Debata o nekonečnosti vesmíru

[Martin]

Kapitola 2: Tak podle předpokladu, že pokud by byl vesmír konečný, pak by světlo obíhalo ve vesmíru do nekonečna (pokud by se nesrazilo s neprůhlednou nějakou hmotou), a přicházelo by ze všech směrů, což by byl stejný stav, jako statický vesmír (tj. počet hvězd konečný, všechny existují současně) - tj. v noci by nebyla tma, ale rovnoměrně ozářená obloha.

Temná energie = antigravitace.

Vesmír je tedy buď nekonečný, a nebo je na jeho okrajích něco, co světlo pohlcuje. Opět to nevylučuje myšlenku existence více vesmírů - či spíše více oblastí hmoty.


Zatím mi to tedy nevyvrátilo myšlenku, že vznik a zánik našeho vesmíru probíhá nějak takto. Budu si s ní hrát (třeba nakonec zjistím, že už někdo něco podobného vymyslel):




Mám tu ale pár problémů:

Reliktní záření nemusí být pozůstatkem inflace, ale světlo přicházející z jiných "kružnic". Problém by asi byl v tom, že v tomto případě by zřejmě nemělo ze všech směrů stejné hodnoty červeného posunu. Nicméně protože ani u klasického modelu zatím nikdo neví, proč a jak inflace nastala, můžeme ji předpokládat i v tomto případě. Můžeme si ji představit jako bublinu, v níž energie (později i hmota) drží její tvar (tvoří obal), avšak od určitého rozměru bublina praskne (inflace skončí) a hmota se rozprskne po okolí (kam se ale poděl "vzduch" z té bubliny, to nevím). Prý se snad občas uvažuje nad tím, že se vesmír rozpíná i rychleji než rychlostí světla (což je fyzikálně možné, protože se vlastně sám nepohybuje, ale jen mění měřítko).

Inflace se používá také jako nutné vysvětlení toho, že je hmota a energie ve vesmíru rozprostřena rovnoměrně. Jenže to je na základě zprůměrování ve velkém měřítku (miliardy světelných let). Když hodíte kostku rtuti do rybíka, tak můžete také prohlásit, že hustota nádrže je všude průměrně konstantní 1000kg/m3, i když tam máte oblast s 14x vyšší hustotou než je okolí. V nižším měřítku už hmota (ani ta temná) rovnoměrně rozprostřena není (spletenec nadkup spíš než cokoliv jiného připomíná právě pozůstatek exploze - zkrátka bordel).

Inflace by ale asi byla potřeba k vysvětlení toho, že je všude stejné reliktní záření. Ale, opět: možná že ta jejich grafická znázornění chápu špatně, ale když mi někdo ukáže bitmapu plnou modrých a zelených fleků, mezi kterými je i několik červených, a řekne mi, že je to všechno stejné, tak asi není (byť by mezi modrou a červenou bylo jen mizerných pár stupňů, možná ani to ne - ale rozdíl tam očividně je).

Objekty se od sebe vzdalují i v tomto případě, nicméně by zřejmě nešlo o rovnoměrné rozpínání (kružnice by se teoreticky více vzdalovala po obvodu než jak by zvětšovala svou tloušťku - dalo by by se to vysvětlit tím, že v místě, kde je střed expanze zůstal původní objekt, který má dostatečnou gravitaci, že způsobuje brždění vnitřní strany kružnice. To je ale velmi nepravděpodobné (žádný známý objekt ve vesmíru nemá takový dosah). Dalším vysvětlením by bylo, že jsme zrovna vtahování do budoucího velkého křachu - to by nás urychlovalo i dalším směrem. Opět by ale byla velká náhoda, že by se rychlost rozpínání "vpřed" zrovna teď rovnala rychlosti rozpínání "do stran".

Nevzniká tu problém "jasné noční oblohy", protože světlo se z hvězd šíří tak, že jeho hustota klesá s druhou mocninou vzdálenosti, a počet hvězd není v každém směru konstatní. Teoreticky by mělo dojít k přesvětlení určité části oblohy (zase ale záleží, jakou rychlostí se bublina rozpíná). Pokud ale nevezmeme v úvahu, že by bylo světlo unášené spolu s bublinou, ale šířilo se lineárně (tj. mohlo bublinu opustit), viděli bychom vlastně i za horizont (zakřivení), protože bychom doháněli fotony vystřelené po tečně kružnice (ty by pak měly větší červený posuv, než který by odpovídal skutečné vzdálenosti ("vzdušnou čarou") mezi námi a objektem, který světlo vyslal). Tedy by k nám sice dopadalo všechno záření z kružnice, ale čím dále by bylo (po kružnici), tím větší červený posun by mělo (a světlo vyslané přímo k nám po přímce by nás díky rozpínání minulo).

