Říjen 2006

Chceme pochopit velký třesk

Martin Uhlíř

Královský astronom Sir Martin Rees (64) patří k nejznámějším současným světovým vědcům. Je profesorem na Univerzitě v Cambridge, držitelem Crafoordovy ceny, udělované v oborech, na něž se nevztahuje Nobelova cena, prezidentem Královské společnosti, což je nejprestižnější pozice v britské vědě. Profesor Rees se zabývá mj. výzkumem černých děr, formování galaxií a fyzikou vysokých energií. Je autorem řady populárně-vědeckých publikací, česky vyšly například knihy „Náš neobyčejný vesmír“ či „Pouhých šest čísel“. Značný rozruch vzbudila jeho kniha „Naše poslední hodina“, v níž se zamýšlí nad nebezpečími, která hrozí současné civilizaci.

Astrofyzikální měření v minulých letech potvrdila, že se vesmír skutečně zrodil ve velkém třesku. Určila také velmi přesně, kdy k tomu došlo: před necelými 14 miliardami let. Lze tedy říci, že teď už skutečně rozumíme tomu, jak vesmír vznikl?

Lze říci jen to, že s důvěrou můžeme sledovat historii vývoje vesmíru až k malým zlomkům sekundy po velkém třesku. A že nacházíme nefalšované důkazy o tom, že se náš vesmír postupně vyvinul z těchto hustých žhavých počátků. Ale každý pokrok přináší další otázky. Když teď máme tyto informace o stavu vesmíru velmi krátce po jeho vzniku, musíme se ještě naléhavěji ptát, co se stalo přímo na počátku samém, jaké přírodní zákony tehdy vládly. Problém je, že podmínky na samém počátku byly tak extrémní, že je nelze simulovat v laboratoři, a nemůžeme tedy otestovat různé teorie.

Jak blízko k velkému třesku jsme se ve výpočtech dostali?

Můžeme s velkou důvěrou říci, jaké procesy se odehrávaly v době, kdy byl vesmír starý jen tisícinu sekundy. Lze hovořit i o tom, co se dělo během první tisíciny, ale přímo na počátek ještě nevidíme. Potřebovali bychom totiž znát fyzikální teorii, která by sjednocovala teorii gravitačního pole s kvantovou vědou. A takovou teorii jsme dosud nevytvořili.

Existují stále ještě vědci, kteří ve velký třesk nevěří?

Jistě se můžete setkat s lidmi, kteří zastávají nejrůznější kosmologické teorie. Nemyslím ale, že by existovala nějaká důvěryhodná alternativa k myšlence, že náš vesmír povstal z velmi žhavého a hustého stavu, v němž bylo vše zmáčknuto na vyšší hustotu a teplotu, než jaká panuje v nitru hvězd.

Víme něco o tom, co se odehrávalo před velkým třeskem?

Hodně se diskutuje o tom, zda můžeme kategorie „prostor“ a „čas“ rozšířit i za horizont toho, co nazýváme počátkem. Jak se blížíme k počátku, musíme zřejmě odvrhnout mnoho našich konceptů daných selským rozumem. Například myšlenku, že prostor má tři rozměry a čas je čtvrtou dimenzí, již lze měřit hodinkami. Je možné, že přímo na počátku existovaly další rozměry, které hrály důležitou roli. Představa o času a prostoru by pak musela být přehodnocena tak, aby se stala mnohem obecnější. Nemůžeme tedy říci, co se dělo před velkým třeskem, nemáme na to slovní zásobu, nerozumíme fyzice, která tehdy mohla platit. Přesto je oprávněná představa, že fyzikální realita se zdaleka neomezuje jen na tu část prostoru a času, kterou můžeme pozorovat našimi teleskopy, část, jež je pozůstatkem velkého třesku. Možná se odehrálo mnoho různých velkých třesků. Daleko za horizontem našich teleskopů mohou existovat jiné domény, velmi odlišné od toho, co vidíme. Zatím o tom můžeme jen spekulovat, věřím ale, že se časem naše představy zpřesní.

