Nový obraz fyzikálního prostoru
Některé vlastnosti prostoru v novém zobrazení světa
Václav Dostál
Úvod
Pojem prostoru je mnohoznačný, existuje také např. filozofický nebo psychologický prostor. Ve fyzice se objevuje kromě fyzikálního či reálného prostoru také prostor matematický. Fyzikální závislosti musejí být vyjádřeny matematicky, fyzika bez matematiky je nemyslitelná. Tato okolnost však někdy svádí k záměně reálného fyzikálního prostoru s matematickým. To nastává zejména v případě, že matematické vyjádření (rovnici) chápeme jako skutečnost. Např. se to stává s Einsteinovým prostoročasem. Zakřivení prostoročasu se zaměňuje s křivostí reálného prostoru. Jako by prostor, jehož jsme my lidé součástí, byl zakřivován přítomností hmotných těles. Před takto nesprávně pojatým chápáním Einsteinových gravitačních rovnic bych velmi varoval a zdůraznil, že zde jde o zakřivení matematického, abstraktního, čtyřrozměrného kontinua. Tomuto geometrickému prostoru Einstein uměle přidal pružnost – schopnost zakřivení, tedy vlastnost reálného tělesa. Tím získal možnost popisu jevu, zvaného gravitace. My se chceme důsledně zabývat skutečným fyzikálním prostorem, který můžeme pozorovat.
Prostor, tedy fyzikální čili reálný prostor, je nejen hmotný (nejen, že má energii), ale je také strukturní, je kvantován. Energie, zcela v Einsteinově duchu, je v některých místech „nahuštěna“ a tvoří tak nám známé částice či tělesa, v jiných místech je rozestřena a tvoří tedy nám méně známé pole. Neexistuje ani jediné místo nebo dokonce „bod“, kde by přítomna energie nebyla. Prostor, o němž píši, není prázdný a nelze jej tedy ztotožnit s geometrickým prostorem, který naopak nic obsahovat nesmí.
Nové zobrazení světa
1. Dosud se tvrdí, že prostor je pouze vyplněn různými formami hmoty. V novém zobrazení je prostor vytvořen základním elektromagnetickým vlněním, které se šíří chaoticky všemi směry. Takto pojatý prostor nazveme základní pole. Tento základní rozdíl mezi dosavadním a (naším) novým pojetím neumožňuje existenci prázdného prostoru.
2. Základní pole vykazuje svou hustotu energie. Přibližně se tato hustota energie dá srovnávat s tzv. hustotou energie nulového bodu nebo lépe s hustotou energie vakua. Místo hustoty energie můžeme použít napětí, které základní pole má.
3. Částice látek jsou koncentrace elektromagnetické energie. Navazujeme tak na Einsteinovo pojetí, že částice jsou oblasti prostoru s velkým napětím nebo velkou hustotou energie. Můžeme také říci, že částice (eventuálně tělesa) jsou hmotnostními modifikacemi nebo modulacemi základní energie.
4. Při zjišťování důsledků existence těles (částic) v základním poli je nutno přihlížet nejen k hmotnosti, ale i k rozprostraněnosti těles. Veličinou, která vhodně sdružuje oba požadavky, je hustota energie.
5. Záření je modulace základního vlnění. Tato modulace je ovlivňována dynamikou základního pole. Část energie záření se předává tomuto poli, a proto se mění kmitočet tohoto záření a zvyšuje se energie základního pole. Jinými slovy: Záření ze vzdálených hvězdných objektů jeví rudý polní posuv.
6. Energie základního pole se ovšem přeměňuje na své hmotnostní koncentrace (částice a tělesa) a na elektromagnetické záření o různých frekvencích (včetně záření kosmického „pozadí“). Jinými slovy, zákon zachování energie (včetně své hmotnostní formy) podle nového obrazu zahrnuje i přeměny na/ze základní formy (pole).
Vlastnosti prostoru
Z výše uvedeného zobrazení světa vyplývá funkčnost, tj. aktivní účast prostoru na všeobecném dění. Prostor tu má „nové“ vlastnosti, které umožňují výklad mnoha jevů, sice známých, ale dosud nevysvětlených.
Z koncepce základního pole kromě homogenity a izotropie vyplývá přímo:
a) Prostor se stále obnovuje, a sice v tom smyslu, že to téhož místa přichází a z něho vystupuje vždy nové základní vlnění.
Touto vlastností je možno vysvětlit zákonitosti u náhodných jevů, např. zákonitost rozpadu aktivních látek.
Připojíme-li
k tezi 1. upřesňující předpoklad, že kmitočet 
základního vlnění je jediný a k tezi společným svrchním harmonickým kmitočtem všech modulačních
kmitočtů, vyplyne nám následující vlastnost.
b) Prostor přenáší elektromagnetickou energii v určitých diskrétních kmitočtech, a to po kvantech. To znamená, že existuje selektivita kmitočtů a že záření je kvantové.
