in

Jak vnímáme náš svět? A kolik rozměrů má vesmír?

První náznaky toho, že fyzikální svět je jiný, než jak si jej představovali vědci v minulosti, se objevily již v 19. století. Zcela nezbytné však bylo opustit mechanický model a teorii, že vše v přírodě probíhá spojitě bez skokových změn na počátku 20. století.

Německý fyzik Max Planck sestavil rovnici popisující záření černého tělesa a poté Albert Einstein popsal fotoelektrický jev a vypracoval speciální teorii relativity. Velmi zjednodušeně řešeno, Einstein definoval, že rychlost světla je neměnná a konstantní za všech okolností a tento vztah mezi energii a hmotou vyjádřil rovnicí E = m.c2.

Později začal Einstein pracovat na teorii gravitace a výsledkem byl popis komplikovaných matematických vztahů. Zjednodušeně lze podle těchto výpočtů definovat gravitaci jako geometrický problém, kdy kolem hmotných hvězd dochází k zakřivení prostoru.

Z těchto matematických vztahů vyplynulo, že vesmír se může rozpínat a co je podstatné, že existuje časoprostor, který zahrnuje tři prostorové souřadnice a čtvrtým rozměrem je čas.

Na základě této teorie se vynořila řada otázek. Je vesmír nekonečný a uzavřený, nebo je plochý a nekonečný? Na tyto otázky neumí dodnes nikdo odpovědět. Objevily se však i různé teorie o tom, že vesmír je zakřivený a uzavřený, nebo že existují další vesmíry, které nemáme možnost pozorovat, apod.

Celý problém je v tom, že my jako subjekty, žijeme v trojrozměrném světě a vše kolem nás i celý vesmír vnímáme jako 3D.

S trochou snahy a představivosti si umíme představit rozměr o řád nižší, tedy vesmír ve 2D. Nemáme problém nakreslit na list papíru, který nám simuluje rozměr 2D, 3D objekty, protože víme, kde třetí rozměr existuje.

Rozměr 4D, tedy o řád vyšší než je náš vesmír, je však mimo naše chápání. Bytosti žijící v tomto rozměru však jsou schopny chápat rozměr 3D a 2D. 

Jaký je vesmír 2D?

Zkusme si představit objekt existující ve 2D vesmíru. Takový vesmír je pro všechny obyvatele 2D naprosto rovný, plochý, bez jakéhokoliv zakřivení a neexistuje zde nahoru a dolů. Zvláštní, že?

Je něco, co nám alespoň troch usnadní pohled na 2D vesmír. Je to tzv. Möbiova páska. Jedná se o pásku, která je zkroucená tak, že jeden konec je připojen k druhému, avšak z opačné strany.

Fotografie: mobiova-paska_1

Teď si představme, že v tomto vesmíru se najdou vědci, kteří se rozhodnou tento vesmír podrobně prozkoumat a vydají se na cestu. Dojde potom ke třem věcem.

  • Zaprvé zjistí, že vesmír je uzavřený.
  • Zadruhé, že vlastně svůj vesmír obešli dvakrát, než se vrátili na místo, z něhož vyšli.
  • Zatřetí, což je pozoruhodné, zjistí, že se jejich srdce objevilo na pravé straně.

Přestože vědci získali velké množství informací, jsou schopni celý problém popsat pouze matematicky.

K velmi zajímavým zjištěním dojdeme, pokud vesmír 2D, tedy pásku rozstřihneme uprostřed podélně. Oproti předpokladu, že vytvoříme dvě samostatné smyčky, nám vznikne opět jedna smyčka, ale dvakrát otočená.

Fotografie: mobiova-paska_2

A když tento dvojnásobný vesmír znovu po celé délce uprostřed rozstřihneme, vzniknou nám dvě propletené smyčky = dva vesmíry.

Fotografie: mobiova-paska_3

Existuje ještě jeden zajímavý jev. Představme si, že na povrchu 2D vesmíru je uložený poklad, ten znázorníme červeným křížkem. Jako ochranu před zloději, kterou představuje voda, uděláme kolem křížku olejový kroužek a tím zabráníme zlodějům v přístupu k pokladu. Když však chce poklad získat subjekt 3D, pak provede jednoduchou věc. Kápne shora na poklad vodu.

