Listopad 2009

Vesmír jako záhadná symfonie

Martin Uhlíř

Nové objevy o povaze vesmíru už vědci nepřinášejí jednou za pár století, ale s frekvencí měsíců či roků. O vzdáleném prostoru kolem nás víme nebo tušíme opravdu hodně: z čeho se skládá, kdy se zrodil, i jaká jej čeká budoucnost. Navzdory převratným poznatkům se však vesmír jeví ještě záhadnější než dříve.

Na počátku věků ležel bůh Wulbari na Matce Zemi a mezi oběma božstvy bylo zoufale málo místa. Vesničané v té tlačenici do Wulbariho mimoděk strkali, až se rozzlobil, vystoupil vzhůru a stal se oblohou. Mýty, jako je tenhle západoafrický, si lidstvo k pochopení nedosažitelného vesmíru vytvářelo od nepaměti. Dnes nám mohou připadat úsměvné, stejně jako středověké představy o placaté Zemi, kolem které krouží Slunce. Jenže ačkoli věda přinesla zásadní kosmologické poznatky, musíme si přiznat, že v jistém smyslu jsme ve stejné situaci jako starověké národy. Řadě věcí totiž nerozumíme: Jak vypadá svět za hranicí dohledu? Kdy a jak se zrodil? A co tu bylo předtím, než vznikl?

Pohled na vesmír se radikálně změnil především během uplynulého století. Dosud žijí lidé, kteří se narodili v době, kdy se většina astronomů domnívala, že vesmír je neměnný, věčný a vše, co se v něm nachází, je naše vlastní galaxie – Mléčná dráha. Byl to i laikům srozumitelný obrázek, který ještě kolem roku 1920 zpochybňoval jen málokdo.

Jedním z těch, kterým nestačil, byl astronom Edwin Hubble. Tento sebevědomý Američan především toužil zjistit, jak je vesmír vlastně velký. Výsledek ohromil i jeho samého: v první polovině 20. let prokázal, že nezřetelné obláčky rýsující se v dalekohledech, mlhoviny, zpravidla nejsou pouhé shluky hvězd či plynu v Mléčné dráze, ale samostatné, velmi vzdálené galaxie. Naše Země, která s Koperníkem přišla o své výsadní postavení ve středu kosmu, se tak propadla do ještě větší bezvýznamnosti; stala se jednou z planet obíhající jednu ze stovek miliard hvězd v jednom z miliard hvězdných ostrovů – galaxií.

I tento znepokojující, obrovský vesmír však mohl být věčný a neměnný. Avšak v horečném chvatu 20. let, mílovými kroky spějících k hospodářské krizi, nacismu a stalinismu, jako by pro toto důstojné, nehybné univerzum už nebylo místo.

Na podzim roku 1927 se v mondénním prostředí bruselského hotelu Metropole sešla elita světové fyziky. O přestávkách mezi přednáškami se tu nad kávou a moučníky přel Albert Einstein s Nielsem Bohrem o tom, zda „Bůh hraje v kostky“, či nikoli, Werner Heisenberg diskutoval s Wolfgangem Paulim. Stranou pozornosti slovutných profesorů postával nenápadný muž v černém oděvu a kulatých brýlích, jenž se od ostatních přítomných odlišoval kněžským kolárkem: belgický duchovní a zároveň kosmolog Georges Lemaître.

Lemaître přišel jako jeden z prvních vědců s myšlenkou, že vesmír má svůj počátek v čase, že tu není od věčnosti. Vyčetl to ovšem nikoli z Bible, ale z Einsteinovy obecné teorie relativity a také z Hubbleových měření.

