Stručná historie téměř všeho

Seznamte se se základy života a vesmíru

Jak jsme se sem dostali? Odkud se vzal vesmír? Co je to vlastně vesmír? Těmito otázkami se velcí myslitelé a vědci zabývají již po tisíciletí, ale teprve nyní se začínáme blížit k vytvoření úplného obrazu našeho, fascinujícím způsobem složitého, vesmíru.

Toto shrnutí vám poskytne odpovědi na všechny hlavní existenciální otázky. Dozvíte se, jak vznikl vesmír, jak se zrodil život a jak přišly velké mozky světa na své převratné myšlenky.

Ale jakkoli nám věda dala mnoho, pokud jde o naše chápání světa, četné otázky jsou stále nezodpovězené. Mnoho forem života žijících v hlubinách našich oceánů, velká část toho, co tvoří vesmír, a dokonce i prvky světa pod našima nohama stále zůstávají zahaleny tajemstvím.

Vesmír se vyvinul z neuvěřitelně hustého bodu ohromnou rychlostí

Píše se rok 1965. Dva radioastronomové, Arno Penzias a Robert Wilson, pracují s velkou komunikační anténou v New Jersey. Snaží se najít kousek rádiového ticha, aby mohli provádět experimenty. Ale ukazuje se to jako téměř nemožné. Kamkoli anténu nasměrují, objeví se trvalé rušení – podivné, neostré syčení, které prostě nemizí.

Penzias a Wilson zkoušejí všechno, aby se syčení zbavili. Přestavují své přístroje. Přestavují a znovu testují své systémy. Vylezou na anténu a očistí ji od ptačích výkalů. Sykot prostě nezmizí.

V rozčilení kontaktují Roberta Dicka, astrofyzika z Princetonu. Když Dicke vyslechne jejich příběh, okamžitě ví, oč jde – je to záření kosmického pozadí, které zůstalo po zrodu vesmíru. Úplnou náhodou se Penziasovi a Wilsonovi podařilo najít první konkrétní důkaz velkého třesku – okamžiku, kdy se zrodil náš vesmír.

Co se tedy přesně stalo, když vesmír vznikl?

Teorie velkého třesku tvrdí, že vesmír vznikl jako jediný bod nicoty zvaný singularita. Tento bod byl tak kompaktní, že neměl žádné rozměry. V tomto jediném, nekonečně hustém bodu byly soustředěny všechny stavební kameny vesmíru.

Najednou (a nikdo neví proč) tato singularita explodovala. V jediném okamžiku se veškerý budoucí obsah vesmíru rozletěl do prázdna.

Rozsah a rychlost této exploze je těžko představitelná. Vědci se domnívají, že bezprostředně po velkém třesku se vesmír každých 10-34 sekund zdvojnásobil. Možná je těžké pochopit, jak rychle to je, takže to řekněme jinak. Během pouhých tří minut se vesmír zvětšil z nepatrné skvrnky na více než 100 miliard světelných let v průměru. 98 % veškeré hmoty spolu se základními silami, které řídí vesmír. To vše vzniklo za dobu, kterou potřebujete k přípravě sendviče.

Když se tedy vrátíme k Arno Penziasovi a Robertu Wilsonovi a jejich syčení, co přesně objevili?

Intenzivní energie uvolněná během velkého třesku se nakonec ochladila a přeměnila na mikrovlny. Právě tyto mikrovlny Penzias a Wilson zachytili jako syčení. A k tomu, abyste tento důkaz zpozorovali, nepotřebujete ani obrovskou komunikační anténu; zvládne to každý, kdo má televizi. Stačí rozladit televizi a poslouchat, jestli se mezi stanicemi neobjevuje podivný statický šum. Přibližně 1 % tohoto statického rušení je pozůstatkem velkého třesku – pozůstatkem prvních okamžiků našeho vesmíru.

Vesmír je tak velký, že v něm pravděpodobně existují další bytosti, jen jsme je zatím nenašli

Myslíte si, že jsme ve vesmíru sami?

Než odpovíte, podívejme se nejprve na zvláštnosti vesmíru. Od velkého třesku se vesmír rozpíná. Z malinké skvrnky, kterou byla singularita, se viditelný vesmír rozrostl na více než milion milionů milionů kilometrů.

V tomto obrovském prostoru se nachází přibližně 140 miliard galaxií. I toto číslo je pravděpodobně příliš velké na to, aby ho kdokoli z nás dokázal skutečně pochopit. Pojďme si to tedy říci relativněji. Kdyby každá z těchto 140 miliard galaxií byla zmrzlým hráškem, bylo by jich tolik, že by zaplnily velký sál. To je hodně hrášku.

Astronomové si nejsou jisti, kolik hvězd je v naší vlastní galaxii. Odhadují však, že je to něco mezi 100 a 400 miliardami hvězd.

Nyní si tuto otázku položme znovu, tentokrát s vědomím, že vesmír je tak obrovský, s mnoha galaxiemi, hvězdami a planetami: Myslíte si, že jsme ve vesmíru sami? Zdá se to nepravděpodobné, že? Vesmír je tak velký, že tam venku pravděpodobně existují další bytosti, jen jsme je zatím nenašli.

Ale kolik je tam vlastně mimozemšťanů? Podle rovnice profesora Franka Drakea z roku 1961 je možné, že jsme pouze jednou z milionů dalších vyspělých civilizací.

Zde je způsob, jak Drake provedl svůj výpočet. Nejprve vydělil počet hvězd ve vybrané části vesmíru počtem hvězd, které by mohly podporovat planetární systémy. Poté tento počet vydělil počtem systémů, které by teoreticky mohly podporovat život. Nakonec tento počet vydělil počtem planet, na kterých by se mohl vyvinout inteligentní život.

