Mýt o začiatku času (pokračovanie)

   1, 2, 3, 4, 5, 6, 7    ďal±ia strana ->

Skrotenie nekonečna V±etky úµasné vlastnosti strún ukazujú jedným smerom: struny nenávidia nekonečné veličiny. Nemôµu sa zrúti» do nekonečne malého bodu a tým odstraňujú z teórie paradoxy spojené s kolapsom. Ich nenulový rozmer spolu s novými symetriami stanovujú hornú hranicu pre moµné hodnoty fyzikálnych veličín, ktoré v ±tandardných teóriách rastú nad akúkoµvek hodnotu (singularity), alebo stanovujú dolnú hranicu pre klesajúce veličiny.

Teória strún nemá rád nekonečno. Vµavo vznik vesmíru podµa nekvantovej v±eobecnej teórie relativity (big bang), vpravo podµa teórie strún. Podµa teórie strún vesmír prechádzxal obdobím, keď bol veµmi malý, ale nie nekonečne malý. Podµa pre-bang scenára nie je nutná infácia, vesmír zrýchlil pred dosiahnutím sojho minimálneho rozmeru. Obr.: Samuel Velasco

Teoretici predpokladajú, µe keby sme prehrali históriu vesmíru smerom spä» v čase, zakrivenie priestoročasu by začalo rás». Oproti beµnej tradičnej teórii o Veµkom tresku v±ak po dosiahnutí určitej maximálnej hodnoty by sa zakrivenie začalo znova zmen±ova». Pred teóriou strún si teoretici »aµko vedeli predstavi» aký mechanizmus by dokázal odstráni» big bangom predpovedanú singularitu modelu.
Podmienky v blízkosti nulového času (veµký tresk) sú v±ak aj v teórii strún tak extrémne, µe nikto nevie ako rie±i» príslu±né rovnice. Napriek tomu, teoretici sa pú±»ajú do hazardných dohadov o pre-bang vesmíru (vesmíru pred bangom, okamihom maximálneho zakrivenia priestoročasu). Kolujú dva populárne modely.
Prvý z modelov nazývaný pre-big bangovým scenárom bol rozpracovaný Gabrielom Venezianom a jeho kolegami v roku 1991, v ktorej skombinovali T-dualitu s dobre známou symetriou o moµnosti obrátenia toku času. Rovnice fyziky pracujú veµmi dobre, aj keď v nich obrátime tok času, hovoríme o invariancii voči inverzii času [musíme v±ak spomenú», µe vo fyzike elementárnych častíc sú známe procesy, ktoré túto symetriu nectia, preto je otázna v±eobecná platnos» takého modelu]. Kombinovaním týchto dvoch symetrií získame jednu z moµných kozmológií, keď vesmír (dajme tomu) 5 sekúnd pred bangom sa zmr±»uje v rovnakom tempe, ako sa rozpína 5 sekúnd po bangu. Tým sa big bang stáva nie počiatkom vesmíru, ale prudkým prechodom z fáze zmr±»ovania do fáze rozpínania sa. To má v sebe aj inflačné vlastnosti, tj. µe po big bangu sa vesmír rozpína obrovskou rýchlos»ou.

Krásou tohoto modelu je, µe automaticky má v sebe zabudované účinky v ±tandardnej teórii zdôvodňovanej infláciu, menovite µe vesmír pre±iel zrýchµujúcim ±tádiom o bangu. V pre-bang scenári k zrýchleniu dochádza beµným spôsobom pred bangom, z ktorého vystupuje hneď obrovskou rýchlos»ou. V zmr±»ovacej fáze pred bangom do±lo aj k zabezpečeniu homogenity a izotrópnosti vesmíru. V ±tandardnej teórii sa po big bangu vesmír zrýchµuje pôsobením inflačného poµa, ktoré bolo do modelu vloµené ad hoc (za týmto účelom). V pre-big bang scenáru k zrýchleniu dochádza pri zmr±»ovaní pred bangom ako dôsledok nových symetrií zabezpečených teóriou strún, kým vystupuje veµkou rýchlos»ou z bangu vďaka symetrii v chode času.

