f121

Problém primitivního vesmíru.

...Uvažujme částici v okamžiku t = 0, nebo v okamžiku „blízko t = 0“. Předpokládejme, že vysílá jakýkoli signál, například elektromagnetické záření. To se šíří rychlostí c. Po uplynutí času t bude mít sférická vlna poloměr ct, nazývaný horizont. Ale zákon expanze, vzdálenosti mezi dvěma částicemi předpokládanými jako vázanými na „kosmickou podporu“ (říká se komobilní), má parabolický průběh (tato vzdálenost roste jako t^(2/3)). Při cestě zpět v čase vždy najdeme epochu t < th, kdy částice nemohly mezi sebou komunikovat, protože se vzdalovaly „rychleji, než se šířila elektromagnetická vlna vyslaná v okamžiku t blízkém nule“.

...Následující obrázek evokuje tento autistický stav vesmíru; bílé sféry, vázané na každou částici, představují objemy, ve kterých by se sousední částice musela nacházet, aby byla komunikace možná. Bohužel se nepropojí, a to se stane až mnohem později.

...Je tedy obtížné ospravedlnit pozoruhodnou homogenitu primitivního vesmíru, jejíž fosilní stopou je kosmické mikrovlnné pozadí o teplotě 2,7 K.

...V módu je teorie Lindeho: inflace, a to je její jediné ospravedlnění. Bez vcházání do podrobností tato teorie spočívá v opatření primitivního vesmíru super-kosmologickou konstantou (závislou na čase!), vyjadřující „odpudivou sílu vakua“, která vzdoruje veškeré imaginaci. Ta pak způsobuje expanzi o faktor desítka na neznámé mocniny....

Problém původu.

Co je vlastně ten čas t = 0? Má to smysl?

...Když se vracíme v čase, teplota „kosmické tekutiny“ roste. Rychlost tepelného pohybu částic s nenulovou hmotností také roste. Nastane okamžik, kdy se tato rychlost stává relativistickou. Ve skutečnosti, když t se blíží nule a teplota T se blíží nekonečnu, individuální energie částic se blíží nekonečnu a jejich rychlost se blíží c. Vlastní čas se řídí zákonem:

...Když v se blíží c, vlastní čas „zamrzne v chronometrech“. Definovat hodiny se stává problematickým, i konceptuálně.

...Vidíme tedy, že standardní model je daleko od dokonalosti. Seznam zmíněných problémů není ani vyčerpávající. Základní fyzika zná podobné problémy. Teorie superstrun prochází rozšířením dimenzionálního kontextu (deset dimenzí pro mnoho lidí). Ale dekadimenzionální geometrie zůstává temným džunglí. Pokud povrchy 2D ztratily své tajemství, klasifikace nadploch 3D a 4D je stále před námi.

....Na druhou stranu, když přidáme dimenze ke kosmu, objeví se charakteristické délky, spojené s každou z nich. A ty jsou vždy... Planckova délka. Kdo mluví o délce, mluví o vlnové délce, která je spojena s energií podle vztahu:

...Planckova energie je obrovská. Abychom ji využili podle klasických technik, museli bychom mít k dispozici akcelerator o průměru galaxie. Experimentální fyzici zvedají ruce k nebi.

...Teoretický fyzik japonského původu, Michio Kaku („Hyperspace, a scientific odyssey through the 10th dimension“, Oxford University Press, 1995), předkládá osobní, pikantní interpretaci: podle něj by teorie superstrun byla jednoduše o několik století napřed. Na aktuální úrovni techniky by to tedy bylo jen způsob, jak se bavit mezi přáteli.

Konference v Aspen.

...V roce 1996 slavný časopis Scientific American publikoval zprávu o konferenci o superstrunách, která se právě konala v Aspen, Colorado, pod perem Madhusree Mukerjee, redaktorky. Text hodný Marxových bratrů:

...Jak připomíná autorka článku, v roce 1986 bylo Jeffrey A. Harveyovi z Chicagské univerzity požádáno, aby definoval teorii superstrun sedmi slovy. Jeho odpověď zněla:

• Oh, Lord, why have you forsaken me? (Bože, proč jsi mě opustil?)

