Transcript Proč je v noci tma? aneb Tajemství černé ohlohy

Proč je
v noci tma?
Peter Zamarovský
CESTA OMYLŮ JE
I CESTOU PRAVDY.
Hans Reichenbach
Když Slunce zapadne …
Kepler, Digges, Galileo,
Halley, Olbers, Engels,
Poe …
Bondi, Harrison …
Nesamozřejná samozřejmost
gravitace x magnetismus
Miliardy cizích sluncí, aneb proč by
v noci tma být neměla
... existují-li slunce, která mají tutéž
povahu jako to naše, tážeme se, proč
tato slunce ve svém úhrnu daleko
nepřekonají naše Slunce, pokud jde o
jasnost?
Johannes Kepler
Podobenství s lesem (Halley)
fotometrický paradox
Co na obloze vidíme?
Okem 2-3 tisíce hvězd
(6 tisíc – obě hemisféry)
Dalekohled 5 cm 100x více
50 cm 10 000x
…?
Hvězdy – svítící body
Tycho Brahe – 2`
Sirius 0,006``
Betelgeuse 0,09``
(800x Slunce, 130 ly)
Vesmíry nejstarších
hvězdářů
Anaximandros
“3D” vesmír
Archýtás
Paradox ohraničeného vesmíru:
Co se stane, když hodíme oštěp přes
hranici vesmíru? Odrazí se, nebo
zmizí ze světa?
Démokritos (asi 460 – 370 př. n. l.)
Světů je nespočetně a odlišují se velikostí.
V některých je slunce, v jiných slunce i
měsíc větších rozměrů jako naše,
v některých je jich i větší počet. ... někde
je světů více, jinde méně, jedny světy ještě
rostou, jiné jsou v rozkvětu, třetí hynou. …
V některých světech nejsou živočiši a
rostliny, ani vlhkost ...
Vesmír epikúrejců
Vesmír byl vždy takový, jako je nyní, a vždy
takový i bude.
Vesmír je nekonečný a všude stejný...
(z listu Hérodotovi)
Metagalaxie?
1948 Kosmologický princip – E. A. Milne
Silný a slabý kosmologický princip
Všudestejnost - “Koperníkův princip”(?) →
PARADOX?
Stoický vesmír
Vesmír - hvězdný ostrov obklopený
nekonečnou prázdnotou
Ekpyróse
dynamický pohled,
cyklický vesmír
od renesance mnohé
reinkarnace stoického vesmíru
ŘEŠENÍ PARADOXU?
Aristotelsko – ptolemaiovský
kosmos
… Aristotelés …
Klaudios Ptolemaios (2. století n. l.)
Konečný vesmír
“Křišťálové” sféry
Tmavá obloha
je černá poslední
sféra stálic.
Ale, co je za touto poslední sférou?
Model matematicky
propracován
Egocentrismus →
geocentrismus
křesťanská modifikace
→ stvoření
Planetární sféry –
původně pomyslné,
u Aristotela
materiální
Návrat Epikúrova vesmíru
Renesance, odklon od aristotelismu
1417 P. Bracciolini nachází Lucretiovu De Rerum Natura.
1475 překlad Díogena Laertského
Hvězdy jsou vzdálená slunce
(Kusánský, Descartes, Kepler, Bruno)
Koperník obrátil Ptolemaiovu námitku
proti otáčení Země
nechává ale nehybnou sféru stálic!
Evokuje otázku:
Existuje vůbec střed?
→ Návrat k epikúrejskému vesmíru
Objev paradoxu
Thomas Digges 1576
sféra stálic zbytečná!
Hvězdy rozptýlil do prostoru a zrušil “nebe”:
A právě tam (v té „udivující vzdálenosti“) se
nachází slavný dvůr velikého Boha ....
paradoxy kolem paradoxu
Digges:
“Většina oněch světel nám tak zůstává
neviditelná právě pro jejich udivující
vzdálenost.”
Ale: ve sporu se zákonem o ubývání
intenzity světla se čtvercem vzdálenosti
(formuloval až 1604 Johannes Kepler)
paradoxy kolem paradoxu
Galiei
Diggesovo řešení
nesprávné:
součet nepatrných
světel nemusí být
nepatrný
→ návrat ke stoickému
modelu
paradoxy kolem paradoxu
Johannes Kepler 1610
(Dissertatio cum Nuncio Sidereo)
Kdyby svítilo 1000 hvězd podobných
Slunci o průměru 1`, pak by jejich
celkový prostorový úhel měl
odpovídat velikosti Slunce!
1618: Vidíme jen část vesmíru! Dále
je neprůsvitná stěna
(Epinome astronomiae Copernicianae)
paradoxy kolem paradoxu
Otto von Guericke
(1602 – 1686)
návrat ke stoickému vesmíru hvězdy v prázdnotě
Argumenty proti
stoickému modelu
1687 Newton
zákon všeobecné gravitace:
vesmír by zkolaboval!
