piatok, 19. decembra 2014

Vzbúrený rozum: Marxistická filozofia a moderná veda (23)

ALAN WOODS, TED GRANT
Pre mnoho ľudí, ktorí nie sú zvyknutí rozmýšľať dialekticky, je ťažké prijať pojem nekonečna. Je tak silno v rozpore s konečným svetom každodenných predmetov, kde každý má svoj začiatok a koniec, že sa zdá zvláštne a nevysvetliteľné. Navyše je v rozpore s učením väčšiny hlavných svetových náboženstiev. Väčšina starovekých náboženstiev mala svoj mýtus o stvorení. 

9 Veľký tresk

KOZMOLÓGIA

Pre mnoho ľudí, ktorí nie sú zvyknutí rozmýšľať dialekticky, je ťažké prijať pojem nekonečna. Je tak silno v rozpore s konečným svetom každodenných predmetov, kde každý má svoj začiatok a koniec, že sa zdá zvláštne a nevysvetliteľné. Navyše je v rozpore s učením väčšiny hlavných svetových náboženstiev. Väčšina starovekých náboženstiev mala svoj mýtus o stvorení. Podľa stredovekých židovských učencov bol svet stvorený v roku 3760 pr.n.l. a v tomto roku sa skutočne aj židovský kalendár začína. V roku 1658 biskup Ussher vypočítal, že vesmír bol stvorený v roku 4004 pred naším letopočtom. Počas celého 18. storočia sa vek vesmíru predpokladal na najviac šesť alebo sedem tisíc rokov.

Ale – ako ste si mohli všimnúť – veda 20. storočia nemá nič spoločné so všetkými tými mýtmi o stvorení! Pomocou moderných vedeckých metód môžeme získať presný obraz o veľkosti a vzniku vesmíru. Bohužiaľ, veci nie sú tak jednoduché, ako vyzerajú. Po prvé, naša znalosť pozorovateľného vesmíru je, napriek kolosálnym pokrokom, obmedzená schopnosťami aj tých najväčších ďalekohľadov, rádiových signálov a kozmických sond poskytovať nám informácie. Druhý a vážnejší dôvod je, že sa tieto výsledky a pozorovania interpretujú veľmi špekulatívnym spôsobom, ktorý často hraničí s obyčajným mysticizmom. Až príliš často má človek dojem, že sme sa vrátili do doby, keď dominoval mýtus o stvorení (Veľký tresk, „Big Bang“) s nerozlučným súdnym dňom (Veľkým kolapsom, „Big Crunch“).

Počnúc vynálezom ďalekohľadu vývoj technológií postupne posúval hranice vesmíru ďalej a ďalej. Krištáľové gule, ktoré od čias Aristotela a Ptolemaiosa lemovali myslenie ľudí, sa nakoniec rozbili spolu so všetkými ostatnými prekážkami, ktoré náboženské predsudky stredoveku kládli ceste pokroku.

V roku 1755 predpokladal Kant existenciu vzdialených súborov hviezd, ktoré nazval samostatné vesmíry („island universes“). Až do roku 1924 sa veľkosť celého vesmíru odhadovala iba na 100.000 svetelných rokov v polomere, a mal pozostávať z iba troch galaxií - našej a dvoch susedných. V tej dobe zistil americký astronóm Edwin Powell Hubble s pomocou nového 250 centimetrového ďalekohľadu na Mount Wilson, že hmlovina v Andromede je ďaleko mimo našej galaxie. Neskôr boli objavené ďalšie, ešte vzdialenejšie galaxie. Kantova hypotéza o samostatných vesmíroch sa ukázala ako správna. Takto sa vesmír rýchlo „rozšíril“ - v myslení ľudí - a od tej doby, ako objavujeme stále viac vzdialené objekty, sa ďalej rozširuje. Namiesto 100.000 svetelných rokov sa teraz veľkosť vesmíru odhaduje na desiatky miliárd svetelných rokov a čas ukáže, že ani súčasné výpočty nie sú vôbec dostatočné. Pretože vesmír, ako predpokladali Mikuláš Kusanský a ďalší, je nekonečný. Pred druhou svetovou vojnou sa verilo, že vesmír je starý púhe dve miliardy rokov. Je to síce o niečo lepšie ako kalkulácia biskupa Ussher, ale stále nie presné. V súčasnej dobe prebieha medzi zástancami veľkého tresku tvrdý spor o údajný vek vesmíru. Vrátime sa k tomu neskôr.

