FQMT‘04: Kosmologie, gravitace, astrofyzika a víra ^Doporučený

čtvrtek, srp 01 2024
Napsal(a) IVANA HASLINGEROVÁ, šéfredaktorka revue Fragmenty

Tisk Email

Nabitý sál hotelu Pyramida očekává výše uvedenou přednášku nejvýznamnějšího astrofyzika současnosti Johna C. Mathera, nositele Nobelovy ceny za fyziku IVANA HASLINGEROVÁ, šéfredaktorka revue Fragmenty

Budoucnost nanotechnologií, vývoje kvantových počítačů, biochemie, medicíny a dalších vědních disciplin zásadním způsobem ovlivňuje chování velmi malých systémů velikosti řádově desítek až stovek nanometrů (1nm je miliardtina metru) nacházejících se v nerovnovážných podmínkách. Zejména v biologiii a medicíně hrají naprosto zásadní roli při chování biologických systémů na molekulární úrovni. A právě jim se věnuje mezoskopická fyzika, která se snaží propojit klasickou fyziku makrosvěta a kvantovou fyzikou mikrosvěta. Zaměřuje se na studium thermodynamiky stochastických nerovnovážných jevů při pohybu těchto částic a gravitaci mezi nimi.

V ČR byl průkopníkem tohoto oboru Vladislav Čápek, který uspořádal v srpnu 2002 první konferenci o této problematice. Bohužel 28. října 2002 zemřel. Zásluhu na tom, že konference mezoskopické fyziky pokračovaly i po smrti tohoto zaníceného vědce má především jeho přítel Václav Špička, který spolu s kolegou Theo Nieuwenhuizem uspořádal v roce 2003 v Leidenu setkání k uctění památky kamaráda Vládi Čápka. Na setkání se vědci dohodli, že se budou jednou za dva roky pravidelně v létě setkávat v Praze a vyměňovat si poznatky ze svých oborů na konferncích o mezoskopické fyzice.

První velká mezinárodní konference "Hranice kvantové a mezoskopické termodynamiky 2004 – FQMT‘04" se konala v Praze od 26. do 29. července 2004.

Nositel Nobelovy ceny za fyziku v roce 2003 za objev supratekutého ³He Antony Leggett na její zahajovací recepci ve Valdštejnské zahradě v budově Senátu ČR uctil památku doktora Čápka, který měl na něj zřejmě velký vliv, neboť Leggettův vlastní výzkumný zájem se postupně odklonil od zkoumání supratekutého ³He a "začal se především zabývat teorií experimentů, aby otestoval, zda vznik kvantové mechaniky bude i nadále popisovat fyzikální svět, když jej posouváme z atomární úrovně směrem k úrovni každodenního života. Jeho výzkum se zaměřil na supravodivost mědi, supratekutost ve vysoce degenerovaných atomárních plynech, nízkoteplotní vlastnosti amorfních pevných látek, koncepční otázky při formulaci kvantové mechaniky a topologické kvantové výpočty," jak je uvedeno na stránkách Akademie věd k této první konference.

Text k fotu: Václav Špička vítá vzácného hosta nositele Nobelovy ceny za fyziku Johna C. Mathera na přednášce v kongresovém sále hotelu Pyramida.

Letošní setkání vědců na konferenci "Hranice kvantové a mezoskopické termodynamiky 2024 – FQMT‘24" poběhlo tradičně v sala terreně Valdštejnské zahrady v Senátu parlamentu ČR pod záštitou předsedy Senátu ve spolupráci s Fyzikálním ústavem Akademie věd ČR v pondělí 22. července 2024. Senátor Jiří Drahoš spolu s 1. místopředsedou Senátu Jiřím Růžičkou a předsedkyní Akademie věd ČR Evou Zažímalovou uvítali vzácné hosty. Představení konference a její témata tradicně provedl Václav Špička, z Fyzikální ústavu Akademie věd ČR. A protože se jedná o vědce zabývající se stejným oborem - mezoskopickouu fyzikou - za dvacet let mají již co porovnávat a navíc se znají z předchozích konferncí, takže i když jde o opravdu velice obtížnou vědeckou oblast a jsou mezi nimi i nositelé Nobelových cen, měli si v nádherných prostorách Valdštejské zahrady okamnžitě o čem povídat. Atmosféra této mimořádné konference byla tařka rodinná.