Kdyby rozloha celého světa
ze všech stran byla
sevřena v určité hráze a
konečná, byla by se už
zásoba hmoty svou těžkou
vahou odevšad sesedla
dolů …
Lucretius, O přírodě, str. 55
1720 Edmond Halley
Světla ubývá rychleji než se čtvercem
vzdálenosti.
paradoxy kolem paradoxu
1744 Jean Phillip Loys de
Chasaux (Švýcar)
Vypočítal, že bychom měli
vidět do vzdálenosti 3.1015
ly* a počet hvězd na nebi by
měl být asi 1046. Na Zemi
by mělo být 91 850 krát
jasněji!
*dnes do 1023 ly
Řešení:
pohlcování světla
mezihvězdnou látkou
“mlha v lese”
Stačila by jen nepatrná
absorpce:
mezihvězdná látka by
mohla být 3x1017x
průzračnější než voda.
(Vzduch by se jevil zcela
neprůhledný!)
Pohled na oblohu
a) nekonečný vesmír
b) s pohlcujícím
prostředím
paradoxy kolem paradoxu
Heinrich Olbers
lékař, astronom
Zpopularizoval paradox
(1823 – 1826),
řešením je prý mezihvězdná
absorpce
1952 Herman Bondi:
“Olbersův paradox”
1831 John Herschel
Pohlcování světla
mezihvězdnou látkou paradox
neřeší:
Kdyby obloha zářila,
vypařila by se i jakákoli látka,
která absorbuje záření.
Ale:
absorpce funguje “lokálně”
paradoxy kolem paradoxu
1909 Fournier d´Albe – zákryty hvězd
“nevážné řešení”
Halley 1718
vlastní pohyb hvězd
Carl Charlier 1908
Hierarchická (fraktální)
struktura
návrat stoického vesmíru
1920 Harlow Shapley
Celý hmotný vesmír je tvořen Galaxií
nezkolabuje díky rotaci
Ale:
Astronomové zjistili,
že mnohé z toho,
co považovali za mlhoviny jsou další
galaxie.
Miliardy galaxií…
Konec věčného vesmíru
Edgar Allan Poe
Čím vidíme dále, tím vidíme i do hlubší minulosti!
"kdyby posloupnost hvězd byla nekonečná, pak
by se nám pozadí oblohy jevilo jako jednolitě
zářivé, … protože by nemohl na celé obloze
existovat jediný bod, ve kterém by
neexistovala hvězda. Jediný způsob, jakým
za takového stavu věcí můžeme pozorovat
onu prázdnotu, … by byl předpoklad tak
nezměrné vzdálenosti … že žádný paprsek z
takové vzdálenosti k nám ještě nikterak
nemohl dosáhnout".
Euréka, 1848
Epikúrejský model počítající s
konečnou rychlostí světla c.
(c změřil 1676 Olaf Romer)
Je Poe autorem řešení?
(E. Harrison, F. Tippler)
Johann Mädler 1869 (?)
vesmír vznikl (byl stvořen),
dohlédneme jen do vzdálenosti c x t
Friedrich Engels: Dialektika přírody
(1873 –1883)
Rozšiřující se
koule
viditelného
Na scénu přichází astrofyzika
Předsudek odlišnosti nadlunární a
podlunární oblasti
1901 Lord Kelvin
Hvězdy nemohou zářit věčně, za
určitý čas své „palivo“
vyčerpají.
Zákon zachování energie!
Jak a kdy vesmír vznikl?
Cesta k velkému třesku
1915 Einsteinovy rovnice pole
1922 Fridmanovo nestacionární řešení Einstein odmítl,
zavedl kosmologickou konstantu λ.
Standardní model – veliký třesk
Dynamický – rozpínající se vesmírný prostor
Neplatí silný kosmologický princip!
(Anti-epikúrejský model!)
Pokusy zachránit statický (epikurejský) rámcový model
„kreační“ teorie (Gold, Bondi, Hoyle) neustále se tvoří
hmota, „stárnutí“ fotonů, Milneho nelineární čas
1929 E. Hubble, M. Humason
červený posuv spekter
vzdálených galaxií
Dopplerovská interpretace
– expanze vesmíru
Paradox vyřešen?
Gamow
(1904 – 1968)
Standardní model
Veliký třesk – rozpínání, fotony
0 – 380 000 roků, rekombinace, vznik
atomů, sféra posledního rozptylu
fotonů, zprůhlednění vesmíru, doba
temna (ič. záření)
Další chladnutí záření (Dopplerův jev?),
formování hvězd, galaxií
Dnes záření 2,7 K (mm vlny)
„Uvidět“ toto záření se
podařilo v roce 1965 záření reliktové (Penzians,
Wilson). Je to zbytek žáru,
který tu před třinácti
miliardami let panoval.
Měli bychom vidět
do 1023 ly vzdálenosti a
do 1023 roků minulosti.
Vesmír je však stár jen 1010
roků.
1965 Edward Harrison
Konec paradoxu?
Celá obloha (téměř) homogenně září, ale
záření má díky červenému posuvu velmi
malou energii a hustotu. Díky tomu
existuje noc, Země i my …
Odpovědí není nějaký partikulární jev
(rozpínání vesmíru, Dopplerův efekt,
hustota energie, hustota hvězd…), ale celý
model vesmíru.
Ite missa est …
Děkuji za pozornost