KOSMOLOGICKÁ KONSTANTA

 

 

Vojtěch Juránek

 

Má nějaké gravitační účinky vákuum? Co je to gravitace vakua? Jak tato otázka vznikla?

Záhy po vytvoření obecné teorie relativity se Einstein pokusil vybudovat na jejím základě matematický model vesmíru. Bylo to ještě před před Fridmanovými pracemi a před Hubbeleovým objevem rudého posuvuspektrálních čar ve světle galaxií. Einstein byl v té době přesvědčen, že vesmír je stacionární. Aby dosáhl rovnováhy mezi gravitační silou, musel do svých rovnic zavést sílu odpudivou, která nezávisí na hmotnosti. Tato síla by pak mohla učinit vesmír stacionární. Zrychlení, které tato síla uděluje tělesům, je univerzální a nezávisí na hmotnosti tělesa, pouze na jeho vzdálenosti. Protože odpudivá síla nezávisí na hmotnosti druho tělesa, dala by se vysvětlit tím, že po celém vesmíru je rovnoměrně rozložena neviditelná hmota, která na všechno gravitačně působí, nebo ještě lépe, že sám prostor hmotu odpuzuje. Konstanta úměrnosti, obdobná gravitační konstantě, se nazývá kosmologická konstanta a značí se řěckým písmenem l . K tomu, aby nastala rovnováha mezi gravitační silou a odpudivou silou, musí být kosmologická konstanta neobyčejně malá. V naší sluneční soustavě je odpudivá síla neměřitlná, nicméně na obrovské vzdálenosti se projevovat může.

Po obejevu rudého posuvu ve spektrech galaxií a poté co Fridman vypracoval svou teorii, kde nalezl řešení gravitačních rovnic i bez kosmologické konstanty, došel Einstein k závěru, ze se konstanta do rovnic zavádět nemá. Později to dokonce nazval největším omylem své vědecké kariéry.

Avšak tím historie kosmologické konstanty nekončí. Myšlenka na ni byla znovu oživena ve 30. letech, když bylo nutno vyslětlit nesoula mezi odhadovaným stářím některých vesmírných objektů a stářím vesmíru, zpočteným z Hubbleovy konstanty. Zavedení kosmologické konstanty do rovnic tento problém mohlo řešit. V 50. letech byla vytvořená současná teorie hvězdného vývoje a byly revidovány odhady Hubbleovy konstanty. Ukázalo se, že stáří hvězd je podle nové teorie v dobrém souladu s dobou rozpínání určenou revidovanou hodnotou Hubbleovy konstanty. Tím odpadla také nutnost zavádět kosmologickou konstantu do rovnic.

V roce 1967 došlo již k třetímu oživení myšlenky kosmologické konstanty. Tehdy byly totiž objeveny kvasary a jejich zvláštní vlastnosti. Zavedením odpudivé síly bylo možno vysvětlit např. takové vlastnosti, že zdánlivá jasnost kvasaru naní závislá na jeho vzdálenosti. Nicméně poté, co se zjistilo, že byl chybný predpoklad, že absolutní jasnosti kvasarů jsou přibližně stejné, byla kosmologická konstanta z rovnic opět vypuštěna. Již potřetí...

Existence či neexistence kosmologické konstanty se již zdála být vyřena. Avšak mezinárodní tým kosmologů učinil nedávno objev, který vysvětluje právě existencí odpudivých sil ve vesmíru. Tým došel podle časopisu Science ke svým závěrům na základě pozorování supernov třídy la, nacházejících se 7 až 10 miliard světelných let od Země. Výpočty ukázaly, že všech 14 explodujících objektů je od nás asi o 10 až 15 procent dále, než by mělo být (počítáno pro nejextrémnější případ, vycházející z toho, že ve vesmíru není dost hmoty na k výraznějšímu zpomalení expanze). Analýza rudého posuvu také potvrdila, že vzdálenější (a tedy starší) objekty se od nás vzdalují pomaleji. Kosmologové vysvětlují tyto skutečnosti působením antigravitační síly, která expanzi vesmíru urychluje (viz. LN z 10.4.1998). Ostatní vědci však zůstavají skeptičtí. Podle dr. Jiřího Grygara mají informace zveřezněné mezinárodním týmem seriozní podklad, avšak z nich vyplývající závěry jsou poněkud odvážné. Situaci hodnotí citátem od J. Wheelera: ”Nikdy nespěchej za tramvají, krásnou ženou nebo kosmologickou teorií. Za pět minut se objeví další.”

 

Literatura: Igor Novikov: Černé díry a vesmír, Mladá fronta, Praha 1989

Akademie (přiloha LN) z dne 10.4.1998