Novákoviny

To, že se vesmír rozpíná, vědí vědci už celá desetiletí. Jenže koncem 90. let přišel šok: rozpíná se čím dál rychleji - a nikdo neví proč. Za práce vedoucí k tomuto objevu byly uděleny letošní Nobelovy ceny za fyziku Saulu Perlmutterovi, Brianu P. Schmidtovi a Adamu G. Reissovi. Jejich výsledky se týkají největších záhad současné fyziky: temné hmoty a temné energie. Není vyloučeno, že stojí na počátku objevů, které otřesou samotnými základy této vědy i našimi představami o povaze vesmíru a hmoty.

Jednou ze zvláštních vlastností Nobelových cen je, že skoro nikdy je nedostanou ti, které média označí za pravděpodobné laureáty. Letos se zdálo, že ocenění získají vědci studující podivné jevy kvantové mechaniky, které odporují nejen zdravému rozumu, ale i Einsteinově teorii relativity - například schopnost částic být na dvou místech současně nebo přenos informace nadsvětelnou rychlostí. Jenže nobelovský výbor Švédské královské akademie věd sáhl k záhadě ještě větší a pro současná fyzikální dogmata možná ještě nebezpečnější: ke zrychlujícímu se rozpínání vesmíru a tajemným silám, které jej pohánějí.

"Všechno je nyní možné," komentuje převratný význam objevů letošních laureátů zpráva nobelovského výboru. "Jejich objev byl tak šokující, že překvapil i samotné autory."

Tajemství temné hmoty

O teorii Velkého třesku slyšel asi každý: vesmír vznikl před 14 miliardami let z jakéhosi nulového bodu (singularity). Od té doby se rozpíná, přičemž v něm postupně vznikly všechny objekty, které v něm dnes pozorujeme, od atomů až po galaxie. Má před sebou dvě možnosti: buď gravitace jednou převáží nad rozpínáním, takže se vesmír začne zase smršťovat a nakonec se zhroutí do nové singularity. Nebo se bude rozpínat do nekonečna až se vše rozplyne v mrazivé nicotě.

obr: Na počátku všeho byl Big Bang, Velký třesk, singularita, v níž neplatily fyzikální zákony. Od té doby se vesmír neustále rozpíná - a vědci, kteří letos dostali Nobelovu cenu, ke svému údivu zjistili, že rozpínání se neustále zrychluje.  

Vědce proto zajímalo kolik je v celém vesmíru hmoty a energie, protože na převaze jednoho nebo druhého závisí jeho další osud. Začali přitom narážet na podivné skutečnosti. Galaxie například drží pohromadě i přesto, že množství hmoty, kterou v nich astronomové pozorují, na to svou gravitační silou zdaleka nestačí. A vlastnosti vesmíru zase jsou takové, že by musel obsahovat třikrát víc energie, aby fungoval tak jak funguje.

Tak se zrodily termíny "temná hmota" a "temná energie", které mají nesrovnalosti vysvětlit. Nikdo ovšem netuší, co si pod nimi představovat - přestože temná hmota a temná energie by měly tvořit základní složku vesmíru, pokud by měl odpovídat současným fyzikálním teoriím. Nechybí proto ani názory, že tyto složky jsou jen teoretické výmysly zakrývající neznalost skutečných principů vesmíru.

Úprk galaxií

Něco podobného udělal už kdysi Einstein: v souladu s tehdejší vědou věřil, že vesmír je pořád stejný (nerozpíná se, ani nesmršťuje), jenže to neodpovídalo jeho teoriím. Tak do nich vložil tzv. komologickou konstantu, číslo, které je dávalo do souladu s obecnými představami. Pak se ale ukázalo, že se vesmír rozpíná, a Einstein kosmologickou konstantu označil za největší omyl svého života.

obr: Kdyby ve vesmíru byla jen ta hmota, o níž vědci vědí, nedržel by pohromadě. A tak raděj věří, že je z největší části tvořen jakousi hypotetickou temnou hmotou. Proti jejímu gravitačnímu vlivu zase působí stejně záhadná temná energie. Jinými slovy: naše současná představa vesmíru je založená na dvou faktorech, o nichž nikdo nic neví a které možná ani neexistují.

Tehdy se zdálo, že už stačí jen zjistit, jestli se vesmír bude rozpínat pořád, nebo jestli se jeho rozpínání zpomaluje a časem se zase začne hroutit sám do sebe. Většina vědců věřila v druhou možnost, protože byla jaksi elegantnější a dala se lépe matematicky popsat.

V 90. letech minulého století se to rozhodly ověřit dva vědecké týmy. Jeden z nich vedl Saul Perlmuttler (nar. 1959) z kalifornské Lawrence Berkeley National Labortatory, druhý řídil Brian P. Schmidt (1967) z Australské národní univerzity. Významným členem jeho skupiny byl Adam G. Riess (1969) z John Hopkins University v Baltimore.

Vědci přitom měřili světlo nejvzdálenějších supernov označovaných jako typ Ia – podivuhodných hvězd velkých jako naše Země a hmotných jako Slunce, které při své závěrečné explozi v jediném okamžiku vyzáří tolik světla, kolik vydává celá galaxie. Výsledky měření ale neodpovídaly předpokladům: světlo všech padesáti sledovaných supernov bylo slabší. Šlo to vysvětlit jedině tím, že rozpínání vesmíru nezpomaluje a dokonce není ani stále stejné. Naopak, k všeobecnému údivu vědecké komunity se vzájemný úprk galaxií neustále zrychluje.

Co tento pohyb pohání, to nikdo zatím neví; některé vědce to dokonce přimělo k pokornému oživení Einsteinovy kosmologické konstanty. I nobelovský výbor ve zdůvodnění svého výběru konstatuje, že to je možná největší záhada současné vědy. Její rozluštění zatím není v dohlednu, dá se ale předpokládat, že může mít přinejmenším stejné důsledky, jaké kdysi mělo zdánlivě nezajímavé zjištění, že atom není nejmenší částicí hmoty.

Jan A. Novák

Psáno pro Hospodářské noviny

You have no rights to post comments