Sciencemag.cz
Doporučujeme
Na seznamu těch opravdu nejzásadnějších ze všech zásadních otázek ohledně kosmu nenajdeme asi zásadnější než právě tuto: „Kolik vesmírů vlastně existuje?“ Jelikož se nezdá pravděpodobné, že by jich bylo třeba 153, v úvahu přicházejí odpovědi jeden, dva nebo nekonečno.
Tak určitě je vesmír alespoň jeden. V kapitole 12 jsme naťukli pojem zrcadlového antisvěta, který by vyvažoval nerovnováhu hmoty a antihmoty, tak to bychom tedy měli dva. Jak je to s nekonečnem? Pokud je velký třesk jaksi bezprostředním fenoménem, jistě k němu mohlo dojít víckrát než jednou.
Mohly by být všechny další třesky rozptýleny v prostoru a čase? Proč by měl být jejich počet nějak omezen? Argumentace je to docela přesvědčivá. Většina kosmologů, které znám, si dnes vskutku myslí, že vesmírů bude nekonečno. Zcela přirozeně se to děje například podle inflační teorie.
Podle její původní verze dojde k výbuchu a nově zrozeného vesmíru se následně zmocní ohromná antigravitační síla, která jej překotně nafoukne, čímž zahladí jakýkoli prvotní zmatek. Potom se inflace zastaví a může se promítat oblíbená pohádka o velkém třesku. Jenomže když inflace vymaže všechny záznamy o někdejší minulosti, jak zjistíme, jestli příběh vůbec nějaký začátek měl? To, co nazýváme velkým třeskem, by také jednoduše mohlo být až to, co se stalo po inflaci. Je-li tomu tak, co se dělo před ní? No, možná pořád tatáž inflace, a navíc ještě po celou věčnost. To je však docela dlouhá doba, takže je-li nějaká pravděpodobnost, byť jakkoli malá, že se z věčné inflace vynoří regulérní vesmír, pak by ten náš neměl být jediným takovým příkladem. Z nezávislé boží perspektivy by schéma „věčné inflace“ vypadalo jako systém, který se jako celek prostě nafukuje a nafukuje, zběsile a do nekonečna. Ovšem z hlediska systému samotného by se od expandující entity oddělovaly náhodně vznikající vesmíry jako bublinky ve sklenici se sycenou limonádou.
Od 80. let 20. století, kdy byl model věčné inflace navržen, jeho popularita neustále roste, a to nejenom proto, že se vyhýbá zapeklité otázce zrodu vesmíru z ničeho. Průvodní myšlenka nápadně připomíná teorii stacionárního vesmíru, místo částic hmoty tu ovšem vznikají bubliny jednotlivých vesmírů. Životní cyklus každé z nich začíná velkým třeskem, ale má i svůj střed a také konec (možná). Systém jako takový je však věčný. To, co celou dobu nazýváme „vesmírem“, je ve skutečnosti jen „náš vesmír“, tedy titěrný zlomek mnohem rozsáhlejšího a komplexnějšího „multiverza“.
A kde jsou všechny ty ostatní bubliny? Většina kosmologů se domnívá, že jsou příliš daleko na to, abychom si jich mohli kdy všimnout. V té nejjednodušší variantě multiverza se bubliny od sebe vzdalují mnohem rychleji, než se samy rozpínají, takže rozhodně nehrozí, že by se třeba náš vesmír srazil s nějakým jiným. Některé variace nicméně kosmické střety zahrnují. K této znepokojivé eventualitě se pak ve výkladu vrátíme ještě později.
Koncept multiverza má nepochybně svoje kouzlo. Například to, že mimoděk obchází problém singulárního, podivuhodného vzniku jediného bezdůvodně význačného vesmíru. Přináší s sebou ale i vlastní nepříjemné komplikace filozofické povahy. Je-li vesmírů skutečně nekonečno, pak mezi nimi musí být i takové, které jsou po všech stránkách totožné s tím naším, včetně duplicitních verzí každého z nás.
A nekonečno vlastně bude i těchto replik. Obdobný zádrhel vyvstává už v případě jediného neomezeného vesmíru. Zjednodušeně řečeno – pokud v hypotetickém nekonečném vesmíru s jednotnými zákony a vnějšími podmínkami něco existovat může, tak to také existovat bude, a to dokonce nekonečněkrát. To něco zahrnuje kohokoli z nás i s celou jeho minulostí, což znamená, že v nekonečném vesmíru nebo multiverzu by každý měl nekonečně dokonalých kopií, naprosto identických ve všech myslitelných ohledech. Navíc na každou zcela stejnou kopii každého jednoho z nás připadá ještě daleko více „skoro stejných“.
