Poznámka editora: Článek „Vesmír by mohl být 250krát větší než to, co je pozorovatelné“, vyvolalo rozsáhlou diskusi mezi našimi čtenáři, přičemž několik navrhujících UT by mělo mít řadu článků o kosmologii - Kosmologii 101, pokud ano. Naše nejnovější spisovatelka Vanessa D'Amico, která napsala výše uvedený článek, dnes začíná sérii Cosmology 101, která začíná na samém začátku.
Jak se vesmír dostal na začátek? Je to jedna z nejnaléhavějších otázek v kosmologii, a pravděpodobně ta, která bude chvíli trvat. Zde začnu vysvětlením toho, co si vědci myslí, že vědí o prvních formativních sekundách života vesmíru. Více než pravděpodobné, příběh není úplně to, co si myslíte.
Na začátku bylo… no, vlastně to nevíme. Jednou z nejčastějších mylných představ v kosmologii je to, že vesmír začal jako nesmírně malá, nepředstavitelně hustá sbírka materiálu, který náhle explodoval, čímž vznikl prostor, jak jej známe. S touto myšlenkou je řada problémů, v neposlední řadě ze všech předpokladů implicitních v případě zvaném velký „třesk“. Po pravdě řečeno, nic „nenarazilo“. Představa výbuchu připomíná rozšiřující se příliv materiálu a postupně vyplňuje prostor kolem něj; Když se však náš vesmír narodil, nebyl prostor. Nebyl ani čas. Nebylo tam žádné vakuum. Doslova tam bylo nic.
Pak se zrodil vesmír. Extrémně vysoké energie během prvních 10-43 vteřiny jeho života znesnadňují vědcům určit cokoli přesvědčivého o původu vesmíru. Samozřejmě, pokud mají kosmologové pravdu v tom, o čem se domnívají, že se mohlo stát příště, tak na tom nezáleží. Podle teorie inflace asi 10-36 sekund prošel vesmír obdobím exponenciální expanze. Během několika tisícin sekundy se prostor nafoukne faktorem asi 1078, rychle oddělující to, co bylo kdysi sousedícími regiony, s nepochopitelnými vzdálenostmi a vyhodit do vzduchu drobné kvantové výkyvy v prostoru časoprostoru.
Inflace je přitažlivou teorií z mnoha důvodů. Nejprve vysvětluje, proč pozorujeme vesmír jako homogenní a izotropní ve velkém měřítku - to znamená, že vypadá stejně ve všech směrech a všem pozorovatelům. Také to vysvětluje, proč se vesmír zdá vizuálně plochý, spíše než zakřivený. Bez nafukování vyžaduje plochý vesmír extrémně doladěný soubor počátečních podmínek; inflace však toto jemné doladění promění v měřítko. Známá analogie: země pod nohama se zdá být plochá (i když víme, že žijeme na kulové planetě), protože my lidé jsme mnohem menší než Země. Také nafouknutý vesmír je ve srovnání s naším lokálním zorným polem tak obrovský, že se zdá být prostorově plochý.
Jak teorie pokračuje, konec inflace ustoupil vesmíru, který vypadal poněkud více jako ten, který pozorujeme dnes. Energie vakua, která řídila inflaci, se najednou proměnila v jiný druh energie - druh, který mohl vytvořit elementární částice. V tuto chvíli (pouze 10-32 vteřiny po narození vesmíru) byla okolní teplota ještě příliš horká na to, aby z těchto částic vytvořila atomy nebo molekuly; ale jak se sekundy ubíhaly, prostor se rozšířil a ochladil do bodu, kdy se kvarky mohly spojit a tvořit protony a neutrony. Vysokoenergetické fotony pokračovaly v šíření kolem, neustále narážející a vzrušující nabité protony a elektrony.
Co se stalo potom? Jak se tato chaotická polévka hmoty a záření stala rozlehlou strukturou organizované struktury, kterou dnes vidíme? Co se stane s vesmírem v budoucnosti? A jak víme, že to je způsob, jakým se příběh vyvíjel? Odpovědi na tyto otázky a další najdete v příštích několika splátkách Kosmologie 101.