Einstein si při svých výpočtech uvědomoval, že tehdejší pohled na kosmos skrývá určitý problém: věčný vesmír, nemající počátek a nesměřující ke konci, by nehybným ve skutečnosti nemohl zůstat, musel by se začít hroutit. Hvězdy se totiž navzájem přitahují, působí na sebe svojí gravitací, a po určité době by se proto veškerá hmota musela soustředit v relativně malém objemu. Aby vesmíru zabránil v tak nerozumném chování, přidal Einstein do rovnic svojí obecné relativity takzvanou kosmologickou konstantu, člen, jenž udržoval kosmos v neměnném stavu. Reprezentovala antigravitační sílu, která se na malých vzdálenostech neprojevuje, napříč kosmem ale působí proti přitažlivosti hmoty a nedovolí vesmíru, aby „spáchal sebevraždu“ smrštěním. Einsteinovi se vůbec nelíbilo, že musel svou teorii takto vyspravit, neviděl ale jinou možnost, jak uvést své výsledky do souladu s tehdejšími představami.

Belgický vědec v kněžském oděvu našel nové řešení Einsteinových rovnic, z něhož vyplývalo, že se vesmír může rozpínat, a přišel s odvážnou předpovědí: pokud skutečně žijeme v rozpínajícím se kosmu, pak se od nás musí všechny galaxie vzdalovat tím rychleji, čím dále se nacházejí. Nikdo však jeho prognózu nedokázal ověřit pozorováním, a nevzbudila proto velkou pozornost.

Také na zmíněné konferenci v hotelu Metropole zažil Lemaître rozčarování. Podařilo se mu odchytit Einsteina a svoji představu mu vysvětlit. O patnáct let staršího a neskonale slavnějšího kolegu však nepřesvědčil: Einstein chladně odpověděl, že podobné úvahy slyšel už od ruského matematika Alexandra Friedmanna, a vzápětí dodal: „Vaše výpočty jsou správné, ale vaše fyzika je ohavná.“ Odmítl tak představu, že by se vesmír Lemaîtrovými výpočty skutečně řídil. A protože byl v té době již nejvyšším arbitrem, neměla teorie, kterou odsoudil, žádnou šanci.

Síla vědy však spočívá v tom, že ji ani největší autorita nedokáže ochromit natrvalo. Do hry se opět vložil Edwin Hubble. Pracoval v kalifornské hvězdárně Mount Wilson, kde byl tehdy nejvýkonnější dalekohled na světě, a v roce 1929 dokázal, že se od nás galaxie skutečně vzdalují tím rychleji, čím jsou dál. Lemaître měl tedy pravdu, vesmír se rozpíná. Hubbleova pozorování přiměla Einsteina k tomu, že začátkem roku 1931 svolal novináře a vlastního modelu neměnného vesmíru se zřekl.

Lemaître dospěl k závěru, že celý vesmír byl kdysi natěsnán v nesmírně malé a žhavé oblasti, z níž expanduje (není to ale tak, že by se vesmír rozpínal „v prostoru“ – naopak, rozpíná se sám prostor). Teorie, které se později začalo říkat teorie velkého třesku, ještě zdaleka neměla vyhráno, s přibývajícími důkazy však postupně získávala na váze. Veřejnost jí byla fascinována a zalíbila se i katolické církvi. V roce 1951 papež Pius XII. řekl: „Dokonce se zdá, že se soudobé vědě podařilo jediným mohutným krokem sahajícím miliony staletí do minulosti přinést svědectví o prvopočátečním Budiž světlo vyřčeném v okamžiku, kdy z nicoty náhle vytryskla hmota spolu se záplavou světla a záření. ... Existuje tudíž Stvořitel. ... Je to odpověď, kterou jsme od vědy očekávali.“

Papežův projev vzbudil ve vědecké komunitě rozpaky a hlava katolické církve se stala terčem posměchu. Jak píše britský fyzik a publicista Simon Singh v knize Velký třesk, zděšen byl i abbé Lemaître: uvědomoval si, že vědecké bádání by mělo být od náboženství zcela odděleno. Využil proto svojí autority a papeže před tenkým ledem podobných úvah varoval. Upozornil ho mimo jiné, že by se církev ocitla v úzkých, jakmile by poznatky vědy začaly jejímu učení odporovat.