Jiná situace byla na přednáškách, které byly opravdu hodny jejich jmen.

Kromě výše popsaným oblastem výzkumu byla letošní konfernce věnována zejména astrofyzice a otázkám studia vesmíru a reziduálních zbytků, které v něm zůstaly po jeho vzniku tzv. Velkým třeskem. Po vystoupení nobelovského kvantového astrofyzika Johna C. Mathera, který představoval s naprotou samozřejmostí fotografie z vnitřku vesmíru pořízené James Webb Space Telescopem (JWST) z NASA Goddard Space Flight Centera, jež vede, zavzpomínal pořadatel konference doktor Špička, že kdyby na první konferenci řekl, že budou za dvacet let astrofyzici zkoumat mezoskopickými metodami hlubiny vesmíru a vlastnosti reziduálních zbytků po Velkém třesku, jímž vesmír vznikl, považovali by ho za snílka ze scienty fiction.

A není bez zajímavosti, že výsledky astrofyziků s velkým zájmem vítá nejen člen posádky Apollo 11 Astronaut a geolog Harrison Schmitt, ale i ředitel Vatikánské observatoře Guye Consolmagn. V současné době po objevu, že náš vesmír vznikl Velkým třeskem neboli výbuchem neznámého obřího tělesa v mezihvězdném prostoru se reziduálním částicím zbylých po něm věnují opravdu špičkoví astrofyzivci celého světa.

Kosmologie, gravitace a astrofyzika

Tato slova rezonovala mezi přítomnými po vystoupení amerického astrofyzika Johna C. Mathera, vedoucího NASA GSFC v Greenbeltu v Marylandu. Ve své přednášce Kosmologie, gravitace a astrofyzika představil vesmírný dalekohled Jamese Webba, který byl vypuštěn 25. prosince 2021 a uveden do provozu v červenci 2022. Se svým zlatým okem o průměru 6,5 m a kamerami a spektrometry pokrývajícími 0,6 až 28 μm vytváří Webbův teleskop nádherné snímky z hlubin vesmíru a astrofyzici nevycházejí z překvapení o galaxiích, aktivních galaktických jádrech, oblastech s probíhající tvorbou hvězd a planet. Pracuje s tak neuvěřitelnou přesností, že pozorovatel na zemi by rozeznal na měsíci čmeláka. Rozšiřuje vědecké objevy velkého Hubbleova teleskopu tak, že namísto nezaostřených kusů obřích hmot zdajícíh se dosud jako neprůhledná mlhovina jsou vidět roje hvězd a nejvzdálenější galaxie spojuje s jejich původem z fluktuací kosmického mikrovlnného reliktního záření. Vědci intenzivně pátrají po některých z prvních objektů, které se zformovaly těsně po Velkém třesku, po prvních černých dírách či vzniklých galaxiích. Začínají pozorovat růst galaxií, vznik hvězd a planetárních systémů. Prostě mohou studovat všechny objekty ve sluneční soustavě od Marsu dále.

Dr. John C. Mather, který je vedoucí astrofyzik a vědecký pracovník projektu Vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST) v Goddardově středisku vesmírných letů NASA (GSFC) na přednášce ukázal jak stavěli s jeho týmem Webbův teleskop, proč studují infračervené záření a jaké jsou nejzajímavější současné objevy astrofyziky.

Od zahájení projektu v roce 1995 až do roku 2023 vedl vědecké týmy JWST. Jako postdoktorand na Goddardově institutu pro kosmická studia NASA v letech 1974-76 vedl návrhy na Cosmic Background Explorer, poté v roce 1976-88 přišel do GSFC, aby se stal vědeckým pracovníkem, v letech 1988-98 projektovým vědcem a hlavním výzkumníkem spektrofotometru FIRAS (Far IR Absolute Spectrophotometer) týmu COBE. S týmem COBE ukázal, že reliktní kosmické mikrovlnné záření má spektrum černého tělesa s přesností 50 částic na milion, čímž potvrdil model rozpínajícího se vesmíru s mimořádnou přesností. Tým COBE také vytvořil první mapu horkých a studených skvrn, které formovaly galaxie. Spolu s kolegou Georgem Smoorgem obdrželi v roce 2006 za práci v COBE Nobelovu cenu za fyziku.

