9 zložiek trojdimenzionálneho tenzora

Štvorrozmerným priestorom možno popísať zakrivenie v dôsledku troch priestorov a jedného času. Tenzor nazývaný metrický tenzor, je vhodný na meranie vzdialenosti v zakrivenom priestore.

Vážne diskusie v súčasnosti vyvoláva obrovský priestor, tvar a súčasnosť univerza, ktoré nás obklopuje, ako aj filozofické následky tohto poznania.

Citujúc slová akademika Károlya Nagya, fyzik Max Planck (1858-1947) „otvoril bránu do kvantového sveta“ a stal sa tak kľúčovou postavou pri vytvorení kvantovej teórie. Keď mal Georg Friedrich Bernhard Riemann (1826-1866) šesť rokov, vyriešil takmer všetky matematické úlohy. Ako desaťročného ho už učili univerzitní profesori. Ako 14-ročný vynašiel večný kalendár. Potom vytvoril zložitú matematickú teóriu, v ktorej za východiskový bod považoval elementárne zákony a tieto pretransformoval do veľkého všeobecného „pléna“, teda do ustavične naplneného priestoru. Vďaka tejto jeho predstave bolo možné prelomiť vtedajšie všeobecné matematické názory. O storočie neskôr bola na tom založená revolúcia fyzikálnych vied. Reimann v roku 1851 odovzdal Gaussovi svoju dizertačnú prácu, v ktorej boli základom jeho všeobecnej teórie komplexné funkcie. Vedel, že k tomu, aby sme pochopili fyzický svet, musíme mať úplne jasno o pojme priestor. Priestor pre neho predstavoval geometriu. Sú tri typy geometrie: euklidovská, hyperbolická a eliptická.

Riemann zistil, že priestor má vlastnosť, ktorú treba preskúmať, a to vzdialenosť (inými slovami metriku). Zovšeobecnil to na prípady, keď plocha nie je rovná. Napríklad zovšeobecnenie Pytagorovej vety: Riemann pomocou funkcie definoval okamžitú vzdialenosť. Obvykle od zakrivenia priestoru, dokonca aj v prípade zakrivenia meniaceho sa po bodoch.

Informačný paradox čiernych dier

V strede každej čiernej diery strácajú všetky zákony platnosť. Vo východiskovom bode univerza sa čas zastaví. Ak by sme film stvorenia premietli spätne, videli by sme, že univerzum pochádza z bielej diery, z časopriestorovej singularity.

Predkami materiálov sú protóny, elektróny a neutróny. Vesmír spočiatku nebol transparentný, pretože fotónové žiarenie bolo najprv absorbované a potom znovu emitované. Vesmír sa o 300 000 rokov neskôr stal dostatočne transparentným na to, aby sa mohli fotóny pohybovať priamočiaro.

Americký fyzik a profesor kozmológie Alan Harvey Guth skúmal magnetické monopóly. Tieto častice majú na rozdiel od obvyklých dvoch pólov magnetu len jeden pól. Podľa teórie fyziky magnetický monopól existuje, ale v skutočnosti sa ešte nenašiel! Po preskúmaní niekoľkých tisíc ľudí som dospel k nasledovnému zisteniu. Matematické zákonitosti vzťahujúce sa na bipolárne a monopolárne javy možno analogicky rozpoznať aj v pravidlách ľudského tela fyzickej a vlnovej povahy. Na naše fyzické telo sa vzťahujú pravidlá bipolarity a na vlnové telá (energia, pocity, myšlienky, vzťahy, duša, duch) pravidlá monopolarity.

Na fyzickej úrovni sa protiklady priťahujú. Viď typické správanie sa magnetu, kde sa protipóly zlepia. Na úrovni duše a ducha je situácia úplne odlišná a podobné polia sa navzájom zosilňujú. Rezonujúce energetické polia sa teda navzájom priťahujú, ako aj rovnako zmýšľajúci ľudia.

Svetlo aj človek majú dvojakú povahu, súčasne sú hmotou aj vlnou.

