Jak je to s rozpínáním prostoru/vesmíru?

Jsem „trochu“ starším (79letým) studentem fyziky a/nebo kosmologie a zabývám se také tématem velkého třesku. Celé mé (asi dvacetileté) studium vyrostlo z „dědictví“ teorie, pokládající vakuum za základní entitu, Z předpokladu základní entity vyplývá celá spousta důsledků. Některé z nich naznačím

Teorie velkého třesku vyrostla z domnělého rozpínání prostoru či vesmíru. Realitu rozpínání prostoru (nebo dokonce „vesmíru“) rozebírám na základě článku nazvaného „O relativitě rudých posuvů: Rozpíná se prostor reálně?“, který napsal Geraint F. Lewis.

Lewisův článek začíná: „V hodinách kosmologie se často studentům říká, že fotony se natahují podle rozpínání prostoru, ale nakolik je tento obraz fyzikální? Rozpíná se prostor reálně?“

Už tyto věty mohou být pro někoho provokativní. Narážejí na obvyklé vysvětlení rudého posuvu spektra světla (vlastně celého EM záření) ze vzdálených zdrojů právě pomocí rozpínání prostoru. Uvnitř článku autor uvádí kritiku ještě horšího možného výkladu, že prodloužení vlnové délky fotonů vyvolává rozpínání prostoru. Tento výklad je jistě nesprávný, ale když si připomeneme předpokládanou existenci temné energie, kterou bychom mohli uvažovat jako nějaké „temné“ fotony, které onu temnou energii vytvářejí, nebudeme od toho nesprávného výkladu daleko.

Pan profesor v útoku na nesprávnou představu napínání fotonů rozpínajícím se prostorem a na samotnou myšlenku rozpínání pokračuje níže:

„Kosmologičtí obři Martin Rees a Steven Weinberg nám říkají: „… jak se může prostor, který je naprosto prázdný, rozpínat? Odpověď je: prostor se nerozpíná. Kosmologové někdy mluví o rozpínajícím se prostoru, ale měli by to znát lépe. Takže experti nám říkají, že prostor se nerozpíná!“ [Zvýraznění je moje].

Nejen tedy, že neplatí, že „zdrojem rudého posuvu je rozpínání prostoru, který „napíná“ fotony“, ale dokonce neplatí ani samotné rozpínání prostoru. Otázku, kterou podle autora klade M. Rees a S. Weinberg, lze přeměnit na tvrzení, že přece prázdnota, prázdný prostor, který neosahuje vůbec nic, nemůže svým rozpínáním obsahovat stále méně než nic.

G. F. Lewis dále rozbírá tři údajně různé rudé posuvy, Dopplerův, gravitační a kosmologický. Dopplerovský rudý posuv je způsoben vzdalováním zdroje v netečném prostoru. Při kosmologickém posuvu jde o údajné rozpínání prostoru samotného. Tento prostor ovšem s sebou „vleče“ všechny zdroje (např. galaxie). Nelze měřit posuv prostoru, měříme opět posuv způsobený zdroji, které se vzdalují, podle standardního výkladu tentokrát současně s prostorem.

Počáteční tvrzení, že jednotlivé druhy posuvů „se [jenom] jeví jako různé fyzikální procesy a ovládané zcela odlišnými rovnicemi“ potom dokládá podrobným rozborem gravitačního posuvu, při jeho porovnání s rudým posuvem uvnitř zrychlující se rakety.

Při dostatečně velkém zrychlení rakety (ve volném prostoru) by se zdola vyslaný modrý foton stal u vrcholu rakety červeným. Nastává podobný posuv jako v pokusu Pounda a Rebky na Harvardské věži, kdy musely nahoru vyslané fotony „šplhat“ v gravitačním poli Země.

Podle principu ekvivalence můžeme rudý posuv vlivem gravitačního pole nahradit vlivem zrychlování prostoru rakety. To ovšem jde o popis, nikoli o (fyzikální) princip vzniku rudého posuvu!