Při poslechu přednášky geniálního astrofyzika Mathera člověk zkamení úctou a obdivem. Samozřejmě, že vím, že jsme všichni obklopeni molekulami či malými sytémy částic velikosti řádově desítek až stovek nm a že nejnovější bádání astrofyziků ukázaly, že jsou malé částice i v mezihvězdném prostoru, interagují mezi sebou a záleží na velikostech interčních energií mezi nimi, zda se začnou přitahovat a tvořit pevné vazby pro základy nových hvězd a galaxií, či se naopak budou odpuzovat. Ale přesto mne nikdy nenapadlo, že bude jednou Topologická metoda počítat interakční energie vesmírných reziduí v nekonečných vesmírných hlubinách. Škoda, že se toho dne o jeden rok jeji objevitel Jiří Pancíř nedožil. Zemřel 19. května 2023.

Největší záhady astrofyziky podle profesora Mathera

Přesto že nové výsledky astrofyziků jsou neuvěřitelné, nebo spíše právě proto, jsou sami velice pokorní a překvapení z toho co ještě neznají a možná nikdy nepoznají. Profesor Mather připustil, že řada pozoruhodných jevů se zatím vymyká našim experimentům i teoretickým rovnicím. Velké záhady astrofyziky jsou podle něj například v popsání vlastností černého prostoru, v němž je ukryta nehmotná obří gravitační energie držící vesmír pohromadě, zkoumání hmotných reziduálních pozůstatků po Velkém třesku létajících v tomto černém prostoru, odhalení, zda kromě našeho existují za ním ještě další vesmíry. Mather navíc připomněl Einsteinovu slavnou větu, že v běžném životě je směr času samozřejmý a nepochybný, ve fyzice nikoliv. V ní se můžeme dostat do časových smyček a pátrat jak vznikaly hvězdy na něž již hledíme. Vzpomněla jsem si na snímek na němž Einstetin zbožně spíná ruce při pohledu vesmírným dalekohledem do vesmíru a jsem přesvědčena, že kdyby byl přítomen na přednášce Kosmologie, gravitace a astrofyzika profesora Mathera, tak by je určitě spínal ještě víc. A jako hluboce věřící člověk by děkoval Bohu za to jak dochází k uplatňování jeho slov a geniálních myšlenek.

Nejzáhadnější silou vesmíru je černý prostor, v němž je ukryta gravitace

Astrofyzik Mathers, zjistil nejen že je náš vesmír ponořen do černého prostoru, ale že se do něj rozpíná a to stále rychleji. Temná energie v prostoru ukrytá je silou stojící proti pozorovanému zrychlování vesmírné expanze. Nebýt jí, tak by se vesmír rozpadl. Tato temná energie tvoří podle astrofyziků přes 70-84 % veškerého obsahu energie v kosmu. Navzdory tomu zůstává naprostou záhadou a její skutečnou podstatu neznáme. Je totiž jasné, že gravitace, která je nejdůležitější silou ve vesmíru je nejkomplikovanější silou neboť gravitony mají zřejmě nulovou hmotnost díky čemuž nikdo dosud neprokázal jejich reálnou existenci. Přestože víme jakou velkou silou gravitace působí, stále ji nevidíme. Gravitace hrající klíčovou roli při soudržnosti vesmíru je prostě stále zahalena tajemstvím. Je přitom tak silná, že z jejího chřtánu neunikne vůbec nic, dokonce ani světlo. Černý prostor se chová jako absolutně černé těleso. Podle kvantové mechaniky nelze kvantovou informaci ale zničit. Jen málokde se projevují rozpory mezi teorií relativity a kvantovou mechanikou tak výrazně jako u černých silách vesmíru. V nitru černého prostoru stojí dosud teorie relativity a kvantová mechanika přímo proti sobě.

Nevíme ani kde a zda vůbec má černý prostor konec. Natož co je za ním. Víme pouze, že v našem vesmíru existují celkem čtyři základní síly: elektromagnetická, za níž odpovídají fonony, slabá jaderná daná bozony a silná jaderná daná gluony. Všechno jsou to hmotné částice či vlny. Dodáním energie můžeme tyto tři síly sloučit do jediné tak jako se to děje v urychlovačích částic. Aby se k nim připojila také gravitace, museli bychom podle vědců srazit částice minimálně bilionkrát vyšší energií, než jakou je srážíme ve Velkém hadronovém srážeči LHC v evropské organizaci CERN.

