Čeká nás apokalypsa

...aneb konec světa a moderní věda.

Skončí náš vesmír katastrofickou událostí? Jak a kdy? Díky technickému pokroku se objevily nové překvapující skutečnosti a představa dnešní vědy o budoucnu našeho vesmíru je mnohem přesnější než kdy byla. Na budování této představy se podílejí i některé z BOINC projektů, jako např. Einstein@home nebo LHC@home.

Vznik a současnost vesmíru.

Velký třesk.

I když se v následujících řádcích soustředíme především na budoucnost vesmíru, musíme si nejprve stručně říct také o jeho počátku. Mezi vědci nejuznávanější (i když ne jedinou) teorií o vzniku vesmíru je teorie tzv. Big Bangu - Velkého třesku. Tato teorie totiž dokáže nejlépe vysvětlit pozorované skutečnosti a jevy. Podle ní vesmír vznikl obrovským výbuchem, při kterém vznikl čas, prostor i hmota. Nejnovější pozorování ukazují, že k této ohromné události došlo před 13,7 miliardy let, vesmír je tedy přibližně třikrát starší než naše sluneční soustava. Od té doby se neustále rozpíná. To vědci vědí už z doby před druhou světovou válkou, avšak v posledním desetiletí a zejména zcela nedávno se objevily nové skutečnosti, které tuto představu dělají ještě více vzrušující než si kdo myslel. Nejdříve by vás však jistě zajímalo vědět, jak může vzniknout celý vesmír z “ničeho”.

Podivný svět kvantové fyziky.

Když vesmír vznikl, přirozeně byl zpočátku velice malinkatý. Řídil se tedy zákony kvantové fyziky, které popisují náš svět na té nejmenší úrovni, a jsou častokrát velice prapodivné. Tato prapodivnost však vyplývá z toho, že jsme zvyklí na “náš velký svět”, který už je jenom obrovským průměrným kotlem, v kterém se ztrácejí mnohé z jemných přírodních zákonů. Je to podobné jako hladina moře – z velké výšky vypadá zcela hladce, bez nejmenších nerovností nebo děr, avšak když se podíváte zblízka, zjistíte, že je na ní množství vln, vírů, bublinek a pěny. Přirozeným stavem mořské hladiny je právě tato bouřlivost. Podobně i my se díváme na kvantový svět pouze z velmi velké “výšky”, z které nemůžeme vidět všechny bouřlivé procesy, které tam existují, a tudíž když o nich čteme, připadají nám neuvěřitelné. Když tedy budete mít při popisu kvantového světa pocit, že “to není možné, to je přece padlé na hlavu”, tak si vždy představte, že vaše zkušenost pochází pouze z pohledu na hladinu z letadla, zatímco to co čtete, je popis hladiny z veliké blízkosti, tak jak ji svými experimenty mohou vidět fyzici.

Stvořen z ničeho.

Z fyzikálního pohledu není na „vzniku z ničeho” nic zvláštního. Je totiž známo, že v kvantovém světě neustále vznikají páry částic a antičástic, které téměř okamžitě zase zanikají. Proto fyzici nazývají vakuum falešným – není totiž vůbec tak prázdné, jak se dlouho myslelo, ale obsahuje guláš neustále vznikajících a zanikajících částic, přesně jako na hladině moře neustále vzniká a zaniká množství bublinek a vln. Tento proces je řízen přísně fyzikálními zákony, zejména tzv. Heisenbergovým principem neurčitosti. Tento princip se projevuje pouze v kvantovém světě a dovoluje, aby vznikaly tzv. virtuální částice, které můžou vzniknout z “ničeho” – jednoduše si energii potřebnou na svou existenci “půjčí”. Má to však svůj háček – čím větší energii si půjčí, tím kratší dobu mohou existovat. Přesně jako bubliny – čím je bublina větší, tím dříve praskne a zanikne. Je pravděpodobné, že celý náš vesmír vznikl podobným procesem – byl tedy pouze jednou z mnoha bublin v předcházejícím “mateřském” vesmíru, která si v něm půjčila energii. Ta nemusela být dokonce ani nijak zvlášť velká, protože energie gravitace má opačné znaménko než energie obsažená ve hmotě. Nicméně díky obrovské gravitaci a malým rozměrům měl vesmír zaniknout téměř okamžitě jak vznikl. Proč se tak nestalo?