Teória veľkého tresku je v skutočnosti mýtus o stvorení (rovnako ako prvá kniha Genesis). Tvrdí, že vesmír vznikol pred asi 15 miliardami rokov. Pred tým, podľa tejto teórie, neexistoval žiaden vesmír, žiadna hmota, žiaden priestor, a, ak chcete, ani čas. V tej dobe bola všetka hmota vo vesmíre údajne sústredená v jednom bode. Tento neviditeľný bod, ktorý aficionados veľkého tresku nazývajú singularitou, explodoval s takou silou, že okamžite naplnil celý vesmír, ktorý sa, ako dôsledok, stále rozširuje. Och, mimochodom, toto bol aj okamih, kedy sa „začal čas“. Čudujete sa, či to nie je nejaký vtip? Tak to teda nie je. Presne toto uvádza teória veľkého tresku. Tomuto väčšina univerzitných profesorov s množstvom titulov pred menom a za menom skutočne verí. Časť vedeckej komunity vo svojich dielach jasne dokazuje svoj posun k mysticizmu. V posledných rokoch sme boli svedkami záplavy kníh o vede, ktoré sa pod rúškom popularizácie najnovších teórií vesmíru pokúšali prepašovať rôznorodé náboženské predstavy, najmä v spojitosti s tzv. Teóriou veľkého tresku.

The New Scientist (7. mája 1994) publikoval článok s názvom Na počiatku bol Tresk. Autor Colin Price pôvodne študoval a  pracoval ako vedec, ale dnes je z neho kongregacionalistický kňaz. Začína otázkou: „Je teória veľkého tresku biblická? Alebo inak, je kniha Genesis vedecká?“ A končí so sebavedomým tvrdením: „Nikto by neuvítal príbeh o veľkom tresku viac, ako autori prvých dvoch kapitol knihy Genesis.“ Toto je typické pre mystickú filozofiu, ktorá leží v pozadí toho, čo pán Price, nepochybne s istou dávkou trúfalosti, ale celkom presne, nazýva príbehom o veľkom tresku.


DOPPLEROV JAV

V roku 1915 predstavil Albert Einstein svoju všeobecnú teóriu relativity. Pred tým vychádzal celkový pohľad na vesmír z klasického mechanického modelu vypracovaného v 18. storočí sirom Isaacom Newtonom. Pre Newtona bol vesmír ako obrovský hodinový stroj, ktorý sa riadi množstvom pevných zákonov pohybu. Čo do rozlohy bol nekonečný, ale v podstate nemenný. Táto predstava o vesmíre trpela vadou všetkých mechanických, nedialektických teórií. Bola statická.

V roku 1929 Edwin Hubble pomocou nového výkonného ďalekohľadu ukázal, že vesmír je oveľa väčší, než sa dovtedy myslelo. Navyše, všimol si dovtedy nepozorovaný jav. Keď svetlo dopadá na zem z pohybujúceho sa zdroja, dochádza k zmene frekvencie. Dá sa to vyjadriť pomocou farebného spektra. Keď sa zdroj svetla k nám približuje, jeho svetlo sa posúva k vyšším frekvenciám, fialovému koncu spektra. Keď sa vzdaľuje vnímame posun smerom k nižším frekvenciám, červenému koncu spektra. Táto teória, ktorú ako prvý vypracoval Rakúšan Christian Doppler, a po ňom sa volá ako „Dopplerov efekt“, mala pre astronómiu veľký význam. Pre pozorovateľa predstavujú hviezdy istú štruktúru svetiel na tmavom pozadí. Hubblovo pozorovanie svojim poznatkom, že väčšina hviezd vykazuje posun smerom k červenému koncu spektra, viedlo k myšlienke, že galaxie sa od nás vzďaľujú rýchlosťou úmernou ich vzdialenosti. Nazýva sa to Hubblov zákon, hoci sám Hubble nebol toho názoru, že by sa vesmír zväčšoval.

