Cestu k teorii velkého třesku otevřel Albert Einstein (1879-1955)
vypracováním nové teorie gravitace, tj. obecné teorie relativity v r.
1915. Jak v letech 1922-27 ukázali ruský meteorolog Alexander Fridman
(1888-1925; jeho žákem byl mj. G. Gamow) a belgický katolický duchovní a
matematik Georges Lemaitre (1894-1966), řešení Einsteinových rovnic pro
"rozumné" modely vesmíru je nestabilní v čase, tj. vesmír se musí buď
rozpínat nebo smršťovat. Einstein však Fridmanovým výpočtům kupodivu
nevěřil a trvalo nějakou dobu, než přiznal, že se mýlil a Fridmanovi se
omluvil.
 Již v r. 1929 ukázal americký astronom Edwin Hubble na základě
pozorování tehdy největším 2,5m zrcadlovým dalekohledem na Mt. Wilsonu, že
pozorovaný vesmír se rozpíná. Z tempa rozpínání se pak dá odvodit stáří
vesmíru, které zprvu vycházelo velmi malé (necelé 2 mld. let), což byl
první důvod k posměchu ze strany Freda Hoyla. Druhým důvodem posměchu
bylo, že Gamow a jeho žáci nedokázali vysvětlit, kde se ve vesmíru vzaly
těžší prvky než vodík a helium.
K řešení této slabiny Gamowovy domněnky přispěl paradoxně sám Fred
Hoyle, když se svými britskými spolupracovníky manželi Margaretou (*1919)
a Geoffreyem Burbidgeovými (*1925) a americkým kolegou Williamem Fowlerem
(pozdějším nositelem Nobelovy ceny za fyziku za podíl na vysvětlení
nukleogeneze prvků ve hvězdách) uveřejnili v r. 1957 stěžejní práci o
vzniku prvků ve hvězdách jednak termonukleárními reakcemi v jejich nitru
a jednak zachycováním volných neutronů při výbuchu supernov. Problém s příliš nízkým věkem vesmíru na základě Hubblových
pozorování vyřešil pomocí téhož 2,5m zrcadlového dalekohledu německý
astronom Walter Baade, který během II. světové války nebyl v Kalifornii
odveden na vojnu jako jeho američtí kolegové a v Los Angeles pod
observatoří bylo kvůli nebezpečí japonských leteckých náletů nařízeno
zatemnění. Baade tak mohl prodloužit expozice spekter vzdálených galaxií a
tím přišel na chybu v Hubblově stupnici vzdáleností galaxií. V r. 1952 pak
uveřejnil výsledek obsáhlé revize vzdáleností galaxií, a odtud vyplynulo
stáří vesmíru v rozmezí 10 - 20 mld. roků. Když se v Praze v r. 1984
konala 6. evropská fyzikální konference, hovořil na ní mj. jeden z
největších astrofyziků XX. stol. ruský akademik Jakov Zeldovič
(1914-1987). Ve své přehledové přednášce konstatoval, že už tehdy byla
teorie velkého třesku zaručena stejně dobře jako fakt, že Země obíhá kolem
Slunce.
Přesto však je pravděpodobné, že původní jednoduchá teorie velkého
třesku bude časem upravena. Je např. zřejmé, že pokud je vesmír prostorově
nekonečný, což je o něco pravděpodobnější, než že je prostorově konečný
(uzavřený), musel být už v okamžiku velkého třesku rovněž prostorově
nekonečný! Zadruhé se zdá, že hmota vesmíru vznikla doslova z ničeho, čili
že se podobně jako prostor a čas vynořila z nicoty právě v okamžiku
velkého třesku!
Další převratná myšlenka se objevila v r. 1982 zásluhou amerického
fyzika Alana Gutha (*1947). Guth si uvědomil, že pokud vesmír vznikl
fázovým přechodem vakua, mohlo být těch fázových přechodů více a
vlastnosti současného vesmíru určil takový přechod ve zlomku první sekundy
po velkém třesku. Tento jev dostal název kosmologická inflace (prudké
rozfouknutí zárodečného vesmíru), která "vyhladila vrásky" vesmíru do
současné velmi hladké a homogenní podoby.