Aby nám tato představa nezamotala hlavu, představme si házení mincí. Jaká je šance, že milionkrát za sebou padne panna? Extrémně malá, ale ne úplně nulová. Nekonečno ovšem jakoukoli neúplnou nulu překoná. Máme-li na to nekonečný počet pokusů, pak padne panna milionkrát za sebou zaručeně ne jen jednou, ale nekonečněkrát. To samé platí i pro miliardu nebo bilion panen v řadě. Pokud si myslíte, že život je jen náhoda a vy jste vyhráli jackpot, pak vězte, že pravděpodobnost toho, že se stejná náhoda v nekonečném vesmíru odehraje někde jinde a jindy, se rovná stoprocentní jistotě.
Žádná z těchto úvah samozřejmě neplatí, pokud vesmír ve skutečnosti není nekonečný, ale jen třeba velmi, velmi velký. Jak velký by musel být, aby se do něj vešla alespoň jedna kopie každého z nás, není tak těžké odhadnout. Abychom měli jistotu, že se nejedná jen o náhodné momentální napodobeniny, ale o bytosti se zcela identickou minulostí, jako je ta naše, měli bychom uvažovat přesnou repliku celého pozorovatelného vesmíru, neboť drobnou změnu by mohl způsobit i sebemenší rozdíl kdekoli. Kosmolog Max Tegmark výpočtem zjistil, že aby měl člověk nějakou
šanci, že narazí sám na sebe, tedy na „vesmír 2.0“, musel by prozkoumat prostor do vzdálenosti deset na 10 na 120 metrů, což je jednička a za ní bilion bilionů bilionů bilionů bilionů bilionů bilionů bilionů bilionů bilionů nul. Pro srovnání, náš pozorovatelný „vesmír 1.0“ má průměr pouhých deset bilionů bilionů metrů. U takových rozměrů je zřejmě dost nepravděpodobné, že bychom na nějakého svého dvojníka skutečně narazili. Přesto je to pro většinu lidí zneklidňující představa. Který z dvojníků je „ten pravý“?
Podobné hrátky s velkými čísly mají i často diskutovanou variantu, kterou lze namísto nekonečného prostoru aplikovat v nikdy nekončícím čase. Bude-li tu vesmír navždy, není to dostatečně dlouhá doba na to, aby se celá evoluce přesně zopakovala? Zmiňovali jsme se o kvantovém vakuu jako o jinak prázdném prostoru plném tranzitivních částic, které v něm náhodně vznikají a zase mizí. Náhodně ale v tomto případě také znamená, že existuje jistá, i když nesmírně malá, pravděpodobnost, že se z něj vyklube něco uspořádanějšího než jen oceán poloreálných elektronů, kvarků, neutrin a fotonů. V principu by z něj mohla vzejít i lidská bytost, jakákoli lidská bytost, nebo možná jen její mozek. Než by se ale v kvantovém močálu takový nešťastník zase rozpustil, mnoho radosti by si pravděpodobně neužil. Studium tohoto neobvyklého tématu se dokonce dočkalo svého vlastního názvu, Boltzmannovy mozky, podle Ludwiga Boltzmanna,
který si s myšlenkou nekonečného vesmíru, v němž ke zrození lidské populace dojde v řetězci náhodných událostí, pohrával jako první.
Abychom se takovým znepokojivým scénářům vyhnuli, je nejprve nutné samotný pojem nekonečna zavrhnout. Vědci se na něj vždycky dívali tak trochu skrz prsty, neboť mívá mnohé problematické konsekvence. Je možné, že nekonečno je dobré leda pro matematiku, ale v reálném vesmíru místo nemá? To přesně někteří kosmologové tvrdí. Lze si jen těžko představit, jak by se otázka dala řešit z dostupných pozorování, protože měřit můžeme pouze veličiny, které jsou konečné. Lidská mysl dokáže pojmout nekonečno samotné, ale ve skutečnosti se s ním nikdy nesetkáváme. Je to jakási idealizace, která je užitečná pro výpočty, ale její reálný předobraz a aplikace jsou sporné.
