Proč by měl být život jenom na Zemi?

5. prosince 2013

Rozhovor s prof. Janem Paloušem z Astronomického ústavu AV ČR

 

Vyrůstal jste v poměrně silně intelektuálním prostředí Vašeho otce a bratra. Jak si myslíte, že to ovlivnilo Vás a Vaše budoucí směřování?

 

Nepochybně mě to do jisté míry ovlivnilo. Pokoušel jsem se ale o nezávislou cestu, která by stála na vlastních nohou. Moc mi nesedělo být pořád ve vleku, a tudíž jsem se dal na takový obor, který u nás doma nikdo neprovozoval. Rozhodnutí týkající se astronomie, či fyziky a matematiky obecně, mělo tedy tento podtext. Poté jsem zjistil, že to nebylo vůbec špatné rozhodnutí a že mi tato oblast vyhovuje. Vždy jsem prahnul po disciplínách, které jsou kvantifikovatelné a měřitelné.

 

Proč jste si z velkého množství témat astronomie a astrofyziky jako svou specializaci vybral právě vznik hvězd a vývoj galaxií?

 

Ono vás to jaksi vede samo. Není to tak, že od útlého mládí víte, co uprostřed nebo na konci svého života budete dělat. Má to své vývojové fáze. Byla zde nabídka různých disciplín, ať už se jednalo o nebeskou mechaniku, astrometrii, či od 60. let stelární astrofyziku. Já měl ale to štěstí, že mým vedoucím doktorského studia – tehdy se toto studium nazývalo aspirantura –  byl pan docent Perek, který se zabýval dynamikou galaxií. Od dynamiky galaxií, což je více matematická disciplína, už není moc daleko k tvorbě hvězd nebo k mezihvězdné hmotě. Kouzlo tohoto oboru je v tom, že propojuje malé škály, na kterých vznikají jednotlivé hvězdy, se škálami většími, které se týkají třeba struktury galaxií. To vše se propojuje se škálami ještě většími, kde již hovoříme o kupách galaxií. Právě toto propojení různých dimenzí mě zaujalo.

 

V astronomii a astrofyzice je důležité jak pozorování, tak teorie. Jak se v praxi ovlivňují a prolínají?

 

Řekl bych, že dnes máme v astronomii tři nohy, tvořící poměrně stabilní trojnožku. Trojka byla vždy symbolem stability. Jednou je jistě pozorování, druhou je teoretická práce s tužkou a papírem, a třetí nohou je dnes obrovský virtuální svět počítačů. Osobně nemám rád takové to rozdělování, že někdo je teoretik, někdo je pozorovatel, někdo dělá simulace a někdo je interpretuje. To je špatně. Na astrofyzice se mi právě líbí, že každý by měl promýšlet důsledky svého jednání, pozorování a uvažování, které musí interpretovat jako celek. Jiný příklad takové trojnožky nepochybně přichází s novým přístrojem jménem Alma (Atacama large millimeter array), což je interferometr na milimetrových a submilimetrových vlnových délkách. Nepochybně dojde k tomu, že budeme objevovat miliony neznámých čar vibračních přechodů molekul, které jsou v prostoru a které zde na Zemi buďto vůbec neznáme, nebo se s nimi setkáváme pouze v minimálních koncentracích, naprosto jiných teplotách a hustotách. Budeme mít prales jistých čar, které bude třeba nějakým způsobem interpretovat. To je tedy jedna věc – pozorování. Druhou věcí jsou laboratorní experimenty. Například v Praze při VŠCHT a Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského existuje společná laboratoř vysokodisperzní molekulární spektroskopie. Samozřejmě zde nemohou simulovat vesmírné podmínky, nicméně dělají experimenty a objevují různé čáry, které potom identifikují s těmi pozorovanými. Chudáci jsou ti, na kterých je třetí část – teorie. Musí dopočítat všechny přechody mezi molekulárními stavy pomocí Schrödingerovy rovnice a s potvrzením přijdou často až s velkým zpožděním. Tyto tři části musí konvergovat, ale někdy je to těžké.

 

Podívejme se nyní na naše Slunce. Je nám již dnes jasný jeho osud a jak ovlivní Zemi a život na ní?

 

Slunce je atomový reaktor přeměňující vodík v hélium. Zásoby paliva v tomto atomovém reaktoru jsou konečné. Víme, že hmotnost Slunce je konečná, tudíž je konečný i jeho život. Slunce je čtyři a půl miliardy let staré, podobně jako Země, a je zhruba v polovině svého života. Zásoby mu vydrží na další čtyři nebo pět miliard let.  Poté přestane mít možnost spalovat ve svém jádru vodík na helium a nafoukne se. Stane se z něj hvězdný obr, který má podstatně větší průměr, a tudíž i větší svítivost. Sluneční soustava přestane existovat ve formě, v jaké ji známe dnes. Ve fázi obrů nevydrží hvězda příliš dlouho. Skončí i periferní reakce a z hvězdy se stane bílý trpaslík. To je taková chladnoucí hvězda, ve které již neprobíhají reakce, čím dál tím méně svítí a nakonec skončí jako málo zářící temná hmota. Musíme si uvědomit, že pokud hovoříme o hvězdách, pak je většina hmoty soustředěna právě v těch malých hvězdách, které skončí jako bílý trpaslíci na hvězdném hřbitově.

 

A co naše Galaxie? Je něčím výjimečná?

