Práce muže, který se postavil v prvním listopadové týdnu k řečnickému pultu na pražském Českém vysokém učení technickém, je do značné míry odpovědná za to, že všichni známe výraz Velký třesk a ne třeba teorii „Steady State“, tedy teorii pevného stavu vesmíru. Ta předpokládala, že ve vesmíru vzniká hmota neustále z ničeho, takže ten má stále stejnou hustotu, i když se rozpíná. Divnější může být už jen představa, že vesmír vznikl v jediném okamžiku z jednoho nekonečně malého bodu.
Robert Wilson se do role propagátora Velkého třesku dostal do značné míry náhodou. V první polovině 60. let pracoval jako astronom a sám říká, že i jako inženýr spíše než vědec, v soukromých Bellových laboratořích ve státě New Jersey v rámci skupiny pro výzkum rádiového záření. Součástí jejich vybavení byla i několikametrová anténa, která sloužila k měření satelitního vysílání, například vlivu počasí a dalších faktorů na spojení se satelity. Jak postupně plnila své úkoly, sloužila ve stále větší míře i ke sledování oblohy v oblasti rádiových vln.
Wilson spolu s kolegou Arne Penziasem (také nobelista za rok 1978) zachytili při měření vln, které vyzařují kosmické objekty, podivný šum, jehož se nedokázali ve svých měřeních zbavit. Šum byl vytrvalý: přicházel ze všech směrů a po vyloučení všech možných vlivů (včetně „biologických“, viz rozhovor) se astronomové přiklonili k názoru, že jde skutečně doslova o všudypřítomný „základní“ signál celého vesmíru. Vžil se pro něj výraz reliktní (tj. zbytkové) záření a jde o časem a rozpínáním vesmíru notně zeslabený a proměněný signál z dob těsně po Velkém třesku.
To už nebyl nápad pánů Wilsona a Penziase, existenci takového záření předpovídali někteří fyzikální teoretici, kteří rozvíjeli dnes tak známou, ale v té době stále ne všemi přijímanou teorii Velkého třesku. Do značné míry tehdy ovšem platilo, že byť papír snese hodně, v praxi se mnoho dokázat nedá. Objev reliktního záření by to mohl změnit, a tak ve stejné době nedaleko od Wilsona a Penziase stavěli fyzici na univerzitě Princetonu v čele s Robertem Dickem vlastní mikrovlnnou anténu, která měla reliktní záření objevit.
Takto vypadá rozložení reliktního záření, tedy hlavní stopy rané fáze vývoje vesmíru, jak se ji podařilo sestavit na základě pozorování sondy Planck. Vyznačené rozdíly jsou ve skutečnosti velmi malé a bez podrobného pozorování se reliktní záření jeví jako v podstatě uniformní. Tak ho rozhodně viděli pánové Wilson a Penzias.
Penzias a Wilson je ovšem předběhli. Pečlivě vyloučili všechny možné zdroje záření, a když si byli jistí, že nejde o chybu, sami zavolali do Princetonu, aby se poradili o svém měření. Slyšeli, že tamní vědci pracují na teorii, která by ho mohla vysvětlit. (Robert Dick prý hned po telefonátu s Bellovými laboratořemi prohlásil: „Vyfoukli nám to.“)
Vědci měli pravdu v odhadu, že jde o práci, které se vyplatí věnovat. Zastánci teorie Velkého třesku měli náhle v ruce fakta, která šla jen těžko vysvětlit jinak než jako podpora jejich teorie (i když se například zvažovalo, zda nejde o rozptýlené světlo velmi vzdálených hvězd). Nauka o vzniku vesmíru se v mnohem větší míře stala „tvrdou vědou“ s hmatatelnými, či alespoň měřitelnými výsledky. A Velký třesk se stal nejen uznávanou vědeckou teorií, ale dotáhl to až ke komediální slávě.
Já s dovolením začnu u začátku vaší dráhy. Vy jste ve vlastním životopisu pro Nobelovu nadaci napsal, že jste se na Riceovu univerzitu dostal jen těsně. Vy jste byl na střední špatný student?
No, nebyl jsem dobrý student.
Jak to?
Můj otec o mně říkal, že jsem se nikdy nepřepínal.
(V tu chvíli se do rozhovoru vložila i manželka Roberta Wilsona Elisabeth, se kterou se poznal ještě na studiích právě na Riceově univerzitě.)
Elisabeth W.: Ale kdyby se nedostal na Riceovu, měl zajištěné přijetí na Stanford.
Anténa v areálu Bellových laboratoří, na které byl poprvé přesvědčivě zachycen signál „zbytkového“ záření po Velkém třesku.
Proč jste reliktní záření objevili vy? Měli jste nejlepší výchozí pozici, nebo jste měli nejvíce štěstí?
Štěstí jsme měli určitě. Ale myslím, že naše vybavení bylo prakticky ideální pro uskutečnění nechtěného objevu. V Princetonu na to šli jinak. Asi tak, jak by se dalo čekat od fyziků. Měli sice přesnější zařízení, ale my jsme ho měli všestrannější a mohli jsme měřit celou řadu detailů, abychom jim mohli porozumět, a tak jsme byli lépe připraveni na nečekané. Oni si postavili úzce specializované zařízení, které sice bylo přesnější, ale na kterém můžete snáze přehlédnout něco, co nehledáte.