Ačkoli se počet při každém dělení nesmírně zmenšuje, Drake dospěl k závěru, že existuje velké množství civilizací. Odhadoval, že jen v naší galaxii mohou existovat miliony vyspělých civilizací.

Ale nenechme se příliš unést. Jak jsme již zjistili, vesmír je obrovský. Průměrná vzdálenost mezi dvěma hypotetickými civilizacemi je pravděpodobně nejméně 200 světelných let. Jeden světelný rok mimochodem odpovídá přibližně 9,3 bilionu km. Takže i kdyby mimozemské civilizace existovaly, jsou pravděpodobně tak daleko, že je nepravděpodobné, že bychom je v dohledné době spatřili.

Isaac Newton chtěl pochopit, jak se vesmír a Země pohybují

Isaac Newton se věnoval rozvoji vědy. A byl připraven pro tuto věc obětovat i své tělo.

Málokdo jiný by se například pokusil zkoumat mechaniku lidského zraku tak, že by si do oka strčil jehlu. A mnoho vědců by pravděpodobně nezíralo do Slunce, aby otestovalo hranice naší schopnosti – zírání do Slunce.

Ano, Isaac Newton byl dost výstřední. Byl také jedním z nejgeniálnějších a nejvýznamnějších mozků, které kdy žily.

Mnozí považují za nejvlivnější dílo Isaaca Newtona Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

Tento titul se však na seznamu letní četby většiny lidí neobjeví. Je totiž neuvěřitelně obtížný na pochopení. Newton ji záměrně vytvořil tak, aby ji laik téměř nemohl pochopit. Nechtěl se o své myšlenky dělit s pouhými amatéry. Ale pro ty, kteří ji pochopí, je Principia jedním z nejdůležitějších vědeckých děl všech dob.

Obsahuje mnoho převratných myšlenek. Například Newtonův univerzální gravitační zákon. Ten říká, že všechna tělesa ve vesmíru (velká i malá) působí přitažlivě na všechna ostatní tělesa. Míra jejich přitažlivosti je úměrná jejich hmotnosti. Vezměme si tedy dva příklady: Hvězdy, které jsou obrovské, mají gravitační sílu dostatečně silnou na to, aby přitahovaly planety na oběžnou dráhu. Ale vaše stolní lampa s relativně malou hmotností působí mnohem menší gravitační silou. Proto nevidíte, že by kolem ní obíhaly vaše tužky.

Principia pomohla vědcům pochopit mnoho o vesmíru a také více o planetě Zemi. Newtonovy zákony nám například umožňují odhadnout hmotnost Země – je to asi 5,9725 miliardy bilionů metrických tun.

Pomohly nám také odhalit skutečný tvar planety. Newtonovy zákony prokázaly, že Země není kulovitá. Síla rotace Země způsobuje, že se na pólech mírně zplošťuje a na rovníku vyklenuje. Přesněji řečeno je tedy Země spíše zaobleným sféroidem než skutečnou koulí.

Přestože nám Isaac Newton pomohl dozvědět se více o pohybu a tvaru naší planety, neřekl nám nic o jejím stáří.

Radioaktivita ukázala, jak moc je Země stará

V roce 1650 se irský arcibiskup James Ussher rozhodl, že se pokusí odpovědět na dlouholetou otázku – jak stará je Země?

Na základě informací obsažených ve Starém zákoně a několika dalších historických dokumentech se Ussher pustil do práce. Po pečlivém zvážení přišel s velmi přesnou odpovědí – země byla stvořena v poledne 23. října 4004 před naším letopočtem.

Ussherova odpověď se příliš neujala. Většina vědců se v té době domnívala, že planeta je mnohem, mnohem starší. Jediným problémem bylo, že neměli možnost určit její přesné stáří.

Geologové v devatenáctém století dokázali z hornin Země vyčíst mnohé. Podle vrstev v horninách mohli určit, že v historii Země proběhlo mnoho geologických období. Dokázali určit, které horniny jsou starší a které novější, a že vytvoření každé vrstvy horniny muselo trvat miliony let. Nemohli si však být jisti, jak dlouho přesně.

Stáří Země se podařilo zjistit až ve dvacátém století. A nástrojem, který toto tajemství konečně odhalil, byla radioaktivita.

Pojem radioaktivita pochází z roku 1896, kdy Marie a Pierre Curieovi zjistili, že některé horniny uvolňují energii, aniž by se projevila změna jejich velikosti nebo tvaru. Tento jev pojmenovali radioaktivita. Práce manželů Curieových zaujala fyzika Ernesta Rutherforda. Rutherford zjistil, že radioaktivní prvky se rozpadají na jiné prvky. Například jeden druh uranu (uran-235) se rozpadá na druh olova (olovo-207). Navíc tento rozpad probíhá vždy stejnou rychlostí. Rozpad poloviny prvků v daném vzorku trvá vždy stejně dlouho. Tento proces se nazývá poločas rozpadu a je velmi užitečný pro odhad stáří nějaké věci.

Když znáte poločas rozpadu uranu 235 a víte, že se rozpadá na olovo 207, můžete vypočítat stáří horniny změřením aktuálního množství těchto dvou prvků v ní.

Teprve v roce 1956 se všechny tyto objevy spojily a bylo známo stáří Země. V tomto roce Clair Cameron Patterson vypracoval přesnou metodu datování pomocí starých meteoritů. Určil, že stáří Země je přibližně 4,55 miliardy let – cca 70 milionů let.