Největší inflace všech dob.

Stalo se něco, co vědci výstižně nazvali “nafouknutím” neboli inflací – nastalo totiž neuvěřitelně prudké rozpínání vesmíru, který se v nepředstavitelně krátkém okamžiku zvětšil tak, že ani jeho vlastní gravitace už nebyla schopna opět ho smrštit a způsobit jeho zánik. Předpokládá se, že tuto inflaci způsobilo rozdělení původně jednotné a jediné fyzikální síly na čtyři základní síly existující v dnešním vesmíru – gravitační (držící pohromadě planety, hvězdy, galaxie atd), silnou (držící pohromadě atomová jádra), slabou (projevuje se pouze na úrovni atomových částic) a elektromagnetickou (což je radiové, tepelné, světelné, UV, rentgenové a gama záření). Toto rozštěpení sil uvolnilo “džina z láhve”. Tím džinem bylo tzv. skalární pole, které nafouklo celý vesmír. Je to podobné, jako když vám zamrzne v ledničce voda v láhvi, přičemž vzniklý led láhev roztrhne – vesmír po horkém počátku rychle chladl a jednotná původní síla “zamrzla” na své čtyři součásti. Inflace trvala jenom kratičký okamžik, zabezpečila však našemu vesmíru dlouhodobou existenci. Poté se vesmír rozpínal už stále pomaleji, tak jak se po “výbuchu” očekává. Je možné, že i teď v “našem” vesmíru vznikají zcela nové vesmíry, z kterých většina však nemá ty “vhodné” parametry na to, aby v nich nastala inflace a aby přežily. Ovšem i kdyby vznikaly a některé přežívaly, nemůžeme dnes nijak zjistit, jestli se tak opravdu děje. Tyto vesmíry by si totiž vytvořily svůj vlastní časoprostor a existovaly v něm, a od našeho vesmíru by byly zcela odděleny Proto existence jiných vesmírů zůstává pouze v rovině vědeckých spekulací. Náš vesmír však pozorovat můžeme.

Obr. 1: Vesmír se po počáteční inflaci (velice rychlém rozpínání) a následném mírném zpomalování rozpínání začíná opět zvětšovat neustále se zvyšující rychlostí, způsobenou přítomností tmavé energie.

Ilustrace: NASA/WMAP

Překlad textu v obrázku:
Quantum fluctuations: Kvantové “bouřlivé moře”
Inflation: Inflace
Afterglow Light Pattern 400,000 yrs: Reliktní záření, 400 000 let
Dark Ages: Období temna (bez hvězd)
1st stars about 400 million yrs.: První hvězdy, cca 400 milionů let
Development of Galaxies, Planets, etc.: Vznik a vývoj galaxií, planet atd.
Dark Energy Accelerated Expansion: Rozpínání způsobené temnou energií
Big Bang Expansion, 13,7 billion years: Rozpínání po Velkém třesku, 13,7 miliard let

Tmavá (skrytá) hmota.

