Skutočným zmyslom vedy je ukájanie zvedavosti. Iba sem-tam je ako bonus pribalená aj nejaká aplikácia. Nie je to však ten najcennejší bonus. Oveľa cennejším prídavkom, ktorý býva niekedy pri-balený k ukojenej zvedavosti, je úžas. Úžas jednak samotných vedcov, a jednak ľudí, ktorí im
nazerajú ponad plecia.
Vezmime si, napríklad, taký Hubblov objav rozpínania vesmíru. Tento, z praktického hľadiska dokonale neužitočný objav je jednou z najúžasnejších a najvzrušujúcejších vecí, aké sme sa kedy dozvedeli. Skutočnosť, že sa vesmír nielenže rozpína, ale že sa rozpína čoraz rýchlejšie, nie je o nič užitočnejšia a dokonca ani nevyvoláva až taký veľký úžas, ale na tohtoročnú Nobelovu cenu za fyziku to stačilo. A veruže je to úplne zaslúžená Nobelova cena. .einstein
Na to, že vesmír by nemusel byť statický, prišiel ako prvý Albert Einstein, ale nepáčilo sa mu to. Lenže páčilo-nepáčilo, tak mu to vyšlo z rovníc jeho vlastnej všeobecnej teórie relativity a s tým sa veru nedalo nič robiť – jedine, že by zmenil tie rovnice. Fyzikálne rovnice sa však nedajú len tak ľahko meniť. Opisujú totiž prírodné zákony a sú týmito zákonmi v podstate jednoznačne určené.
Einsteinovi sa však riešenie s rozpínajúcim alebo zmršťujúcim vesmírom tak strašne nepáčilo, že sa rozhodol svoje rovnice predsa len zmeniť. A našiel spôsob, ako to urobiť bez toho, aby sa dostal do rozporu s vtedy známymi prírodnými zákonmi. Pridal do svojich rovníc člen, ktorý sa neprejavoval nikde inde, len na kozmickej škále celého vesmíru. Po vhodnom výbere číselnej hodnoty jednej
konštanty v tomto pridanom člene (reč je o slávnej Einsteinovej kozmologickej konštante) sa
riešenia odrazu stali statickými, t. j. predstavovali vesmír, ktorý sa ani nerozpínal, ani nezmršťoval – vesmír, ktorý sa v čase nemenil.
Pridanie člena s kozmologickou konštantou nazval neskôr Einstein najväčšou chybou svojho života. Už po krátkom čase sa totiž ukázalo, že Einsteinove statické riešenie je nestabilné, že stačí, aby sa jeho statický vesmír len o málinko zväčšil alebo zmenšil, a už prestane byť statický. Už len táto
skutočnosť vrhla na Einsteinov pokus o záchranu večného a nemenného vesmíru veľmi zlé svetlo. A úplne to dorazil Edwin Hubble, keď na základe astronomických pozorovaní zistil, že vesmír statický rozhodne nie je. .hubble
Čo vlastne Hubble meral a čo pritom zistil? Meral vzdialenosť niektorých hviezd od Zeme a zároveň rýchlosť, akou sa tieto hviezdy od Zeme vzďaľujú. Vzdialenosť meral porovnaním
zdanlivej a skutočnej jasnosti hviezdy (čím je hviezda ďalej, tým menej jasná sa zdá). To sa celkom ľahko povie, ale dosť ťažko uskutoční. Problém je, samozrejme, v zistení skutočnej jasnosti
pozorovanej hviezdy – ako ju odmeriame, keď máme k dispozícii len pozorovania zo Zeme?
Problém s určovaním skutočnej jasnosti hviezd vyriešil Hubble geniálnym spôsobom. Za objekt
pozorovania si zvolil takzvané cefeidy – veľmi jasné hviezdy, ktorých jasnosť sa navyše periodicky mení. Frekvencia zmeny jasnosti pritom veľmi úzko súvisí s jej skutočnou jasnosťou, takže
meraním tejto frekvencie dokázal zistiť skutočnú jasnosť hviezdy. (Odkiaľ Hubble vedel, aký je súvis medzi frekvenciou a jasnosťou, to je dobrá a zaujímavá otázka, na ktorú existuje dobrá
a zaujímavá odpoveď, ale na tú odpoveď tu nemáme čas ani priestor.)
Rýchlosť hviezd meral Hubble pomocou takzvaného červeného posunu, čiže porovnaním zdanlivej a skutočnej farby svetla vyžarovaného hviezdou. (Odkiaľ Hubble vedel, aká je skutočná farba svetla vyžaroveného hviezdou, to je tiež námet na zaujímavú diskusiu, ktorú však z časopriestorových dôvodov opäť vynecháme).
