Březen 2007

Cesta k umělému vesmíru

Luboš Veverka

Když se podaří v laboratoři „vypěstovat“ kosmos, bude možné snadno prověřit řadu teorií. Podle teoretiků dokáže člověk vytvořit umělý vesmír, dokonce s vlastnostmi podobnými tomu našemu. Akt stvoření by se měl odehrát ve výkonných urychlovačích částic.

Takové jsou alespoň představy japonských vědců z Yamagata University. Tvrzení opírají o kosmologickou teorii chaotické inflace vesmíru. Problém je, že skoro 25 let po jejím zformulování neexistuje jediný experimentální důkaz potvrzující její platnost. Zároveň ale na základě nepřímých důkazů funguje docela dobře. Takže jsme schopni vytvořit umělý vesmír?

Andrej Linde, uznávaný kosmolog, který v současnosti působí na Stanford University v Kalifornii, zformuloval teorii chaotické inflace vesmíru v roce 1982. Podle Lindeho je veškerá hmota v našem vesmíru uspořádána chaoticky. Vznikají v ní jakési trhliny nebo bublinky falešného vakua. Většinou se záhy zhroutí samy do sebe. Ale existuje teoretická možnost, že by se mohly stát základem budoucího nového vesmíru. Linde dokonce předpokládá, že takové vesmíry vznikají a nějakou dobu jsou propojeny časoprostorovými trubicemi, tzv. červími dírami. Postupně se však bortí i tato spojení a nové vesmíry fungují zcela nezávisle.

Mimo prostor a čas

Jak je ale možné, že žádné z takových vesmírů nepozorujeme, ani nemáme empirické indicie o jejich existenci? Časopis New Scientist uvedl názory odborníků k této problematice. Bublinky falešného vakua mají totiž jen nepatrné rozměry a navíc zcela autonomní časoprostorové vlastnosti. Může za to tzv. Higgsovo pole, kvůli kterému by také měly tyto anomálie v rozložení vesmírné hmoty vznikat.

Zřetězením dalších fyzikálních principů dospěli vědci k závěru, že bublinka, tedy jakýsi základ dalšího vesmíru, se rozpíná ve svém vlastním časoprostoru a pozorovatel zvenčí si žádného efektu nevšimne. Jinak řečeno, rozpínání všech vedlejších vesmírů, které by měly vznikat a zanikat podle teorie chaotické inflace, prostě není možné na Zemi ani jinde v našem vesmíru pozorovat. „Jiná věc je, nakolik můžeme věřit Lindeho teorii jako takové. Myslím, že se pohybuje v oblastech fyziky, kde jsme zatím odkázáni na pouhé spekulace,“ říká profesor Jan Novotný z Masarykovy univerzity v Brně, který se věnuje kosmologickým otázkám z fyzikálního i filozofického hlediska. „Zvláště poslední kosmologická pozorování napovídají, že většina energie vesmíru je v podobě, která je zatím pro fyziky záhadou. K Lindeho teorii se tedy dá říci sotva něco víc, než že by to mohlo fungovat i tímto způsobem,“ dodává Novotný.

Druhý vesmír neuhlídáš

Teorie chaotické inflace vesmíru dráždí představivost vědců už delší dobu. Pokud takto nahodile vznikají a zanikají další vesmíry, nebylo by možné celý proces řídit a vytvořit vesmír podobný tomu našemu? Výzkumný tým z Yamagata University vedený Noboyuki Sakaiem věří, že v principu to možné je. Japonští vědci se přitom, podle New Scientistu, opírají o předchozí závěry Eduarda Guendelmana z Ben Gurion University v Izraeli. Spolu s kolegy vypočítal Guendelman podmínky, za kterých se dá bublinka falešného vakua stabilizovat. Pak už stačí jen čekat, až se začne sama rozpínat, a nový vesmír je na světě. Věc ovšem není tak jednoduchá.

Nedá se dost dobře odhadnout, kdy rozpínání nového vesmíru začne, protože ho ovlivňují kvantové jevy. Navíc by k němu docházelo mimo náš časoprostor. „I kdyby se podařilo vytvořit vesmír v laboratoři, je otázka, jak bychom se o tom přesvědčili, když navenek by se jevil jako nepatrná částice a dovnitř bychom nahlédnout nemohli,“ upozorňuje profesor Novotný.

S tímto výrokem nepolemizují ani japonští vědci. Nicméně se rozhodli, že nebudou čekat, až kvantové jevy spustí rozpínání vesmíru, a velký třesk obstarají sami. Budou mít jistotu, že nový vesmír skutečně vznikl, i když vlastně svoje dílo nikdy neuvidí.

Velký urychlovač, velký třesk

Sakai s kolegy navrhnul jakousi kuchařku umělého vesmíru. Hlavní ingrediencí má být magnetický monopól, exotická kulová částice, která nese izolovaný jižní nebo severní magnetický pól. Jestliže se k monopólu přidá dostatečné množství hmoty (zvýší se jeho energetická hustota), dojde k porušení křehké rovnováhy a nastartování věčného rozpínání umělého vesmíru, uvedl Sakai pro New Scientist.

Kuchařská terminologie v praxi představuje značné komplikace. Ono „přidání dostatečného množství hmoty“ vyžaduje obrovské energie, jaké mohou poskytnout jenom urychlovače částic. Horkým kandidátem je Large Hadron Collider (LHC) připravovaný ve Švýcarském CERN. Podle propočtů by se na něm daly „vyrábět“ miniaturní černé díry. Není divu, že Sakai na něm chce vyrobit umělý vesmír.

Má to ovšem jeden háček. Magnetický monopól ještě nikdo nikdy nedetekoval. Podle japonských vědců to ale neznamená, že se s ním nedá teoreticky počítat a posléze jej uměle připravit. Podle všeho by se dal v urychlovači realizovat srážkou elektronu a pozitronu, čímž by vznikl pár magnetický monopól - magnetický antimonopól. K realizaci podobné reakce však zatím nemá dostatek energie ani LHC.

Myšlenka umělých vesmírů přesto nepatří do oblasti sci-fi. Předně vytvoření podobného systému by znamenalo nejlepší experimentální prověření všech teorií o fungování našeho vesmíru. „Teorie navíc není v rozporu se zákonem zachování energie, protože rozpínání vesmíru a jeho zaplňování hmotou se děje na úkor záporné gravitace. Vytvořený vesmír sice narůstá do obrovských rozměrů, ale nijak nenarušuje vesmír, ve kterém vznikl, protože je s ním spojen jen úzkým hrdlem,“ uzavírá Jan Novotný.

(Lidové noviny, www.lidovky.cz)