Dobrodružství Všehomíra – 4. Osudová expanze

Chtěl bych Vám povyprávět, kterak je expanze, česky rozpínání, naším osudem. Totiž vše, co neexpanduje, je odsouzeno k zániku. Neexpandující vesmír by pak byl odsouzen k neexistenci.

Kdybychom chtěli žít věčně, museli bychom především zajistit, aby rostla kapacita našeho mozku. Bez toho, jakkoliv by lékařská věda mohla hypoteticky udržet naše těla v životaschopném stavu, by se časem buď zahltila naše paměť a už by nebyla schopna přijímat nové podněty, anebo bychom naopak ztráceli starší paměťové záznamy, takže bychom přišli i o školní vědomosti a vlastně i o svou identitu.

Prostor jako zvětšující se paměť

Představme si každý okamžik svého života jako jednu fotografii. Pak by náš život byl takovou krabicí fotek, kde řada snímků by představovala čas. Ještě je třeba dodat, že posloupnost snímků je svázána příčinností, tedy kauzalitou, a to bez ohledu na to, zda si předchozí události dokážeme vybavit. Kdybychom před x lety nezvládli nějaký klíčový okamžik, neměli bychom třeba svou práci, rodinu apod. Pochopitelně by ta krabice musela být tím větší, čím delší období by znázorňovala. Když uděláme další krok v abstrakci a přestaneme chápat tu krabici jako externí záznam, tak se stáváme součástí té expandující krabice.

A tak je to i s celým vesmírem. Jeho kauzální historie je expanzí událostí. Jenže jakákoliv krabice nebo paměťový záznam musí být jeho součástí, což právě klade ony kapacitní nároky, aby se vesmír nezahltil svou historií stejně, jako přestárlý člověk. Jak už bylo řečeno, právě expanze tento požadavek zvýšené kapacity řeší.

Ne všechny jednotlivé události si musí vesmír pamatovat, pokud už jsou vtěleny do následků, přesto však ono nezbytné minimum roste. Musíme si totiž uvědomit, že vzhledem k tomu, že v prostoru se nic nemůže pohybovat rychleji než světlo, tak jakákoliv prostorová vzdálenost vlastně znamená i vzdálenost v čase. Ta „krabice"prostě musí být tak velká, aby se do ní vešel aktuálně existující vesmír. A to znamená paměť napříč časem v rozsahu takových 15 miliard let. Když se totiž díváme na aktuální stav vesmíru, tak ve svém okolí pozorujeme stav téměř současný, ale stav Měsíce, jak ho vidíme, je starý asi 2 vteřiny. A kdyby přestalo svítit Slunce, poznali bychom to až za nějakých 8 minut. Když astronomové sledují vzdálené galaxie, dívají se vlastně miliardy let do minulosti vesmíru. Takže vesmír, jak jej vidíme, nikdy takový nebyl, a je jen průmětem různě strarých událostí do našeho oka.

Vesmír sám je onou pamětí, která nám dává ten obraz reality napříč věky a evoluce. Kdyby vesmír neexpandoval, poměrně nedávná historie by navždy zůstala za horizontem. Znamená to, že bychom se nikdy nemohli dozvědět o prehistorii vesmíru. Prostě ten prostorový buffer (paměťový zásobník) by neumožňoval uchování celé historie. Už jsme si řekli, že žádná externí paměť mimo vesmír z principu neexistuje. Můžeme si však položit otázku, zda je ta expanze dostatečná, abychom dohlédli libovolně hluboko do historie vesmíru. Já se domnívám, že ne - z mnoha důvodů. Jednak nevěřím na počátek vesmíru, ať už by to byl velký třesk nebo stvoření, jednak za fundamentální vklad neurčitosti považuji, že z principu nedohlédneme k počátku vesmíru, a tak jsou počáteční podmínky zahaleny "kosmickou cenzurou". O tom napíšu zase příště.