A čo Hubble zistil? Nuž to, že čím sú hviezdy ďalej, tým rýchlejšie sa od nás vzďaľujú. A čo to znamená? Nuž, najprirodzenejšia interpretácia tohto experimentálneho faktu v rámci Einsteinovej teórie relativity bola, že vesmír sa rozpína. .perlmutter, Schmidt, Riess
Viac ako pol storočia sme si potom mysleli, že vesmír sa rozpína čoraz pomalšie. Spomaľovanie rozpínania malo byť spôsobované gravitáciou. Proti gravitácii, a teda aj proti spomaľovaniu rozpínania vesmíru, by mohol pôsobiť len člen s kozmologickou konštantou, na ktorý však fyzici spolu s Einsteinom dávno zanevreli.
Keď teda v 90. rokoch zistili dva nezávislé tímy astronómov, že rozpínanie vesmíru nie je stále rovnaké, ale že sa zrýchľuje, bolo to obrovské prekvapenie. Merania to boli v zásade podobné ako tie Hubblove, ale v mnohých detailoch boli oveľa sofistikovanejšie. Namiesto cefeíd sa používali takzvané supernovy typu Ia, pomocou ktorých dovidíme oveľa ďalej, teória relativity sa musela brať do úvahy s oveľa väčšou presnosťou, a tak ďalej (niečo málo o týchto detailoch sa možno dozvedieť na www.tyzden.sk/lampa).
So zrýchľujúcim vesmírom sa na scénu vrátila kozmologická konštanta. A vrátila sa v plnej sile. Z nameranej hodnoty zrýchlenia vesmíru vyplýva, že až tri štvrtiny energie vesmíru tvorí práve táto konštanta. O jej fyzikálnej povahe pritom nevieme prakticky nič. Nečakaný objav tak okamžite viedol k nečakanej a hlbokej záhade: čo vlastne tvorí väčšinu nášho kozmu?
Traja ľudia zo spomínaných dvoch tímov získali tohtoročnú Nobelovu cenu za fyziku. A ak bol samotný objav prekvapením, skutočnosť, že bol odmenený Nobelovou cenou, neprekvapil asi
nikoho. Veci, vyvolávajúce úžas na vesmírnej škále, si takéto ocenenie priam pýtajú.
nazerajú ponad plecia.
Vezmime si, napríklad, taký Hubblov objav rozpínania vesmíru. Tento, z praktického hľadiska dokonale neužitočný objav je jednou z najúžasnejších a najvzrušujúcejších vecí, aké sme sa kedy dozvedeli. Skutočnosť, že sa vesmír nielenže rozpína, ale že sa rozpína čoraz rýchlejšie, nie je o nič užitočnejšia a dokonca ani nevyvoláva až taký veľký úžas, ale na tohtoročnú Nobelovu cenu za fyziku to stačilo. A veruže je to úplne zaslúžená Nobelova cena. .einstein
Na to, že vesmír by nemusel byť statický, prišiel ako prvý Albert Einstein, ale nepáčilo sa mu to. Lenže páčilo-nepáčilo, tak mu to vyšlo z rovníc jeho vlastnej všeobecnej teórie relativity a s tým sa veru nedalo nič robiť – jedine, že by zmenil tie rovnice. Fyzikálne rovnice sa však nedajú len tak ľahko meniť. Opisujú totiž prírodné zákony a sú týmito zákonmi v podstate jednoznačne určené.
Einsteinovi sa však riešenie s rozpínajúcim alebo zmršťujúcim vesmírom tak strašne nepáčilo, že sa rozhodol svoje rovnice predsa len zmeniť. A našiel spôsob, ako to urobiť bez toho, aby sa dostal do rozporu s vtedy známymi prírodnými zákonmi. Pridal do svojich rovníc člen, ktorý sa neprejavoval nikde inde, len na kozmickej škále celého vesmíru. Po vhodnom výbere číselnej hodnoty jednej
konštanty v tomto pridanom člene (reč je o slávnej Einsteinovej kozmologickej konštante) sa
riešenia odrazu stali statickými, t. j. predstavovali vesmír, ktorý sa ani nerozpínal, ani nezmršťoval – vesmír, ktorý sa v čase nemenil.