Text k fotu: Zvědavý cestovatel vesmírem Webbův teleskop zásobuje neustále vědce na jedné z jeho planetek novinkami z hlubin záhadného černého prostoru.

Proč vzniklo po třesku víc hmoty než antihmoty?

Další velkou záhadou je, že současná termodynamika praví, že energie se neztrácí a že tudíž na počátku existence vesmíru mělo vzniknout stejné množství hmoty tvořené částicemi jako antihmoty sestávající z antičástic. Pokud by to ale tak bylo, pak by se protony navzájem zničily spojením s antiprotony, neutrony s antineutrony, elektrony by anihilovaly s pozitrony atd. a ve vesmíru by žádná hmota nezbyla. Pouze by vznikl úplně prázdný prostor jakési temné energie. Protože tomu tak není, muselo z nějakého neznámého důvodu na počátku vzniku vesmíru vzniknou víc hmoty než antihmoty a po anihilacích část hmoty zbyla na vznik hvězd a galaxií. Fyzici proto dál hledají nová vysvětlení proč místo nekonečné prázdnoty existuje vesmír plný hvězd a reziduálních zbytků.

Největší záhadou je, že náš vesmír se roztahuje čímž se zplošťuje a na nekonečné ploše kolem něj je s velkou pravděpodobností umístěno nekonečně dalších plochých vesmírů. Astrofyzici tvrdí, že vesmír je zakřivený a bude dokoce plochý. Že je zřejmě jen jedním z mnoha vesmírů ležících na nekonečné ploše multivesmíru.

Není proto divu, že tyto objevy astrofyziků zajímají představitele katolické církve.

Stvoření světa popsané v Bibli se najednou nezdá tak úsměvné, jak se z něj snaži dělat komunisté a pohané. Bůh mohl stvořit mnoho vesmírů na nekonečné ploše a v některém z nich se vyskytuje naše maličká zemička. Z kvantové fyziky navíc vyplývá, že v rámci každého takového dílčího kosmu existuje pouze konečné množství možných kombinací částic. Počet prvků v našem vesmíru je konečný, viz Mendělejova soustava prvků. Pokud tedy skutečně žijeme v multivesmíru na nekonečné ploše, pak by se v něm měly kombinace uspořádání částic postupně opakovat. Z čehož vyplývá, že by mělo existovat nekonečně mnoho paralelních vesmírů, z nichž některé se jen nepatrně liší od toho našeho či jsou naprosto totožné. Není divu, že se vědci a zejména astrofyzici snaží nalézt co je za našim vesmírem a zda je dalších vesmírů opravdu bezpočet.

A protože toto je zřejmě úkol nad síly lidské, jsou velice pokorní vůči Bohu a jeho nekonečné inteligenci a neznámé obří síle, která udržuje tento nekonečný prostor vyplněný ze 70 -84% neviditelnou bezhmotnou a přesto obrovkou temnou gravitační silou pohromadě. A to i přesto, že jsou schopni nahlédnout do hlubin našeho vesmíru a přijali teorii velkého výbuchu obrovského tělesa jako počátek vzniku našeho vesmíru. Přiznávají, že neznají odkud se ale vzala ta počáteční obří hmota, která vybuchla, že neznají proč a jak došlo k jejímu výbuchu s teplotou kolem 3000 K ani proč po jejím rozepnutí a tím způsobeným ochlazováním jejích částic se vesmír neroztáhl natolik, že by se rozletěl jako supernova kdyby ho černá energie za ním nebrzdila.

Věřme, že konference bude stimulantem propojujícím nejen svět mikro a makro částic, ale především navazujícím spolupráce mezi Einsteiny současné vědy a církevními hodnostáři, tak jak si to ve třináctém století přál Tomáš Akvinský, který podporoval tehdejší vědce scholastiky v jejich pohleu na svět na rozdíl od tehdejších církevních vůdců. Zajímal se o jejich výsledky stejně jako zná J. E. Dominik kardinál Duka OP výsledky kvantové fyziky a její aplikace jdoucí již nyní až k hranicím našeho vesmíru, ne-li za ně. Akvinský jako profesor na Sorboně věděl, že pokrok je pro lidstvo dobrý, ale vždy bude nad sebevětšími lidskými objevy stát vertikála kříže. A současné úspěchy ve vědě dávají za pravdu jeho slovům. Vědecké výsledky pomáhají návratu lidstva k pokoře před nekonečnou inteligenci, která vesmír(y) stvořila z ničeho a drží je obrovskou nehmotnou sílou v jasném uspořádání.