Tolik k filozofii. Co k tomu říká věda? Lze získat nějaký myslitelný důkaz o existenci multiverza? Možná. V kapitole 19 jsme naznačili, že fyzikální zákony, jak je známe dnes, mohou být ve skutečnosti zkamenělinami velkého třesku, které se formovaly ve výhni jeho počáteční fáze, kdy většina aspektů našeho vesmíru získala svou základní podobu. V případě obyčejných zkamenělin, jako jsou dinosauři, rozlišujeme jejich druhů mnoho. Někde se najde brontosaurus, jinde zase triceratops. Pokud jsou fyzikální zákony také jakousi zkamenělinou, budou různé v různých
vesmírných bublinách. Když se celý ten „vesmírný experiment“ nespočetněkrát opakuje, lze si představit, že každé z vesmírných bublin bude přináležet i její vlastní sada zákonů a že všechny jejich varianty by se tedy někde objevit měly (dokonce nekonečněkrát).
Vzhledem k tomu, že jsme uvízli zrovna v tomto vesmíru, zrovna s těmito zákony, jak bychom mohli získat nějaký důkaz o těch ostatních vesmírech a jejich zákonech?
Tento tetx je úryvkem z knihy
Paul Davies: Co žere vesmír? a jiné kosmické otázky
Argo a Dokořán 2023
O knize na stránkách vydavatele
Můj nedostudovaný a nedostatečný selský mozek má problém pobrat teorii relativity a její různé důsledky. Je marné, zdůvodňovat mi matematikou, proč uvnitř Schwarzschildova rádiusu přestává platit naše běžná geometrie, jsou tam ausgerechnet tři dimenze času a jedna dimenze prostoru, hmota v našem slova smyslu neexistuje a je koncentrována do nekonečně hmotného a nekonečně malého bodu… a proč vlastně nemůžeme říct, že o vnitřní struktuře černé díry vůbec něco víme.
Schwarzschildův rádius se chová zábavně. Čím větší = hmotnější černá díra, tím paradoxně plošší je gradient gravitačního zrychlení poblíž Schwarzschildova rádiusu. Takže zatímco malá černá díra by padajícího cestovatele bez milosti roztrhala, do veliké černé díry lze teoreticky spadnout relativně bezbolestně. Viz též poznámka, jak velký je Schwarzschildův rádius součtu veškeré hmoty ve viditelném vesmíru (= je násobně větší, než poloměr viditelného vesmíru.)
Pod tímto legračním článkem na ScienceMagu se nestydím, trochu popustit uzdu své bájivé fantazii.
Můj plochý selský rozum dumá nad perpeťáckou hypotézou, že by třeba hmota/energie ani uvnitř černé díry nemusela být nekonečně stlačitelná. A že ta hrouda někde hluboko pod Schwarzschildovým rádiusem bude mít konečné rozměry (= zase nějaký rádius). A tak jako Země a jiná tělesa mají uprostřed bod, kde je sice obrovský tlak, ale gravitace nulová (protože se vyruší), a směrem od tohoto středu gravitace roste směrem k povrchové hodnotě, že by něco podobného mohlo fungovat uvnitř černé díry. Pak by ale poblíž středu černé díry mohl existovat normální prostor, kde by fungovala rychlost světla . Pod vysokým tlakem, o mnoho řádů mimo naše dosavadní představy. To by znamenalo, že uvnitř černé díry může existovat „inverzní“ Schwarzschildův poloměr / inverzní horizont událostí. Který poroste s hmotností černé díry – jak se měřítko „nestlačitelného jádra“ bude posouvat na škále směrem k homogenně hustému nekonečnému prostoru. Co když, při dosažení určité velikosti černé díry, dojde nějakým způsobem k explozivní expanzi? Mohl by třeba ten vnitřní inverzní horizont událostí začít expandovat rychlostí světla? Mohlo by se to celé „zhroutit směrem ven“?
Pokud správně chápu, je to celé pitomost. Jenom představa nenulově rozměrného „tvrdého jádra“ v černé díře, tj. popření zhroucení do ideální singularity, by zřejmě porušovala pravidlo o nepřekročitelnosti rychlosti světla.
Jaký smysl má, bavit se o kohezi vesmírného objektu, který má Schwarzschildův rádius třeba v milionech či miliardách světelných let? Jak dlouho takové černé díře trvá, než celá zjistí, že se sloučila s další podobnou černou dírou? Jak vůbec za takových okolností probíhají nějaké slapové jevy, když gravitace cestuje také jenom rychlostí světla?
Nemám to podložené matikou ani simulací, ale mohl by to být dobrý námět na sci-fi povídku. S měřítkem časové osy v geologických či spíše kosmologických řádech – takže žádné války impéria s povstalci, žádná dějová linie pohlavně dimorfních biologických bytostí s romantikou a sexem…