To Astronomové V 90. letech byly tato tři fakta zřejmá: vesmír se rozšiřuje; Všechny záležitosti ve vesmíru jsou gravitačně přitahování všech ostatních záležitostí ve vesmíru; Proto se rozšíření vesmíru zpomaluje.
Dvě vědecké spolupráce se přidělily úkolem stanovení míry tohoto zpomalení. Zjistili tuto sazbu, zjistili, a oni by nevěděli nic méně než osud vesmíru. Zpomaluje se expanze jen natolik, že se nakonec zastaví? Nebo to natolik zpomaluje, že se nakonec zastaví, obrátí se a má za následek jakýsi boomerang s velkým třeskem?
Odpověď, kterou oba týmy dosáhly samostatně v roce 1998, byla přesně opakem toho, co očekávali.
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.
Rozšíření vesmíru se nezpomaluje. Jeho zrychlení.
Kosmologie se často propůjčila nemyslícím předpokladům, které se ukázaly být přesně špatné. Ur-příklad je geocentrismus. V průběhu několika tisíciletí před vynálezem dalekohledu na počátku 16. století občasný filozof navrhl, že Země obíhá slunce a ne naopak. Převážná většina astronomů by se však mohla jednoduše podívat a vidět samy. Slunce obíhá na Zemi. Důkazy byly zřejmé.
Ale pak se většina historie astronomie spoléhala na nemyslící předpoklad: nebesa by byla vždy mimo dosah. Stejně jako vězni v Platónově podobenství bychom navždy byli na milost našich percepčních omezení a snažili jsme se pochopit pohyby ve dvourozměrné nebeské říši, která byla kosmickým ekvivalentem zdi jeskyně. Vynález dalekohledu v první dekádě 17. století převrátil oba tyto předpoklady: Země obíhá slunce; Nebesa jsou na dosah ruky.
Následovaly další teleskopické objevy, že v různých rozsahu v rozporu s jedním zřejmým „skutečností“ za druhým: hory na Měsíci, měsíce kolem Jupiteru, nové hvězdy, nové planety. Ukázalo se, že některé předpoklady byly nejen nemyslitelné, ale nemyslitelné. Jak se mohl někdo v historii civilizace někdy podívat na Saturn a pomyslel si: „Předpokládám, že nemá prsteny“?
Že vesmír se rozšiřuje– Hlavní předpoklad vedoucí k hledání míry zpomalení – bylo zjevení, které nikdo neviděl, včetně dvou teoretiků, kteří učinili objev nejen myslitelný, ale nevyhnutelný.
První, Isaac Newton, by musel udělat dva kontraintuitivní skoky logiky, aby dosáhl takového šokujícího závěru. Musel by si představit, že vesmír byl schopen dělat to, co zjevně nedělá: kolapsu. Pak by si to musel představit jako opak: zvětšit se.
Albert Einstein, druhý teoretik, který vydláždil cestu pro objev expanze, si ho představil. V listopadu 1915 představil rovnice, které jsou základem jeho obecné teorie relativity; O 15 měsíců později použil tyto rovnice na to, jak formuloval téma v názvu příspěvku „kosmologické úvahy“. Podle jeho matematiky by vesmír měl být postupem času volatilní, buď se rozšiřovat nebo se stahovat. Aby se vyhnul tomuto znepokojivému důsledku, zavedl proměnnou, L, řecký symbol pro Lambdu, aby vyvážil svou rovnici. Hodnota Lambdy by byla cokoli, co by potřebovalo, aby uspokojilo Einsteinovu preferenci pro vesmír v dokonalé rovnováze.
„Chyba“ každého teoretiky, jako Einstein charakterizoval své vlastní odmítnutí důvěřovat své matematice, bylo pochopitelné. Newton a Einstein, i když intelektuálně výjimečné, byli stále jen lidští. Vesmír byl statický. Pokud existovaly důkazy o opaku, rozhodně to nebylo zřejmé.
A pak to bylo. Na počátku 20. let 20. století americký astronom Edwin Hubble nasadil nový 100palcový dalekohled na vrcholu hory Wilson v Kalifornii, aby pozoroval některé mlhavé šmouhy na nejvzdálenějším nejvzdálenějším dosahu předchozích dalekohledů. Jako míru vzdálenosti s použitím Cepheidových proměnných (hvězdy, které rozjasňují a tlumené s hodinovou pravidelností), odvodil, že alespoň některé z těchto mlhovin byly ve skutečnosti „ostrovní vesmíry“ –galaxie – po naší vlastní mléčné cestě. Dále použil červené posuny těchto galaxií, aby odvodil nejen to, že se galaxie od nás a od sebe vzdálily-samo o sobě objevování věda-definující-, ale také jejich míra.