Zatímco v západním světě se odehrávalo intelektuální zemětřesení, na Východě to bylo mnohem horší. Sovětští komunisté označili novou teorii za rakovinný nádor rozežírající moderní astronomii, oživenou pohádku o stvoření světa a nepřítele materialistické vědy. Její zastánce od konce 30. let zavírali do táborů nucených prací nebo je rovnou posílali na popraviště (v táborech zemřel například Vsevolod Frederiks, popraven byl Matvej Bronstein). Dokonce i dlouho po Stalinově smrti byla slova o vzniku vesmíru v Sovětském svazu tabu.

Ani teror však nedokázal zabránit tomu, aby k velkému třesku v pohledu na svět nakonec definitivně došlo. Už v roce 1948 předpověděla trojice amerických vědců včetně ruského emigranta George Gamowa, že pokud je teorie pravdivá, měl by být vesmír vyplněn mikrovlnným zářením, které je jakýmsi dosvitem žhavé koule velkého třesku. V 60. letech bylo záření náhodou objeveno a začátkem 90. let přinesla americká družice COBE konečný důkaz. Její měření, o nichž mnozí hovoří jako o vědecké události tisíciletí, přesvědčivě ukázala, že vše v kosmu bylo kdysi stlačeným plynem žhavějším než jádro Slunce.

O současné podobě teorie velkého třesku, podle níž vesmír vznikl před necelými 14 miliardami let, tedy již vědci nepochybují. To ale zdaleka neznamená, že nám o kosmu prozrazuje úplně všechno. Nevíme například s jistotou, jaký tvar má vesmír a zda je konečný.

Nelze o tom přemýšlet selským rozumem ve třech prostorových rozměrech, zde lidská imaginace selhává. Abychom problém zjednodušili, představme si, že žijeme na povrchu velkého listu papíru. Ta část, kterou můžeme vidět, je podle kosmologických měření velmi blízká rovině. Co je však za hranicí dohledu? Sahá rovina do nekonečna? Možná ne, lze si představit, že plocha, kterou v dvojrozměrném světě přehlédneme, se sice zdá rovná, ve skutečnosti je však jen malou částí povrchu koule či jiného tělesa. V řeči kosmologie by pak celý vesmír nebyl plochý, ale zakřivený. A právě proto, že nevíme, jak celé „těleso“ vesmíru vypadá, nedokážeme s jistotou říci, zda je vesmír konečný, nebo ne (povrch koule konečný je, rovina je nekonečná). Proto jsme stále tak trochu v situaci řeckých filozofů, kteří se přeli, zda žijí na povrchu koule, či na jakési obrovské plošině.

Další potíž je v tom, že postupujeme-li v úvahách časem zpět k počátku vesmíru, k velkému třesku, narážíme na bariéry, za něž se lidskému rozumu zatím nedaří proniknout. Konečnou hranicí, kam současná fyzika díky pokusům a složitým výpočtům dohlédne, je okamžik, v němž od zrodu kosmu uplynul pouhý nepatrný zlomek vteřiny (pro znalce matematiky: 10-43 sekundy).Abychom mohli na cestě zpět časem tuto hranici překročit a proniknout ještě blíže ke zrodu kosmu, potřebovali bychom znát teorii, která by propojila naše chápání gravitace (pohled na běžný svět kolem nás a svět planet, hvězd a galaxií) s kvantovou fyzikou, tedy popisem mikrosvěta. Překročíme-li zmíněnou hranici, aniž tuto jednotnou teorii známe, vychází nám, že hustota roste nade všechny meze, vesmír se nekonečně zmenšuje a fyzikální zákony přestávají platit. Nekonečně malý a nekonečně hustý „bod“, v němž by se vesmír měl zrodit (a s ním i prostor a čas), nazývají kosmologové singularitou.