Poslední velký převrat v kosmologii přišel r. 1998, kdy několik
skupin badatelů v USA a Austrálii zjistilo, že vesmír v rozporu s
klasickými Fridmanovými a Lemaitrovými modely začal od poloviny svého
stáří zvyšovat tempo rozpínání, zatímco v první polovině svého dosavadního
života se tempo rozpínání vesmíru ve shodě s modely snižovalo. Tyto
významné studie vynesly zmíněným astronomům loňskou Gruberovu cenu za
kosmologii, protože z nich vyplynul překvapivý objev tzv. skryté nebo též
temné energie vesmíru. Záhadná skrytá energie přitom představuje téměř 3/4
úhrnné hmoty vesmíru, zatímco téměř 1/4 hmoty vesmíru připadá na rovněž
víceméně neznámou skrytou (temnou) látkou. Na veškerou viditelnou hmotu
vesmíru (galaxie, hvězdy, planety, mezihvězdný plyn a prach atd.) pak
zbývá jen několik málo procent hmoty vesmíru.
Z této bilance je zřejmé, že výzkum vlastností vesmíru, kterým se
zabývá kosmologie, je stále ještě v plenkách a "kosmologii čeká nádherná
minulost" při odkrývání tajemství velkého třesku, kterým to všechno
začalo.
Nobelovy ceny
V první polovině XX. století Nobelův komitét astronomy a kosmology
při udělování cen naprosto opomíjel. Podle mého názoru si přitom Nobelovu
cenu zasloužili zejména Edwin Hubble (1889-1953) za objev rozpínání
vesmíru, dále Karl Jansky (1905-1950) za objev radiového záření z vesmíru,
George Gamow (1904-1968), který se ještě dožil potvrzení své myšlenky o
velkém třesku objevem reliktního záření v r. 1965; dále pak posměváček,
provokatér a vizionářský astrofyzik Fred Hoyle (1915-2001) zejména za to,
že vyřešil problém, kde se vzal ve vesmíru uhlík a John Bahcall
(1934-2005), který poukázal, na mimořádnou úlohu, kterou v kosmologii
hrají neutrina vznikající ve Slunci, v supernovách a v horké fázi velkého
třesku.
Zcela zaslouženě dostali Nobelovy ceny za teorii termonukleárních
reakcí ve hvězdách Hans Bethe (1906-2005) a William Fowler (1911-1905) a
dále astrofyzikové, kteří se podíleli na objevu a podrobném výzkumu
reliktního záření, jak je uvedeno ve zprávě ČTK.
Jiří Grygar
ČTK k výročí:
Původně si lidé mysleli, že se vesmír nerozpíná, že neměl žádný počátek
ani konec, že tu byl, je a bude navždy v prakticky nezměněném stavu.
Později se ale přišlo na to, že se rozpíná a galaxie se od sebe vzdalují.
To vedlo vědce na čele s Američanem ruského původu Georgem Gamowem k
teorii "velkého třesku", podle které začal vesmír v konečném čase v minulosti explozí,
která asi před 13,7 miliardy let vystřelila hvězdy a galaxie do všech
stran, a od té doby se vesmír rozpíná. Odborný časopis tuto hypotézu
zveřejnil před 60 lety, 1. dubna 1948, v žádném případě ale nešlo o
aprílové čtení. Tato hypotéza je nyní všeobecně považována za jednu z
nejvlivnějších vědeckých studií 20. století, která otevřela prostor pro
kosmologii coby skutečnou vědu. Gamow si správně uvědomil, že pokud byla
hmota ve vesmíru v dávné minulosti vtěsnána ve velmi malém prostoru, tak v
té době byl vesmír tak hustý a žhavý, že se zde vyskytly podmínky k
syntéze chemických prvků. Od té doby míří galaxie všemi směry. Tomuto
počátečním stadiu kosmického klidu před bouří se říká singularita.