Když Hubble vykreslil tyto vzdálenosti proti těmto rychlostem na x/y Graf, našel přímou korelaci: čím dáljší jsou galaxie, tím rychleji se od nás odstěhovali. Vesmír se tedy musí rozšiřovat. Belgický astronom Georges Lemaître nezávisle dospěl ke stejnému závěru a nepracoval ne z jeho vlastních údajů, ale z Einsteinových rovnic. Sledoval expanzi dozadu, tvrdil, a vy jste dorazili k „pravěkému atomu“.
Důkazy podporující existenci takového „velkého třesku“ nepřišly až do roku 1964 ve formě pozadí mikrovlnného záření, které, jak se zdá, prostupuje celým prostorem. Teoristé předpovídali existenci takového pozadí, jako je relikvie výbušného původu, ačkoli dva Bell Labs Astronoms, kteří nejprve detekovali záření, jej původně zamítl jako hluk, pravděpodobně výsledek trusů holubů Líbí se obří roh jejich rozhlasové antény. Čtyři fyzici na nedaleké Princetonské univerzitě však uznali, že pozorování odpovídalo klíčové predikci teorie Velkého třesku.
O šest let později americký astronom Allan Sanges obsadil kosmologii jako „hledání dvou čísel“. Jedním z čísel byla nyní „míra expanze“. Druhý však skrýval nemyslící předpoklad, který by o čtvrt století později motivoval dva týmy vědců: „Zpomalení v expanzi“ v průběhu času.
Oba týmy, které se snaží měřit kosmickou zpomalení, následovala Hubbleova metodologie vykreslování rychlosti versus vzdálenost na grafu (s použitím velikosti typu explodující hvězdy nebo supernovy, spíše než proměnné Cepheid). Obě spolupráce očekávaly, že najdou stejnou přímou korelaci, jakou Hubbleovi – nejprve. Na určité vzdálenosti však předpokládali, že se linka odchýlí od své 45 stupňové trajektorie a ponoření, což naznačuje, že zjevné velikosti supernov byly jasnější, a proto blíže, než by se rozšiřovaly vesmírem konstantní rychlostí.
A odchýlit se od své 45 stupňové trajektorie, kterou linka udělala. Jen to se neponořilo. Zvedl se. Supernovy byly stmívanější a tak dál, než by byly ve vesmíru, který se rozšířil konstantní rychlostí. Rozšíření vesmíru, konkurenční týmy uzavřely, se nezpomaluje. Nějak to zrychluje.
Tmavá energie—A jako kosmologové přišli zavolat všemu, co způsobovalo zrychlení – SOON se stal součástí standardního kosmologického modelu, spolu s temnou hmotou a „pravidelnou“ záležitostí, věcí z nás. Pozorování stejného kosmického mikrovlnného pozadí, které v 60. letech pomohlo ověřit interpretaci kosmologie velkého třesku odhalilo ingredience vesmíru. Studováním vzorců v záření vědci zdokonalili příspěvky k hustotě hmotnostní energie vesmíru na vynikající úroveň přesnosti: 4,9 procenta z toho musí být běžná hmota, 26,8 % temná hmota, 68,3 procenta temné energie. Kosmologové věří, že model je solidní.
Ale ne bezchybné. Ani úplné. Co je to temná energie? Co je temná hmota? Opravdu, dokonce i po všech těch letech: Jaký je osud vesmíru? Právě letos se spektroskopický nástroj Dark Energy v Arizoně důkaz, že temná energie se v průběhu vývoje vesmíru mohla změnit. Kosmologové považovali důkazy přesvědčivé, ačkoli jeho význam – pouze jeho důsledky pro standardní model kosmologie – zasahuje nepolapitelné.
Takže: Je kosmologie na propasti dalšího obrácení? Další revoluce? Pokud je historie nějakým průvodcem, odpověď zní: Možná. Pro všechny dnešní kosmologové by mohli pracovat pod zdánlivě nepřekonatelným, evidentním, ale nesprávným předpokladem. Možná i nemyslící.
Stalo se to dříve.