Hubble pozoroval, že existuje istý vzťah medzi červeným posunom a vzdialenosťou, meranou jasom galaxií. Ukázalo sa, že najvzdialenejšie galaxie, ktoré sa vtedy dali pozorovať, sa vzďaľujú rýchlosťou 40.000 kilometrov za sekundu. Použitím nového 500 cm ďalekohľadu boli v roku 1960 objavené ešte viac vzdialené objekty vzďaľujúce sa rýchlosťou 240.000 kilometrov za sekundu. Na základe týchto pozorovaní bola vytvorená hypotéza „rozpínajúceho sa vesmíru“. A navyše „rovnice poľa“ Einsteinovej všeobecnej teórie relativity sa dali interpretovať tak, aby boli v súlade s touto hypotézou. Ďalej sa vyvodilo, že ak sa vesmír rozšíruje, musel byť v minulosti menší ako dnes. Dôsledkom toho sa zrodila hypotéza, že vesmír musel vzniknúť ako jedno zhustené jadro hmoty. To však nebola pôvodná Hubblova teória. Presadil ju v roku 1922 ruský matematik Alexander Friedmann. Potom v roku 1927 predniesol prvýkrát George Lemaitre ideu „kozmického vajca“. Z hľadiska dialektického materializmu je idea večne nemenného, uzavretého vesmíru, v stave permanentnej rovnováhy zjavne nesprávna. Preto zanechanie tohto názoru bolo nepochybne krokom vpred.

Pozorovania Hubbla a Wirtza výrazne podporili Friedmannovu teóriu. Jasne naznačujú, že vesmír, alebo aspoň jeho časť, ktorú pozorujeme, sa rozpína. Tohoto sa chytil Georges Lemaitre, belgický kňaz, ktorý sa pokúsil dokázať, že ak je vesmír konečný v priestore, musí byť aj konečný v čase, teda musel mať začiatok. Niet žiadných pochýb, že táto teória je pre katolícku cirkev prospešná. Ponecháva dvere otvorené dokorán idee Stvoriteľa, ktorý, keď ho veda potupne vyhnala z vesmíru, pripravuje teraz triumfálny comeback ako kozmický Ju-ju Man. „Cítil som vtedy,“ povedal o niekoľko rokov neskôr Hannes Alfvén, „že Lemaitrovou motiváciou pre túto teóriu bola jeho potreba zladiť svoju fyziku s cirkevnou doktrínou stvorenia ex nihilo.“ (Citované Lernerom, cit.d., str. 214) Lemaitre bol neskôr odmenený tak, že sa stal riaditeľom Pápežskej akadémie vied.


AKO SA TEÓRIA VYVÍJALA

Nie je celkom správne hovoriť o „teórii veľkého tresku“. V skutočnosti tu bolo minimálne päť rôznych teórií, z ktorých každá mala nejaké ťažkosti. Prvú, ako sme videli, predložil v roku 1927 Lemaitre. Čoskoro bola z rôznych dôvodov vyvrátená: vyvádzala nesprávne závery zo všeobecnej teórie relativity a termodynamiky, mala nesprávnu teóriu kozmického žiarenia a vývinu hviezd, atď. Po druhej svetovej vojne túto spochybnenú teóriu oživil v novej forme George Gamow a ďalší. Gamow a ďalší predložili rad výpočtov (mimochodom, nie bez istého množstva vedeckého „kreatívneho účtovníctva“), aby vysvetlili rôzne javy, ktoré by vyplynuli z veľkého tresku - hustota hmoty, teplota, úrovne radiácie a tak ďalej. Brilantný štýl písania Georga Gamowa zabezpečil, že veľký tresk sa stal populárnou predstavou. Ale opäť sa teória stretala s vážnymi problémami.

Našiel sa celý rad nezrovnalostí, ktoré vyvrátili nielen Gamowov model, ale aj model „oscilujúceho vesmíru“, ktorý následne vypracoval Robert Dicke a ďalší v snahe vyhnúť sa otázke, čo sa dialo pred veľkým treskom, tým, že prehlásili, že vesmír večne osciluje. Ale Gamow predniesol jeden dôležitý záver, že takáto obrovská explózia by musela zanechať dôkaz v podobe „žiarenia kozmického pozadia“, istého druhu odozvy veľkého tresku vo vesmíre. To o niekoľko rokov neskôr oživilo túto teóriu.

