Nerozhřešené problémy v astrofyzice a kosmologii

f118

Nevyřešené problémy v současné astrofyzice a kosmologii.

...Tyto dvě disciplíny jsou doslova zatíženy množstvím nevyřešených problémů. Historicky se studium vesmíru rozvinulo přes několik etap. Zde nebudeme přehledně procházet historii astronomie. Spektroskopie umožnila získat důležité údaje o složení a teplotě objektů, měření Dopplerova jevu umožnilo získat pole rychlostí a určit hmotnosti hvězd na vzdálenostech, které přesahují několik řádů velikosti sluneční soustavy. Objevení vzdálenostních měřících standardů (Cepheidových proměnných hvězd) umožnilo rozšířit tyto měření na kosmologické škály (50 milionů světelných let).

...Použití nástrojů diferenciální geometrie v kosmologii (pole rovnice) umožnilo pohled na určité jevy z jiného úhlu (kosmická expanze, lokální relativistické jevy).

...Objevení jaderné fyziky umožnilo vytvořit modely hvězd. Avšak jak bylo již uvedeno, náhlým způsobem se zcela zhroutila představa člověka o tom, že dobře rozumí fungování hvězd.

...Tato stejná jaderná fyzika umožnila vrátit se dál do minulosti a například vysvětlit přítomnost helia.

Avšak:

• Neexistuje žádný teoretický model galaxie. V tomto oboru jsme nepřekročili empirickou úroveň.

• Neznáme způsob, jak se tyto objekty tvoří, proč mají právě takovou hmotnost a ne jinou, ani jak se vyvíjejí. Tvar rotace galaxií s vysokou okrajovou rychlostí zůstává záhadou.

• Teorie spirální struktury, založené pouze na číselném modelování, jsou velmi pochybné.

• Mezi měřenými hmotami a rychlostními poli existuje významný rozpor (jev chybějící hmoty).

• Stejná neshoda se týká i galaktických skupin.

• Existuje mnoho velmi nepravidelných galaxií, o nichž anglický astronom Sir James Jeans řekl: „Když vidíte takové tvary, nemůžete odolat myšlence, že za tím stojí obrovské síly, které působí ve vesmíru, jejichž povaha nám je neznámá.“

• V kosmologii existuje určitý rozpor mezi věkem vesmíru odhadnutým na základě nejstarších hvězd naší galaxie a měřením expanze (Hubbleův zákon, Hubbleova konstanta).

• Nepodařilo se vysvětlit velkou škálu, lakovou strukturu vesmíru, když galaxie jsou rozloženy kolem obrovských prázdnot.

• Bylo zjištěno mnoho párů galaxií, které porušují Hubbleův zákon (nejbližší má větší červený posuv než druhá, která je na pozadí).

• Byly objeveny zdroje s velmi vysokým červeným posuvem, jejichž velikost nepřesahuje velikost sluneční soustavy, ale vyzařují tolik energie jako celá galaxie (kvazary). Neznámý zdroj energie. Někteří astronomové si myslí, že tyto zdroje jsou jádra „aktivních galaxií“ (galaxie typu Seyfert). Když je však požádáme o definici „aktivní galaxie“, jejíž jádro se zdá být ve stavu exploze, odpovídají: „Obsahuje kvazar uprostřed.“

• Průměrně jeden záznam gamma záblesku denně. Mechanismus, vzdálenost a povaha zdroje: neznámé.

• Gravitační lomové efekty spojené s galaxiemi a skupinami galaxií neodpovídají hmotnostem těchto objektů.

• Teorie předpověděla existenci zbytků hmotných hvězd – neutronových hvězd. Obvykle, když je teoretik předpověděl objekt (např. supernovy americký Fritz Zwicky v roce 1931), objevily se rychle několik, pak stovky: neutronové hvězdy (které rotují rychle a dávají tzv. pulzary). Ty jsou často spojeny s jinou hvězdou, která jim přes svou hmotnost nutně způsobuje, že občas překročí jejich „kritickou hmotnost“, odhadovanou na 2,5 sluneční hmotnosti. V těchto podmínkách neutrony, které je tvoří, tlačené jeden k druhému, již nemohou vyrovnat gravitační sílu a objekt se sama sebou zhroutí. Tento zhroutení nelze popsat. Model černé díry, který je použit jako řešení pole rovnice, má nepříjemný nedostatek. Je řešením:

**S **= 0

tj. rovnice, kde T = 0, popisující oblast vesmíru, kde hustota energie a hmoty je nulová. Navíc proti tomuto modelu svědčí vzácnost kandidátů na černé díry, i když jsme tato tělesa využívali pro „vysvětlení“ všeho a všeho.