Opravdu ale kosmos vznikl v singularitě? Možná ne. Někteří vědci se domnívají, že nějaký jiný vesmír, který existoval před tím naším, se smršťoval až do chvíle, kdy byl singularitě velmi blízko, poté však začal naopak expandovat, až dal vzniknout našemu kosmu.

Jiný pohled, vycházející z takzvané teorie strun, představuje náš vesmír jako membránu pohybující se ve vícerozměrném prostoru, která existovala už před velkým třeskem. Možná že naše membrána není jediná, „nedaleko“ od ní se nachází ještě jedna membrána, jiný vesmír, a obě membrány se k sobě mohou navzájem přiblížit a zase se vzdálit. Přiblížení cizí membrány se v našem vesmíru může projevit velkým třeskem a následným prudkým „rozfouknutím“ kosmu, nazývaným inflace.

Zní to bláznivě – a skutečně jsou to zatím poněkud mlhavé představy, které se nacházejí daleko za hranicemi prověřené a dobře známé fyziky. Nejen že tedy zatím neznáme tvar a velikost vesmíru a nevíme, co bylo před zrodem kosmu (a zda nějaké „před“ vůbec existovalo), netušíme ani, zda je náš vesmír jediný. U poslední z těchto nejistot se na chvíli zastavíme.

Případná existence cizích vesmírů souvisí s problémem, který shrnul britský kosmolog Martin Rees v knize Pouhých šest čísel: podobu našeho kosmu určuje několik základních veličin a o každé z nich platí, že kdyby byla jen nepatrně odlišná, vesmír by se úplně proměnil a život by v něm nemohl vzniknout.

Jednou z těchto veličin je intenzita síly držící pohromadě částice v atomovém jádře. Kdyby byla tato dominantní síla mikrosvěta nepatrně slabší, než je, neprobíhaly by v nitru hvězd jaderné reakce, hvězdy by nezářily a vesmír by se skládal pouze z vodíku a malého množství helia. Neexistovala by žádná chemie, žádné světlo ani organismy. Kdyby byla nepatrně silnější, běžné hvězdy by rovněž nemohly vzniknout a život by se také nevyvinul.

Těchto přesně vyladěných veličin existuje více a není pravděpodobné, že za jejich citlivé nastavení může náhoda. Co z toho plyne? John Polkinghorne, anglický fyzik, který zanechal vědy, aby se mohl stát knězem, vidí v jemném vyladění kosmu prozřetelnost Tvůrce. Podle jiných badatelů je však takový přístup projevem malé důvěry v lidský intelekt, který možná zatím jen nedokázal přijít na to, proč základní konstanty nemohou být jiné, než jsou.

A pak je tu ještě jedna zajímavá možnost: kdyby existovalo nepřeberné množství různých vesmírů a v každém z nich nabývaly zmíněné veličiny odlišných hodnot, pak by bylo jen přirozené, že žijeme právě v tom vesmíru, kde jsou tyto konstanty nastaveny způsobem příznivým pro naši existenci. Jen tento vesmír by umožnil náš vznik, zatímco ty ostatní by zůstaly pusté a neobydlené. Kosmologové hovoří o množině různých vesmírů jako o multiverzu (česky by se mohlo říci mnohomír).

Martin Rees přirovnává multiverzum k obrovské prodejně s konfekčními oděvy, v níž i člověk nezvyklého růstu dokáže nalézt oblek, který mu padne. Oblek vypadá, jako by mu byl šitý na míru, ale ve skutečnosti jsou jeho přijatelné rozměry jen důsledkem velmi bohatého výběru, který prodejna nabízí.

K představě multiverza vědci dospívají různými cestami. Máme-li jednu z nich projít, musíme se vypravit do doby bezprostředně po velkém třesku. Tehdy pravděpodobně došlo k již zmíněné inflaci, prudkému „rozfouknutí“ kosmu z nesmírně malého objemu.