Obrázok vµavo hore: v pre-bang vesmíru zo skoro prázdneho priestoru sa vytvoria galaxie a zhluky galaxií, ktorých hmotnos» presahuje kritickú hmotnos» a tým sa stávajú čiernymi dierami (čierne diery môµu ma» aj veµmi malú hustotu). Obrázok vpravo hore: v dôsledku pôsobenia gravitačných síl sa zhluk vytvárajúci čiernu dieru a odrezaný od ostatného okolia sa začne s»ahova». Obrázok dole zhluk sa nezhrúti do jediného bodu, ale v dôsledku kvantovej gravitácie okamµite prechádza veµkou rýchlos»ou do rozpínania sa. Vo supermvesmíre takých čiernych dier-vesmírov môµe by» viac a sú od seba izolované horizontom udalosti. Obr.: Samuel Velasco

V dôsledku predpokladanej symetrie toku času, pre-bang vesmír je dokonalým zrkadlom post-bang vesmíru (vesmíru po bangu). [Toto treba chápa» skôr v tom zmysle, µe fyzikálne kon±tanty budú ma» hodinu pred a hodinu po big bangu rovnaké hodnoty, neµ by va±a kópia pred dvadsiatimi ±iestimi miliardami rokov sedela pred obrazovkou a čítala tento text odzadu dopredu. Uµ pohyb troch telies je veµmi komplikovaný a vo väč±ine prípadov vývoj je citlivý aj na ten najmen±í zásah. Táto citlivos» sa zloµitos»ou systému väč±inou zvy±uje. Vo vákuu sa pritom objavujú naprosto náhodné fluktuácie, preto je skoro nemoµné, aby priebeh udalostí pred bangom bol dokonalým zrkadlovým obrazom priebehu udalostí po bangu. Táto citlivos» dokonca môµe spôsobi» aj iný vývoj vesmíru a preto iné hodnoty univerzálnych kon±tánt. Nezabudnime v±ak, µe bavíme sa o veµmi kvalitatívnych dohadoch o pravdivosti ktorých by sme mohli získa» nejaký súd len znalos»ou rie±enia rovníc teórie strún v okamihu big bangu. Ďal±ie úvahy v±ak sú zaujímavou moµnos»ou.]

Ak vesmír bude existova» v budúcnosti nekonečne dlho (na veky) rozpínajúc sa a postupne chladnúc, potom v dôsledku dokonalej symetrie voči okamihu bangu musel tieµ existova» nekonečne dlho pred bangom v minulosti. Nekonečne dávno pred bangom musel vesmír by» tieµ veµmi riedky vyplnený chaoticky sa chovajúcim plynom a µiarením. Sily prírody, ovládané dilatonovým poµom boli tak slabé, µe medzi časticami prebehla nejaká interakcia len veµmi zriedkakedy. Tak ako ±iel čas, interakcie nabrali na intenzite a začali hmotu s»ahova» k sebe. V niektorých oblastiach sa náhodne začala kumulova» hmota na úkor svojho okolia. V niektorých prípadoch sa hmota mohla nahromadi» do takej miery, µe vznikli aj čierne diery. Hmota vo vnútri týchto oblastí (pod horizontom udalosti) bola odrezaná od vonkaj±ieho sveta. Svet sa rozdelil na nesúvislé kúsky.

Vo vnútri čiernej diery [pod horizontom udalosti] priestor a čas zamenia svoje úlohy. [Normálne sa v priestore môµeme pohybova» vo v±etkých moµných smeroch, kým v čase sa môµeme pohybova» len jedným smerom. Pod horizontom udalosti existuje jeden smer v priestore, v ktorom sa môµeme pohybova» len v jednom smere, v smere čiernej diery. V tomto zmysle treba chápa» výrok vy±±ie.] Vďaka tejto zámene stred čiernej diery [v podstate samotná čierna diera] nie je bodom v priestore ale okamihom v čase. Objekt, ktorý sa blíµi k stredu, neustále zvy±uje svoju hustotu. V okamihu, keď hustota, teplota a zakrivenie priestoročasu dosiahnu svojho maxima určenej teóriou strún, tieto veličiny začnú zmen±ova» svoje hodnoty. Okamih, keď sa „odrazia“ od maxima nazývame big bangom. Vnútraj±kom jednej takej čiernej diery je ná± vesmír.

Nie je prekvapujúce, µe tak nekonvenčný scenár vyvoláva polemiku. Andrei Linde zo Stanfordskej univerzity argumentuje tým, µe aby taký scenár zodpovedal aj nami pozorovanému vesmíru, musel by vzniknú» s mimoriadne veµkými rozmermi, dokonca - s tak veµkými, ktoré sú podstatne väč±ie ako ±kálovacia dĺµka určená teóriou strún. Veneziano v±ak uvádza, µe teória superstrún predpovedá existenciu čiernych dier v±etkých moµných rozmerov. Ná± vesmír sa mohol sformova» vo vnútri jednej takej dostatočne veµkej čiernej diery.

   1, 2, 3, 4, 5, 6, 7    ďal±ia strana ->

-AT-