Student World

V případě motoru to bude okamžik, kdy jiskra z elektrické svíčky zapálí směs benzinu a vzduchu ve válci. Vzniklé plyny o vysokém tlaku a teplotě začnou expandovat a odtlačovat píst. Vnitřní objem válce poroste do chvíle, kdy píst dosáhne horní úvratě a začne se vracet zpátky. Nakonec zůstane ve válci jen nepatrný prostor, do něhož se vstříkne nové palivo, a zážeh vzápětí zahájí nový cyklus. Oscilující vesmír, podobně jako plyn ve válci motoru, se zas a znovu rozpíná a smršťuje v cyklu poháněném zážehem v podobě opakovaného velkého třesku.

Vesmírné cykly

Na představě oscilujícího vesmíru je cosi velmi uspokojujícího. Není třeba pouštět se do složitých debat o inflaci. Nový vesmír stvořený po velkém kolapsu následným velkým třeskem může jednoduše vycházet ze svého předchůdce. Jestliže byl minulý vesmír homogenní, plochý a plný galaxií, jeho potomek by tyto vlastnosti zdědil. Uniformita a plochost vesmíru by se tak mohly šířit z generace na generaci a nemusely by vznikat z ničeho, jak vyžaduje koncept velkého třesku.

Cyklický model mimo jiné vyžaduje, aby hnací síla vesmírné expanze – temná energie – s časem dostatečně zeslábla a umožnila tak gravitaci převzít vládu. Tím by se rozpínání změnilo v kontrakci. Takový předpoklad ovšem není přitažený za vlasy o nic více, než všechny ty hypotézy, které se nepřestávají vršit, aby udržely při životě model velkého třesku s inflací.

V oscilujícím vesmíru je snadné zodpovědět otázku „Co bylo před velkým třeskem?“. Tady si musíme uvědomit, že skutečný velký třesk, jako okamžik stvoření času i prostoru, v tomto modelu nenastává. V každém případě však tento model před velkým křachem a třeskem předpokládá vesmír velmi podobný tomu našemu, jehož struktura ovlivnila to, jak se uspořádal náš vesmír. Mezi prvními propagoval cyklický či oscilující vesmír Robert Dicke, jehož jsme poznali jako jednu z vůdčích postav raného výzkumu kosmického reliktního záření. Nehodlal se totiž smířit s bezradným krčením ramen, které bylo jedinou odpovědí na otázku, proč by vůbec mělo k velkému třesku dojít.

Vesmírný svoz odpadků

Dicke usiloval o model, který nevznikl v nějaké nahodilé chvíli (nebo dokonce spolu s časem), ale který by vysvětloval, proč nastal velký třesk a co bylo před ním. Dickeho obraz cyklicky se opakujícího vesmíru byl velmi elegantní, ale vyplývaly z něj jiné problémy. Jedním z nich byl „svoz odpadků“.

Ukázalo se, že George Gamow se mýlil, když se domníval, že veškeré chemické prvky vznikly už při velkém třesku. V současnosti vše nasvědčuje tomu, že v prvních okamžicích vesmíru se zformovalo pouze několik nejlehčích prvků, zatímco všechny zbývající vznikly ve hvězdách a při explozích supernov.

Z hlediska standardní teorie, v níž jsou velký třesk i následný vývoj vesmíru jedinečné, žádná potíž nevzniká. V případě Dickeho cyklického modelu je však situace jiná. Před libovolným velkým křachem by v končícím vesmíru mělo být zastoupeno celé spektrum prvků, podobně jako dnes. Kam se ale všechny poděly, když se vesmír posunul od velkého křachu k následnému velkému třesku? Jak je možné, že nový vesmír neobsahoval už od samého počátku všechny prvky, které známe?

Podle Dickeho názoru mohly teplota a tlak při velkém křachu dosáhnout dostatečně drastické úrovně, aby se jádra atomů rozpadla na základní částice. To by ale nešlo jen tak. Vždyť ani ve hvězdách se atomy nerozpadají, naopak v nich vznikají. Aby se jádra začala štěpit, musely by panovat mnohem extrémnější podmínky než v nitrech hvězd. Dicke ovšem věřil, že přechod od velkého křachu k velkému třesku by byl tak pekelný, že by ke štěpení jader docházet mohlo.

Kosmický úklid nepředstavoval jedinou potíž spojenou s cyklickým modelem. Můžeme zmínit kupříkladu ošemetnou situaci ohledně pravděpodobné singularity při velkém třesku. Nebo se můžeme vrátit ke spalovacímu motoru z úvodu této kapitoly. Dokonale účinný motor neexistuje,

nelze sestrojit perpetuum mobile, jež by přeměnilo veškerou dodanou energii v pohyb, něco takového by odporovalo druhému termodynamickému zákonu. Ale pokud by měl oscilující vesmír běžet navždy, znamenalo by to, že jde buď o perpetuum mobile, anebo že mu postupně dojde energie a zastaví se.

Žádný věčný pohyb

Podrobíme-li model oscilujícího vesmíru důkladnější analýze, odhalíme při pohledu zpět v čase jistý zádrhel. Jak vesmír narůstá, celkové množství záření v něm roste. To se pak společně s prostorem smrští ve velkém křachu.

Při následujícím velkém třesku tak bude nový vesmír obsahovat více záření, než měl ve stejné vývojové fázi jeho předchůdce. Čím více záření, tím déle trvá, než se prostor přestane rozpínat a začne stadium kontrakce. Každý další cyklus tak evidentně trvá o něco déle.

Teď už jen stačí sledovat vesmírné oscilace směrem do minulosti. Jestliže ve směru plynutí času délka oscilací postupně roste, musí se v opačném směru zkracovat.

Pak se ale docela dobře může stát, že součet délek života všech minulých vesmírů bude vyjádřen konečným číslem a existuje tak hraniční okamžik, v němž se objevil úplně první vesmír. Každý předcházející by totiž měl nulovou délku trvání. Ale co to znamená? Ano, opět jsme narazili na skutečný počátek celého vesmíru. Vrací se nám stejný problém, který vadil mnohým na velkém třesku: vesmír, který vzniká bez zjevné příčiny.

Tento text je úryvkem z knihy

Brian Clegg: Před velkým třeskem – Prehistorie vesmíru

Argo a Dokořán 2011

O knize na stránkách vydavatele

autor