Od začiatku však existovali aj iné názory. V roku 1928 Thomas Gold a Hermann Bondi ako alternatívu predložili teóriu „ustáleného stavu“ („steady state“), ktorú neskôr popularizoval Fred Hoyle. Uznáva, že sa vesmír rozširuje, ale pokúša sa to vysvetliť „neustálym vytváraním hmoty z ničoho“. To má prebiehať neustále, ale tak pomaly, že súčasnou technológiou to nedokážeme zistiť. To znamená, že vesmír ostáva v podstate stále rovnaký, a preto je to teória „ustáleného stavu“. Takto to šlo od desiatich k piatim. Z „kozmického vajca“ k vytváraniu hmoty z ničoho! Tieto dve teórie súperili viac ako desať rokov.

Samotný fakt, že toľko serióznych vedcov bolo ochotných prijať tieto Hoyleove fantastické predstavy, že hmota je vytváraná z ničoho, úplne ohromuje. Táto teória sa ukázala ako chybná. Teória ustáleného stavu predpokladá vesmír homogénny v čase a priestore. Ak bol vesmír vždy v „ustálenom stave“, musela by byť hustota rádiového signálu konštantná, pretože čím ďalej hľadíme do vesmíru, tým viac hľadíme do jeho minulosti. Avšak pozorovania ukázali, že opak je pravdou, vo vzdialenejších častiach vesmíru zachytávame väčšiu intenzitu rádiových vĺn. To presvedčivo dokázalo, že vesmír je v neustálom stave zmeny a vývoja. Nebol vždy rovnaký. Teória ustáleného stavu bola chybná.

V roku 1964 dostala teória ustáleného stavu ranu z milosti objavom dvoch mladých astronómov v USA, Arnasa Penziasa a Roberta Wilsona, ktorí objavili žiarenie kozmického pozadia. Okamžite sa pochopilo ako odozva veľkého tresku, ktorú predpokladal Gamow. Dokonca bola objavená jeho nekonzistentnosť. Teplota žiarenia je iba 3,5° K, nie 20° K ako predpokladal Gamow alebo 30° K ako predpokladal jeho nástupca P.J.E. Peebles. To je horšie, ako sa zdá. Keďže množstvo energie v poli je úmerné štvrtej mocnice jeho teploty, energia pozorovaného žiarenia je v skutočnosti niekoľko tisíc krát nižšia ako sa predpokladalo.

Robert Dicke a P.J.E. Peebles prevzali teóriu tak, ako ju Gamow zanechal. Dicke si uvedomil, že existuje šikovný spôsob, ako obísť nepríjemnú otázku, čo sa stalo pred veľkým treskom tým, že sa vráti k Einsteinovej myšlienke uzavretého vesmíru. Tak by sa dalo povedať, že vesmír sa po istú dobu rozširuje, potom sa zrúti do jediného bodu („singularita“), alebo niečoho podobného, a potom opäť nastane veľký tresk, ako akýsi večný kozmický ping-pong. Problém bol v tom, že Gamowom vypočítaná energia a hustota vesmíru je o niečo vyššia, ako je hodnota potrebná na uzavretie vesmíru. Hustota bola dva atómy na kubický meter vesmíru a energetická hustota, vyjadrená ako predpokladaná teplota radiácie pozadia, ktorá by mala predstavovať pozostatky veľkého tresku, 20° K, t.j. 20 stupňov nad absolútnou nulou. V skutočnosti Gamow stanovil tieto údaje, aby preukázal, že veľký tresk vytvoril ťažké prvky. To nikto dnes neprijal. Takže Dicke ich bez okolkov hodil cez palubu a vybral nové a rovnako vymyslené údaje, ktoré by pasovali do jeho teórie o uzavretom vesmíre.