Ale článek uvádí, že Bůh zdánlivě odpověděl prostřednictvím objevu nové symetrie: duality.

...Witten, nejoptimističtější z „superstring men“, si myslí, že tato dualita povede nejen k TOE (The Theory of Everything: Teorie Vše), ale také vysvětlí „proč je vesmír takový, jaký je“. Domnívá se, že směřujeme k vysvětlení hluboké podstaty kvantové mechaniky.

...Málo lidí se v skutečnosti pouští do této teorie superstrun, která je ve skutečnosti tak komplikovaná na všech úrovních, včetně matematické, že fyzici a matematici se brání do ní ponořit.

...Článek uvádí, že tato „dualita“ by czynila elementární částice a složené objekty zaměnitelnými. Specialisté pak hovoří o „clumps“ (masivní, svazky, trsy), které se snaží vizualizovat jako „hedgehogs“ (ježci). To curl like a hedge-hog: zkulcovat se do kulka. Jiné obrazy: „sféry hřebikované vektory“, nazvané „solitony“.

...Ale tato dualita, pokud by existovala, by zůstala, upřesňují autoři tohoto konceptu, nemožná k prokázání (pod dualitou je třeba rozumět „dvojí podstatu“: anglický slovník). V článku se tedy upřesňuje, že složené struktury by mohly být ekvivalentní, když jsou „tangled up“ (zamotané, propletené) a staly by se pak „elementárními objekty“.

Koncept „mirror symmetry“ je pak vzrušován, bez velkého úspěchu.

...V roce 1986 Duff z Imperial College v Londýně uvažoval o vibracích nové entity, „a bubble“ (bubliny). Zatímco struny se kroutily (wiggle) v deseti dimenzích, bubliny by plavaly v prostoru jedenácti dimenzí. Poté Duff uvažoval o membránách s „pěti dimenzemi“, alternativní popisy, vzhledem ke strunám. Poté uvažoval, že tyto membrány by se mohly zkroutit jako „kůřka klobásy“. A evokoval „string-string duality“.

...V roce 1995 Witten přednesl přednášku v Berkeley s hypotézou, že Duffovy bubliny by mohly být solitony zvláštní struny odpovídající deseti dimenzím.

A Schwarz z Caltechu (jeden z pionýrů teorie) dodal:

• Měl jsem být řidičem kamionu!

Bez ohledu na to, v současnosti vychází deset nových prací o superstrunách každý den.

Soliton „vypadá jako chlupatá housenka“, ježatá vektory, je tedy „dualním objektem struny“.

Duff pak navrhl dualitu duality, mezi prostory. A Susskind komentuje:

Velikost a vnitřní dimenze objektu by se měnily „z místa na místo“.

Townsend:

• Membrány, transformující se na solitony strun, by mohly mít stejný status jako struny. Bohužel výpočty provedené s membránami nemají smysl.

...Pak se hovoří o svatbě mezi strunami a černými dírami. Hawking naznačil, že černé díry, schopné emitovat částice, by ztratily hmotnost a zmenšily se. Pokud byly zpočátku tvořeny strunami („stringy black holes“), jejich evoluce by je transformovala na objekty nulové velikosti: „an extremal black hole looking in fact rather like a particle“. Polemika mezi Susskindem a Stromingerem na tomto bodě:

• Stromingerova práce je „great“, ale nazývat tyto věci černými dírami, to je přece jen trochu silné.

Jako indikativní, titul poslední Stromingerovy práce zní: „Svět conceived jako hologram“.

Ten pak evokuje koncept „černé díry s nulovou hmotností“.

Jeffrey A. Harvey z Chicagské univerzity okamžitě protestuje:

• What does it mean that your black holes with zero mass? Do they move at the speed of the light? (co to znamená, tvé černé díry s nulovou hmotností? Znamená to, že jdou rychlostí světla?)

Gary T. Horowitz z Kalifornské univerzity:

• Oh, baloney! (co za blbost!)