Text k fotu: Doktor Mather po skončení přednášky v sále hotelu Pyramida před zahájením večerního koncertu pořádaného pražským arcibiskupstvím.

"Z nových snímků z teleskopu Jamese Webba jsme opravdu nadšeni!" znělo v prohlášení Vatikánské observatoře k fotografiím dosud neviděného vesmíru, které dorazily na Zemi 12. července 2022 a které vědci datují do doby před 14 miliardami let. "Snímky jsou ohromující, každý se může přesvědčit na vlastní oči. Je to vzrušující předtucha toho, co se v budoucnu budeme moci díky tomuto teleskopu dozvědět o vesmíru. Tyto obrazy jsou nezbytnou potravou pro lidského ducha - jen chlebem člověk nežije - zvláště v dnešní době," psal ředitel Vatikánské observatoře, jezuitský bratr Guy Joseph Consolmagno SJ. "Vědecké poznatky, na nichž je tento teleskop založen, jsou naším pokusem využít inteligenci, kterou nám dal Bůh, k pochopení logiky vesmíru. Vesmír by nefungoval, kdyby neměl tuto logiku. Ale jak ukazují tyto obrázky, vesmír je nejen logický, ale také krásný. Je to Boží stvoření, které se nám zjevuje, a můžeme v něm vidět jak jeho úžasnou moc, tak jeho lásku ke kráse," říká Otec Colsomagno.

Přestože vědci na celém světě vyvíjejí díky rozvoji výpočetní techniky neuvěřitelné přístroje a mají k disposici poslední výsledky z fyziky pevných látek, kvantové fyziky, fyziky kvantových počítačů, jaderné fyziky, biofyziky a astronomie pořádají již dvacet let každým druhým rokem ve vědeckém světě již proslulá setkávání, sloužící k propojováním teoretického, experimentálního i aplikačního výzkumu klasické fyziky zabývající se makrosvětem a kvantové fyziky mikrosvěta stojí před nimi stále větší a větší otázky bez odpovědi. A v tom je velikost těchto vyjímečných lidí, že jsou si vědomi že nejsou všemocní a s pokorou se snaží odhalovat alespoň část inteligence Boží. A že probíhají setkání těchto supervědců v Praze za to patří dík Václavu Špičkovi. Jaký to má úžasný přínoss pro naší vědu nejde prostě popsat. To se musí zažít.

A pokud se vyskytnou hlupáci, kteří řeknou, co z toho máme, že si někdo zkoumá nějaký vesmír, tak opakuji, že zkoumání malých reziduí kolem nás i ve vesmíru má obrovský vliv na další rozvoj fyziky, chemie, biologie a medicíny, protože hraje zásadní roli při chování biologických systémů na molekulární úrovni. O rozvoji průmyslového využití nemluvě. A to, že si týden vysvětlují opravdu špičkoví vědci o nichž pouze jinak člověk zaslechne zprávy v technických novinkách, znají se a sledují práce jeden druhého, radí si, to je oparvdu obrovská síla ženoucí pokrok ve všech oblastech po celé zeměkouli. Sice zřejmě lidstvo neodhalí nikdy úplné taje vesmíru, ale pro jeho život má toto snažení vědců veliký přínos.

Za téměř 30 tel života práce v Akademii věd a na Universitě Karlově jsem zažila mnoho vědeckých konferencí, ale takto téměř domácí atmosféru lidí, z nichž několik má nobelovu cenu v astrofizice a špičkových církevních hodnostářů v čele s J. Em. Dominikem kardinálem Dukou, emeritním arcibiskupem pražským a primasem českým, který dal konferenci záštitu a staral se spolu se svou asistentkou Dominikou Bohušovou o mimopracovní programy po všech pět dnů trvání konference, jsem nikdy nezažila. O tom ale až v dalším článku.

Snímky Ivana Haslingerová, šéfredaktorka kulturně hospodářské revue Fragmenty

©Kulturní komise České republiky, z.s. 6.8.2024