Keď sa fotóny po veľkom tresku vyslobodili, začali byť transparentné. Fotóny sa začali pohybovať po rovných dráhach a tieto svoje vlastnosti si zachovali dodnes. V dôsledku Dopplerovho javu tieto fotóny stratili energiu. Ich súčasnú energetickú hladinu – a teda aj ich vlnovú dĺžku – možno vypočítať. Hviezdy, galaxie a množiny galaxií pravdepodobne vznikli pri veľkom tresku v dôsledku energetickej nerovnováhy, ktorá v univerze vznikla. Vďaka tomu sú chemické prvky relatívne hojné. Priestor sa nielen rozširuje, ale sa aj zrýchľuje a niečo ho rozpína. Podľa kvantovej fyziky je to vesmírne vákuum.

Toto vákuum je plné energie. Je ako stlačená pružina, ktorá je plná energie a chce sa roztiahnuť. V ríši kvánt nie sú odpoveďou na otázky presné čísla, ale rozdelenia pravdepodobnosti. Kvantová teória viedla k objavom doposiaľ neznámych častíc. Na začiatku 20. storočia sme poznali len protóny, neutróny a elektróny. Potom bol objavený nový rádioaktívny rozpad, v ktorom neutrón emituje jeden elektrón a jeden protón. Podľa predpokladu Wolfganga Pauliho z roku 1930 sa počas reakcie musí uvoľniť aj dovtedy neznáma iná častica. O rok neskôr Enrico Fermi nazval vystrelenú časticu neutrínom (malým neutrónom). Myslel si, že táto častica je zodpovedná za chýbajúcu energiu po rádioaktívnom rozpade. Nositeľ Nobelovej ceny, americký fyzik Frederick Reines a kapitán letectva Spojených štátov Clyde Lorraine Cowan v roku 1956 objavili, že nukleárny reaktor pri rieke Savannah emituje neutrína. V roku 1995 dostal Reines za tento objav Nobelovu cenu, ktorú prebral aj v Cowanovom mene, ktorý sa jej udelenia nedožil. Neutrína boli do konca roku 1998 považované za častice bez náboja a hmoty. Dovtedy nikto nezmeral hmotnosť neutrín.

András Kovács – Magyar in San Francisco

Jadrové reakcie

Z jadrovej reakcie pochádza aj energia hviezd. Keď hviezdy explodujú, uvoľnia ohromné množstvá energie a vyžarujú neutrína, ktoré prenikajú aj cez zem. V roku 1965 boli objavené neutrína pochádzajúce z mimozemských zdrojov. Pod vedením Fredericka Reinesa bolo nájdené (v zlatej bani v Južnej Afrike) neutríno s inými vlastnosťami, ktoré dostalo názov miónové neutríno.

Neutrína s takýmito vlastnosťami boli zistené aj ako vedľajší produkt jadrovej reakcie v národnom laboratóriu v Brookhaven. V Stredisku lineárneho urýchľovača v Stanforde vedci objavili častice tau. Bol to tretí typ neutrína. Jednou z úžasných vlastností neutrín je, že sú schopné zmeniť svoj tvar. Tento jav sa nazýva osciláciou neutrín. Takto sa môže elektrónové neutríno zmeniť na miónové neutríno alebo tauonové neutríno.

V roku 1987 bol z južnej pologule spozorovaný výbuch supernovy vo Veľkom Magellanovom mraku a tiež sa tam našli neutrína. Neutrína teda museli preniknúť cez zem, aby sa dostali k detektorom. V roku 1998 bolo zistené, že neutrína predsa len majú hmotnosť. To zmenilo dovtedajšie názory na hmotu, hustotu a vznik univerza. Ako som už spomenul, neutríno elektrónového typu sa mení na neutríno miónového alebo tauonového typu. Podľa kvantovej teórie je takejto zmeny schopná iba častica, ktorá je hmotná. Je pravda, že ju ešte nikto nedokázal zmerať, ale našla sa tak časť chýbajúcej hmoty vesmíru. Čo je vlastne táto chýbajúca hmota? Medzi množinami galaxií sú veľké prázdne vesmírne bubliny. Na mape, ktorú spracovala Margaret Geller, je na oblohe severnej pologule uvedených 6000 galaxií, ktorých rozsah je 650 miliónov svetelných rokov. Vedci začali skúmať sily, ktoré držia galaxie pohromade a pritom narazili na záhadu. Viditeľná hmota sa ukázala byť menšia, než by bolo potrebné k tomu, aby gravitácia udržala galaxiu spolu.