O kousek dále se čte, že struny „by se mohly konfigurovat podle svého prostředí“, přijímajíc dynamicky správné řešení (...). A Strominger dodává:

• Někde ve vesmíru by mohly existovat portions prostoru ve tvaru kapének, do kterých by černé díry, při vstupu, transformovaly na struny, a naopak. V našem prostředí by tyto kapénky mohly vypadat, že plavají v virtuálních univerzech, které by existovaly po nesmírně krátký čas, protože by okamžitě zmizely, dříve než by je bylo možno pozorovat.

...Ale nikdo už nevěří, že „řešení je za rohem“, navzdory tvrzení Witten, který vsadil zmrzlinový pohár, že teorie bude zralá do konce století.

A t'Hoff replikuje s kyselostí:

• Když lidé od strun shrnují stav, mají vždy tendenci nafukovat své výsledky. Jednoduše slepě věří své teorii.

V této aréně superstrun se setkávají mladí a méně mladí.

Sidney R. Coleman z Harvardu:

• At my age you tend to emit a lot of gas. I'd rather not (v mém věku má člověk tendenci pouštět hodně větru. Raději mlčím.).

Sheldon L. Glashow uznává, že „v této teorii se nic nepohnulo“:

Konec konference. Padá noc, říká autorka článku, a Susskind vypustí:

• I personally think it's a lot of crap! (osobně si myslím, že je to spousta blbosti!)

Navzdory této krizi někteří si myslí, že se nakonec vše uspořádá. Temná hmota bude detekována. Teorie Vše (the theory of everything) nakonec vyvstane, na pozadí dekadimenzionálních superstrun.

...Do té blahé epochy, zlatého věku poznání, teoretické rozvoje, které budou následovat, nejsou, celkově vzato, ani lepší, ani horší než vše, co se týká temné hmoty a superstrun.

Předtím, než začneme prezentaci našich prací, zpráva z diskuse s J.M. Souriau (4/1/98).

(možná začátek vysvětlení aktuální situace).

• Myslíte si, že žijeme v období stagnace v základní fyzice?

• Od padesátých let, Feynman a kvantová elektrodynamika, je to pat. Kvantová elektrodynamika funguje, ale upřímně řečeno, nevíme přesně proč. To je třeba najít. Kromě toho jsme nic opravdu významného nenašli.

• Ale zažila věda období stagnace v základních otázkách, podobného druhu. V minulém století?

• Zdá se, že existuje jakási alternace skoků vpřed, v oblasti základní a v technologickém využití, jako by lidé nemohli dělat obojí najednou. Vynález Jacquardova tkalcovského stroje (1752-1834), například, vyjadřuje mechanizovaný přenos mezi ruční prací a výrobou předmětů (je to také začátek.... informatiky). Ve fyzice, v roce 1788, máte Analytickou mechaniku Lagrange. Na přelomu století Navier vynalezl mechaniku tekutin, Fourier teorii tepla, harmonickou analýzu, Fresnel posunul základní optiku.

Mezi 1815 a, řekněme, 1870, je to technologické období. Parní stroj, tedy uvedení strojů do pohybu chemickou, nikoli lidskou nebo zvířecí energií. Je tu také elektřina. Gramme vynalezl dynamo v roce 1845. Jules Verne, kolem roku 1870, se stal zpěvákem těchto technologických aplikací. Je tu také rozvoj chemie, železnice, telefonu, elektrické výroby světla. Ale mezi 1815 a 1870 je to spíše doba technologických aplikací.

• A kdy to zase začne?

• Kolem roku 1870 je to zrod krystalografie a začátek atomové teorie, která v té době vypadá jako spekulativní hypotéza. Je tu také Maxwell.

• A grupy?

• Grupy vznikají s krystalografií. Sophus Lie, Klein, je to kolem roku 1870. Výchozí bod teorie grup je krystalografie. Na přelomu století je to atom.

• A podle vašeho názoru to pokračuje do roku 1950?

• Potom je to hlavně technologie, aplikovaný výzkum. Ve fyzice, velký skok vpřed je informatika, jejíž výbuch nikdo nedokázal předpovědět.

• A od roku 1950 se vše znovu soustředilo na technologii. A základní výzkum za to platí.

Konec této odbočky.

Obsah článku Obsah Věda Domovská stránka

Předchozí stránka Další stránka

Zpět na Průvodce-Věda

Počet návštěv této stránky od 1. července 2004: