Budiž světlo! – aneb jak (asi) vznikl vesmír a přírodní zákony

Prosím jen o trpělivost, musím začít trochu zeširoka a z několika stran najednou. Takové opáčko fyziky :-)
Řekněme pro začátek středověk. To vědy zvané přírodní vznikaly. Vědci se učili popisovat svět kolem sebe, hledat zákonitosti a pravidla, učili se je modelovat, experimentálně potvrdit a matematicky popisovat. Tedy první zásadní poznatek: fyzikální vzorce a zákony jsou odvozeny z modelu (teorie) a jsou matematickým popisem objektivní skutečnosti (přírodních zákonů). Ten popis ale může být jen tak „přesný“, jak přesný a správný je onen model. Někdy dokonce vzniklo modelů více a všechny byly použitelné (dávaly alespoň někde rozumné výsledky).
Když vědci jakž takž popsali realitu kolem sebe, začali pokukovat jednak do vesmíru a jednak do mikrosvěta (atomární a subatomární částice). A tady je čekalo překvápko. Mnohé z těch fyzikálních zákonů, jejichž správnost (správnost příslušné teorie) měli mnohokrát ověřenu, najednou přestaly platit. Pro ilustraci uvedu dva příklady.
Pojedu-li autobusem rychlostí 30km/h a ještě navíc půjdu uličkou mezi sedadly od zadní části do přední (ve směru jízdy) rychlostí 4 km/h, tak se vzhledem k povrchu země rychlosti sečtou a patník budu míjet rychlostí 30+4=34 km/h. To ovšem ve vesmíru (pro vysoké rychlosti) neplatí.
Když dám na váhu kilo mrkve a pak kilo petržele, váha ukáže 2 kg zeleniny (zákon zachování hmotnosti). To ale v mikrosvěte jisté také není.
Ukázalo se, že přírodní zákony jsou složitější, než se nám na první pohled zdálo. Že naše zkušenost omezená malými rychlostmi a běžnými tělesy (na rozdíl od jednotlivých částic nebo naopak velikostí Slunce) vede ke speciálním zjednodušeným případům. Vědci proto hledali obecné zákonitosti platné všude ve vesmíru. Další zásadní poznatek – naše poznání přírodních zákonů (a tedy možnosti našich modelů) není absolutní, jen se té objektivní realitě více či méně přibližujeme.
Na druhou stranu, díky znalostem, jak vypadají věci (čárová spektra atomů) tady na Zemi, můžeme třeba zjistit, jak rychle se pohybují hvězdy ve vesmíru (tzv. rudý posuv). Při měření rudého posuvu zjistili vědci zajímavost – VŠECHNY hvězdy se od nás vzdalují => vesmír se rozpíná. A pokud si pomyslně otočíme tok času (a směr rozpínání hvězd), můžeme najít pomyslný bod, ze kterého to rozpínání vesmíru začalo.
A další věc. Rychlost světla je sice obrovská, ale konečná. Pokud dnes pozorujeme například kvasar vzdálený 10 miliard světelných let, tak to znamená, že vidíme světlo, které letělo vesmírem (z protější strany rozpínajícího se vesmíru) 10 miliard let – že tedy vidíme, jak vesmír před touto dobou vypadal!
Vraťme se ještě jednou na Zem. Vědci zjistili, že veškeré dění ve vesmíru má na svědomí pouhá čtveřice různých druhů sil. Respektive, původně to měla být pětice – to když rozlišovali elektrickou a magnetickou sílu, ovšem brzy přišli na to, že nejde o dvě síly, ale o jedinou, která se „různě“ projevuje. Máme tedy sílu elektromagnetickou, gravitační, silnou a slabou (poslední dvě se tak opravdu jmenují). A jako se dala sjednotit elektrická a magnetická síla do elekromagnetické, podařilo se popsat společným vzorcem i elektromagnetickou a slabou sílu. A zdá se, že za určitých podmínek, by se měly dát sjednotit všechny síly do jednoho společného popisu. Tím se zabývá tzv. unifikační teorie. Tato teorie je velkou výzvou současné fyziky. Druhou takovou výzvou je spor dvou modelů. Jednak obecné teorie relativity a druhak kvantové fyziky. Ta první vidí vesmír jako soustavu objektů (planet, sluncí), ta druhá se na vesmír dívá jako na soubor částic.