Zjednodušeně si vesmírnou evoluci můžeme připodobnit jako posloupnost kroků nějaké deskové hry, třeba šachů, ale ještě lépe strategické hry "go". Kdo ví, co to jsou celulární automaty, může si představit třeba vývoj hry LIFE. Jen její mřížka by nebyla dvourozměrná jako u hrací desky, ale (nejméně) třírozměrná. Pak potřebujeme další dimenzi (= rozměr) pro archiv vývoje s násobnými nároky na paměťovou kapacitu (velikost desky krát počet kroků). Pokud bychom vizualizovali průběh, není absolutně nezbytné si pamatovat kauzální průběh od samého počátku. Ale potom žádný šachista podle rozestavení figur při koncovce neodvodí předchozí průběh. Aby hra měla smysl, musí však šachista mít k predikci budoucího vývoje  i svou paměť nebo záznam o dosavadním průběhu. Nemusí se stále vracet myšlenkami k samotnému zahájení, ale jistý buffer je nepostradatelný. Bez toho by se nemohly odvíjet - stejně jako ve vesmíru - kauzální děje. Musíme si však uvědomit, že součástí té vesmírné „hry" musí být též samotný šachista i s jeho pamětí.

Čas jako přibývající realita

Vesmír vytváří sebe sama, je tedy samonosný a autoreferenční, nechceme-li požít anglického výrazu „selfmade". Bez expanze by z toho nebylo nic. Neexistuje totiž žádné prvotní prostředí, ve kterém by se realita měla odehrávat. Ona se průběžně generuje expanzí.

Prvotní moderní náhled na vesmír vycházel ze statické představy pevného nehybného jeviště. Nikoho před nějakými sto lety nenapadlo, že by se měl vesmír rozpínat. Ještě Einstein vnímal vesmír jako statický časoprostorový válec a vymyslel dokonce kosmologickou konstantu, která měla v jeho rovnicích kompenzovat přitažlivé působení hmoty (gravitaci). Později její zavedení sice nazval největším omylem svého života, když začala vítězit představa rozpínajícího se prostoru, ale setrval u svého modelu absolutního prostoročasového monolitu ve tvaru obráceného kužele. Jako by prostoročas existoval permanentně v celé své deterministické minulosti i budoucnosti. Tím nedocenil dynamiku - tedy kreaci vesmíru v každém kroku své evoluce. Neexistoval pro něj samostatný prostor a samostatný čas, ale čtyřrozměrný časoprostor, jehož řezy udávaly souřadnice relativního prostoru a relativního času.

Představa expanze byla vždy spojena jen s prostorem. Vedou se sice odborné disputace o tom, zda se prostor bude rozpínat do nekonečna, anebo se zase zhroutí do velkého křachu (viz odstavec o kontrakci), ale expanze bývá téměř neoddiskutovatelně a spontánně svázaná vždy jen s prostorem. Když se však na expanzi podíváme s větší abstrakcí jako na přírůstek změn, pak už není jen „bobtnáním" prostoru v čase, nýbrž především expanzí času. Expanze času neznamená jeho natahování, či snad prodlužování jeho jednotek, ale proces jeho vytváření a trvání, tedy řetězec „rozepnutí" od jednoho okamžiku k následujícímu, od předešlého stavu reality ke stavu přítomnému, od přítomnosti minulé k přítomnosti aktuální. Analogicky jako expanze v prostorových dimenzích vytváří nový prostor, expanze v dimenzi časové generuje vždy nový čas, jenž chápeme jako vždy novou přítomnost, novou realitu, jako trvání, kontinuitu a pokračování existence všeho kolem nás. Expanze času tedy vždy znovu a znovu aktualizuje přítomnost.

V tomto pojetí se dovršuje zobecnění dimenzí původního statického - tzv. Minkowského - prostoročasu a dochází se k dynamickému pohledu na expandující dimenze časo-prostorové. Realita, kterou vnímáme jako vesmír, přibývá - expanduje postupně ve všech dimenzích. Časem jsme zvykli nazývat dimenzi, ve které se generují právě ty elementární ze změn. Abychom ty změny mohli sledovat jako hmotně-prostorové struktury, expanduje i prostorový buffer, který - jak již bylo řečeno - má nyní velikost ne menší, než vzdálenost, již světlo urazí za 15 miliard let. Naproti tomu elementární jednotka neboli kvantum času - jeden okamžik - uplyne tak rychle, že světlo se v prostoru nestihne ani pohnout. Čas tudíž nemá prostorovou manifestaci, jen dynamicky naplňuje jeho kapacitu - tedy prostorový buffer - stále novými změnovými stavy, kterým říkáme události.