Ve filmu Woodyho Allena Annie Hallová vede matka svého syna Alvyho k psychiatrovi, protože chlapec má deprese. Devítiletý Alvy si totiž přečetl, že se vesmír rozpíná, a bojí se, že všechno kolem bude nakonec roztrháno. Odmítá proto dělat domácí úlohy, připadá mu, že to nemá smysl. Autor scénáře tu prokázal přímo věštecké schopnosti; v roce 1977, kdy byl film natočen, mohl jen málokdo tušit, jak mocná může být síla, která vesmír dokáže „nafouknout“. Byla to doba, kdy se inflační teorie teprve rodily.

Scénářů, podle nichž mohla inflace probíhat, je více. Během nesmírně krátkého okamžiku 10-35 sekundy se vesmír z naprosto nepatrného objemu stačil zvětšit 1028krát, takže na konci inflace měl zhruba centimetr v průměru (podle jiných scénářů se ale vesmír zvětšil natolik, že se již rozprostíral přes mnohem větší oblast, než dnes můžeme pozorovat). Teprve když prudké „rozfouknutí“ skončilo, objevily se v kosmu, který byl stále nesmírně žhavý a hustý, základní stavební částice hmoty.

Důkazy o tom, že inflace skutečně proběhla, nacházejí vědci například ve zbytkovém mikrovlnném záření, „dosvitu“ velkého třesku. Jak ale k inflaci došlo, odkud se vzala síla, která vesmír bleskurychle nafoukla? Tajemství v sobě zřejmě ukrývá vakuum. To totiž vůbec není prázdné, probíhají v něm kvantové fluktuace a obsahuje všechny možné virtuální páry různých částic. „Bublá to v něm, je jako moře, nebo spíš horká polévka,“ říká o vakuu český odborník na elementární částice Jiří Chýla.

„Bublající polévka“ vakua má řadu selským rozumem nepochopitelných vlastností, z nichž nejdůležitější je ta, že může fungovat jako stlačená guma. Vyvíjí totiž záporný tlak, který má antigravitační účinek a bleskově „nafukuje“ prostor a s ním i vesmír. Zajímavé je, že při inflaci není potřeba odnikud dodávat energii. „Až se té představy člověk trochu bojí: vesmír jako by vznikl z ničeho,“ vysvětluje Jiří Chýla, který pracuje ve Fyzikálním ústavu Akademie věd ČR.

Důležité je, že většina scénářů, v nichž inflace figuruje, podle amerického kosmologa Alana Gutha automaticky vede ke vzniku nekonečného počtu vesmírů. Inflace sice v určité oblasti vyhasíná, jiná oblast ale dál prudce expanduje. „Může to probíhat věčně – a kusy oné ‚nafukující se‘ oblasti se mohou odštěpovat jako samostatné ‚kapesní‘ vesmíry,“ říká Guth. V tomto pojetí tedy prudká inflace skončila jen v našem odštěpeném, kapesním kousku „mnohomíra“, mimo něj však pokračuje do nekonečna. Jako by dítě nekonečně dlouho vyfukovalo z bublifuku obří bublinu, která se rozpadá na další, menší bublinky různých vesmírů.

„Co s tím má co dělat vesmír?“ rozčiluje se v Allenově filmu matka chlapce, který kvůli expanzi kosmu odmítá psát domácí úkoly. „Tady jsi v Brooklynu! Brooklyn se nerozpíná!“

Alvyho matka má pravdu: uvnitř galaxie, a tedy i v Brooklynu, je díky vzájemné přitažlivosti miliard hvězd rozpínání kosmu zanedbatelné. Klidu by ovšem jejímu synovi rozhodně nepřidalo, kdyby už tenkrát věděl o pozoruhodném objevu z konce 90. let. Tehdy se přišlo na to, že dokonce i v současném vesmíru jsme svědky procesu, který se podobá inflaci, i když je mnohem slabší.