Konečně se dostáváme k tomu podstatnému. Víme, že se vesmír rozpínal z nějakého minimálního (bodového?) počátku. Vidíme, jak vesmír vypadal za posledních 10 miliard let. Můžeme modelovat couvání v čase. Vesmír se bude zmenšovat, „houstnout“ a zahřívat se. Čím menší objem vesmír bude mít, tím extrémnější podmínky v něm budou panovat. A čím extrémnější podmínky, tím obtížněji se nám představuje a popisuje. Nebo ne?! Je velice pravděpodobné, že při úplných počátcích vesmíru byla jen a pouze jediná „univerzální“ síla – jediný univerzální přírodní zákon, ze kterého se VŠE „vydělilo“ v průběhu chladnutí a roztahování. Naše čtyři síly jsou jen různým projevem té jedné jediné počáteční.
Naše úvahy končí někde kolem desetin vteřin po Velkém třesku. Co bylo před tím, se zatím vymyká našim možnostem chápání a modelování. Nicméně to, že náš vesmír je právě takový, jaký je, bylo zřejmě determinováno už v okamžiku Velkého třesku. Když to domyslíme do konce, tak už v tom okamžiku byl jasný další vývoj, hvězdy, planety i to, kdy se náhodou spojí dvě bílkoviny do prvního „živého“ tvora a vlastně i to, kdy se na Zemi objeví první text Bible i to, kdy si taron tuto úvahu přečte….
??? co taron??? Neříkáš si, že ten Vladan je šílený? Vždyť vlastně popisuje vesmír vytvořený přírodními silami jako úplně determinovaný – člověk nemá vlastní vůli, vše je předem dáno! Vždyť právě za toto kritizoval křesťanskou představu Boha!
No, naštěstí to nebude tak horké… beru to zpět. :-) Ty počáteční podmínky určitě definovaly, jak bude náš vesmír vypadat, ale je tu jedna velká neznámá – mikročástice a jejich kvantování. Tato vlastnost hmoty „zabraňuje“ té předurčenosti vesmíru. Kvantování vyvolává nespočitatelnou neurčitost, vkládá do zákonu náhodu!
Ale je mi jasné, že taron tady zajásá ještě kvůli něčemu - Vladan nemá žádný argument! - vesmír byl stvořen! Ani on neví, co bylo před tím!
No, nemůžu vyloučit, že Velký třesk je akt Boží, ale…. Je možné (já osobně myslím, že velice pravděpodobné), že naše představa o vesmíru má ještě nejednu trhlinu, ale Bůh se v ní neschová, určitě ne křesťanský. Představme si, že jakési Univerzum (nadvesmír) je vyplněn částicemi ve formě, kterou my dnes nejsme schopni zaznamenat. Pak něco (třeba statistická fluktuace= náhoda kvantování nebo ten zásah Boží) způsobí, že část částic přejde Velkým třeskem do formy, které my říkáme vesmír. Taková bublina na hladině nebo vřed na Univerzu. Sci-fi? Ne tak docela. S trochou nadsázky (v technice provedení) můžeme udělat tento experiment: najdeme místo, kde je naprosté vakuum (= nic). Natáhneme ruku, sevřeme ji a trhneme (musíme překonat určitou sílu) – a ejhle v ruce máme nějaké částice (počet bude záležet na tom, jak hodně jsme trhnuli). Tomuto jevu se říká vytrhávání částic z vakua a fakt funguje! Kolem nás je nějaké „pozadí“, je něco „nad“ vesmírem. A znovu se vnucuje ta představa bubliny nebo vředu.
Víš, taron, i kdyby nějaký Bůh opravdu prostřednictvím Velkého třesku stvořil vesmír, tak Sluneční soustava a Země jsou v něm méně než molekula v oceánu. Jsou ničím. A tvůrce by se kochal srážkami galaxií, jako my pozorujeme dovádějící delfíny v moři. Horší je ale ta možnost, že náš vesmír opravdu vznikl „omylem“ a „někdo“ přijde a tu chybu napraví, ten vřed či bublinu propíchne…