Dicke a Peebles predpovedali, že vesmír je vyplnený žiarením, prevažne rádiovými vlnami, o teplote 30° K. Neskôr Dicke tvrdil, že jeho skupina predpovedala teplotu 10° K, hoci sa tento údaj nikde v jeho publikovaných poznámkach nenachádza a je aj tak 100 krát vyšší ako pozorovaná teplota. Ukazuje to, že vesmír je viac rozptýlený, ako si myslel Gamow, má menšiu gravitáciu, čo zhoršuje základný problém, odkiaľ pochádza všetka tá energia potrebná pre veľký tresk. Ako uvádza Eric Lerner:

„Namiesto potvrdenia Peebles-Dickeho modelu, objav Penzias-Wilsona jasne vylúčil uzavretý oscilujúci model.“ (tamtiež, str. 152) Tak vznikla tretia verzia veľkého tresku - známa ako štandardný model - otvorený vesmír, ktorý sa neustále rozširuje.

Na základe podrobných výpočtov prehlásil Fred Hoyle, že veľký tresk vytvoril iba ľahké prvky - hélium, deutérium a lítium (posledné dva sú vlastne dosť zriedkavé). Spočítal, že ak by hustota vesmíru bola asi jeden atóm na osem kubických metrov, množstvo týchto troch ľahkých prvkov by bolo viac menej také, ako skutočne pozorujeme. Takto bola prednesená nová verzia teórie, ktorá sa v ničom nepodobala tým starším. Nespomínala kozmické lúče Lemaitra, alebo ťažké prvky Gamowa. Namiesto toho boli ako fakty predložené mikrovlnné žiarenie pozadia a tri ľahké prvky. Napriek tomu nič z toho nepredstavuje nezvratný dôkaz o veľkom tresku. Hlavným problémom je extrémna hladkosť mikrovlnného žiarenia pozadia. Takzvané nepravidelnosti v pozadí sú tak malé, že tieto výkyvy by nemali mať čas prerásť do galaxií – teda pokiaľ by v okolí nebolo oveľa viac hmoty (a teda oveľa viac gravitácie) ako v skutočnosti je.

Sú tu aj iné problémy. Ako došlo k tomu, že častice hmoty, ktoré sa pohybujú opačným smerom, dosiahli rovnakú teplotu a to súčasne (problém „horizontu“)? Prívrženci teórie prezentujú údajný počiatok vesmíru ako matematicky dokonalý model, všetko dokonale pravidelné, „eden súmernosti, ktorého vlastnosti zodpovedajú čistému rozumu,“ ako hovorí Lerner. Ale súčasný vesmír je všetko, len nie dokonale symetrický. Je nepravidelný, rozporuplný, „hrudkovitý“. Nie je vôbec taký, ako ho popisujú úhľadné rovnice z Cambridge! Jeden z problémov je, prečo veľký tresk nevytvoril rovnomerný vesmír? Prečo sa pôvodná jednoduchá hmota a energia jednoducho nerozširila v priestore rovnomerne ako obrovský opar prachu a plynu? Prečo je súčasný vesmír tak „hrudkovitý“? Odkiaľ pochádzajú všetky galaxie a hviezdy? Ako sa dostaneme z A do B? Ako čistá symetria raného vesmíru viedla k dnešnému nepravidelnému vesmíru, ako ho dnes vidíme?


„INFLAČNÁ“ TEÓRIA

Americký fyzik Alan Guth, aby obišiel tento a ďalšie problémy, navrhol teóriu „inflačného vesmíru“. (Nemusí to byť celkom náhoda, že táto idea bola predložená v roku 1970, kedy kapitalistický svet prechádzal inflačnou krízou!) Podľa tejto teórie teplota klesla tak rýchlo, že nebol čas, aby sa oddelili jednotlivé oblasti, alebo vytvorili rôzne častice. K diferenciácii došlo až neskôr, keď bol vesmír oveľa väčší. Toto je teda najnovšia verzia veľkého tresku. Podľa nej sa v čase veľkého tresku vesmír rozpínal exponenciálne, jeho veľkosť sa zdvojnásobila každých 10-35 sekundy (preto „inflácia“). Kým staršie verzie „štandardného modelu“ predpokladali, že celý vesmír bol stlačený do veľkosti grapefruitu, Guth išiel ešte ďalej. Vypočítal, že vesmír v čase svojho vzniku nebol ako grapefruit, ale miliardukrát menší ako jadro atómu vodíka. Potom sa zväčšil neuveriteľnou rýchlosťou, mnohonásobne prevyšujúcou rýchlosť svetla 300.000 kilometrov za sekundu, až kým nedosiahol veľkosť 1090 krát pôvodného objemu, teda 1 s 90 nulami po nej!