Jestliže se vesmír zrodil v gigantické explozi, měla by se rychlost jeho rozpínání kvůli přitažlivým silám postupně snižovat. Koncem 90. let se ale začalo zdát, že se expanze naopak zrychluje. Jsme si tím už jisti?

Máme už poměrně velkou jistotu, že rychlost expanze skutečně roste. Nejjednodušší předpověď budoucnosti kosmu proto říká, že vesmír se bude rozpínat navždy. Bude stále řidší, chladnější a prázdnější. Ale nemůžeme si tím být úplně jisti, protože nevíme, co tu akceleraci, to zrychlování expanze způsobuje. Většina z nás si myslí, že je to jakýsi druh síly či energie, která je vázána přímo v prázdném prostoru. A dokud neporozumíme mikroskopické struktuře prostoru, nepochopíme, co je ona tajemná síla zač. Myslím, že to nebudeme vědět, dokud nevytvoříme teorii, která nám zároveň poskytne jasnější představu o velmi raných fázích velkého třesku.

Co je to mikroskopická struktura prostoru?

Většina nás chová podezření, že podíváme-li se na prostor pod obrovským zvětšením, ukáže se, že má určitou strukturu. Podobně jako když se díváte na jakoukoli látku pod mikroskopem a dosahujete stále většího zvětšení – postupně sestoupíte až na úroveň atomů. Ovšem měřítko, v němž bychom mohli strukturu prostoru pozorovat, je ještě miliardkrát a miliardkrát menší než měřítko struktury atomového jádra. Proto ji přímo pozorovat nemůžeme. Přesto musíme struktuře prostoru porozumět, chceme-li pochopit samý počátek vesmíru a zjistit, co urychluje jeho rozpínání.

Ať už bude osud kosmu jakýkoli, lidstvo podle vás příliš růžová budoucnost nečeká. V knize „Naše poslední hodina“ jste napsal, že má jen poloviční šanci přežít 21. století.

Napsal jsem něco trochu jiného: existuje padesátiprocentní pravděpodobnost, že civilizace utrpí během tohoto století vážný úder. Něco tak děsivého, jako je katastrofální jaderná válka. Věřím, že 21. století je stoletím velkých příležitostí, ale také velkých hrozeb. Ty už nepřicházejí z okolní přírody, ale vytváří je člověk. Jsou tu dva druhy nebezpečí. Prvnímu čelíme kolektivně, hrozí světu jako celku, biodiverzitě, ovzduší. Vzniká kvůli spotřebě energie a tomu, jak měníme svět. Vážné obavy vzbuzuje obzvlášť pokles biodiverzity a globální oteplování. Ale pak je tu ještě další druh nebezpečí, nových rizik, která přinášejí technologie. Každý pokrok ve vědě dává větší moc jednotlivci, mnohem větší moc než dřív. Dává mu možnost způsobit katastrofu. V našem stále propojenějším světě bude stále víc hrozit, že dojde k chybě, která způsobí neštěstí. Nebo to nebude chyba, ale úmyslný teroristický útok. Bioteror či bioerror.

Vsadil jste dokonce 1000 dolarů na to, že do roku 2020 připraví bioteror či bioerror o život milion lidí. Co se může stát? Vypuštění viru černých neštovic?

To nemohu upřesnit, nejsem expert. Myslím ale, že jak se bude vědecké poznání prohlubovat, bude se zároveň rozšiřovat propast mezi tím, co nám věda umožňuje, a tím, do čeho je ještě rozumné se pouštět. Musíme zůstat opatrní a snažit se, aby byla věda aplikována moudře. Potřebujeme proto opravdu dobrou spolupráci mezi vědci a širší veřejností. My vědci nejsme nijak zvlášť dobří ve vynášení etických soudů. Ani v politice. Vědci musí diskutovat s veřejností o tom, jak uplatňovat nové objevy.

Lze rychlost poznání nějak přibrzdit?

Nemůžete brzdit přímo vědecké poznání, leda snad prostřednictvím finančních a etických bariér. Ale když se podaří nějaký objev, můžete rozhodnout o tom, jak jej aplikovat. Musíme zvolit způsob, který přinese nejvíc užitku, zvlášť rozvojovému světu. Nejrychleji se rozvíjející technologie, informační technologie, počítače, miniaturizace, biotechnologie, to vše jsou nezhoubné věci v tom smyslu, že nevyžadují příliš mnoho zdrojů a energie, nemusí nutně poškozovat životní prostředí. To je dobrá zpráva. Zároveň se mohou stát motorem ekonomického růstu a zvyšovat kvalitu života. V rozvojovém i ve vyspělém světě.