 

Galaxií jako je Mléčná dráha nalezneme ve vesmíru celou řadu. Mléčná dráha je již dobře rozvinutá krasavice v letech, která má leccos za sebou. Jedná se o velkou spirální galaxii, která je poměrně osamocená. Očekáváme, že se v hluboké budoucnosti propojí s Mlhovinou v Andromedě. Tyto dvě galaxie se přibližují a za určitou dobu se spojí tak, že z nich vznikne eliptická galaxie. Obří eliptické galaxie známe například z kupy galaxií v souhvězdí Panny. Ve středu této kupy galaxií nalezneme hned dvě. Jsou to M86 a M87. Tyto dvě velké eliptické galaxie patrně vznikly mergováním, tzn. propojením určitého počtu spirálních galaxií. My se nalézáme v místním klastru galaxií, kde jsou jenom dvě spirální galaxie a několik desítek malých galaxií jako je Velké a Malé mračno Magellanovo. Vývoj této místní kupy směřuje k vzniku jedné eliptické galaxie.

 

Velkou část vesmíru tvoří temná hmota. Existuje již nějaká teorie, která by nás přibližovala či nasměrovala k tomu, co je její podstatou?

 

Astronomové zatím tápou. Přemýšlí také o tom, že by vůbec nemusela temná hmota existovat a že by modifikace mohla být skryta přímo v gravitačním zákoně. Částicoví fyzici prahnou po nějakém průlomovém objevu, který by mohl být podstatou temné hmoty. V současné době se hovoří o Higgsově bosonu, který patří mezi takzvané wimpy (weakly interacting massive particles).  Jedná se o částici, která zprostředkovává gravitační sílu pomocí slabé jaderné interakce. Osobně si myslím, že by snad wimpy mohly být podstatou temné hmoty, pokud ovšem existuje. Vznikají také teorie modifikované gravitace. Kdybychom měli přesný gravimetr, tak si můžeme mezi sebou změřit vzájemnou gravitační přitažlivost a eventuelně ji dokážeme kvantifikovat. Na periferiích galaxií ovšem nikdo nebyl a s gravimetrem se tam neprošel. Není tak jasné, zda opravdu gravitační zákon, kde gravitace ubývá s kvadrátem vzdálenosti, platí. Kdyby náhodou gravitace ubývala o trošičku méně, pak bychom nejspíš nepotřebovali skrytou hmotu a rotační křivky galaxií bychom mohli vysvětlit pomalejším ubýváním gravitační síly. K interpretaci astronomických pozorování pohybu galaxií by pak wimpy a Higgsův bosson nebyly třeba. Na druhou stranu ovšem částicoví fyzici potřebují Higgsův bosson pro teorii všeho. Astronomové jsou daleko opatrnější. Nemyslíme si, že už skoro všechno víme. Hlavně víme, že skoro nic nevíme.

 

Tím jste mi nahrál na mou další otázku. Chtěla bych se Vás zeptat na teorii všeho, protože ta je řekněme svatým grálem současné vědy. Má spoustu příznivců, ale ozývají se i nesouhlasné hlasy. Jak se díváte na to, že bychom veškeré dění mohli popsat jedinou matematickou rovnicí?

 

Očekává se sjednocení všech interakcí, tedy že budeme mít nejen přehled o silné, slabé, elektromagnetické a gravitační síle, ale vše bude zabudováno do jedné teorie. To je sice možné, ale potom zde existují ještě kolektivní efekty. Jedná se o krok mezi mikrosvětem, kdy popisujete interakci atomů nebo konstrukci individuálních částic jako proton a elektron z hadronů, a makrosvětem. Skupina se řídí úplně jinými zákony než jednotlivec. Bojím se, že toto v oné teorii všeho ještě není zahrnuto. Musí obsahovat něco, co pomůže mikrosvětu vykročit do makrosvěta. A různých měřítek je mnoho. Všehoteoretici poukazují na příměr hada Uroborose, který požírá svůj ocas. Hlava představuje ty největší škály a ocas ty nejmenší. Myslím, že to není tak jednoduché. Sice to je krásný příměr, že malé škály ovlivňují ty velké, že kvantové fluktuace daly možná počátek všemu ve vesmíru, ale jsou tu ještě spousty dalších zákonů. Možná, že v ocase není vše skryto.

 

Dokonce jsem slyšela takové názory, že teorií všeho bude možno popsat i lidské myšlení, což se mi zdálo jako poměrně dost odvážné tvrzení.

 

Já jsem staromódní člověk, se kterým mnozí moji studenti a jiní mladí lidé často nesouhlasí. Moji kolegové například prohlašují, že budou bojovat za rovná práva robotů, protože roboti budou mít brzy stejnou kapacitu a stejný počet operací jako lidský mozek a že mezi námi a umělými bytostmi nebude rozdíl. Jsem poměrně konzervativní a takto silných tvrzení se varuji.

 

Myslíte si, že existuje mimozemský život?

Můj přítel molekulární genetik Václav Pačes to sice připouští, ale moc tomu nevěří. Myslí si, že vznik polymerů, které by se samy začaly replikovat a současně kódovat základní životní funkce, je tak nepravděpodobný, že se možná udál ve Vesmíru jen jednou – shodou okolností na Zemi. Nicméně astronomové dnes objevují planety okolo blízkých hvězd, které se nacházejí v  obyvatelných zónách a jsou podobně hmotné jako Země. V současné době jsou promýšleny detektory, pomocí kterých budeme schopni detekovat například ozon nebo jiné projevy života v atmosférách planet. Kdybychom s těmito detektory pozorovali naši planetu od hvězdy Sirius, byli bychom schopni určit, že se zde nachází život. Říkáme si proč ne. Proč by měl být život jenom na Zemi?

 

Kateřina Šraitrová, moderátorka Kavárny Universitas,

studentka bakalářského studijního oboru Anorganické materiály FChT

 

komentáře používají systém Disqus

Archiv článků v kategorii


Projekt Bravo