Po stopách ekpyrotického scénáře

Jeden z autorov
ekpyrotického modelu – Paul Steinhardt
(paw.princeton.edu)

Najpopulárnejšia teória vzniku kozmu je bez pochýb teória Veľkého tresku, názov ktorý vzišiel z konkurenčného tábora ako výsmešný termín. Britský astronóm Fred Hoyle je autorom tohto výstižného žargónu s cieľom zdiskreditovať tábor fanúšikov kozmického vajca. Aké sú však moderné alternatívy?

V modernej dobe, kde pokročili vedecké úrovne poznania z rôznych oblasti a špecializovaných disciplín, je nepochybne pod ťarchou dôkazov, že nejaký ten prvotný atóm pravdepodobne existoval a dnes jeho vyliatie spoločne s vlastným časopriestorom popisuje práve úspešná teória Veľkého tresku.

Fred Hoyle, autor názvu teórie kozmického vajca (wikipédia.org)

Ale i tak úspešná a uznávaná teória má svoje muchy, ktoré nedávajú mnohým ľudom spávať. Napríklad problém horizontu či plochosti je bez záplat nepredstaviteľná teória, ktorá by zlyhala.

Zhrnieme si v krátkosti, čo najviac trápi teóriu Veľkého tresku a to hlavne samotný zrod vesmíru a podmienky panujúce v bode 0 až po prvé sekundy existencie vesmíru.

Hlavné problémy boli zistené po objavení a spresnení údajov o reliktnom mikrovlnnom žiareni. V dávnej minulosti reliktné žiarenie vôbec nebolo mikrovlnné, záviselo to od teploty. Zhruba 380 000 rokov po veľkom tresku sa oddelilo viditeľné žiarenie od oblaku atómových jadier a elektrónov. Rozptyl fotónov o elektrón a vytrhnúti elektrónu zo stabilnej orbity prestalo, fotóny mali pred sebou voľnú dráhu. Dnes, po takmer 13,81 miliard rokov má teplotu 2,73 K. Samozrejme, prvé experimentalné dáta nehovorili nič bližšie o charaktere reliktného mikrovlnného žiarenia. Až americká sonda WMAP pomenovaná po Davidovi Toddovi Wilkinsnovi, slávnemu americkému kozmológovi, ukázala mapu reliktného mikrovlnného žiarenia v novom rozmere. To nikto nečakal. Každý zainteresovaný žasol nad dôsledkami škvŕn a rôznych teplotných výkyvov. Áno, poviete si, že odchýlka od teploty 2,73 K je len jedna stotisicina čo je veľmi malá hodnota, i tak to bolo báječne až revolučne zistenie, aký je vesmír uniformy, izotropný a homogénny. Z týchto troch termínov sa zrodili vážne problémy, ktoré dodnes trápia kozmológov i fyzikov.

Problém plochosti hovorí, že ako je možne vyladiť vesmír do takej geometrie a ako je možne, že pri Veľkom tresku z jedného miesta (obrazne pomenovanie, samozrejme žiadný bod vo vesmíre nie je tým stredom rozpínania), čo by inak znamenalo obrovské fluktuácie v teplote reliktného žiarenia, mohlo vzniknúť odchýlka len stotisícina teploty reliktného žiarenia. Je to veľký nesúlad s očakávaniami tehdajších vedcov.

Problém horizontu, je tiež zapeklitou situáciou ktorá sa ťažko vysvetľuje. Je vôbec možne, aby obidve konce vesmíru mali a majú totožnú teplotu? Keď v minulosti ani dnes nie sú v kauzalnom spojení a nie je iná možnosť predať rychlejšie správu ako je rychlosť svetla a tak vyrovnať teplotné odchýlky do uniformného stavu.

Mapa reliktného mikrovlnného žiarenia od sondy WMAP (starstryder.com)

amozrejme, dlho bez záplaty to nemohlo ostať, inak by teória zhasla ako plameň bez prístupu kyslíku a tak mladý vedec, potlkajúci zo zamestnania do zamestnania, vynašiel spôsob ako to vyriešiť ale ako to viacerí tvrdia, len ututlať nech to tak nekričí.

