Vliv naší kosmologie: Zápas mezi statickým a expanzivním vesmírem
Otázka evoluce vesmíru vzbudila v průběhu historie fyziky mnoho debat. Na začátku 20. století se dva tábory vědců střetly: na jedné straně zastánci stabilního vesmíru, který existoval odjakživa, a na druhé straně fyzici, kteří se přiklonili k modelu primárního atomu, předchůdce naší teorie velkého třesku.
V průběhu 20. století byla kosmologie otřesena dvěma soupeřícími vizemi Kosmu. Na jedné straně Georges Lemaître navrhl hypotézu „primárního atomu“, která naznačovala, že vesmír má historii a počátek. Na druhé straně Fred Hoyle, Thomas Gold a Hermann Bondi obhajovali v roce 1948 alternativní model nazvaný stacionární stav, což je model, kde vesmír, ačkoliv se rozšiřuje, zůstává na velkých škálách neměnný díky neustálé tvorbě hmoty.
Model stacionárního stavu: Vesmír věčný a neměnný
V roce 1948 představili Fred Hoyle, Thomas Gold a Hermann Bondi model kosmologie stacionárního stavu. Jejich přístup se opíral o dva základní principy. Za prvé, dokonalý kosmologický princip: vesmír je homogenní a izotropní v prostoru, což znamená, že na velkých škálách má vesmír stejné vlastnosti ve všech bodech a ve všech směrech pozorování. Za druhé, postulovali neustálou tvorbu hmoty, aby vyrovnali pozorovanou expanzi vesmíru, přičemž hmota je neustále vytvářena velmi malým tempem.
Tento model se vyhýbá začátku vesmíru a tím i otázce filozofické a vědecké povahy vzniku něčeho z ničeho. Nabízí elegantní rámec, který je na velkých škálách statický, bez původu či konce. Z filozofického hlediska zapadá do kontinuu věčné vize Kosmu, což byla pohled, který byl převládající mezi vědci v antice až do 18. století, myšlenka, kterou již obhajovali stoikové či Aristotelés.
Proč model stacionárního stavu přitahoval pozornost?
Model stacionárního stavu měl dlouho určité prestižní místo z několika důvodů. Za prvé, jeho filozofická jednoduchost, ale také jeho matematická stabilita, protože se zakládal na jednoduchých řešeních kosmologických rovnic formulovaných Einsteinem v rámci jeho obecné teorie relativity. Nakonec, jeho estetika vědeckého modelu, kdy vypadá jako harmonický a předvídatelný vesmír, také přispěla k jeho popularitě.
Fred Hoyle, přesvědčený o velkoleposti svého modelu, nazval konkurenční model „primárního atomu“ sarkasticky termínem velký třesk během rozhlasového vysílání na BBC v roce 1949. A přesto…
Model primárního atomu od Lemaître: Předchůdce velkého třesku
Ještě před formulací moderního velkého třesku, tak jak ho chápeme dnes, belgický kněz a fyzik Georges Lemaître vyvinul v roce 1931 odvážnou hypotézu: model primárního atomu. Podle něj byl vesmír vytvořen z rozpadání „kosmického atomu“, hustého a horkého bodu, který byl počátkem expanze prostoru. Doplnil tak model, který začal formulovat již v roce 1927, kde navrhoval expanzivní vesmír.
Lemaître se opíral o dynamická řešení Einsteinových rovnic a o pozorování Edwina Hubbla, amerického astronoma, který zjistil, že galaxie se od sebe vzdalují. Vytvořil model expanzivního vesmíru, který měl však jak fyzickou minulost, tak začátek. Lemaître si představoval primární atom jako jádro obsahující veškerou hmotu vesmíru, jehož štěpení by spustilo kosmickou expanzi.
Důkazy proti stacionárnímu modelu
Navzdory jeho počátečnímu přitažlivosti začal model stacionárního stavu kolísat tváří v tvář stále přesnějším datům. Největší ranou přišla v roce 1964, kdy Arno Penzias a Robert Wilson náhodně detekovali rádiový signál vyzařovaný ze všech směrů pozorování. Tento šum, nazývaný kosmické mikrovlno, je ve skutečnosti pozůstatek mladého vesmíru, přesně tak, jak předpověděli zastánci velkého třesku.
Další důkazy ukazují na totéž: vzdálené galaxie, jejichž obrazy k nám přicházejí z doby, kdy byly ještě mladé, vypadají jinak než současné galaxie. Navíc, kvasary, jakési hyperaktivní galaktické jádra, byly v minulosti mnohem častější než dnes. Tyto rozdíly ukazují, že vesmír se v čase vyvíjí, na rozdíl od toho, co tvrdil stacionární model.
Vývoj moderní kosmologie
Okolnostem se tedy vědecká obec postupně přizpůsobila a přijala model velkého třesku jako standardní model. Přesto Fred Hoyle, v 90. letech, vzdorující opustit svou hypotézu, navrhl model téměř stacionárního stavu, ale jeho postavení zůstalo okrajové.
Dnes je model ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter), rozšířená verze velkého třesku, považován za nejkompletnější rámec pro popis vývoje vesmíru. Zavedený Einsteinem v roce 1917 jako kompenzace gravitace v statickém vesmíru, byl rehabilitován pod názvem temná energie, aby vysvětlil pozorovanou akceleraci expanze vesmíru.
Model stacionárního stavu ilustracuje typický případ teoretické elegance v konfrontaci s rigorózní experimentací. Tato kontroverze stimulovala debaty, inspirovala matematické vývoj a umožnila lepší pochopení toho, co je dobrá vědecká teorie: konzistentní, testovatelná a především vyvratitelná. Připomíná rovněž, že věda postupuje nikoli podle dogmatu, ale konfrontací se skutečností kosmu.