Pan profesor ukazuje, že pro různé pozorovatele v různých souřadných soustavách bude výsledek jejich posudku o posuvu fotonu rozdílný. Pořád ovšem jde o popis, a sice o matematický popis. Lze to charakterizovat profesorovými slovy. „Ale, pomocí principu ekvivalence, můžeme vysvětlit tentýž scénář jako existující v uniformním gravitačním poli, a tak může použít přivlastňování prostoročasové metriky k jeho popisu.“

Nebo: „Ale když uvažujeme, že rozpínající se prostor je něco fyzikálního, něco podobného řece, nesoucí vzdálené pozorovatele rozpínajícím se prostorem, důsledek úvahy o pohybech objektů ve vesmíru povede k radikálně nesprávným výsledkům.“

To všechno, celý výklad v článku, se netýká fyzikální podstaty vzniku rudého posuvu. Jediným vysvětlením v tomto směru je následující zmínka:

„Odstartujme modrý foton na let vzhůru v gravitačním poli. Při velmi významné změně gravitačního potenciálu bude detekovaný foton na konci svého letu červený. Ale kde se vyskytne rudý posuv? Jeví se, že to je plynulý jev u letícího fotonu, který při každém kroku vzhůru olupuje foton o trochu energie.“

Toto vysvětlení je vhodné jako výklad kosmologického rudého posuvu, nezávisle na jeho popisu. Letící foton předává část své energie „prostředí“ (nikoli éteru!), které jej přenáší. Je jasné, že tímto „prostředím“ nemůže být prázdný geometrický prostor. Tento geometrický prostor slouží pouze k popisu rudého posuvu, ale s jeho fyzikální příčinou nemá nic společného. Prázdný prostor nemůže napínat jednotlivé fotony, aby se zvětšila jejich vlnová délka. Čím by prostor ty fotony napínal?

Skutečný prostor (nebo fyzikální prostor) mezi jednotlivými galaxiemi není prázdný! Ani když vyjmeme mezigalaktická mračna, rozptýlenou baryonovou hmotu nebo jakékoliv hmotné objekty. Tento prostor je tvořený vakuem neboli kvantovým vakuem, o němž víme, že to žádná prázdnota není! Jestliže budeme ono vakuum považovat za základní formu hmoty-energie, můžeme ji prohlašovat za základní vlnění. Toto základní vlnění je nosné, podobně jako „nosná vlna“ televizní nebo rozhlasová. Nosná televizní (či rozhlasová) vlna) musí být modulována obrazovou a zvukovou vlnou. Samotná nosná vlna nenese informaci, teprve modulovaná nosná vlna nese zvukovou a obrazovou informaci. Podobně základní vlnění, které vytváří fyzikální prostor, bude přenášet světlo (EM vlnění) z galaxií až k pozorovatelům na Zemi. Přitom pro televizního diváka nebo pro rozhlasového posluchače není ona nosná vlna sama o sobě detekovatelná, jemu bohatě stačí obrazová a zvuková modulace a ho ta nosná vlna ho nezajímá! Podobně je to pro pozorovatele záření ze vzdálených galaxií. Samotnou „nosnou vlnu“ nebude detekovat, bude mu bohatě stačit ona modulující vlna!

Matematický prostor (zvaný „prostoročas“) je něco zcela odlišného od fyzikálního prostoru. Matematický prostor je myšlený čili fiktivní, fyzikální prostor je reálný a tvořený základní fyzikální entitou. Matematický prostor může sloužit k popisu jevu (např. rudého posuvu), kdežto fyzikální „prostor“ tento jev vysvětluje! Pokud tyto dvě různé okolnosti nerozlišíme, dojdeme k nesmyslným závěrům. Jedním z nich je rozpínání prostoru. To trefně autor podkladního článku ironizuje obrázkem:

Pan profesor Lewis zdůrazňuje, že jde o pouhý obraz nejen v uvedeném obrázku, ale několikrát i v textu. Např. v poslední větě: „… i když obraz vypadá uspokojivě a intuitivně, není to nic více než obraz a musíme jej uchopit opatrně.“ Vysvětlení také nepojmenovává modelem, ale jen obrazem.

Vesmír byl od počátku ohromný a ne maličký jako elektron a nijak se inflačně nerozpínal a nyní se nerozpíná – na svých „okrajích“ dokonce nadsvětelnou rychlostí! Jednotlivé oblasti vesmíru ovšem kmitají, nic ve vesmíru není v trvalém rozpínání!