Volal sa Alan Harvey Guth a vynašiel infláciu. Podmienkou inflácie je v nejakom časovom okamihu pomocou exotickej repulzivnej gravitácie zväčšiť vesmír v pomeru až o 10⁷⁸.

Kandidátom na infláciu je mnoho, najviac sa spomína temna energia, negatívny tlak hustoty energie vákua či rozpad falošného vákua na prirodzené vákuum. I keď myslím, že je to len synonymum jednej nepomenovanej a neobjavenej veci.

I inflácia ma svoje muchy, ale vo vede ako je zvykom, že keď vyriešime jeden problém, naskytnú sa ďalších 10 otázok.

Samozrejme, ako všade v spoločnosti a kozmológia nie je výnimka, existujú konkurenčné teórie o vzniku sveta z iným pohľadom či vysvetlením.

Jedným z najznámejších zástancov neinfláčnych teórii je Paul Steinhardt. Americký fyzik ktorý má čo ukázať a povedať o iných riešeniach vzniku veľkého tresku. Je známy svojimi ekpyrotickými a cyklickými teóriami. Jeho ústrednou myšlienkou je večný opakujúci vesmír vznikajúci na báze približovania a oddiaľovania dvoch brán, kde pri vzájomnej zrážke vplyvom tepla vychrli veľké množstvo častíc a pozorovateľovi sa tento proces javí ako Veľký tresk a rozpínanie je len prejavom oddiaľovania dvoch brán. To presne popisuje ekpyrotický model vzniku vesmíru a ma taktiež večnú tendenciu, čiže minimálne nesčetnekrát sa zrazili brány a nesčetnekrát sa stretnú. Dĺžka vzájomne sa opakujúcich Veľkých treskov v ekpyrotickom modeli je 40 až 100 miliard rokov, sú to len domnienky autorov týchto myšlienok.

Pred časom prišiel Paul Steinhardt s novým modelom, ktorý môže vysvetliť pôvod sveta. Má to spoločne s modelom cyklického vesmíru. Táto myšlienka ma spoločne i s ekpyrotickým modelom a to vo spojení s teóriou superstrún, v ktorej sa nachádzajú M‑brány.

Všeobecné zosúladenie všetkých tých teórii o cyklickom vesmíre a ich spoločným rysom je Veľký krach po ktorom nasleduje Veľký tresk. V teórii tento odraz natlačovania a vzapäti rozpinania vesmíru nazývame Veľky odraz.

Ekpyrotický model (westernparadigm.com)

Lenže, niektoré teorie nám hovoria, že vesmír musi prejsť fázou gravitačnej singularity, čiže klasické teorie tu neplatia a jedine kvantová teoria gravitácie by mohla vysvetliť exotické prostredie v singularite. No potvrdenie čo by len superstrun či extradimenzii, kandidátov na kvantovu teoriu gravitácie je v nedohľadne. A preto Paul Steinhardt a jeho tím navrhli myšlienku, že pri Veľkom krachu kde sa má vesmír zhrutiť do singularity, nestane sa tak ale neznáme pole ho kopne na druhu stranu, čiže nastane ďalší Veľký odraz.. Neznáme pole sa vyznačuje negatívnou kinetickou energiou, záporným znamienkom. Samo o sebe tento model nie je reálny, len zjednodušuje výpočty už i tak zložitých matematických operácii. O reálnom energetickom poli s negatívnym znamienkom sa dá uvažovať, ale jeho model je o poznanie ťažší a uchopitelnejší.

Podľa autorov je vábivé na tejto teórii to, že pri Veľkom odraze a nasledujúcom Veľkom tresku nevymažu drobné kvantové fluktuácie. Taktiež je to pole veľmi slabé, čiže nezasahuje do diania po Veľkom tresku, len keď je vesmír malý a extrémne hustý.

Nech je tak ako tak, i samotný autor a jeho skupina priznávajú, že ich teória má svoje chyby. Uvidíme, čo prinesie ďalší vzrušujúci výskum vesmíru či už vo forme nápadov v hlavách alebo zmyslov družíc.

Zdroj: osel.cz, wikipedia.org