OBSAH Kosmologie Kosmologie Standardní model

PRINCIPY

Separator

Na této stránce naleznete:
     Kosmologický princip
Antropický princip
Holografický princip
Princip kosmické cenzury
Machův princip
Logo
 
Separator
 

Kosmologický princip

Vesmír vypadá ve všech místech stejně. Každý pozorovatel, nezávisle na tom, kde se nachází, uvidí stejný obraz vesmíru kolem sebe. Všechna místa se jeví jako středy rozpínání vesmíru. Má-li rozpínání splňovat kosmologický princip (tj. ze všech míst vypadat stejně), musí být rychlost vzdalování objektů úměrná vzdálenosti objektů, a to v každém místě vesmíru.

Kosmologický princip

Prohlédněte si vzdalování objektů na prvním řádku z hlediska objektu C. Všechny se od něho vzdalují rychlostí úměrnou vzdálenosti. Na druhém řádku jsou tytéž objekty s rychlostmi při pohledu z objektu D. Opět se všechny objekty vzdalují rychlostí úměrnou vzdálenosti. Ve třetím řádku je situace z hlediska objektu E. Ze všech míst vidí pozorovatel naprosto stejnou situaci!

Antropický princip

Vesmír má přesně takové parametry, aby vyhovoval člověku. Existuje-li více vesmírů současně, žijeme právě v tom, kde se mohl vyvinout život našeho typu a proto se nemůžeme divit, že parametry našeho vesmíru jsou nastaveny tak, aby mohl vzniknout život. Nepatrná odchylka od hodnot základních konstant či jiných parametrů by znamenala vznik úplně jiného vesmíru, kde by nemohl existovat takový život, jak ho známe.

Antropický princip má své skalní příznivce i skalní odpůrce. Odpůrci argumentují zpravidla tím, že antropický princip odvádí pozornost od zkoumání skutečných počátečních podmínek v našem vesmíru. Uveďme některé zajímavé formulace antropického principu:

  • Brandon Carter (1974): Vesmír se všemi základními konstantami je takový, že na určitém stupni vývoje připouští vznik pozorovatelů.
  • John D. Barrow, Frank J. Trippler (1986): Ve vesmíru musí dojít k inteligentnímu zpracování informací. Jakmile k tomu dojde, nikdy už nezmizí (finální antropický princip).
    Poznámka: To je možné chápat lokálně – inteligence je stále na jednom místě nebo se z něho šíří podobně jako lokální zákony zachování ve fyzice (kontinuita); nebo globálně – inteligence může zaniknout, ale jinde se objeví. Globální formulace připomíná již čistou spekulaci.
    Poznámka: Kdyby měl finální antropický princip platit, nemohla by ve vesmíru proběhnout žádná další inflační fáze.
  • Stephen Hawking: Proč je vesmír takový jaký je? Kdyby byl jiný, nebyl by v něm nikdo, kdo by mohl podobné otázky klást.

Holografický princip

Veškeré vlastnosti látky v černé díře jsou dány charakteristikami na povrchu (entropií). Mnozí se dnes pokouší aplikovat holografický princip na celý vesmír. Tam ale není ani u uzavřeného ani u otevřeného vesmíru zřejmé, co je jeho povrch. Zpravidla se nahrazuje horizontem částic (pozorovatelným vesmírem). Při inflační fázi a následném ohřevu, kdy se produkuje velké množství entropie, nemůže holografický princip v této podobě platit. Zdá se, že neplatí ani v uzavřeném vesmíru. Holografický princip také použil Eric Verlinde ve své nové gravitační hypotéze (gravitaci považuje za vnější projev chování částic v mikrosvětě, za tzv. entropickou sílu, viz AB 46/2011)

Princip kosmické cenzury

Nikde ve vesmíru není možné pozorovat holé (nahé) singularity. Například singularita v centru černé díry je vnějšímu pozorovateli skryta pod horizontem událostí (pod Schwarzschildovým poloměrem).

Machův princip

Veškeré dění, setrvačnost těles a celý Newtonův pohybový zákon má původ ve všech tělesech ve vesmíru. Schopnost těles setrvávat v daném pohybu není proto vlastností těles samotných, ale je způsobena všemi tělesy přítomnými ve vesmíru. Je například parabolický profil kapaliny v rotujícím vědru způsoben rotací vědra nebo vědro stojí a kolem rotuje celý vesmír? Podle Machova principu je to jedno. K tomu, aby setrvačnost indukovaná celým vesmírem byla konečná je ovšem třeba konečný vesmír.

Machův princip silně ovlivnil Alberta Einsteina při formulaci obecné relativity. Trajektorie těles jsou dány zakřivením časoprostoru, které způsobují všechna tělesa ve vesmíru. Machův princip používá preferovaný inerciální systém, ne všechny inerciální systémy jsou rovnocenné. Pokusů o vzkříšení Machova principu se objevuje celá řada a formulace jsou většinou takové, aby se předpovědi shodovaly s OTR. Například v roce 1999 se objevil tzv. zobecněný Machův princip (Sergio Dagach, Louis Dagach). Jeho základní myšlenky jsou:

  • Změna vlastností hmotných objektů (hmotnost, elektrické a magnetické pole, dilatace času) jsou způsobeny rychlostí vzhledem k okolní hmotě, nikoli referenční soustavou pozorovatele.
  • V okolí hmotného tělesa existuje ke každé události preferovaný (Machův) lokální inerciální systém, jeho okamžitá rychlost je pouze funkcí vzdálenosti od tělesa a jeho hmotnosti, například pro sféricky symetrické, nerotující, nenabité těleso je rovna rychlosti systému padajícího volným pádem z nekonečna, v = (2GM/r)1/2. V tomto systému jsou minimalizovány hodnoty fyzikálních veličin popisující testovací částici (tak ho lze definovat).
  • Světlo se v Machově systému (a jedině v něm!?) pohybuje izotropně a hodnoty fyzikálních veličin popisující testovací částici nezávisí na směru.
  • Hodnoty čtyřvektorů fyzikálních veličin testovací částice pro dvě různé rychlosti vzhledem k preferovanému Machově systému jsou spojeny Lorentzovou transformací. (Ale souřadnice ve dvou různých lokálně inerciálních systémech nejsou).

Většina předpovědí takto formulovaného Machova principu se shoduje s OTR, ale existují některé odlišnosti, které nebyly experimentálně potvrzeny.  OTR stále zůstává jedinou základní teorií gravitace, která není ve sporu s experimentem.


Separator
OBSAH Kosmologie Kosmologie Standardní model