Od počátku evoluce se organismy a jejich geny snaží šířit. Myslíte, že konečným cílem je odpoutat se od Země a kolonizovat jiné planety?

Nepoužíval bych v souvislosti s celou biosférou tento antropocentrický jazyk, slova o cíli, účelu. Přesto je podle mě pravděpodobné, že se život rozšíří daleko za hranice Země. Nemusí to ale být život, jaký známe dnes. Lidé jaksi předpokládají, že pokud život nezanikne, stane se právě současný člověk za šest miliard let svědkem zániku Slunce. Trvalo ale čtyři miliardy let, než se život vyvinul do současné podoby. Po dalších šesti miliardách let vývoje se naši potomci od nás budou lišit natolik, jako se my lišíme od jednobuněčných organismů. Člověk není vyvrcholením evoluce, může být pouze jejím časným stadiem. Posthumánní evoluce je tedy možná, nevíme ale, zda to bude evoluce biologická či zda zahrne nějaký typ strojů. Říká se, že poslední stroj, který lidé vyrobí, bude stroj stejně inteligentní jako oni sami. Pak totiž stroje převezmou otěže.

Máme chápat lety do vesmíru jako cosi, co nás může zachránit? Budou-li žít lidé i na jiných planetách, pak katastrofa na Zemi civilizaci nezahubí.

Problémy Země musejí být vyřešeny na Zemi. Doufám, že se vrátíme na Měsíc a že někteří z dnes žijících lidí poletí na Mars. Budou to ale neohrožení dobrodruzi ochotní akceptovat vysokou míru rizika. Přežít na Marsu je mnohem těžší než na oceánském dně. Takže je to dobrodružství, podobně jako třeba výprava na severní pól. Mars není místo, kam by lidé chtěli emigrovat. Lety do vesmíru jsou jen pro dobrodruhy. Doufám, že se pilotované lety uskuteční, ale jako praktický člověk a vědec jim palce nedržím. Neexistuje totiž žádný praktický důvod, proč je podnikat.

Vlády by je tedy neměly financovat?

Neměly. Vláda totiž musí snížit míru rizika na přijatelnou mez. Spolehlivost raketoplánu je dle dosavadních zkušeností 98 %, což je pořád málo, proto ty neustálé odklady a prodražování. Východisko spočívá v tom, že by pilotované lety financoval soukromý sektor a míra rizika by byla vyšší. Pak by náklady klesly. Letěli by pouze lidé, kteří by vyšší riziko akceptovali a smířili se i s tím, že lístek může být pouze jednosměrný. A my ostatní je můžeme povzbuzovat a přát jim štěstí. Myslím, že Evropa má velkou příležitost věnovat se kosmické vědě. Díky vzájemné spolupráci dokázala vytvořit nejlepší světovou laboratoř částicové fyziky CERN, má nejlepší světové teleskopy v Chile. Rozpočet NASA je mnohem větší než rozpočet Evropské kosmické agentury, NASA ovšem většinu peněz utratí za pilotované lety. Takže pokud se my tady v Evropě soustředíme na kosmickou vědu, miniaturizaci, výzkum vesmíru pomocí robotů, můžeme být lepší než Američané.

Existují reálné plány, jak postupně změnit podmínky na Marsu tak, aby tam člověk vydržel bez skafandru nebo jen s jednoduchou ochranou. Skutečně musejí být pilotované lety i ve vzdálenější budoucnosti vyhrazeny pouze dobrodruhům?

Změnit takovým způsobem Mars by trvalo staletí a museli bychom nejprve vyřešit různé etické otázky.

Třeba zda můžeme ničit místní organismy, pokud existují?

Například, ale i různé politické věci podobně jako při výzkumu Antarktidy.