Jeho další osud je dán především třemi parametry. Prvním je současná rychlost rozpínání (tzv. Hubblova konstanta), dalším je poměr svítící a tzv. tmavé hmoty a energie k celkové hmotě vesmíru a nejdůležitějším je parametr vyjadřující stav tmavé energie. Ptáte se, co jsou to za podivné výrazy? Moderní věda je opravdu vzrušující – tmavá energie a tmavá hmota jsou totiž jedním z nejdůležitějších objevů posledních let (v mediích se často vyskytuje také pojmenování “temná” hmota a energie, nicméně asi fyzikálně nejvýstižnější pojmenování v češtině zavedl Dr. Jiří Grygar, který používá pojmu “skrytá” hmota a energie). Pozorováním naší Galaxie se totiž zjistilo, že hvězdy kolem středu Galaxie obíhají úplně jinak než by měly, kdyby se Galaxie skládala pouze z hmoty, která svítí a kterou tedy můžeme pozorovat. I když bylo navrhnuto několik vysvětlení tohoto faktu, nejpravděpodobnějším se zdá být to, že pouze malá část hmoty v Galaxii svítí, a mnohem více je jí skryto před našima očima a přístroji. Tuto hmotu tudíž astronomové nazvali tmavou neboli skrytou hmotou. Z dalších pozorování vyplývá, že pouze její malá část může být tvořena známými nesvítícími objekty jako planetami, černými děrami, zvláštními částicemi zvanými neutrina nebo mezihvězdným prachem a plynem. Většina této hmoty se tedy pravděpodobně skládá z neznámých částic, které vědci ještě nikdy nepozorovali.

Tmavá (skrytá) energie.

Ještě překvapivější objev však na astronomy teprve čekal. Poslední dobou totiž bylo uvedeno do provozu několik moderních automatických dalekohledů, které dokázaly objevovat velké množství supernov ve vzdálených galaxiích. Supernova vzniká výbuchem velice hmotné hvězdy na konci jejího života, přičemž jeden z typů tohoto výbuchu má vždy stejnou jasnost. Z pozorované jasnosti supernovy tedy můžeme lehce zjistit její vzdálenost, jelikož čím dál se nachází, tím slabší se nám zdá. Studiem jejího světla zas dokážeme zjistit, jak rychle se od nás vzdaluje – vědci využívají tentýž efekt, který způsobuje, že vzdalující se siréna má nižší tón než když se přibližuje. Vzdalující se hvězdy nebo galaxie mají taky “nižší tón” svého světla, neboli řečeno trošku fyzikálněji, jejich světlo má nižší energii, protože ji ztratilo při překonávání veliké rychlosti vzdalování. Tento efekt se nazývá “rudý posuv”. Z těchto pozorování vyplynulo, že vesmír se prvních sedm miliard let ve svém rozpínání zpomaloval, avšak posledních sedm miliard let se jeho rozpínání zase zrychluje! Podle teorie Velkého třesku a inflace tedy musí existovat ohromná síla, která toto zrychlování způsobuje, síla, která působí odpudivě (antigravitačně). Touto sílou by mohla být zmiňovaná temná energie, která tvoří dle nejnovějších pozorování družice WMAP až 74 procent celkové hmotnosti vesmíru! Tmavá hmota tvoří zhruba 22 procent a na svítící hmotu zbyly pouze 4 procenta. Naše představa o složení vesmíru se tedy velice radikálně změnila.

Obr. 2: Dnes jsem schopni pozorovat pouze 4 procenta celkové hmoty vesmíru.

Ilustrace: NASA/WMAP

Překlad textu v obrázku:
Dark energy: Temná energie
Dark matter: Temná hmota
Atoms: Atomy

Vesmírná mikrovlnka.