Nechť je
přenášený kmitočet 
a energie základní
vlny E0. Modulace vyžaduje
změnu n vln základního vlnění, tedy
změnu základní energie E0,
která působí jako odpor pole proti modulaci. Přenášení energie je tomuto odporu
nepřímo úměrné,
.
Protože pro n = 1 je E = E0, je K = E02 a
,
kde n je celé číslo.
Touto rovnicí je vystižena selektivnost základního pole, již tedy můžeme charakterizovat následovně. Základní pole přenáší zářením jen kvanta energie, která jsou celým dílem základního kvanta energie E0.
Dosadíme-li 
, dostaneme
,
kde 
je konstanta, pokud je
konstantní základní kmitočet a základní energie E0.
Obdrželi jsme známý Planckův vztah, který připisuje možnost přenosu pouze selektivních kvant energie, možnost existence jen určitých kmitočtů elektromagnetického vlnění. Docházíme ovšem k závěru, že Planckova konstanta h vlastně vyplývá ze základních veličin základního pole, že je tedy odvozená. Můžeme tvrdit, že Planckova konstanta je jednou z vlastností prostoru.
c) Prostor určuje výběr částic, které se v něm vyskytují.
Podle této
selekce se v daném prostoru (základním poli) s kmitočtem vyskytuje soubor
částic, které jsou v něm stálé. Kdyby se ovšem tyto částice vyskytly
v jiném místě, s kmitočtem 
, rozpadly by se. Z jejich energie by
se vytvořily částice a fotony jiné. Odtud vyplývá další vlastnost:
d) Prostor rozhoduje o stabilitě částic. Částice „sladěné“ s jeho kmitočtem jsou stabilní, částice „nesladěné“ jsou nestabilní. Přesněji bychom hovořili o rezonanci kmitočtů energií (energie částice a energie základního pole). Jinak řečeno, při předpokladu, že částice jsou také modulacemi základního pole, to značí, že částice (tělesa) mohou existovat jen určité „velikosti“, že jejich hmotnost (energie) je kvantována.
Z tvrzení
nevyplývá, že z každého fotonu s rezonančním kmitočtem (vzhledem k ) se tvoří stabilní částice. Zde jsou dalšími rozhodujícími
činiteli mechanismus vzniku a vnitřní vazba modelu, které podmiňují
stabilizaci. Ovšem celý proces je umožněn
existencí a vlastnostmi základního pole, je vlastností prostoru.
Tato vlastnost (že pro stabilitu částic je prostor rozhodující) je přijatelným výkladem přirozené i umělé radioaktivity.
Předpokládejme, že základní pole je protonové, tj. má kmitočet, kterému odpovídá Comptonova vlnová délka protonu
.
Samotná setrvačnost částice nemusí určovat její celou energii, protože vazební energie se nemusí projevovat pouze setrvačností.
e) Prostor je po energetické stránce schopen absorbovat energii všeho záření, a také ji stále a všude přejímá.
Z uvedených vlastností vyplývá, že není podstatného rozdílu mezi fotony a částicemi. Částice můžeme pokládat za neustále reprodukované, tj. soustavně vznikající a zanikající rázy, dané interferencí různých (elektromagnetických) vln, popř. za vlnová „klubka“. Jejich zjednodušením pak nemohou být hmotné body, ale rozprostraněné náhradní koncentrace energie, hmotnost lokalizovaná do maličké duté koule.
Vlastnosti prostoru připouštějí dynamickou rovnováhu mezi všeobecnou genezí a anihilací částic čili možnost všeobecné cirkulace hmoty.
Mezi rázovými kmitočty se budou nejčastěji vyskytovat ty, které přibližně odpovídají anihilaci nebo genezi protonu. Nejčastější částicí bude proton. Proto pozorujeme převahu vodíku ve složení vesmírné látky.
„Ztráty“ podle 5. teze se nemohou jinak projevit, než snížením kmitočtu, tedy rudým posuvem, plynoucím z vlastností prostoru:
f) Prostor působí rudý posuv záření, který nezávisí na hmotnostech těles v něm rozmístěných, ani na jejich gravitačních polích.
Předpokládejme prozatím, že ztráty z modulace jsou přímo úměrné okamžité hodnotě energie E přenášeného fotonu a délce uražené dráhy d. Podle principu zachování energie platí vztahy E = E0 – Ez , Ez = a.Ed , z nichž vyplývá
,
kde 
; a je veličina,
v níž jsou zahrnuty další možné závislosti. Potom
.
Definujeme-li
posuv P jako relativní změnu vlnové
délky 
, je
.
Polní posuv
Z koncepce základního pole vyplývá jeho homogenita a izotropie. Postupuje-li záření po trajektorii, v jejíž blízkosti nejsou tělesa, zůstávají další příčiny posuvu konstantní, tzn. a = =a0 = konst. Takový posuv nazveme polní posuv
.