• Vrátíme-li se k kosmologii, k standardnímu modelu, tzv. „Velkého třesku“, tento model nemůže vysvětlit výjimečnou homogenitu této fosilní stopy raného vesmíru, kterou je záření 2,7 °K. Podle tohoto modelu v raném stádiu vesmíru se dvě sousední částice od sebe vzdálily rychlostí vyšší než c. Nemohly tedy interagovat. Ranní vesmír tedy nebyl kolizní. Proč byl tedy tak homogenní?

• Nelze definovat čas z určitého stádia, kdy se vracíme do minulosti. Všeobecně popis vesmíru ve stavu extrémně husté a horké je omezen aktuální krizí ve fyzice vysokých energií.

• Standardní model, založený na řešení Einsteinovy rovnice, nedokáže zohlednit elektromagnetické jevy. Obecněji řečeno, vztah mezi částicovou fyzikou a chováním vesmíru na velké škále nebyl stanoven. I když existuje časopis „Classical and quantum gravity“, metoda kvantování se nepodařilo rozšířit na gravitaci. Neznáme definici možného gravitonu.

Padesát let bez fyziky.

...Vědecká krize je skutečně úplná a neomezuje se pouze na astrofyziku a kosmologii. Předpovědní úspěchy kvantové mechaniky jsou iluzorní. Mnoho částí teorie zůstává v oblasti poloevidentních poznatků. Například nemáme žádný způsob, jak spojit hmotnosti a elektrické náboje částic. Nepředvídat hmotnosti částic. Model kvarků se podobá nešťastně modelu Ptolemaiova epicyklu. Kvantová mechanika je neschopná vysvětlit nedostatek slunečních neutrino.

...I když většina teoretických fyziků se dnes obrací k světu superstrun (kvůli nedostatku jiné myšlenky), tato „nová disciplína“ se po třiceti letech ukázala jako neúspěšná při vysvětlení jakékoli pozorování ani navržení jakékoli experimentu. Podle matematika Jean-Marie Souriau (který má svou vlastní definici teoretické fyziky: matematika mínus přísnost. Fyzika mínus experiment), jsme právě prožili „padesát let bez fyziky“. Považuje, že od prací Feynmana, které pocházejí z padesátých let, nebyla v teoretické fyzice provedena žádná skutečná objev.

...Před několika lety mi ukázal záznamy mezinárodní konference o superstrunách a přečetl mi úryvek úvodního projevu vedoucího této konference:

• I když teorie superstrun dosud nepředpověděla žádný jev ani neumožnila vysvětlit žádný experiment nebo pozorování, zohlednění počtu článků, které se dnes publikují, si všimneme extrémní síly této nové disciplíny.

Svět výzkumu.

...Dnes pracuje více vědců na světě než kdykoli jindy v historii vědy. Rozpočty a technické prostředky jsou vysoké. Přesto bychom měli velké obtíže najít fyzika, jehož jméno bude jistě zapsáno do historie vědy. Mezi roky 1895 (objevení radioaktivity Becquerelovým) a 1932 (objevení neutronu Chadwickem) uplynulo třicet sedm let. Je zbytečné připomínat všechny hluboké změny naší představy o světě, které v této době proběhly, a řadu významných vědců, jejichž jména jsou spojena s touto epochou. Naopak, co se odehrálo od roku 1961 na vědecké scéně, když vynecháme technologické pokroky (přistání na Měsíci, komunikační družice, počítače, CD-ROM atd.)?

Celá naše věda se zdá být uvězněná v paradigmatu.

...Podle Souriau vedla obecná aplikace systému recenzních komisí po druhé světové válce, které měly zaručit nezávislost „recenzentů“ (odborníků v dané oblasti) při hodnocení prací, k tragickému návratnému účinku. Anonymita způsobuje naprostou imunitu a usnadňuje blokování nových myšlenek, které jsou vždy rušivé.