Zrychlování rozpínání vesmíru přináší velice závažnou otázku – bude se vesmír rozpínat neustále rychleji anebo se opět v budoucnu zpomalí? Na tuto otázku vědci zatím neznají přesnou odpověď, nicméně, mají již jistá ohraničení, vyplývající z měření zmíněných tří parametrů rozhodujících o osudu vesmíru. Kromě supernov tato ohraničení vyplývají z pozorování tzv. reliktního (pozůstatkového) mikrovlnného záření. To je pozůstatkem doby, kdy se horký mladý vesmír ochladil a zřídl natolik, že se stal průhledným pro světlo. Toto světlo se od té doby (přibližně 400 000 let po vzniku vesmíru) šíří nerušeně prostorem, a vlivem rozpínání má dnes podobu mikrovlnného záření. Jeho pozorováním máme přesnou informaci o tom, jak vesmír vypadal, když byl pouze miminkem starým 400 tisíc let. Kdybychom současný věk vesmíru přirovnali k délce lidského života, tak mikrovlnné záření by nám řeklo, jak člověk vypadal pouhých osmnáct hodin po narození. Z těchto pozorování je zatím jasné, že rozpínání se nezastaví a nepřejde do smršťování dříve než za několik desítek miliard let. Není však vůbec vyloučeno, že smršťování nikdy nenastane, a že současné zrychlování rozpínání bude pokračovat dále. Co se v tom případě s vesmírem stane? Velice nepříjemná věc. Nejdříve se však ještě zastavme u jedné zajímavosti.

Obr. 3: Mapa teploty reliktního mikrovlnného záření – jsou v ní malé nerovnoměrnosti, které jsou následkem původního "rozbouřeného časoprostorového moře" mladého vesmíru, pozorované sondou WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), které byly zvěčněny pouze 400 000 let po vzniku vesmíru. Vlny a bubliny v tomto moři se během inflace vesmíru rozvinuly do obrovských rozměrů a staly se základem pro pozdější vznik shluků hmoty jako jsou galaxie a kupy galaxií. Velkorozměrová struktura vesmíru je tudíž pouze nesmírně zvětšeným obrazem kvantového světa - nádherná přímá souvislost mezi největšími a nejmenšími mírami vesmíru.

Ilustrace: NASA/WMAP.

(Animace na této adrese, Quicktime, 828 kB)

Obr. 4: Horká kaše na počátku vesmíru (obrázek nahoře, pozorovaný dnes jako reliktní záření) se postupně vysrážela (“zvločkovatěla”) až na dnešní hvězdy a galaxie (dolů).

Ilustrace: NASA.

Pozorovatelný vesmír.

Díky inflačnímu rozpínání vesmíru na jeho počátku se jeho části vzdalovaly od sebe rychleji než světlo. Není to vůbec v rozporu s Einsteinovou teorií relativity, jak by se mohlo na první pohled zdát, protože ta říká, že rychlost světla je konečná pouze pro objekty a částice, nikoliv však pro časoprostor samotný. To, co teorie relativity ve skutečnosti říká, je, že mezi dvěma oblasti časoprostoru, které se od sebe vzdalují rychleji než světlo, nemůže dojít k žádné výměně informace, signálů, ani světla. Znamená to tedy, že takové dvě oblasti vesmíru o sobě nic nevědí, a nemohou nijak komunikovat ani se navzájem pozorovat. Přesně z tohoto důvodu je velice důležitý pojem “pozorovatelný vesmír”, který označuje tu část našeho vesmíru, z které k nám od jeho vzniku již stihlo dorazit světlo (jelikož po inflaci se už rozpínal rychlostí menší než rychlost světla), a kterou tedy již můžeme pozorovat. Tato pozorovatelná část vesmíru je však pouze malou částí celého vesmíru, ve kterém se nacházíme! Náš skutečný vesmír je tedy nepředstavitelně obrovský, tak obrovský, že ani velice rychlé světlo nám zatím nedokázalo celou tu gigantičnost ukázat. Je to podobné, jako když vidíte blesk, ale zvuk k vám ještě nestihl dorazit, a tedy i když blesk existuje, nemůžete ho ještě slyšet a kdybyste se nedívali, tak o něm nevíte.

Vaše druhé já.