Z toho sa dalo vyvodiť len to, že galaxie sú presiaknuté nejakou neviditeľnou hmotou, ktorá tvorí ich značnú časť, t.j. 90% hmoty galaxií. Táto tajomná, neviditeľná, ale predsa prítomná hmota dostala názov „temná hmota“. Táto hmota je zatiaľ vo svojej hĺbke pre vedu neznáma. Nie je barionická – teda nie je zložená z atómov a subatomárnych častíc – ale z niečoho doteraz neviditeľného. Je to asi jedna z najväčších záhad astronómie. Kľúč kozmológie sa skrýva vo vlastnostiach hmoty. V neviditeľných energiách a informačných poliach.

Ak je hmotnosť vesmíru menšia, než kritická hodnota, potom expanziu nič neobmedzuje. Ak je väčšia, vesmír sa môže kvôli gravitácii rozpadnúť. Môže nastať „veľký kolaps“. Podľa Einsteina existuje jedna neznáma sila, ktorá pôsobí proti gravitácii.

Zvláštna energia, vákuum

Plochý vesmír sa rozširuje buď spomalene alebo zrýchlene. Ale čo ak je vo vesmíre ešte niečo, čo má vplyv na expanziu? Táto neviditeľná, zvláštna energia vo vesmíre, ktorú necítime, nevnímame a predsa ovplyvňuje štruktúru časopriestoru. Osud univerza závisí výhradne od tejto zvláštnej energie.

V roku 1998 Saul Perlmutter v Projekte kozmológie supernov pojednáva o supernovách. Po niekoľkoročných pozorovaniach sa ukázalo, že vo vesmíre je prítomná taká veľká sila, akú veda ešte nikdy nezaznamenala. Vedci dokázali fantastickú vec – vo vesmíre nie je dostatok hmoty na to, aby akákoľvek teória založená na hmote mohla byť pravdivá. Neviditeľná sila všetko stále rýchlejšie od seba odpudzuje. Hustota vesmíru je iba 20% takej hustoty, ktorá by zastavila tempo expanzie.

Podľa Williama Pressa, túto „zvláštnu energiu“ možno chápať tak, akoby príroda postavila do boja aj akúsi piatu silu, ale túto silu doteraz ešte nikto nepocítil. Vo vákuu je akýsi negatívny tlak, ktorý je pre vedu cudzí. Táto „zvláštna energia“ vo vesmíre je tajomnou prírodnou silu, ktorá neustále rozširuje priestor.

Profesor Princetonskej a Harvadskej univerzity Paul Steinhard je otcom jedného z alternatívnych modelov. Túto „zvláštnu energiu“ nazval kvintesenciou, podľa piateho prvku prírody Aristotela. Fyzikom známe prvé štyri sily sú: gravitácia, elektromagnetizmus, silné a slabé jadrové sily. Kvintesencia, ktorú ešte nikto nedetekoval, sa tak stáva piatou silou. V súčasnosti kozmológov veľmi zamestnáva práve táto záhada.

Vo vesmíre funguje negatívny tlak, obrazne je to P <1. Nevie sa, či je to zakrivenie, kvintesencia alebo niečo iné, ale má to vplyv na fyzikálne javy.

Kvazary – kvázihviezdne objekty – vyžarujú obrovské množstvo radiačnej energie, ktorú astronómovia zaznamenávajú. Elektrón sa líši od kvarku. Nakoľko sa elektrón podľa časticových fyzikov líši od kvarku, pri ich vzniku sa naruší symetria. Vedci narazili na problém, pri ktorom sa hodnota hustoty z nejakých dôvodov stala negatívnou. V roku 1995 vznikla nová teória, teória superstrún. Namiesto štyroch dimenzií časopriestoru pracuje s jedenástimi v tom zmysle, že rovnice teórie superstrún modelujúcej vesmír používajú jedenásť rozmerov. Správanie sa štvorrozmernej geometrie je deviantné, odchyľuje sa od obvyklého.

Na myseľ mi prichádzajú Einsteinove slová: „Približujeme sa k Bohu“. Snom fyzikov je taká zjednotená teória o priestore, ktorá popisuje všetky prírodné sily, ktoré dnes chápeme len ako vyššie geometrické a topologické abstrakcie. Obraz vesmíru dnes vytvárajú matematici, fyzici ho používajú, astronómovia potvrdzujú a následne ho údajmi podložia. Kozmológovia to nakoniec nakreslia.

Keby sa všetky vedecké odbory vzájomne podporovali, možno by sme ľahšie pochopili zákony prírody. Úžasné tajomstvo prírody, Božiu rovnicu – matrix.