Pondělí 2. srpna 2021, svátek má Gustav
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Pondělí 2. srpna 2021 Gustav

Einstein chtěl odvrátit zánik vesmíru. Ale udělal chybu v derivaci

  12:14aktualizováno  13:44
Nový objev v archivech ukazuje, jak Albert Einstein hledal řešení, které by dávalo naději, že vesmír se udržuje v rovnováze. Ale brzy poznal svůj omyl a jemu i nám zbyla představa vesmíru, který se stane časem neobyvatelným.

Albert Einstein měl hlavu plnou vesmíru. Ilustrační snímek. | foto: Pavel Kasík, Technet.cz (montáž)Profimedia.cz

Stáhněte si Einsteina

Vytvořili jsme pro vás koláž Vesmírný Einstein z volně dostupných fotografií, můžete si stáhnout na plochu či na zeď.

Albert Einstein měl hlavu plnou vesmíru. Ilustrační snímek.

2,5 MB, ke stažení (licence: Technet.cz CC BY)

Jeden z nejznámější citátů Alberta Einsteina je "Bůh nehraje kostky". Vyjádřil tím svou nedůvěru ke kvantové teorii, podle které některé fyzikální děje jsou vždy náhodné a nelze je přesně předpovědět. Ale kvantová teorie bohužel pro Einsteina odpovídá tak přesně výsledkům lidských fyzikálních experimentů i pozorování, že ani osobní nedůvěra sebevětšího fyzika proti tomu nic nezmůže.

Náhodnost kvantové teorie ale rozhodně nebyla to jediné, co se Einsteinovi na moderní fyzice (i některých jeho vlastních výsledcích) nezdálo. Nelíbila se mu příliš ani představa, že náš vesmír se vyvíjí a spěje zřejmě ke svému konci. Nově objevený dokument také ukazuje, jak se ji pokusil "zabít".

Utíkají nám hvězdy

Základem představ o postupném vývoji vesmíru v moderní fyzice jsou práce a pozorování z 20. let. Tehdy astronomové i fyzici předložili přesvědčivé výpočty i pozorování, podle kterých se vesmír postupně rozpíná. Znamená to, že další galaxie se od té naší vzdalují. My to můžeme pozorovat v tom, jak se protahuje vlnová délka světla vzdálených hvězd, tzv. rudý posuv.

Kdo objevil rozpínání?

Teorie, že náš vesmír se rozpíná, se rodila postupně a z dnešního pohledu poněkud krkolomně. Dnes se s tímto pozorováním nejčastěji spojuje jméno Američana Edwina Hubbla, po němž je pojmenovaný nejznámější vesmírný teleskop.

Hubble má však dva klíčové předchůdce, kteří ho v řadě věcí předběhli, byť fyzikální veřejnost to z valné části netušila. Prvním byl Rus Alexander Friedmann, který přišel s myšlenkou rozpínajícího se vesmíru v matematicky smysluplné podobě zřejmě jako první v roce 1922. (Po něm jsou pojmenované Friedmannovy rovnice, které popisují zakřivení vesmíru.)

Stejného výsledku pak v roce 1927 z Einsteinvoých rovnic dosáhl i belgický kněz a fyzik George Lemaitre z řešení Einsteinových rovnic pro homogenní vesmír. Zároveň určil z existujících dat o vzdálenostech galaxií a rychlostech jejich vzdalování to, co se dnes nazývá Hubbleova konstanta, ale zřejmě by se mělo nazývat Lemaitrova konstanta.

Získal číslo velmi blízké tomu, které o dva roky z o něco většího souboru údajů vypočítal Hubble. Hubble přidal několik dalších galaxií, ale především vynesl graf závislosti rychlosti vzdalování galaxií na jejich vzdálenosti od naší galaxie. To byl jeho hlavní přínos k této věci. Sám Hubble rozpínání prostoru nevěřil a pozorovanou závislost interpretoval jinak.

Důsledkem rozpínání vesmíru i podle selského rozumu musí být, že vesmír bude čím dál řidší. Protože hmoty je v něm stále stejně, ale vesmír se "nafukuje", měl by být čím dále pustším místem. Nakonec by se mohlo stát, že se vesmír v podstatě sám roztrhá na kusy.

Einstein tyto výsledky samozřejmě znal, přitažlivější se mu však zdála představa "statického" vesmíru, tedy neměnného vesmíru v trvalé rovnováze. Již v roce 1917 formuloval model statického vesmíru, v němž vystupovala kosmologická konstanta, která byla nutná proto, aby řešení jeho vlastních rovnic bylo stacionární, tj. nezávislé na čase. (Dosazení kosmologické konstanty, pro níž v rovnicích ani pozorováních neexistovalo žádné opodstatnění, později označil za svou největší chybu, ale to je na jiný článek.)

Einstein nebyl sám, komu se myšlenka stále se rozpínajícího vesmíru zdála nepřijatelná. Ještě o několik desetiletí později například teorii stálého vesmíru tvrdohlavě prosazoval slavný britský fyzik Fred Hoyle, mimo jiné autor výrazu "Velký třesk" pro událost na začátku našeho vesmíru.

Hoyle samozřejmě vycházel z Einsteinových rovnic, ale snažil se ukázat, že by při rozpínání prostoru spontánně vznikala hmota tak, aby hustota zůstávala stále stejná. Hoyle se nápadu držel několik desetiletí, ale nakonec byla hypotéza zdiskreditována, protože astronomická pozorování její předpoklady nepotvrdila.

Einstein měl prakticky stejný nápad jako Hoyle, přesněji zřejmě v roce 1931, . Ukazuje to dokument, který je už několik desetiletí zastrčený v Einsteinově archivu na univerzitě v Jeruzalémě, špatně označený jako koncept úplně jiné vědecké práce. Dokud si ho tam nevšiml fyzik Cormac O’Raifeartaigh a nevytáhl ho na světlo světa. (Originál v němčině najdete zde, překlad do angličtiny O’Raifeartaigh s kolegy zveřejnili ve své práci na severu arXiv dostupné odsud.)

Ve svém konceptu si Einstein klade otázku, zda by hmota mohla ve vesmíru vznikat tak rychle, aby hustota i během rozpínání zůstávala stejná. Dokonce se zřejmě domníval, že by to podle jeho vlastní obecné teorie relativity v podstatě mělo být možné, a snažil se to doložit matematicky. Výsledky vypadaly slibně a řešení se mohlo zdát na první pohled možné.

Ve skutečnosti je ovšem v řešení chyba (v derivaci), které si slavný fyzik evidentně později všiml, protože ji v jednom místě opravil. Původní řešení tím ovšem přestalo být možné a hypotéza přestala dávat matematický smysl. V tu chvíli Einstein poznámky odložil a hypotézu vesmíru v setrvale rovnovážném stavu zřejmě přestal brát vážně a dále se jí nevěnoval. V pozdějších pracích zmiňuje různé kosmologické modely a hypotézy, tato mezi nimi už není.

A to je konec všeho, přátelé...

Měl Einstein pětky?

Zprávy o špatném prospěchu Alberta Einsteina jsou značně přehnané. Neměl pětky, ale dokonce šestky. Vysvětlení najde v našem článku.  

Albert Einstein v dětství

Objevitelé dokumentu se domnívají, že Einsteinovi se nechtělo do poměrně "odvážných" úprav obecné teorie relativity, které byly nutné pro vytvoření smysluplného modelu vesmíru v trvale rovnovážném stavu. Představa rozpínajícího se vesmíru rovnicím odpovídala mnohem lépe, a tak Einstein svou nechuť k téhle myšlence zřejmě uložil k ledu.

Hoyle a jeho kolegové se myšlenky drželi podstatně déle a od 40. až do 60. let byla jejich představa vesmíru předmětem intenzivní debaty, dokud celkem jednoznačně nepřevážily důkazy pro rozpínající se vesmír. Od té doby důkazů jen přibývá a zpřesňují se, a tak podle nejlepšího svědomí dnešních kosmologů žijeme ve vesmíru, který se stále rychleji a rychleji rozpíná.

Existence odpudivé síly, která stojí za rozpínáním vyplývá z Einsteinových rovnic, a zdá se být zřejmě jejich jediným možným řešením, jak ukazuje i výše popsaný neúspěch německého fyzika. Dnes se nám zdá nejpravděpodobnější, že nakonec tato odpudivá síla, jejíž fyzikální podstatu neznáme (dnes se jí říká "temná energie") zcela převáží i nad gravitací a ostatními přitažlivými silami a náš vesmír v praktickém smyslu přestane existovat. Přejde do stavu tepelné smrtí (nebo maximální entropie), ve kterém už v něm nemohou probíhat žádné energetické procesy včetně života.

Autor:
  • Nejčtenější

Setkání, která se nekonala. Olympioniky přenáší do studia šikovný trik

V přenosech olympijských studií kanálů Eurosport se střídá jedna sportovní hvězda za druhou, přitom fyzicky od sebe...

První oceánský kabel měl dráty tak dlouhé, že by nás spojily s Měsícem

V létě roku 1866 byl po několika neúspěšných pokusech položen na dno Atlantiku první dlouhodobě fungující telegrafní...

Deset tipů pro Word. Praktické funkce, o kterých jste možná ani nevěděli

Premium Microsoft Word je jedním z nejčastěji používaných textových editorů. Je funkční, flexibilní a pohodlně se používá....

Příběh nejslavnější vzducholodě. Před 90 lety byla na arktické expedici

Vzducholoď LZ 127 Graf Zeppelin má na kontě několik položek ve fiktivní tabulce nejvýznamnějších úspěchů v historii...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Mezinárodní vesmírná stanice se rozšířila o ruskou laboratoř Nauka

Víceúčelový laboratorní modul nazvaný Nauka byl úspěšně připojen k Mezinárodní vesmírné stanici ISS. Z kosmodromu...

KOMENTÁŘ: Cesta do elektromobilního pekla. Auta přinášejí víc problémů než výhod

Premium Nová doba elektromobilní nás vrátí o půlstoletí zpátky: auto bude luxus, mobilita taky a draze to zaplatíme všichni. I...

Mlčeti zlato. Profesionální vyjednavač vysvětluje, jak jednat s dětmi či šéfem

Premium Každý člověk vyjednává v průměru pětkrát za den. Doma s partnerem, s dětmi, v práci se šéfem, s podřízenými. Radim...

Český vlk z Wall Street jde k soudu. Hlavní roli v kauze Via Chem má miliardář Sisák

Premium Schyluje se k dlouho očekávané soudní bitvě, v níž je hlavní postavou známý český finančník a miliardář Petr Sisák...

  • Další z rubriky

Událost vyhubivší dinosaury, přichází průměrně jednou za 500 milionů let

Nové poznatky o kosmickém zabijákovi dinosaurů ukazují, že to byl temný kosmický tulák. Na zkoumání jeho původu se...

Není zcela vyloučené, že by dinosauři mohli používat nástroje

Nedávno zesnulý kanadský paleontolog Dale Alan Russell (1937-2019) spolu s výtvarníkem Ronem Séguinem v roce 1982...

Jak vzniká duha? Není to jen krásný nebeský úkaz, skrývá mnoho tajemství

Premium Viděli jsme ji stokrát, a stejně pokaždé vykřikneme: Koukej, duha! Když venku prší a zároveň svítí sluníčko, můžeme na...

STO OBJEVŮ: Nepochopení dohnalo otce umělé inteligence Turinga k sebevraždě

Seriál Povídáme si s ní, slouží nám a jednou nám možná bude vládnout. Umělá inteligence je podle mnohých cesta budoucnosti,...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Ostych a stud před kolegy jsou ztracená energie, míní Vica Kerekes

Slovenská herečka maďarského původu Vica Kerekes (40) přijala nabídku režiséra Tomáše Svobody a zahraje si v jeho...

Zemřel herec Vladimír Marek, roky bojoval s rakovinou

V nedožitých 70 letech zemřel ve čtvrtek divadelní, muzikálový i televizní herec Vladimír Marek. Podle Blesk.cz se od...

Teď už se nestává, že bych si místo peněz odvezl auto, říká podnikatel

Táta Ivo byl původně horníkem, syn stejného jména automechanikem. Hned po revoluci skočili rovnýma nohama do podnikání...

Dubrovník se konečně připojil ke zbytku země, most se vyhýbá Bosně

Připevněním posledního segmentu budovaného mostu na poloostrov Pelješac se ve čtvrtek spojila dosud oddělená oblast...

Britney Spears se ukázala nahoře bez. Prý na protest proti otci

Britney Spears (39), která s otcem bojuje u soudu kvůli opatrovnictví a správě jejího majetku, zveřejnila na sociálních...