Bizarní teorie o kosmu: Vzniká a zaniká vesmír v cyklech? Žijeme v holografickém vesmíru?
Vesmír nás fascinuje odjakživa. Jde o náš domov, velmi rozlehlý a tajemný zároveň. Vědci se snaží vysvětlit jeho podstatu a minulý i budoucí vývoj mnoha různými teoriemi. Některé jsou důvěrně známé, jiné zase zvláštní, až bláznivé…
Už celá staletí si badatelé lámou hlavu, proč je náš kosmos takový, jaký je. Během té doby se zabývali mnoha teoriemi, které vysvětlují jeho fungování i budoucí osud. Víceméně se shodují, že vesmír, v němž žijeme, vznikl zhruba před 13,8 miliardy let a že se od té doby rozpíná. Rovněž panuje obecné přesvědčení, že průměr pozorovatelného kosmu dnes dosahuje asi 93 miliard světelných roků. Pokud jde ovšem o okolnosti jeho vzniku, detaily vývoje a budoucí osud, snaží se vedle mainstreamového pohledu – známého jako model Lambda-CDM či standardní kosmologický model – přinést vysvětlení i řada různě výstředních teorií.
1. Bránový svět: Vyřeší problémy fyziky?
Obvykle považujeme za pevně dané, že náš vesmír existuje ve třech prostorových dimenzích, v nichž se celý život pohybujeme. Podle některých teorií má ovšem kosmos ještě další rozměr či rozměry, ležící mimo naši každodenní zkušenost. Mohl by tak například představovat trojrozměrnou membránu či „bránu“ vznášející se ve vícerozměrném vesmíru, který se označuje jako „bulk“ (česky hlavní či všeobjímající vesmír) nebo multivesmír.
Na první pohled je to komplikované. Bránový vesmír však řeší některé problémy, s nimiž se současná fyzika potýká. Kupříkladu Lisa Randallová z Harvardu a Raman Sundrum z Marylandské univerzity navrhli verzi bránového kosmu, jež vysvětluje pozorovanou asymetrii základních fyzikálních sil dalšími „branami“ čili vesmíry, které existují paralelně s naší bránou. U podobných modelů nicméně zůstává otázkou, jak je otestovat a případně vyvrátit. Zde by bylo možné analyzovat gravitační vlny vyzařované černými dírami, které spojují naši bránu s těmi paralelními.
2. Velká srážka: Jako bájný fénix
Jaký bude náš vesmír ve velmi daleké budoucnosti? Podle mainstreamového kosmologického modelu se bude neustále rozpínat a vzdálenosti mezi vesmírnými objekty se budou zvětšovat, až záření jednotlivých galaxií nikdy nedolétne k sousedním hvězdným ostrovům. Stálice postupně zestárnou a zcela vychladnou, což těm nejmenším potrvá nesmírně dlouho. Nakonec se kosmos promění v temnou, chladnou a prázdnou pustinu. Tak by mohl vypadat úplný konec našeho vesmíru.
Podle jistých teorií to však bude ve skutečnosti znamenat začátek jiného. Možná žijeme v trvalém cyklu, v němž staré vesmíry zanikají a formují se další. Ke zrození nového by mohlo například dojít, kdyby se jedna z bran – čili kosmos existující ve vícerozměrném vesmíru – nějakým způsobem srazila s jinou. Kosmologové Neil Turok a Paul Steinhardt věří, že by množství energie vytvořené popsanou kolizí podnítilo vznik nového vesmíru.
Podobné mechanismy tvoří podstatu tzv. ekpyrotických teorií o kosmu. Cyklické ekpyrotické vesmíry nesou označení podle představ antických stoických filozofů o periodickém zániku kosmu v žáru ohně a jeho opětovném stvoření, jako by šlo o bájného ptáka fénixe. Fyzik a popularizátor Michio Kaku je nazývá „Big Splat“ čili „velké plácnutí“.
