prostor je trojrozměrný. Pokud víme, neexistuje žádný čtyřrozměrný objem obsažený ve vesmíru ani čtyřrozměrný prostor, do kterého by se vesmír rozpínal. A pokud by existoval, nemohli bychom ho ani vidět ani detekovat, ba dokonce ani pochopit.
Ještě jeden verš z Bible je naprosto skvělý – “zavěsil jsi zemi na ničem”. Je velmi složité si představit nic. Podle mě to ani nejde – jako lidé to dle mého dost dobře nezvládáme takovou představu. Možná že v tom bude trochu schovaný problém s tím, jak a jakým způsobem vnímáme realitu a jsme schopni chápat svět jako takový.
Jestli to chceme jako lidé vyřešit – budeme muset se o něco opřít. A tím něčím je dle mého spíše pár věcí – než jen pouze jedna. Tak především se budeme muset opřít o nějaký fundament. Tzn. v případě zjišťování jak je to v případě toho – jaký je ve skutečnosti vesmírt? – se budeme muset opřít minimálně o dvě věci. O to, že si musíme být jisti tím, že naše vjemy nám nutně sdělují skutečnost – a pokud ne – musíme si být jisti tím, že víme, kde se… Číst vice »
Jestliže neexistuje rozpínání prostoru (vesmíru), neexistuje ani jeho údajná příčina – temná energie.
Jestliže prostoročas = čtyřrozměrný geometrický prostor je jenom myšlený a ve skutečnosti neexistuje, neexistují ani jeho uzavřené oblasti, nazývané „černými děrami“ a ani „gravitační vlny“ = zvlnění prostoročasu.
(Pozorování infračerveného mezikruží není pozorováním černé díry a záznam LIGO není záznamem (čtyřrozměrných!) gravitačních vln, ale pravděpodobně záznamem mírného zemětřesení nebo jiné poruchy.)
Rudý posuv světla, tj. snížení frekvence či zvýšení jeho vlnové délky, ovšem existuje. Jen to nemůžeme vysvětlovat „rozpínáním prostoru.“ Jestliže kosmický prostor není prázdný a je vytvářen (kvantovým) vakuem, je logické, že světlo (EM záření) a vakuum nějak spolu interagují. A toto ovlivňování že je fyzikální příčinou rudého posuvu. Takto to vysvětluje zmíněný D. Rowland. Podle mého návrhu „vakuum“ je základním elektromagnetickým vlněním a „světlo“ je na něm namodulováno. K této modulaci potřebuje energii a tu si bere ze své energie, neboli ze své frekvence (E = hf), která. letem světla… Číst vice »
Pokračování „Tuto mylnou představu nejspíš pomáhá udržovat při životě i obvyklá analogie s rozpínajícím se balónkem, znázorňujícím expanzi vesmíru. … Tato analogie má problém v tom, že vesmír je představován právě povrchem balónku. Ten je však dvojrozměrný… Ale prostor je trojrozměrný!“ K tomuto modelu se uvádí, že samotné galaxie se nerozpínají, což znamená, že jejich velikost se nemění. Uvádí se analogie roztahující se gumové šňůry, kdy uzlíky na ní zůstávají pořad stejně velké. Jenže galaxie nejsou nějaká kompaktní tělesa: mezi jejími hvězdami a mezi rameny spirálních galaxií jsou obrovské prostory. Také… Číst vice »
„Hubble v roce 1929 zjistil, že mezi rudými posuvy a vzdálenostmi galaxií existuje přímý vztah.“ Podle D. Rowlanda, sekulárního kanadského vědce, Hubble vybral pouhých 5 galaxií asi ze třiceti jím sledovaných, u nichž platí přímá úměrnost mezi vzdáleností a velikostí rudého posuvu. Zcela zanedbal ostatní galaxie, u nichž tato závislost neplatí. Tento vyložený podvod se soustavně uvádí jako podklad pro rozpínání vesmíru. Starší představa říkala, že galaxie se od nás vzdalují skrze netečný prostor. Novější výklad říká, že se rozpíná samotný prostor. Tak se zdůvodňuje možnost nadsvětelné rychlosti rozpínání v obrovských… Číst vice »