Kdybychom si kvantum času představili vlnově, měl by nejkratší vlnovou délku a tedy nejvyšší frekvenci. V mém pojetí to znamená, že dimenze času expanduje nejrychleji a na nejvyšší energetické hladině (vyšší frekvence znamená vyšší energii). V celém vesmíru principiálně nenajdeme dost energie a dostatečně ostrý hrot, kterým bychom mohli rozpoznat jednotlivá kvanta času. Proto nám připadá, že plyne spojitě. Ta obrovská energie jeho expanze způsobuje, že časová dimenze je plochá. Znamená to, že se neuzavírá, a je tedy nekonečná. Představme si to jako sedačku na řetízkovém kolotoči, který se začal točit nekonečnou rychlostí, což způsobilo, že se utrhla a po tečně směřuje do nekonečna.

Dimenze, které expandují pomaleji, tedy ty prostorové, zůstávají uzavřené. Říká se tomu kladné zakřivení a můžeme si to představit jako sféru - kružnici nebo elipsu. Vytvářejí tak „prostotovou bublinu" v čase, jenž všechno obaluje a prostupuje. Sám čas je však pro nás neviditelný, protože jeho kvanta jsou pod hranicí detekce. Kdybychom použili metafory, tak dimenze času je sférou, která se „uzavírá" v nekonečnu, má svůj střed všude a obvod nikde.

Co je „to", co expanduje? „To" znamená veškeré jsoucno, celou dynamickou realitu - prostě všechno. Nespojujme si to s rozpínáním nějakého objektu v prostoru. Mohli bychom si totiž třeba říct, že sami se nerozpínáme. Když však sami sebe nasnímáme kamerou, je nepochybné, že kapacita záznamu „expanduje" s časem, což si můžeme představit jako políčka filmu. Že expanduje samotný prostor v kosmologických měřítcích, je dnes už prokázané. Jen se tento trend, který je v souladu s druhým termodynamickým zákonem, ne vždy považuje za zákonitý a nezvratný, jakož je nezvratná i šipka času.

Absurdní kontrakce

V úvahách kosmologů se stále pracuje s alternativou, že by se vesmír mohl začít smršťovat, ačkoliv je to v rozporu s růstem entropie a druhým termodynamickým zákonem. Takový vesmír by se časem zhroutil, říká se tomu velký křach. Pro mě však je podstatné, že by se tím narušila časová asymetrie, a z hlediska akumulace historie by nastala situace, jako by se historie zase „odestávala". Dokonce si myslím, že kdyby měl vesmír kontrahovat, nejenže by se tím začal vracet čas a hmota by nabyla formu antihmoty s obrácenou paritou, ale gravitace by začala odpuzovat, protože by si s expanzí - nyní zápornou - vyměnily místo. A negativní gravitace by zase tu kontrakci kompenzovala, takže tím se tato alternativa sama eliminuje.

Kdybychom nerespektovali asymetrii vesmíru, tedy nezvratnou šipku času, existovala by ještě jedna symetrická alternativa, která střídá období expanze počínající velkým třeskem a období kontrakce končící velkým křachem. Tato periodicky se opakující kosmologická alternativa se nazývá podle svého autora Poincarého návraty. Jako by vesmír musel „zapomenout" svou historii, aby se po ní vydal znovu. Uvažte sami, nakolik to zní realisticky. Připomíná mi to jednu scifi povídku, ve které se hrdina vždy probudí znovu do stejného dne.

Předchozí díly seriálu jsem zveřejnil zde, zde a zde.

Pokračovat bude dalšími díly: 5. Subjektivní nepředvídatelnost a 6. Objektivní nepředurčenost.

Autor látku podrobněji pojednal v těchto knihách:

VESMÍR V OVÁLU - jaký s neurčitostí není (Sázka s kosmology) 

ABSOLUTNÍ VESMÍR  v reálném čase (Císařovy stoleté šaty aneb kosmologie bez cenzury)