Tato závislost bude totožná s kosmologickým posuvem. Není proto třeba kosmologický posuv převádět na dopplerovský a předpokládat rozpínání vesmíru. Rozhodně není pozorovaný rudý posuv vzdálených galaxií způsoben pouze jejich vzdalováním. Při tvrzení, že je, se vůbec nebere v úvahu ovlivnění záření z oněch galaxií ohromným prostorem mezi nimi a námi. Předpoklad skryté (temné) energie takové tvrzení také zpochybňuje. Tento moderní předpoklad už vliv prostoru bere v úvahu. Můžeme tvrdit, že prostor jako celek se nerozpíná a že může být nekonečný. Při neomezené rozsáhlosti prostoru může prostor vyvolávat (rudý) posuv neomezené velikosti. Takový závěr ovšem vede ke zpochybnění nekonečného vesmíru. Avšak pohyb vzdálených galaxií nadsvětelnou (fázovou) rychlostí nebude existovat.
Jestliže se záření ze vzdálenějších zdrojů šíří blízko bližších těles, nastává složitější situace. Můžeme jednoduše uvažovat, že vlivu tělesa na změnu kmitočtu záření, procházejícího kolem něho, ubývá se čtvercem vzdálenosti. Avšak takový předpoklad znovu podsouvá tělesům tajemnou schopnost přitažlivosti, jež ovlivňuje jakoukoli jinou hmotu, ať už ve formě látky nebo ve formě pole. Vliv těles na záření, kolem nich protékající bude velmi složitý. Řešení bude, pokud vůbec bude možné, velmi náročné. Těžko však budeme určovat spektrální posuv nějakého vzdáleného zdroje ovlivňovaného jiným tělesem. Takovéto zkoumání bychom mohli provádět pro zdroje, jejichž záření je ovlivněno tzv. gravitačními čočkami. Posuvy u těchto záření mohou být (a velmi pravděpodobně budou) pro různé kmitočty tak „promíchány“, že se v tom vůbec nevyznáme.
Náš předpoklad energetické ztráty podle přímé úměrnosti je rovněž hodně zjednodušující. Chtěli jsme však ukázat, že prostor na záření vliv má. Ve skutečnosti kromě „viditelných“ těles“ bude na posuv záření mít vliv i „gravitační“ pole uvnitř galaktických hroznů a uvnitř galaxií (tzv. temná hmota). Dále bude mít vliv i rozptýlená baryonová hmota, prachoplynná mračna. Prostě hustota energie je lokálně velmi proměnlivá. Protože žijeme uvnitř značného nakupení hmoty, uvnitř Galaxie, budou naše pozorování touto hmotou silně ovlivněna. Pouze ve směrech rovnoběžných s galaktickými póly bude tento vliv malý. I zde však bude určitým zpřesněním předpokládat posuv podle vztahu
,
kde k je konstanta, již budeme muset určit experimentálně.
Z tohoto vztahu je zřejmé nejen, že polní posuv může dosahovat značných hodnot, ale také, že existuje hranice možností pozorování vesmíru, založeného na záření. Jestliže v současnosti můžeme pozorovat do vzdáleností asi 12,8 miliardy světelných let, budeme patrně velmi blízko této hranice. Vlivem rudého polního posuvu však může být tato vzdálenost určena nesprávně a možná, že svou dosavadní známost o rozlehlosti vesmíru budeme nuceni „poopravit“.
Závěrem
Nové pojetí nazýváme vakuocentrismus, jehož koncepční ideu můžeme vyslovit takto. Podstatou světa je kvantové elektromagnetické vlnění jediného kmitočtu – základní vlnění, které se šíří rychlostí c přímočaře a chaoticky tak, že je pravděpodobné, že do každého místa prostoru přitéká a z něj odtéká ve všech směrech.
Tradiční chápání skvěle charakterizoval A. Einstein v práci „Relativita a problém prostoru“: dosud „jsme viděli fyzikální realitu pouze ve važitelných tělesech.“ Trend soustřeďovat se na tělesa (či částice) pořád převládá, snad proto, že „zvyk je železná košile“. To přesto, že už o něco výše citovaný geniální vědec v téže práci píše: „Prázdný prostor, tj. prostor bez pole, neexistuje.“ J. Grygar (v knize „Vesmír jaký je, Současná kosmologie (téměř) pro každého“) píše: „Neexistuje dokonalá nicota, … fyzikální vakuum je rovněž stav hmoty, a dokonce stav s poměrně velmi vysokou hustotou energie“ a navíc: „Vakuum, jež jsme až donedávna zcela přehlíželi, je vlastně základním a jediným zdrojem veškeré hmoty i energie vesmíru!“ Tuto charakteristiku pokládáme za již zcela vakuocentrickou.
Poznámka
Původní text
pochází z r.
22. 2. 2016