Vesmír nikdy nevznikl, je věčný, říká nová teorie kvantové gravitace

„Spousta věcí, které by si většina lidí spojovala se sci-fi nebo dokonce s fantasy, je obsažena v realitě,“ tvrdí Bruno Bento, fyzik, který studuje povahu času na Liverpoolské univerzitě v Británii. Ve své práci využil novou teorii kvantové gravitace, nazývanou kauzální teorie množin, v níž se prostor a čas dělí na nespojitá značná množství časoprostoru. 

K Zemi se blíží obří asteroidy. Jsou velké jako mrakodrapy a pyramidy v Gíze

Bento a jeho spolupracovníci použili tento kauzálně nastavený přístup k prozkoumání počátku vesmíru. Zjistili, že je možné, že vesmír neměl začátek - tedy, že vždy existoval v nekonečné minulosti a teprve nedávno se vyvinul do toho, čemu říkáme Velký třesk. Informuje o tom Science Alert.

Kvantová gravitace

"Kvantová gravitace je možná nejvíce frustrující problém, kterému moderní fyzika čelí. Existují dvě mimořádně účinné teorie vykládající vesmír: kvantová fyzika a obecná relativita. Kvantová fyzika dokázala úspěšně popsat tři ze čtyř základních přírodních sil (elektromagnetismus, slabou sílu a silnou sílu) až po mikroskopická měřítka. Obecná relativita je na druhé straně nejsilnějším a nejúplnějším popisem přitažlivosti (gravitace), jaký byl kdy vytvořen," píše Science Alert.

Navzdory všem svým přednostem však ani obecná relativita není úplná. Minimálně na dvou konkrétních místech ve vesmíru matematika obecné relativity jednoduše selhává, protože nepřináší spolehlivé výsledky: ve středech černých děr a na počátku vesmíru.

Vědec přišel na to, jak cestovat časem. Výzkum jeho slova potvrdil

Tyto oblasti se nazývají „singularity“ a představují místa v časoprostoru, v nichž naše současné fyzikální zákony přestávají fungovat, což představuje z matematického hlediska varovné signály, že teorie obecné relativity klopýtá o sebe samu. V obou těchto singularitách se gravitace stává neuvěřitelně silnou ve velmi malých délkových stupnicích.

Fyzici proto k vyřešení záhad singularit potřebují mikroskopický popis silné gravitace, nazývaný také kvantová teorie gravitace. Na tuto roli aspiruje spousta uchazečů, včetně teorie strun a kvantové gravitace smyčky.

Jak ale vědci nyní upozorňují, existuje ještě jeden další přístup. A to takový, že zcela přepisuje naše chápání prostoru a času. Nazývá se teorie příčinných množin.

Teorie příčinných množin

Ve všech současných fyzikálních teoriích jsou prostor a čas spojité. Tvoří hladkou tkaninu, která je základem celé reality. V takovém souvislém časoprostoru mohou být dva body co nejblíže k sobě v prostoru a dvě události mohou nastat co nejblíže v čase.

Ale jiný přístup, nazývaný teorie příčinných či kauzálních množin, vytváří jinou představu časoprostoru - líčí jej jako sérii nespojitých skupin nebo časoprostorových "atomů". Tato teorie by na to, jak blízko mohou být události v prostoru a čase, kladla přísná omezení, protože nemohou být bližší než velikost "atomu".

Cestovat rychleji než světlo je možné, tvrdí vědec. Nabídl řešení

Pokud například při čtení tohoto textu sledujete monitor svého počítače, což činíte, zdá se být vše plynulé a hladké. Pokud byste se ale na tentýž monitor dívali přes lupu, mohli byste vidět pixely, které rozdělují prostor monitoru, a zjistili byste, že je na něm nemožné přiblížit dva obrázky k sobě blíže než na jeden pixel.

A právě tato teorie Benta silně zaujala. "Byl jsem nadšený, že jsem našel tuto teorii, která se nejenže snaží jít tak hluboko, jak je to jen možné - na základě přístupu ke kvantové gravitaci vlastně přehodnocuje pojem samotného časoprostoru - ale která také staví do ústřední role čas a fyzický význam toho, že čas plyne, tedy to, jak fyzická je doopravdy vaše minulost a zda budoucnost již existuje nebo ne," sdělil Bento odbornému titulu Live Science.

Začátek času

Z teorie kauzálních množin podle Benta plynou pro povahu času důležité důsledky. "Obrovská část filozofie příčinných množin spočívá v tom, že plynutí času je něco fyzického, že by to nemělo být přičítáno nějakému naléhavému druhu iluze nebo něčemu, co se děje v našem mozku, kvůli čemu si myslíme, že čas plyne; toto plynutí je samo o sobě projevem fyzikální teorie," řekl Bento. „Takže v teorii kauzálních množin poroste kauzální množina po jednom ‚atomu‘ a bude větší a větší.“

Přístup přes kauzální množiny tak podle něj úhledně odstraňuje problém singularity Velkého třesku, protože teoreticky singularity nemohou existovat. Je nemožné, aby se hmota stlačila do nekonečně malých bodů - ty totiž nemohou být menší než velikost časoprostorového atomu.

Jak tedy bez singularity velkého třesku vypadá začátek našeho vesmíru? Podle práce, kterou Bento a jeho spolupracovník Stav Zalel, postgraduální student Královské univerzity v Londýně, publikovali 24. září na předtiskovém serveru arXiv (tedy internetovém úložišti vědeckých prací, jež zatím nebyly otištěny v recenzovaném vědeckém časopise), je možné ptát se, zda v kauzálním množinovém přístupu musí nějaký začátek vůbec být.

Hawking měl pravdu. Černé díry se nezmenšují, potvrzují to nové výpočty

"V dynamice kauzální množiny, klasicky řečeno, kauzální množina roste z ničeho do vesmíru, který dnes vidíme. V naší práci by na počátku nebyl žádný Velký třesk, protože kauzální množina by byla nekonečná minulost, a tak je vždy něco předtím," uvedl Bento.

Ze studie obou vědců tedy vyplývá, že vesmír začátek vůbec neměl - že prostě vždy existoval. To, co vnímáme jako Velký třesk, mohlo být jen konkrétním okamžikem ve vývoji této vždy existující kauzální sady, nikoli skutečným začátkem.

Stále však toho ještě hodně zbývá k vysvětlení. Zatím třeba není jasné, zda tento bezpočátkový kauzální přístup mohou umožnit fyzikální teorie, s jejichž pomocí dosud popisujeme komplexní evoluci vesmíru během Velkého třesku. "Stále se můžeme ptát, zda lze tento přístup interpretovat ‚rozumně‘, nebo co taková dynamika fyzicky v širším smyslu znamená. Ukázali jsme si ale, že rámcově to skutečně možné je a alespoň matematicky to tak lze řešit,“ řekl Bento.

"Jinými slovy, je to… začátek," glosuje jeho slova na závěr Science Alert.