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