Po objevu rozpínání vesmíru, který učinil v roce 1929 astronom Edwin Hubble, se začal Gamow zabývat vznikem chemických
prvků ve vesmíru, k čemuž ho inspirovala zejména práce amerického
imigranta z Německa Hanse Betheho o termojaderné reakci, která tak vydatně
"živí" Slunce. Scénář horkého počátečního vesmíru vypracoval Gamow se svým
doktorandem Ralphem Alpherem, uveřejnil jej v roce 1948 časopis Physical
Review. V článku se mimo jiné poprvé objevuje předpověď tzv. reliktního
záření, které z onoho velmi raného stadia vesmíru pochází a je stále kolem
nás, letitým rozpínáním však vychladlé téměř k absolutní nule. Článek byl
pozoruhodný nejen svým obsahem, ale i některými okolnostmi. Především -
prý skutečně náhodou - vyšel na apríla. Navíc Gamow přesvědčil Betheho,
aby se pod článek spolupodepsal. Gamow měl svérázný smysl pro humor, proto
jej fascinovala představa, že zprávu o počátku vesmíru sdělují autoři
pojmenovaní přesně podle řecké abecedy (alfa, beta, gama). Gamow pak
přemlouval svého dalšího úspěšného žáka Roberta Hermana, aby si změnil
příjmení na Delter (delta je čtvrté písmeno řecké abecedy). Většina
odborníků tehdy nebrala Gamowovu teorii vážně a dávala přednost jiným. Asi
nejvýznamnější z nich byla tzv. hypotéza stacionárního vesmíru, kterou
rovněž v roce 1948 vypracoval anglický astrofyzik Fred Hoyle se
spolupracovníky rakouského původu Hermannem Bondim a Thomasem Goldem.
Podle jejich teorie by byl vesmír stále stejný jako dnes, sice by se
rozpínal, ale vznikala by v něm hmota z ničeho a zaplňovala vzniklé
"mezery", čímž by se zachovala stálá hustota vesmíru. Mnozí tehdy tento
model stacionárního vesmíru přijímali a sebevědomý Hoyle dokonce v
rozhlasové přednášce Gamowovu myšlenku opovržlivě nazval "Big Bangem"
(velkým třeskem), a to ve smyslu "nafouklá bublina" nebo "mnoho povyku pro
nic".
 Hlavní důkaz o prvotním výbuchu - reliktní záření přicházející z
vesmíru - objevili v roce 1965 Arno Penzias a Robert Wilson. Tito američtí
spojaři zkoumali vesmír mohutným
radioteleskopem v New Jersey a narazili na protivný "šum", zaplňující
celou oblohu. Později se ukázalo, že hluk je reliktním zářením z dob
stvoření vesmíru, jak ho předpověděl Gamow. Teorie velkého třesku tak byla
potvrzena a Hoyleova původně nadávka "velký třesk" se začala skloňovat ve
všech pádech. Nyní se všeobecně uznávají tři pilíře, které podporují
teorii velkého třesku: Hubbleův zákon o rozpínání vesmíru, měření
reliktního záření (to přesně změřila americká sonda COBE v roce 1992 a
potvrdila sonda WMAP v roce 2003) a měření četnosti lehkých prvků. Některé
otázky ale zůstávají - například, co velký třesk způsobilo. Podle představ
vědců to nejspíš byl fázový seskok vakua. Zatímco Gamow, který se snažil
uprchnout ze SSSR například na skládacím kajaku přes Černé moře a psal
také knížky pro děti
(třeba Pan Tompkins v říši divů, kde pro vysvětlení vzniku vesmíru neváhal
složit malou Kosmickou operu), se Nobelovy ceny nedočkal (zemřel v roce
1968), Wilson a Penzias získali Nobelovu cenu za fyziku v roce 1978. A v
roce 2006 dostali stejnou cenu i Američané John Mather a George Smoot za
to, že poskytli "významnou podporu teorii velkého třesku coby počátku
vesmíru".
Zdroj: ČTK
Velký třesk v ostatních jazycích:
- Slovensky: Veľký tresk
- Anglicky: Big Bang
- Španělsky: Teoría del Big Bang
- Polsky: Wielki Wybuch
- Německy: der Urknall
- Latinsky: Fragor Maximus
- Řecky: Μεγάλη έκρηξη
- Rusky: Большой взрыв
- Finsky: Alkuräjähdys
- Norsky: Oerknal
- Turecky: Büyük Patlama
- Esperanto: Praeksplodo
V mnoha jazycích (např. románských) neexistuje ekvivalent a používá se anglický termín Big Bang.
Zdroj: Wikipedia
|