Nechcete hovořit o účelu, ten se ale vkrádá do kosmologie zadními vrátky. V kosmu existuje několik důležitých konstant, které jsou velmi přesně nastaveny; kdyby byla tato čísla jen nepatrně odlišná, neexistoval by život ani vesmír, jak jej známe. Dokonce i někteří kosmologové uvažují o tom, že základní konstanty vyladil zásah nadpřirozené síly, Boha. Co si o tom myslíte vy?

Tak na tuhle hypotézu žádný názor nemám. Je ale pravda, že si umíme představit kosmos, v němž by se tato základní čísla lišila, a vesmír by se nezformoval tak, jak se vyvíjel během uplynulých třinácti miliard let. Zatím nemůžeme říci, zda je přesné vyladění základních čísel náhodné, nebo zda má nějakou příčinu. V úvahu přichází myšlenka, že dochází k mnoha velkým třeskům, které produkují různé vesmíry, v nichž vládnou různé přírodní zákony. A my pochopitelně žijeme v tom, který dovoluje, aby se komplexita vytvořila. O těch ostatních si můžeme představit, že jsou to mrtvě narozené děti, v nichž komplexita neexistuje (například by se v nich nevytvořily žádné galaxie ani hvězdy, pozn. aut.). To je zkrátka hypotéza, o níž lze přemýšlet. Ale odpověď neznáme, zatím je to pro nás záhada.

Budeme někdy schopni pomocí nějakého měření zjistit, zda jiné vesmíry skutečně existují?

Přímo asi ne, můžeme ale vytvořit základy, na nichž vybudujeme přesvědčení, že tomu tak je. Mohli bychom vytvořit spolehlivou teorii, která by jejich existenci předvídala. A táž teorie by zároveň předpovídala věci, které pozorovat lze. Taková teorie zatím neexistuje, přesto se domnívám, že časem shromáždíme dost vědeckých poznatků na to, abychom řekli, nakolik je pravděpodobné, že jiné vesmíry existují.

Myslíte, že se taková teorie už rodí?

Řada lidí pracuje na teoriích, které by sjednotily teorii gravitačního pole s kvantovou vědou. Výsledná teorie by nám umožnila lépe pochopit povahu prostoru a velkého třesku. Zatím nevíme, zda budou tyto pokusy úspěšné ani jak bude konečná teorie vypadat. Netušíme, jestli nám řekne, proč jsou základní čísla přírody taková, jaká jsou, nebo zda ukáže, že jsou jen náhodně nastavenými veličinami, jejichž hodnota může být v různých vesmírech různá.

Jaký byl nejdůležitější objev v kosmologii v posledních několika letech?

Zřejmě skutečnost, že se nám podařilo určit stáří vesmíru, jeho složení a rychlost rozpínání. Zjistili jsme také, z čeho se vesmír skládá, kolik je v něm hmoty a energie. To je důležitý pokrok. Stejně důležitý byl ale také úplně jiný objev, objev planet obíhajících kolem jiných hvězd, který nám ukazuje, že naše sluneční soustava není jediná.

Složení kosmu tedy známe, ukázalo se ale, že pomocí teleskopů můžeme pozorovat jen 4 % vesmíru, zbytek nevidíme a jeho existence vyplývá jen z výpočtů. Dozvíme se v blízké budoucnosti více?

Běžné atomy (které tvoří hmotu, již v kosmu pozorujeme, pozn. aut.) skutečně tvoří jen 4 % vesmíru. Asi 20 nebo 25 % představuje temná hmota. Zbytek je ona tajemná energie vázaná v prostoru. Pochopení její podstaty představuje velkou výzvu a neočekávám, že se nám to už brzy podaří. Naopak doufám, že během několika příštích let získáme přesnější představu o temné hmotě. Převládající pohled říká, že se skládá z nějakého druhu neznámých částic bez elektrického náboje, které v kosmu zbyly po velkém třesku spolu s běžnými atomy a zářením. Různé teorie nabízejí řadu kandidátů na to, co by těmito částicemi mohlo být. Nový urychlovač budovaný v CERN by nám o tom během dvou tří let, až začne fungovat, mohl prozradit více. Nepřímá vodítka možná poskytne i astronomie.

(Respekt, www.respekt.cz)