I když nevíme, jak velký vesmír tedy ve skutečnosti je, máme dobré důvody myslet si, že je mnohem a mnohem větší, než ten pozorovatelný. Má to velice zajímavé důsledky. Především, jelikož počet částic tvořících vaše tělo a celý náš pozorovatelný vesmír je konečný, někde velice daleko se musí zopakovat to samé uspořádání částic. Jinými slovy, jestliže je vesmír dostatečně velký, někde existuje přesná kopie vás samých, která si čte přesně tentýž článek na tomto webu. A jestliže byla inflace ještě mohutnější a vesmír je tedy ještě větší, tak se v něm musí vyskytovat také různé jiné kombinace – např. vaše kopie, která si však právě v tomto momentu čtení článku řekla, že je to příliš nepochopitelné a článek číst přestala. I když vzdálenosti potřebné na existenci takovýchto kopií jsou extrémně obrovské a pravděpodobně ani inflace nenafoukla vesmír až do takových rozměrů (v každém případě nikdy nebudeme moci s nimi komunikovat), jejich existence nemůže být zcela vyloučena. Nicméně, jestliže vaše kopie někde ve vesmíru přestala teď číst, nedozví se, jak vesmír může skončit. Buďte chytřejší a pokračujte ve čtení.

Jaký bude konec vesmíru?

Velké rozervání (Big Rip).

Vraťme se k tomu, co se stane, bude-li vesmír pokračovat ve zrychleném rozpínání, tak jak se to děje v současnosti. Postupem času ve vzdálené budoucnosti se nejvzdálenější části dnešního pozorovatelného vesmíru od nás opět začnou vzdalovat rychleji než světlo. To k nám tedy již nedokáže dorazit, a tyto části vesmíru pro nás jednoduše začnou pomalu mizet. Vzdálenost, do které dohlédneme se bude neustále zmenšovat, navíc, toto zmenšování bude stále rychlejší a rychlejší. Dále, dané oblasti vesmíru nebudou pro nás pouze zhasínat, ale opravdu jakoby pro nás přestanou existovat, a to díky tomu, že ani samotná gravitace (která se také šíří pouze rychlostí světla) nedokáže překlenout takové vzájemné vzdalování. Osud vesmíru bude zpečetěn – výpočty ukazují, že šedesát miliónů let před totálním koncem se hranice pozorovatelného vesmíru přiblíží na okraj naší Galaxie. Ta se následně začne rozpadat. Přibližně tři měsíce před koncem světa se hranice přiblíží na vzdálenost okraje sluneční soustavy. I ta se během následujících dnů rozpadne, planety uletí od Slunce pryč a zůstanou v naprosté tmě. Ještě stále to však nebude úplný konec. Třicet minut před koncem světa se začne rozpadat i samotná Země. Bytosti na jejím povrchu ještě stále mohou teoreticky žít, ovšem už jen krátkou dobu. Zlomek sekundy před koncem světa se okraj pozorovatelného vesmíru dostane do vzdálenosti vašich rukou, a to bude konec veškerému životu ve vesmíru. Okamžik před koncem světa se rozpadnou i atomy, protony a všechny částice. Ve vesmíru nezůstane vůbec nic z toho, co dnes existuje, a nebude se moci vytvořit ani nic nového. Bude to opravdová apokalypsa. Naštěstí dosavadní pozorování vylučují, že by se tak mohlo stát dříve než za několik desítek miliard let. Máme tedy ještě docela dost času. Je potřeba dodat, že pokud se rychlost rozpínání bude nadále zvyšovat, tento konec nastane bez ohledu na to, jestli je teorie vzniku vesmíru Velkým třeskem správná nebo ne – zrychlování vesmíru totiž nezávisí na použité teorii, je to pozorovatelný fakt.

Obr.5: Takhle vypadá dnešní vesmír – každá malá tečka na obrázku je jedna galaxie. Ve vesmíru jsou jich miliardy, a jak vidíte, jsou uspořádány do jakési pěny a ohromných vesmírných bublin, podobně jako momentka zpěněné vody. Naše Mléčná dráha se všemi svými 200 miliardami hvězd se nachází ve stěně jedné z těchto bublin. Obrázek je výsledkem přesných měření vzdálenosti cizích galaxií. V průběhu času však galaxie budou vyhasínat, tmavnout a vzdalovat se od sebe.