Pozorování určitého typu vzdálených hvězd v roce 1998 ukázala, že se rychlost rozpínání vesmíru v současnosti zvyšuje, ačkoli by vzájemná přitažlivost galaxií a další hmoty měla expanzi naopak brzdit. Bylo to obrovské překvapení: Vyhodíme-li kolmo vzhůru kámen, očekáváme, že kvůli zemské přitažlivosti bude stoupat stále pomaleji. Kdyby se však choval jako galaxie v kosmu, vzdaloval by se od Země vzrůstající rychlostí.

Dnes, po jedenácti letech, potvrzuje převratný objev řada nezávislých důkazů. V kosmu po velkém třesku nejprve opravdu převládal vliv gravitace, a rychlost rozpínání se proto zmenšovala. Zhruba před pěti miliardami let, v době, kdy vesmír byl o necelou polovinu mladší než dnes, však z neznámých důvodů převládla odpudivá síla, antigravitace, a expanze se začala zrychlovat.

Záhadnou sílu „rozfoukávající“ vesmír vědci nazvali temnou energií. Je možné, že její podstata spočívá právě v záporném tlaku vakua. Pak by však podle výpočtů měla temná energie být mnohem silnější, než je. „Rozfoukávala“ by vesmír podobně dramaticky jako kdysi při inflaci a dávno by rozervala na kusy veškeré hvězdy, galaxie, a dokonce i atomy. Alvy by nikdy nedostal příležitost o domácích úkolech vůbec přemýšlet, natož je psát.

Jiná teorie hovoří o tom, že odpuzování nemá na svědomí sám prázdný prostor, samo vakuum, ale všudypřítomné fluidum neznámého původu, jež prázdný prostor pouze vyplňuje a které během miliard let rozpínání velmi zřídlo. Proto je odpudivá síla nyní jen slabá. Podle další, poněkud fantastické představy by zrychlování expanze dokonce mohl způsobit cizí vesmír, který se znovu začal přibližovat k tomu našemu – ona tajemná druhá membrána, která se spolu s naším kosmem pohybuje ve vícerozměrném prostoru. V tomto scénáři by temná energie mohla ohlašovat příchod dalšího velkého třesku, který by vymazal náš starý, unavený kosmos a nahradil jej vesmírným novorozenětem. Jisté je však jen to, že původ temné energie zatím neznáme. Je to jedna z největších záhad současné vědy.

Shrneme-li dosud řečené, skutečně nám může být spolu s Alvym trochu úzko. Nejen, že vesmír mohl vzniknout z ničeho, ale co víc, v kosmickém měřítku dál putujeme po nastoupené cestě k bezvýznamnosti; zjišťujeme, že dokonce i celý náš vesmír je možná jen malou bublinkou v nekonečném procesu stvoření. A ani jeho budoucnost není právě povzbudivá: Protože se rozpíná kvůli temné energii stále rychleji, je pravděpodobné, že po desítkách miliard let vše zčerná a vychladne. Obloha v našem zákoutí kosmu potemní, budou na ní zářit jen hvězdy Mléčné dráhy a několika nejbližších galaxií. Vše ostatní zmizí za horizontem pozorovatelného vesmíru, protože galaxie se budou vzdalovat tak rychle, že jejich světlo k nám nikdy nedoletí. Nakonec hvězdy zhasnou, protože vyčerpají palivo, a zůstane jen temnota. Nelze vyloučit ani to, že temná energie nakonec skutečně rozerve i jednotlivé atomy, jak se prorocky obával chlapec Alvy. Nic z toho se nás týkat nebude, protože Země, jak ji známe dnes, i sluneční soustava zaniknou mnohem dříve, nejpozději za sedm miliard let. Optimistická představa to přesto není.