Preskúmajme dôsledky tejto teórie. Tak, ako ostatné verzie veľkého tresku, vychádza z predpokladu, že všetka hmota vo vesmíre bola sústredená v jednom bode. Zásadnou chybou je predstavovať si, že vesmír je totožný s dnešným vesmírom a že je možné rekonštruovať celú históriu vesmíru ako lineárny proces bez toho, aby sme zohľadnili všetky rôzne fázy, prechody a rôzne stavy, ktorými hmota prechádza.

Dialektický materializmus chápe vesmír ako nekonečný, ale nie statický, alebo v permanentnom stave „rovnováhy“, ako Einstein či Newton. Hmotu a energiu nemožno vytvoriť ani zničiť, je v neustálom procese pohybu a zmeny, ktorý zahŕňa periodické explózie, expanzie a kontrakcie, priťahovanie a odpudzovanie, život a smrť. Idea jednej alebo viacerých veľkých explózií nie je nepravdepodobná. Problém je však v mystickom výklade niektorých pozorovaných javov ako je Hubblov červený posun, ako aj pokus zadnými vrátkami prepašovať do vedy náboženskú ideu stvorenia vesmíru.

Začnime s tým, že je nemysliteľné, aby všetka hmota vo vesmíre bola sústredená v jednom bode „nekonečnej hustoty“. Vyjasnime si, čo to znamená. Po prvé, nie je nemožné umiestniť nekonečné množstvo hmoty a energie v konečnom priestore. Ako odpoveď stačí samotné položenie otázky. „Ach!“, hovoria zástancovia veľkého tresku, „ale vesmír, podľa Einsteinovej všeobecnej teórie relativity, nie je nekonečný, ale konečný.“ Eric Lerner vo svojej knihe uvádza, že Einsteinove rovnice povoľujú nekonečný počet rôznych vesmírov. Friedmann a Lemaitre ukázali, že mnoho rovníc dáva ako výsledok expanziu vesmíru. Ale ani zďaleka z nich nevyplýva stav „singularity“. Napriek tomu je to jedna varianta, ktorú dogmaticky presadzuje Guth a spol.

Aj keď pripustíme, že vesmír je konečný, pojem „singularity“ nás vedie k jasne fantastickým záverom. Ak si ako celý vesmír vezmeme malý kút vesmíru, ktorý vidíme – vymyslený predpoklad bez akéhokoľvek logického alebo vedeckého základu - potom hovoríme o viac ako 100 miliárdách galaxií, z ktorých každá obsahuje približne 100 miliárd hviezd, ako je naše Slnko. Podľa Gutha bola všetka táto hmota sústredená v priestore menšom ako jeden protón. Keď existovala v milióntine bilióntine bilióntine bilióntine sekundy s teplotou biliónov biliónov biliónov stupňov, bola tam len jedna oblasť a len jeden druh časticovej interakcie. Ako sa vesmír rozširoval a teplota klesala, z pôvodného jednoduchého stavu mali „zhustnuť“ rozličné oblasti.

Vyvstáva otázka, odkiaľ pochádzala všetká tá energia, ktorá poháňala takú bezprecedentnú expanziu. Aby vyriešil túto hádanku, Guth sa uchýlil k hypotetickému všadeprítomnému silovému poľu („Higgsovo pole“), ktorého existenciu predpokladajú niektorí teoretickí fyzici, ale pre ktoré neexistuje najmenší empirický dôkaz. „Podľa Guthovej teórie,“ hovorí Eric Lerner, „Higgsovo pole, ktoré existuje vo vákuu, vytvára všetku potrebnú energiu z ničoho - ex nihilo. Vesmír, ako ho udáva, je jeden veľký „obed zadarmo“, ako láskavosť Higgsovho poľa.“ (tamtiež, str. 158)

(pokračovanie nabudúce)

Žiadne komentáre:

Zverejnenie komentára