Ilustrace: NASA.

(Animace na této adrese nebo také zde, mpeg 6 MB)

Únik před koncem světa.

Nic není však tak beznadějné, jak to na první pohled vypadá. Ukazuje se totiž, že i v případu, že pozorování v blízkých letech potvrdí právě tento scénář, i tak by mohla existovat (i když zatím značně spekulativní) možnost, jak uniknout tomuto osudu, a to díky tzv. červím dírám a jejich příbuzným (tzv. prstencové díry, které mají tvar zkrouceného prstence). Výpočty vědců totiž ukazují, že před koncem vesmíru tyto díry začnou narůstat a pohltí jeho velkou část. Z řešení Einsteinových rovnic pro zakřivení časoprostoru v takových podmínkách plyne, že přes červí díru bude možné uniknout do budoucnosti, kde se Velké roztržení změní na zrcadlový proces - smršťování. Tedy pomocí červí díry se bude možné vyhnout extrémnímu konci. Všechno však záleží na tom, kdy se přes červí díru bude možné přemístit. Jestli by eventuální rozvinutá civilizace čekala příliš dlouho, tak nastane situace, kdy přes červí díru bude možné přesunout pouze velice malé množství informace/hmoty. V posledním okamžiku před Velkým rozerváním to na základě výpočtů bude pouhých 69 bitů, což je přibližně množství informace obsažené v jediném protonu.

Obr.6: Schematické zobrazení úniku konci světa přes červí díru do budoucího - již smršťujícího se - vesmíru.

Ilustrace: Physical Review

“Klasická” tepelná smrt.

I kdyby se po zpřesnění měření ukázalo, že parametry vesmíru vylučují neustálé zrychlování rozpínání, přesto vesmír nečeká nijak hezký osud. Tyto možnosti jsou však již na rozdíl od Velkého rozervání známy delší dobu, takže si je jenom stručně nastíníme. Může dojít k již zmiňovanému opětovnému smršťování, které bude prakticky zpětným obrazem dosavadního vývoje – postupně se vesmír bude rychleji a rychleji zmenšovat až nastane Velký křach (Big Crunch), tedy obrovská imploze. Co bude následovat, není známo, díky kvantovým vlastnostem prostoru by však mohl následně okamžitě vzniknout nový Velký třesk a vesmír s mírně jinými fyzikálními zákony, jak navrhuje teorie cyklického vesmíru.

Obr.7: Během rozpínání vesmírů dochází i k obrovským srážkám celých galaxií ve stěnách galaktických bublin. Na fotografii vidíte dvě kolidující galaxie nazvané příhodně “Myš”.

Foto: NASA

(Animace na této adrese, MPEG 9 MB)