Pokud si chcete něco přečíst ze žánru sci-fi, pak doporučuji knihu Arthura C. Clarka „Zpráva o třetí planetě“ a v ní povídku Stěna z temnoty.

Jak toto vše souvisí s naším chápáním vesmíru?

Jedna z teorií je, že vesmír vznikl po velkém třesku ze stavu, který neumíme popsat ani matematicky. Jedná se o stav singularity, to je stav, kdy neplatí matematické zákony a v tomto případě je objem nepatrný a teplota nekonečně vysoká.

Ve velmi krátkém čase došlo k explozi a k prudkému vzrůstu objemu. S ohledem na fakt, že rychlost světla je limitní 300 000 km za sekundu, bude poloměr vesmíru po jedné sekundě činit 300 tisíc km. V tomto čase již umíme matematicky průběh takového děje popsat. Z astronomických pozorování bylo stanoveno, že k tomuto procesu došlo před cca 14 miliardami let.

Celá tato teorie vznikla na základě Einsteinovy obecné teorie relativity a pozorování tzv. reliktního mikrovlnného záření, které postupně v důsledku rozpínání vesmíru chladne a v současné době je zhruba 2,6 K (Kelvinů).

To, že se vesmír rozpíná, bylo zjištěno na základě rudého posuvu. To znamená, že pokud se zdroj záření pohybuje od nás dál a dál, pak vydává záření, které je posunuto k delší vlnové délce. Je to podobný jev jako v případě zvuku, kdy blížící se automobil vydává vyšší zvuk než, když se od nás vzdaluje. Tomuto jevu říkáme Dopplerův princip.

Zdá se tedy, že vesmír se rozpíná, a přitom nelze nalézt jeho střed. Jako pomůcka se uvádí nafukovací balónek se značkami, které se od sebe vzdalují, a my přesto nemůžeme určit střed.

A teď se vraťme k 2D vesmíru. Tady snadno jako bytosti 3D najdeme místo, kde rozpínání začalo. Místo je však mimo pozorovací schopnosti bytostí 2D.

Lze proto předpokládat, že v případě 4D vesmíru takový bod, ačkoliv je pro nás nepochopitelný, existuje.

Lze tedy konstatovat, že v současné době můžeme jen obtížně rozhodnout, zda je vesmír nekonečný a uzavřený, nebo pouze nekonečný. Neumíme předpovědět, zda se vesmír bude rozpínat do nekonečna nebo jestli gravitace převáží a vesmír se začne vracet do podoby před velkým třeskem. Jsme tedy v situaci, kdy existuje několik neověřených nebo neověřitelných teorií, které vesmír popisují. Přesto se zdá, že teorie velkého třesku jako počátek vesmíru je nejpravděpodobnější.

Existují také teorie, které jsou předmětem zkoumání, o paralelních vesmírech, které možná náš vesmír ovlivňují. Když si uvědomíme, že v případě 2D vesmíru taková možnost existuje, nelze takovou myšlenku zcela zavrhnout.

Závěrem lze tedy říci: Přestože popis sluneční soustavy se sluncem uprostřed je znám nejméně 500 let a byl opakovaně vědci potvrzován, myšlenky, které převzala bible, jsou stále církví považovány za jedině pravdivé.

To lze vysvětlit pouze tím, že lidé jsou schopni uvěřit čemukoliv, pokud jim to někdo „správně“ podá. Nelze se proto divit ani tomu, že existuje řada lidí, kteří věří, že země není kulatá, ale je plochá jako deska. Existují vědecké pokusy, kterými se to pokoušejí dokázat, a fotografie z vesmíru nebo přistání na Měsíci považují za podvod nebo za produkt hollywoodské kinematografie.

Úvodní fotografie: ilustrační, zdroj: https://pixabay.com/cs/photos/paraleln%C3%AD-sv%C4%9Bt-paraleln%C3%AD-vesm%C3%ADr-3488497/

What do you think?

1 point
Upvote Downvote

Comments

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Loading…

0

Comments

0 comments

Jak vypadají systémy pro práci s velkými daty a jaké jsou oblasti, ve kterých velká data využijeme

Ovlivnila astrologie astronomii, nebo to bylo naopak?