Pridanie člena s kozmologickou konštantou nazval neskôr Einstein najväčšou chybou svojho života. Už po krátkom čase sa totiž ukázalo, že Einsteinove statické riešenie je nestabilné, že stačí, aby sa jeho statický vesmír len o málinko zväčšil alebo zmenšil, a už prestane byť statický. Už len táto
skutočnosť vrhla na Einsteinov pokus o záchranu večného a nemenného vesmíru veľmi zlé svetlo. A úplne to dorazil Edwin Hubble, keď na základe astronomických pozorovaní zistil, že vesmír statický rozhodne nie je. .hubble
Čo vlastne Hubble meral a čo pritom zistil? Meral vzdialenosť niektorých hviezd od Zeme a zároveň rýchlosť, akou sa tieto hviezdy od Zeme vzďaľujú. Vzdialenosť meral porovnaním
zdanlivej a skutočnej jasnosti hviezdy (čím je hviezda ďalej, tým menej jasná sa zdá). To sa celkom ľahko povie, ale dosť ťažko uskutoční. Problém je, samozrejme, v zistení skutočnej jasnosti
pozorovanej hviezdy – ako ju odmeriame, keď máme k dispozícii len pozorovania zo Zeme?
Problém s určovaním skutočnej jasnosti hviezd vyriešil Hubble geniálnym spôsobom. Za objekt
pozorovania si zvolil takzvané cefeidy – veľmi jasné hviezdy, ktorých jasnosť sa navyše periodicky mení. Frekvencia zmeny jasnosti pritom veľmi úzko súvisí s jej skutočnou jasnosťou, takže
meraním tejto frekvencie dokázal zistiť skutočnú jasnosť hviezdy. (Odkiaľ Hubble vedel, aký je súvis medzi frekvenciou a jasnosťou, to je dobrá a zaujímavá otázka, na ktorú existuje dobrá
a zaujímavá odpoveď, ale na tú odpoveď tu nemáme čas ani priestor.)
Rýchlosť hviezd meral Hubble pomocou takzvaného červeného posunu, čiže porovnaním zdanlivej a skutočnej farby svetla vyžarovaného hviezdou. (Odkiaľ Hubble vedel, aká je skutočná farba svetla vyžaroveného hviezdou, to je tiež námet na zaujímavú diskusiu, ktorú však z časopriestorových dôvodov opäť vynecháme).
A čo Hubble zistil? Nuž to, že čím sú hviezdy ďalej, tým rýchlejšie sa od nás vzďaľujú. A čo to znamená? Nuž, najprirodzenejšia interpretácia tohto experimentálneho faktu v rámci Einsteinovej teórie relativity bola, že vesmír sa rozpína. .perlmutter, Schmidt, Riess
Viac ako pol storočia sme si potom mysleli, že vesmír sa rozpína čoraz pomalšie. Spomaľovanie rozpínania malo byť spôsobované gravitáciou. Proti gravitácii, a teda aj proti spomaľovaniu rozpínania vesmíru, by mohol pôsobiť len člen s kozmologickou konštantou, na ktorý však fyzici spolu s Einsteinom dávno zanevreli.
Keď teda v 90. rokoch zistili dva nezávislé tímy astronómov, že rozpínanie vesmíru nie je stále rovnaké, ale že sa zrýchľuje, bolo to obrovské prekvapenie. Merania to boli v zásade podobné ako tie Hubblove, ale v mnohých detailoch boli oveľa sofistikovanejšie. Namiesto cefeíd sa používali takzvané supernovy typu Ia, pomocou ktorých dovidíme oveľa ďalej, teória relativity sa musela brať do úvahy s oveľa väčšou presnosťou, a tak ďalej (niečo málo o týchto detailoch sa možno dozvedieť na www.tyzden.sk/lampa).
So zrýchľujúcim vesmírom sa na scénu vrátila kozmologická konštanta. A vrátila sa v plnej sile. Z nameranej hodnoty zrýchlenia vesmíru vyplýva, že až tri štvrtiny energie vesmíru tvorí práve táto konštanta. O jej fyzikálnej povahe pritom nevieme prakticky nič. Nečakaný objav tak okamžite viedol k nečakanej a hlbokej záhade: čo vlastne tvorí väčšinu nášho kozmu?
Traja ľudia zo spomínaných dvoch tímov získali tohtoročnú Nobelovu cenu za fyziku. A ak bol samotný objav prekvapením, skutočnosť, že bol odmenený Nobelovou cenou, neprekvapil asi
nikoho. Veci, vyvolávajúce úžas na vesmírnej škále, si takéto ocenenie priam pýtajú.
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.