Jestli však gravitace bude příliš slabá, tak se rozpínání bude časem zpomalovat, ale nikdy nedojde k smršťování. Vesmír tedy bude existovat navždy, stále pomaleji se rozpínající (v hraničním případu se za nekonečně dlouhou dobu rozpínání zastaví, ale nenastane smršťování). Hvězdy postupně vyčerpají své jaderné palivo, vyčerpají se také zdroje volného plynu, z kterého by mohly nové hvězdy vznikat, a galaxie začnou postupně vyhasínat a tmavnout. Po desítkách miliard let budou prakticky všechny hvězdy mrtvé, a galaxie budou pouze ponuře načervenale zářit díky slabounkým malým hvězdám, tzv. rudým trpaslíkům, kteří jsou velice šetrní v spalování paliva a dokážou žit i sto miliard let. Jenomže i oni jednou své palivo spálí. Pak se vesmír ponoří do téměř naprosté tmy, tvořen pouze zhroucenými hvězdami (bílí trpaslíci, neutronové hvězdy a černé díry) a nesvítící hmotou (planety, hnědí trpaslíci atd.) a bude pomalu chladnout. Tento proces nic nezastaví. Po velice dlouhém čase se bílí trpaslíci i neutronové hvězdy díky své omezené stabilitě zhroutí na černé díry. Navíc, vyzařováním gravitačních vln postupně bude docházet k hroucení celých galaxií do supermasivních centrálních černých děr. Ani černé díry však nejsou věčné a díky Hawkingovu záření se postupně (během extrémně dlouhé doby mnohokrát převyšující současný věk vesmíru) vypaří. Poté vesmír bude tvořen jenom nezáživnou polévkou částic. Poslední hřebík do rakve zatluče pravděpodobně dnešními teoriemi navrhovaná nestabilita protonu – rozpadnou se i poslední zbytky hmoty a vesmír zůstane vyplněn jen chladnými nejfundamentálnějšími částicemi, bez jakýchkoliv složitějších struktur.

Obr.8: Naši Mléčnou dráhu čeká za několik miliard let srážka s touhle velkou spirálovou galaxií v Andromedě (M31).

Druhá hrozba.

Příroda se však s člověkem příliš nemazlí - existuje totiž další teoretická možnost, která může zničit celý náš vesmír, a to mnohem dříve, než za dlouhé miliardy let. Dokonce je možné, že toto ničení již mohlo začít! Jak jsme si již řekli, naše vakuum ve skutečnosti není prázdné a obsahuje veliké množství energie. Nemáme žádnou záruku, že vakuum je dnes stabilní. Můžeme to opět zhruba přirovnat k vodě, která může mít několik skupenství – tuhý led, tekutou vodu a plynnou páru. I naše vakuum může mít více stavů než jen ten, ve kterém se nachází teď, a dnes se může nacházet pouze v přechodném stavu. Nejlépe si to představíme jako několik údolí vedle sebe – dnešní vakuum může existovat již více než 13 miliard let jenom díky tomu, že se nachází v jednom z takových (energetických) údolí, ve kterém si spokojeně hoví. Může však existovat ještě nižší údolí, přičemž přechodu vakua do tohoto nižšího údolí brání kopeček/bariéra mezi údolími, podobně jako turistovi brání v přechodu horský hřeben. Jestliže opravdu toto nižší údolí existuje, je pouze otázkou času, kdy se některá část vakua přehoupne přes kopeček/hřeben a strhne s sebou i celý zbytek vesmíru. Stačí aby se takové přehoupnutí vyskytlo pouze na kratičký okamžik v jednom jediném místě vakua kdekoliv ve vesmíru, a už nebude cesty zpět. Návrat do vyššího údolí už nebude možný, podobně jako řeka nikdy neteče směrem nahoru, a vakuum se rychlostí světla začne bortit a přeměňovat na svou podobu s nižší energií. Bude to mít za následek změnu fyzikálních konstant, jinými slovy všechno, co dnes ve vesmíru známe, bude zničeno, protože ani protony či elektrony nebudou moci existovat.

Obr.9: Zatím není známo, jestli je dnešní vakuum v nejnižším údolí.

Ilustrace: en.wikipedia.org

Překlad textu v obrázku:
E: Energie
True: stabilní vakuum
False: falešné vakuum

Kdy se tak může stát?