Je možné to vysvětlit tím, že pokud z jednoho směru přichází fotony s menším červeným posunem (z obvodu kružnice), tak se mohou při pozorování jevit stejně energeticky "vydatné", jako mnohem větší množství fotonů přicházejících k nám z okolního prostoru z jiných kružnic, ale z nesrovnatelně větším posunem? Tj. že se jejich mnohem nižší energie nasčítají (více fotonů s menší energií za stejný čas měření)? Opět by ale byla náhoda, že by byl součet stejný. Leda by byla chyba způsobená nízkou rozlišovací schopností našich zařízení. Z okolí jich přichází víc, protože je nestíní hvězdy v naší kružnici. Je pohyb objektu vůbec schopen vytvořit červený posuv ekvivalentní expanzi vesmíru?

-> CHYBNÝ PŘEDPOKLAD! Pokud by v prostoru mimo kružnici nedocházelo k expanzi, nevznikal by tam ani červený posuv! (prostor pouze upravuje své hranice, nikoliv metriku). Tedy světlo z jiných kružnic by bychom viděli bez něj. Ovšem vzhledem k obrovským vzdálenostem by intezita světla, které by k nám nakonec dolétlo (byť bez posuvu), by stejně bylo obtížně detekovatelné (příliš málo fotonů). Prakticky, pokud bychom zachytili světlo z galaxií na jiné kružnici, která by s největší pravděpodobností letěla směrem k nám, měla by spíše modrý posuv. Ten se sice nevyskytuje, ale napadlo mne něco jiného: pokud bychom zachytili slabé světlo vzdálené hvězdy, která by zářila modře, bylo by možné ji interpretovat jako velmi blízkou a velmi zářivou hvězdu? V tom případě jsou možná mnohá měření vzdáleností chybná, a to, co vypadá jako nám velmi blízké a jasné hvězdy, mohou být ve skutečnosti hvězdy desítky miliard daleko, ale letící směrem k nám (klidně by mohlo jít i o červené trpaslíky). Nebo by se fakt, že nevidíme modrý posuv dal vysvětlit jednou věcí: jsme tak blízko oblasti, ve které dojde k velkému křachu, že jakékoliv světlo, které by letělo směrem k nám, je vychýleno do "černé díry" (někteří lidé na ně nevěří a říkají tomu gravitary). V tom případě jsme ale pěkně v pytli.

Podobně, možná k žádné inflaci nedošlo, a reliktní záření, které pozorujeme, je světlo odražené od dokonalých zrcadlových stěn prostoru, ve kterém se vesmíry rodí. Pokud by něco takového existovalo, a každý foton by to vyplivlo zpátky, ovšem s nižší energií (tedy s červeným posuvem), nakonec by se z něj stalo reliktní záření (pokud by ho nepohltila nějaká hvězda). Nevím, z jakého hmoty by to muselo být, ale defakto by k tomu stačilo zrcadlo a molekuly nějaké atmosféry. Tím by ale teoreticky mělo docházet k rozostření. Navíc, pokud by se takto odrážely všechny fotony, byl by vesmír plný zrcadlových odrazů galaxií z různých stran. Náš vesmír je možná mnohem menší než se zdá a nebo je v spíš prázdnější. Další problém by byl, že pokud by něco mohlo odebírat energii fotonům, ztrácela by se postupně z prostoru energie. Tedy, sice by se vesmíry mohly recyklovat, ale nakonec by stejně nastala tepelná smrt celého prostoru (spíš jeho smrštění a zánik zpátky do původního stavu), byť by to trvalo řádově mnohokrát déle.

Velký třesk v mém podání vyžaduje, aby tlak způsobený energií v určitém okamžiku překonal vlastní gravitaci (lépe řečeno ji zrušil). Teoreticky by pak velký třesk mohla způsobit obří černá díra (spíše miliony splynutých galaktických černých děr). Je třeba možné, že za extrémních tlaků a teplot vznikají exotické částice s antigravitací (a nebo se i subatomární částice rozpadnou na kvarky či menší neřády, které mohou mít extrémní rychlost, a pokud do sebe naráží ohromnou rychlostí tolik částic, může se celkový objekt stát nestabilním (zase ale pravda, pokud by všechny byly namačkány gravitací do prostoru, těžko by se mohly pohybovat - jedině, že by se tak nesnášely, že by kmitaly mezi sebou, a tato energie by se nakumulovala, až by se to jako celek rozpadlo)).


Každopádně tohle zase vůbec nevysvětluje nekonečnost prostoru a času. Pouze zjednodušuje vnímání našeho prostoru (naší kružnice). Ten vznikl v nějakém čase a v nějaké oblasti vyššího celku. Sám sice vznikl z malého bodu a v čase t=0, ale je to jako kdybyste hodili šutr do vody. Vlny se šíří od okamžiku hodu, ale šíří se po hladině a stejně tak ten šutr nemusí být první (ani poslední), který tam spadne. Nevysvětluje to ani úplný prvopočátek (někde se musela vzít první hmota, která se začala hroutit pod svou gravitací). Pouze se tím snažím eliminovat nutnost přítomnosti temné energie v současném vesmíru.