Budeme někdy znát osud kosmu s jistotou? A pochopíme vesmír dokonale? Na tom, co je na hranicích teorie velkého třesku či za nimi, se vědci neshodnou. Otázka tedy je, zda současné, matoucí a laikům těžko přístupné scénáře směřují k nějakému přesnějšímu obrazu, který by nám umožnil odhalit podstatu nejširšího světa kolem nás. Nebo nám věda i v budoucnu nabídne jen další, stále bizarněji znějící, vzájemně se vylučující představy? „Bohužel se opravdu nezdá, že současné poznatky někam konvergují, i když třeba na tom, že proběhla inflace, se většina kosmologů shoduje,“ říká teoretický fyzik Jiří Bičák z MFF UK. „Počátkem 20. století se objevila teorie relativity a kvantová mechanika. Přinesly mnohem hlubší, zajímavější pohled na to, co se v přírodě opravdu děje. Sotva můžeme říci, že teď prožíváme něco podobného.“

Možná se však přesto někde v přítmí zvolna rodí teorie, která by se stala základem pro hlubší pochopení světa. Říká se jí teorie všeho. Neúspěšně se po ní pídil již Albert Einstein, který své úsilí o její nalezení nazýval snahou „nahlédnout do boží mysli“. Teorie všeho by v jednom konceptu sjednotila všechny základní přírodní síly včetně gravitace a popsala vlastnosti všech elementárních, dále nedělitelných částic.

Možností, z čeho by taková syntéza mohla vycházet, je víc, mnozí vědci ale věří teorii strun. Její historie sahá do roku 1968, kdy si jeden mladý fyzik všiml, že jistý abstraktní matematický vzorec, formulovaný už v 18. století, popisuje některé vlastnosti subatomárního světa. Zdálo se, že díky tomu bude možné vysvětlit určité podivné chování částic při pokusech v urychlovačích. Vypadalo to slibně, bohužel se ukázalo, že tento přístup funguje jenom ve 26 rozměrech. Jelikož náš běžný svět má prostorové rozměry pouze tři (čtvrtý je čas), bylo to tehdy pro většinu fyziků nestravitelné sousto.

Jenže matematické konstrukce, které na objevu z roku 1968 vyrostly, tvrdošíjně odmítaly upadnout do zapomnění. Vynutily si, aby se jejich součástí stal popis gravitace, což bylo obrovské překvapení, protože všechny ostatní teorie mikrosvěta gravitaci naopak zatvrzele odmítaly. Dokonce se ukázalo, že nový přístup jen tak mimochodem zahrnuje Einsteinovu obecnou teorii relativity, takže kdyby ji Einstein býval neobjevil, mohla se stát vedlejším produktem teorie strun. Řada vědců cítila, že může být na stopě nejhlubšímu matematickému popisu světa.

Strunové teorie vycházejí z podivné představy: kdybychom pohlédli dostatečně výkonným mikroskopem na nejmenší částice hmoty, nespatřili bychom bodové částice, ale nepatrná vibrující vlákna – struny. Důležité je, že podobně jako houslové struny mohou vibrovat na různých frekvencích. Všechny myslitelné částice, jež popisuje fyzika mikrosvěta, nejsou v tomto pojetí ničím jiným než různými tóny, které lze na struně zahrát. Fyzikální zákony, jak píše americký teoretický fyzik Michio Kaku, pak představují harmonie a vesmír je symfonií strun.

Zní to hezky, ale jsou tu určité problémy. Strunové teorie sice aspirují na to stát se základním zákonem, z nějž se odvíjejí všechny zákony přírody, dovedou však zatím generovat jen velmi málo předpovědí, které by se daly nějak ověřit. Kritici jim proto vytýkají, že nejsou vůbec v kontaktu s realitou. Navíc připouštějí příliš mnoho různých možností, jak by vesmír mohl být uspořádán. Jako by v nich vůbec nezáleželo na skutečnosti, protože z nich lze odvodit takové částice, síly a zákony, jaké člověk zrovna ve svých úvahách potřebuje. Někteří vědci jim proto namísto „teorie všeho“ posměšně přezdívají „teorie čehokoli“.