Podle vousaté historky jste při hledání zdroje reliktního záření museli vyhánět z antény holuby a čistili jste ji od trusu.
Ano, opravdu jsme měli na anténě dva holuby a museli jsme anténu pořádně vyčistit. Vrstva holubího trusu určitě může pohlcovat a vyzařovat mikrovlnné záření, takže bylo žádoucí se jí zbavit. Ale nebylo to tak, že bychom ji považovali za možný zdroj zachyceného šumu. Jenom jsme chtěli mít jistotu, že máme co nejlepší podmínky pro příjem signálu.
Vy jste byl prý odchován teorií o pevné podobě vesmíru. Bylo pro vás těžké změnit názor, když jste objevil doklady o Velkém třesku?
Ne. Fakta byla celkem jasná. „Steady state“ teorie odumírala z jiných důvodů. Ve stejné době byly objeveny i kvasary (hvězdy, které fungují trochu jako „rádiové majáky“, pozn. red.). Ale podařilo se je objevit jen daleko od nás. Jinými slovy v minulosti a blízko nás žádné nejsou. Takže bylo jasné, že ve vesmíru dochází k nějakému vývoji, což ve stálém vesmíru není možné. Spíše to bylo tak, že se mi z filozofického pohledu nelíbila představa, že by vesmír měl nějaký začátek.
A smířil jste se s tím?
Ano, smířil.
Elisabeth W.: Nezdálo se mi, že by mu to nedalo spát.
Objevem reliktního záření začala v kosmologii nová doba.
Ano. Někdo mi dokonce říkal, že tím začala kosmologie jako věda, ale ta myslím v té době už fungovala a už udávala směr výzkumu.
Žijeme ještě pořád v kosmologicky zajímavé době? Budou objevy pokračovat? A které to mohou být?
Teď se pozornost soustředí hlavně na gravitační vlny a důkazy o měření polarizace B-módu reliktního záření (více o této problematice v našem popisu práce týmu BICEP, ale upozorňujeme, že objev se zatím nepodařilo přesvědčivě potvrdit, pozn. red.). Nevím, jak to přesně bude, ale rozhodně se něco objeví. Vždy, když se mluví o „konci fyziky“, že víme všechno, přijde něco nového.
Ale asi dnes nemůžeme říct, že víme vše, ne? Máme spoustu mezer ve vědomostech.
Ano. Nerozumíme řadě věcí. Co je temná hmota? Co je temná energie? Proč existuje nějaká hmota? Proč se při vzniku vesmíru neanihilovaly všechny částice a antičástice a vůbec zbyla nějaká hmota? Ve fyzikálních zákonech musí být nějaká asymetrie. Takže je co objevovat.
Robert Wilson (vlevo) a Arno Penzias v 70. letech. (Dá se historicky zařadit i podle plnovousu, který měl jen právě během 70. let, jak říká Wilsonova manželka.)
A co můžeme čekat od vašeho oboru?
Já budu se zájmem sledovat práci týmů, které pracují na měření B-módu polarizace. To není jenom BICEP a Planck, ale i další týmy. Třeba jedna skupina na Kanárských ostrovech to dělá úplně jinak než ostatní. Pak je další skupina na Princetonu. Myslím, že jsem žil ve zlatém věku kosmologie a radioastronomie, ale myslím, že vědeckých problémů nedostatek nemáme.
Na tiskové konferenci jste říkal, že jste nadšený z objevů exoplanet v posledních letech. Přiznám se, že pro mě je to těžké, protože jak bychom se o nich mohli dozvědět něco víc, než že jen existují? Budeme moci třeba za 20 let zjistit více?
Určitě se o tom uvažuje. Ale existují určitě hranice. Existuje takzvané zodiakální světlo (rozptýlené světlo Slunce na kosmickém prachu v naší soustavě, pozn. red.), které zkresluje výsledky pozorování. Kdybyste se dostal dost daleko od Slunce, někam za dráhu Jupitera, tak byste mohl mít lepší výsledky a mohli bychom pozorovat podmínky na exoplanetách přímo. Existují plány takový dalekohled vyslat. Uvidíme, co z nich bude.
Co pozemní astronomie? Ta přece udělala ohromné pokroky a dosahuje výsledků, které bychom před pár desítkami let vůbec nečekali.
Ano, jednu dobu jsem si dokonce myslel, že kdybychom dali peníze použité na vesmírné teleskopy na vývoj aktivních povrchů - tedy povrchů, které samy korigují chyby vzniklé v atmosféře, - tak bychom možná měli za stejně peněz více muziky. Ale zřejmě jsem se mýlil. Dnes už se bez pozorování z oběžné dráhy asi neobejdeme, hlavně samozřejmě v těch částech spektra, které naše atmosféra nepropouští. Navíc můžeme ze Země pozorovat větší detaily, protože na Zemi postavíme větší teleskopy, než můžeme vyslat na oběžnou dráhu.