Nepříjemnou zprávou je, že jelikož se tento rozpad vakua bude šířit prakticky rychlostí světla, žádná oblast, která jím ještě není postižena, nebude mít žádné varování. Je tedy docela dobře možné, že tento proces již někde ve vesmíru započal, a blíží se k nám. Možná i v nejbližší vteřině dorazí k naší Zemi a v okamžiku ji zcela zničí. Před několika lety se dokonce vědci obávali, že obří urychlovač částic RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) ve Spojených státech může během svého provozu způsobit takovéto přehoupnutí vakua do nižší energie. Naštěstí jsou tyto obavy zbytečné, protože vědci pracující v oblasti kosmického záření přicházejícího k nám z vesmíru pozorují i částice s miliardkrát větší energií než jsme schopni vyrobit v naších urychlovačích, a přesto ani tyto částice zjevně nezpůsobují přehoupnutí vakua přes bariéru. Nicméně jsou to právě urychlovače, které nám pomáhají odhalovat tajemství částic a vakua. Užitečným krokem na této cestě poznání bude i tzv. Velký hadronový urychlovač (Large Hadron Collider - LHC), který je stavěn mezinárodním společenstvím (s přispěním České republiky) na hranicích Švýcarska a Francie, a kterého spuštění je plánováno na rok 2008. V každém případě, alespoň malou útěchou zůstává, že na rozdíl od Velkého rozervání by tato událost znamenala pouze zničení vesmíru tak jak ho známe, ovšem v novém vakuu by pravděpodobně byly vytvořeny nové struktury, částice a možná i obdoba inteligentního života.

Opravdu je to všechno tak?

Žijeme tedy ve velice vzrušující době, kdy se naše poznatky o vesmíru a jeho osudu velice rychle vyvíjejí, a to díky nejnovějším družicím, dalekohledům, urychlovačům a následně teoretickým fyzikům, kteří na základě jejich pozorování konstruují teorie na popis vesmíru. Někdy se ukáže, že se tyto teorie mýlily nebo že experimenty byly nesprávně interpretovány. I to je součástí vědeckého bádání, a právě to je na vědě dobrodružné. Vědci jsou jako dávní mořeplavci - nikdy není stoprocentně jisté, že směr, kterým se ubírají, je ten správný. V každém případě však bádají v oblastech, kam žádná lidská mysl doposud nevkročila a mapují neznámá území. A tak, jak kdysi hvězdy pomáhaly námořníkům najít správnou cestu, i dnes je pozorování hvězd a vesmíru jednou z možností, jak dát odpověď na tu vzrušující otázku: v jakém světě žijeme? Především družice WMAP a její následnice v nejbližších letech pozorováním reliktního záření velice výrazně upřesní hodnoty parametrů a budoucího osudu vesmíru a zároveň to bude test našich teorií o světě. Také projekty, jako urychlovač LHC, nám pomohou poznat hmotu na nejmenších měřítkách (a posunout naše vědomosti o vakuu a nových částicích – pravděpodobně i těch, které mohou tvořit temnou hmotu). Gravitační interferometry (z kterých analyzuje data projekt Einstein@home) by zas objevem gravitačních vln velice zásadně posunuly kupředu náš pohled na vývoj vesmíru a jeho složení (a není vyloučeno, že by mohly již v této fázi objevit i reliktní gravitační vlny, které se uvolnily narozdíl od reliktního mikrovlnného záření téměř bezprostředně po Big Bangu). Máme se tedy na co těšit.

Autor:
Mgr. Juraj Kotulič Bunta, Ph.D
Japan Atomic Energy Agency

Výběr literatury pro další čtení (anglicky):

Popularizační:
Sonda WMAP
Big Rip
Big Bang

Odborná:
Phantom Energy and Cosmic Doomsday
Wormholes and ringholes in a dark-energy universe
Can we escape from the big rip in the achronal cosmic future?
Dissipation, noise and vacuum decay in quantum field theory
An introduction to cosmological inflation

Autorem článku je Duro, pro náš web zpracoval forest, o gramatickou a syntaktickou kontrolu se postaral JardaM.

Svůj komentář na tento článek, co by mělo být opraveno, či doplněno můžete napsat do této sekce na našem týmovém fóru. Téma s komentářem k tomuto konkrétnímu článku, by mělo nést stejný název, jako článek na webu.