Podle Martina Schnabla z Fyzikálního ústavu AV ČR, který se strunovými teoriemi zabývá, je to oprávněná kritika, ale jen částečně. „Strunoví teoretici dlouho říkali, že jejich cílem je spočítat všechno. Z prvotních, krásných principů odvodit vlastnosti všeho, co můžeme ve vesmíru pozorovat. Teď se ukazuje, že to možná nepůjde. Naše komunita je rozdělená v tom, jestli to opravdu nepůjde, zda všechna ta řešení jsou stejně dobrá, nebo jestli přece jen existuje nějaký mechanismus, který některé z nich vybere,“ říká Schnabl.

Americký fyzik Michio Kaku přirovnává strunové teorie k neprozkoumané pyramidě: „Cestou napříč pouští najdeme nádherný oblázek. Když z něj setřeme prach, zjistíme, že je ve skutečnosti vrcholem gigantické pyramidy pohřbené pod tunami písku. Po desetiletích usilovného odstraňování písku narazíme na tajuplné hieroglyfy, skryté komory a tunely. A jednoho dne objevíme nejspodnější patro struktury a konečně otevřeme dveře dokořán,“ píše v knize Paralelní světy Kaku s tím, že okamžik „prozření“ může být ještě desítky, či dokonce stovky let vzdálen.

Pokud se jednou dostaví a teorii všeho nalezneme, dozvíme se možná, co bylo před velkým třeskem a zda je náš vesmír jediný. Především to ale bude znamenat, že vesmír je místo, které lze lidským rozumem pochopit. To vůbec není samozřejmé: „Může se také postupně ukazovat, že lidský mozek nikdy nebude schopen odhalit nejhlubší zákony, jimiž se příroda řídí,“ říká Jiří Bičák.

Pravděpodobné je, že v následujících desetiletích bude věda postupovat vpřed pouze po malých krůčcích. Získáme výsledky z urychlovače v CERN (mohou například naznačit, že skutečně existují neviditelné dimenze časoprostoru), z kosmické sondy Planck, která nyní ve vesmíru znovu a pečlivěji studuje zbytkové záření, možná se nám podaří zachytit a prozkoumat gravitační vlny, což by otevřelo celý nový obor zkoumání kosmu. Pohled na náš svět se bude dále zpřesňovat, za hranicí bezpečně prozkoumaného teritoria se však stále budou rozprostírat obrovské nepoznané oblasti, kam lidský intelekt pronikne pouze prostřednictvím spekulativních, neprověřených teorií. Anebo – odhlédneme-li od vědy – prostřednictvím umění, náboženství a mystiky.

HISTORIE VESMÍRU V DATECH

Kdyby vše, co se událo od velkého třesku do současnosti, proběhlo v průběhu jediného roku, pak bychom dostali následující záznam:

1. ledna, 0 hod., 0 min. – velký třesk

1. ledna, 0 hod., 1 min. – oddělení záření od hmoty; památkou je zbytkové záření, které prostupuje celý vesmír

5. ledna – první hvězdy

16. ledna – nejstarší galaxie

9. září – vznik Slunce a Země

28. září – vznik života na Zemi

25. prosince – první savci

28. prosince – vymření dinosaurů

31. prosince, čtyři vteřiny před půlnocí – počátek letopočtu

31. prosince, půlnoc – současnost

12. ledna následujícího roku – Země se stává příliš teplou pro život

7. dubna – Slunce se krátkodobě zvětšuje téměř až k oběžné dráze Země

16. dubna – galaxie Andromeda pohltí Mléčnou dráhu do 1070 let – zanikají i gigantické černé díry, poslední památka na vesmír, jak ho známe dnes

(Respekt, www.respekt.cz)