Kružnice se samozřejmě časem zdeformují. Zatímco zde vzniknou oblasti s vysokou hustotou (jejich obyvatelé budou mít zkrátka smůlu a půjdou na recyklaci), budou zde i oblasti, které mohou splynutí unikat relativně dlouhou dobu (nemusí cestou potkat dost hmoty a nebo narazit na hmotný bod - popř. kolem něj mohou obíhat).

A prozatím si to zjednoduším tak, že nebudu řešit ten "vyšší celek".

Nekonečná recyklace může být zaručena tím, že ten vyšší celek, ať už je to cokoliv, něco "pohnojil" a vznikl v něm prostor (hmota a energie). Hmota nějakým způsobem (nebo cokoliv dalšího) způsobuje, že se prostor "drží". Pokud by někde došlo k tomu, že se část hmoty někde zastaví a její množstí nezpůsobí nový velký třesk, může se v tom místě prostor zmenšovat a tuto hmotu "dotlačit" do místa, kde na nadkritické množství čeká zárodek velkého třesku, a po expanzi se zase prostor v daném místě rozšíří. Velikost prostoru by tak byla daná obsahem hmoty/energie v něm (či spíše hustotou/gravitací). Tudíž tohle nevylučuje standardní model pro prvotní okamžik vzniku prostoru - ten vznikl díky vzniku energie (prvotní velký třesk). Mohlo by se tedy zdát, že jsme si moc nepomohli, ale pořád máme zaručeno, že zatímco my pozorujeme expanzi "vesmíru", vyšší celek se ve skutečnosti chvíli zmenšuje a chvíli zase zvětšuje podle potřeby. Nemusíme tedy nutně mít temnou energii, ale stejně nevíme, co způsobuje vznik prostoru (a je alergické na energii/hmotu, kterou v sobě samo vytvořilo - pokud vesmír vznikl třeba z té slavné singularity, něco musí bránit tomu, aby se do ní zase nevrátil).

Vůbec, pokud je vesmír dynamický a je předpoklad, že inflace trvala určitou dobu, stejně tak temná energie/hmota možná vznikly/začaly působit později (tudíž že i zrychlování rozpínání přišlo později), jsou teorie vlastně dané jen pozorováním v daném čase. Pokud bychom jako civilizace vznikli v době, kdy ještě zrychlení expanze neprobíhalo, na žádnou temnou energii by si nikdo ani nevzpomněl. A je možné, že až vznikne nějaká civilizace za 20-30 miliard let, kdy budou od sebe galaxie tak daleko, že je už nevidíte, vymyslí si úplně jinou teorii o vzniku vesmíru, která nebude zahrnovat možná ani rozpínání, ani inflaci. Spíše dojdou k závěru, že se vesmír smršťuje (černá díra bude pohlcovat galaxii). Co uvidí? Pár hvězdiček ve svém okolí a hromadu "reliktního" záření s různě velkým červeným posunem (ale vždy mimo oblast viditelé části spektra - a to ještě za přepokladu, že se u nich vůbec vyvine něco jako zrak, a tedy "viditelné spektrum" pro ně bude mít nějaký smysl). Zajímalo by mne, jestli by civilizace, která by se náhodou vyvinula na planetě obíhající hvězdu okolo černé díry (pokud by vůbec přežila), vůbec něco viděla (černá díra by jim musela dělat slušnou gravitační čočku, i když pravda že ne přes celou oblohu).

Vůbec nejčernější scénář by byla civlizace vzniklá u úplně poslední hvězdy (například červený trpaslík) v místní oblasti vesmíru: všude tma, prakticky ani gamma záření (už nemá co explodovat jako supernova), na jednom místě oblohy zdroj rentgenových paprsků (místní černá díra), a jinak všude červené reliktní záření (buď světlo z "blízkých" galaxií a nebo původně gamma z hodně vzdálených supernov). Jakou teorii byste postavili na tomhle? Můžete namítnout, že máme prostě štěstí, že žijeme v době, kdy můžeme všechno zjistit. Abychom nakonec nezjistili, že jsme to důležité už taky propásli (pokud je pravda, že hmota se stala průhlednou pro záření až 300.000 nebo kolik let po velkém třesku, tak prakticky se to "propásnutí" už stalo).


Vznik vesmíru podle klasického modelu je až kapitola 4 (inflace pak 5), takže až se tam dostanu, třeba si názory opravím.


Zatím si budu hrát se svou teorií, doplním ji či opravím, a nebo možná nakonec uznám, že je celá vadná.

Máte také nějaké své teorie, které byste dokázali vysvětlit běžným smrtelníkům? Občas není vysoká fyzika nutná. Znáte ten vtip?:

Eskymák: Právě jsem vynalezl geniální palivo: sněhovou kouli! Na vás je už jen doladit takové ty nepodstatné detaily, jako například jak zařídit, aby to hořelo.

Na první pohled blbost, ale na ten druhý: sníh = voda = vodík + kyslík = buď přímé spalování (teplo) a nebo slučování na vodu (výroba elektřiny).