Kromě závěru, že velký třesk se reálně neodehrál, vyplývá další závěr. Věty: „Ale kde se vyskytne rudý posuv? Jeví se, že to je plynulý jev u letícího fotonu, který při každém kroku … olupuje foton o trochu energie“ lze formulovat tak, že letící foton část své energie předává a proto se postupně zvětšuje jeho rudý posuv. Avšak v duchu článku nelze uvažovat, že foton předává část své energie prázdnému prostoru. Nelze ovšem také podsouvat, že dochází k porušení zákona zachování energie. Jediným východiskem je (výše naznačený) předpoklad modulace fyzikálního prostoru uvažovaného jako základní vlnění. Jde tedy o podobný jev jako u modulace nosné televizní vlny obrazovou a zvukovou vlnou. Fyzikální prostor je vytvářen základním vlněním, které přenáší světlo (i celé EM záření) ze vzdáleného objektu. Tentokrát ovšem se nemůže dodávat energie zvenčí, ale je nutné předpokládat, že modulační energie se bere právě z letících fotonů.

Navíc, nepřímo vyplývá z autorových tvrzení, že také neexistuje reálné zakřivení geometrického prostoru – neboť jak může být prázdnota fyzikálně zakřivována nebo ohýbána? To znamená, že zakřivení prostoru přítomností těles je jenom popis, obraz a jev ve skutečnosti neexistuje. Závažným důsledkem je reálná neexistence černých děr.

Výše uvedené řádky s výjimkou prvního odstavce jsem napsal r. 2016 a pak jsem na ně odkázal při polemice se svým oponentem. Jako závažnou bych mohl považovat výtku, že jsem vynechal část textu o zobrazení fotonu jako vektoru. Jako bych vynecháním určité části Lewisova článku alespoň nepochopil jeho hlavní smysl. Jako by se v opominuté části aspoň připouštělo, že prostor se rozpíná. Důležité je slovíčko „reálně“ – prostor se reálně nerozpíná.

Nyní, v r. 2017 doplňuji, že ztotožněním výroků „prostor se rozpíná“ a „vesmír se rozpíná“ se zaměňuje geometrický prostor z Einsteinových rovnic, který je čtyřrozměrný za skutečný vesmírný prostor, který je trojrozměrný. Jestliže se (ovšem geometricky, fiktivně, myšleně) rozpíná čtyřrozměrný prostor, neznamená to, že se rozpíná trojrozměrný fyzikální (skutečný) prostor. Tzn., že galaxie (byť spolu s prostorem) se od sebe reálně nevzdalují. To také znamená, že vesmírný prostor (stručně „vesmír“) nikdy nebyl maličký a už vůbec ne nekonečně maličký! Nikdy netvořil nějakou singularitu nebo malinký bod o nesmírné hustotě. Také období prudkého rozpínání (tzv. inflační fáze vývoje vesmíru) reálně nenastalo.

Myslím, že existuje jiné vysvětlení. Podle A. Einsteina energie má hmotnost a hmota „ukrývá“ energii; nebo: hmota (látka) je nahuštěná energie a pole je rozprostraněná energie; nebo: mezi „hmotou“ a „energií“ je pouze kvantitativní rozdíl, ale je to tatáž fyzikální entita. Jeho proslulý vztah E = m.c^2 lze přepsat, když místo jednotky metry/s pro rychlost (světla) zavedeme jednotku světelné roky/roky, čímž c = 1 (a c^2 = 1 také). Tím dostaneme E = m, energie se rovná hmotě (hmotnosti). Také naopak: hmota se rovná energii – (každá) rovnice platí také zprava doleva. I v tom původním tvaru je c^2 jen součinitel = převodní koeficient.

Hvězda je nahuštěnina „svých“ „světelných“ paprsků, soustředění energie nejprve rozprostraněné a potom nahuštěné do té hvězdy. Einsteinův proslulý vztah je vlastně Boží zákon, jeden z jím stvořených „přírodních“ zákonů! Hvězda tak vyzařuje „světlo“, které bylo do ní „nahuštěno“ a proto spektrální složení onoho „světla“ svědčí o složení té hvězdy. Kdyby Einsteinova proslulá rovnice zprava doleva neplatila, pak by ovšem žádnou rovnicí nebyla!

Podle biblické zprávy v Genesis 1, zapsané formou hymnu, Bůh stvořil napřed „světlo“ (záření, EM pole) a potom (zářící) hvězdy! To potvrzuje Einsteinův vztah.

ZPĚT NA HLAVNÍ STRÁNKU