3. Vesmír plný plazmatu: Důkaz inflace?
Po pravdě řečeno, i standardní kosmologický model vyznívá značně „nestandardně“: Náš vesmír podle něj vznikl ve výhni Velkého třesku. Pro zmíněnou událost, které ještě příliš nerozumíme, máme dva klíčové důkazy. Jednak jde o pozorované rozpínání vedoucí k závěru, že se kosmos kdysi koncentroval ve velmi malém objemu, možná v jediném bodě – tzv. singularitě s nesmírně exotickými fyzikálními parametry. A dále se jedná o reliktní mikrovlnné záření, jež vesmír vyplňuje jako voda oceán.
Krátce po Velkém třesku byl náš kosmos podstatně menší a také mnohem víc horký než dnes: Tvořil vlastně rozpínající se kouli žhavého plazmatu. A reliktní záření představuje otisk závěru uvedené fáze jeho vývoje. Expanze vesmíru a dlouhá doba vyústily v ochlazení zmíněného záření na dnešních zhruba 2,73 K, tedy teplotu blízkou absolutní nule. Přesto popsaný otisk počátku stále detekují naše radioteleskopy.
Reliktní mikrovlnné záření působí přesvědčivým dojmem, že je ve všech směrech prakticky stejné. Jenže takové pozorování nelze vysvětlit, pokud by se kosmos po celou svou historii rozpínal totožnou rychlostí. Mnozí odborníci proto věří, že jen nepatrný okamžik po svém vzniku ve Velkém třesku prošel krátkou, ale velmi důležitou fází extrémně intenzivního nafouknutí, jemuž říkáme kosmologická inflace: Během zanedbatelného zlomku sekundy se tak ze subatomární velikosti proměnil ve žhavou kouli o průměru několika světelných let. Související mechanismy však zůstávají velmi nejasné.
4. Holografický princip: Kosmos jako obraz
Představte si hologram, s jakými se setkáváme běžně. Jde vlastně o dvourozměrný obraz, v němž je zakódovaný trojrozměrný objekt. Podle teorie holografického vesmíru může být podobným způsobem celý náš trojrozměrný kosmos zakódovaný ve svých dvourozměrných hranicích.
Popsaná myšlenka vychází z teorií strun a s nimi spojených teorií kvantové gravitace. Navrhl ji Gerard ’t Hooft a posléze rozvinul Leonard Susskind. Idea, že žijeme uvěznění v hologramu, možná nezní moc povzbudivě. Daná teorie však přináší jisté výhody, pokud jde o možnost objasnit některé otazníky současné kosmologie – například pozorované fluktuace reliktního záření. Podle určitých představ by mohl holografický vesmír vysvětlit i podstatu gravitace, která by znamenala prostý důsledek jeho holografického uspořádání.
5. Stacionární vesmír: Skomírající představa
Velký třesk v současnosti poskytuje nejlepší vysvětlení počátku všeho. Podle uvedené představy byl náš kosmos původně nesmírně hustý a v průběhu času se stává řidším. Dle jedné z odlišných teorií však vesmír existuje věčně a ve stále stejné hustotě. Vzhledem k pozorovanému rozpínání by to nicméně znamenalo, že v něm musí permanentně vznikat nová hmota, a to rychlostí zhruba tří atomů vodíku na metr krychlový za milion let.
Dokončení: Bizarní teorie o kosmu: Žijeme v simulované realitě? Existují bublinové vesmíry?
Představy o stacionárním vesmíru se objevovaly po celý středověk. Počítal s nimi například filozof Siger z Brabantu, působící ve 13. století v Paříži a zastávající názor, že je kosmos věčný, nikoliv stvořený. Za své myšlenky čelil kritice církevních autorit, ale dočkal se zpodobnění v Božské komedii, v níž ho Dante Alighieri umístil do Ráje. Popsaný kosmologický model převládal dlouhá staletí, dokud ho nesesadil z trůnu právě Velký třesk. Dnes je teorie stacionárního vesmíru zcela okrajová, protože jí odporuje mnoho moderních pozorování, včetně reliktního mikrovlnného záření.
