Co bylo před Velkým Třeskem? Jaká bude vyspělá civilizace a maximální rychlost vesmírných lodí
Článek nastiňuje možný kosmologický model a vzdálenou budoucnost lidstva. Teorie mohou být chybné, založené na chybných a nepřesných předokladech. Autor není fyzikem.
Temná hmota, temná energie a rozpínání vesmíru
Po vyzáření supermasivní černé díry může zůstat určitý prostor s odchylnými fyzikálními zákony a kumulací neznámé hmoty či energie – třeba temné hmoty nebo temné energie. Při současné úrovni poznání bychom však již takové struktury s masivními důsledky již blíže poznali. Temnou hmotu a temnou energii možná tvoří veškeré záření ve vesmíru. I světlo lze zachytit gravitací. Jak záření uniká z hvězd a černých děr odtlačuje od sebe hmotné objekty. Pokud gravitace klesá se vzdáleností rychleji, vesmír takto teoreticky může zrychlovat své rozpínání až do bodu, kdy záření (hvězdné palivo) dojde natolik, že gravitace převáží a vesmír začne velmi pomalu brzdit rozpínání a následně se velmi pomalu smršťovat či hmota na kraji vesmíruprotne s jiným vesmírem a vybuchne mj. zpět k nám.
Velký Třesk jako dobití baterie
Z chemie víme, že protonové číslo atomu se zvyšuje a prvky se stávají těžšími s tím, jak energie v soustavě hmoty klesá. Zároveň platí zákon zachování energie. Vesmír se tedy zhroutí do sebe. Zhroucený patrně nevydrží dlouho. Po dosažení kritického množství hmoty vyvolá extrémní gravitace a jevy související související s extrémním nahromaděním vesmírné hmoty opětovné nabití vesmíru – přetvoření vyzářené vybité hmoty na lehké prvky s nízkým protonovým číslem – hvězdné palivo. Tento stav známe jako Velký třesk.
Těžké prvky nevzniknou pouze v jádru velkých hvězd či neutronových hvězd, nebo ozařováním. Menší část jich vznikne již v extrémních podmínkách krátce po Velkém třesku a budou proto přítomny i na ranných planetách raného vesmíru. Menší patrně část proto, že vesmírná energetická soustava je nesmírně (vesmírně) efektivní. Nepropálí svou energii hned na začátku.
Pokud by i nyní několik miliard let po velkém třesku rozpínání zrychlovalo, než by gravitace přebila setrvačnost, mohlo by to trvat celé věky -třeba tisíce miliard let než by zpět do sebe zkolabovalo dostatečné množství vesmírné hmoty pro další Velký třesk.
Při velkém třesku ale nebude veškerá hmota vesmíru zhroucena do jedné malé oblasti (pravděpodobnější než do jednoho bodu, ale prakticky je to jedno). Všude vidíme, že vesmír a příroda má všude velké rezervy. Na druhou stranu zároveň vidíme velkou efektivitu vesmíru. Tedy jen vesmírná hmota v promile či procent unikne tak daleko od centra, že unikne i kolapsu vesmíru a velkému třesku. Drtivá většina hmoty vesmíru se zhroutí zpět a dobije při dalším Velkém třesku.
Jako sekundární vesmírné baterie mohou patrně fungovat i černé díry. Hmota se v nich přeměňuje na záření a to se časem musí opět měnit na hmotu, nejspíš atomy s nejnižším protovým číslem, tj. atomy vodíku. Patrně v interakci s hmotou. Mohlo by tedy dobíjet i hvězdy. Co když se dostane na okraj vesmíru, kde žádná hmota není. Může degradovat časem a vzdáleností zpět na hmotu i ve vakuu třeba jen v důsledku gravitace či interference s dalším zářením?
Spíš jediný či izolovaný vesmír než multivesmír
To neplatí pouze při existenci více vesmírů, jež si takto půjčují hmotu a energii. Lze si představit více hmotou propojených vesmírů, jež se budou vzájemně ovlivňovat a kde bude Velké třesky možné pozorovat jednou za pár desítek miliard let. Alternativou jsou relativně izolované vesmíry, jež si vystačí se svou vlastní hmotou a s jinými vesmírem si vymění jen zcela nepatrné množství hmoty. Poslední se jeví jako více pravděpodobné, neb pro propojený multivesmír bychom nejspíš již nějaká pozorování měli.
S našimi současnými poznatky patrně budeme brzy schopni poznat, zda námi pozorovatelný vesmír má své jádro a kde, zda má jedno jádro či se prolíná s jiným vesmírem (tvořen více velkými třesky). Pokud jsme ale v izolovaném vesmíru s jedním jádrem a jedním velkým třeskem, světlo či hmota z jiného vesmíru nebo z doby před velkým třeskem dosáhne kraje našeho vesmíru ve fázi maximálního roztažení našeho vesmíru, tedy nejspíš za desítky či stovky miliard let. I kdyby jej dosáhla dřív, bude velmi pravděpodobně „odfouknuta“ rozpínáním našeho vesmíru a budou ji pozorovat jen kraje našeho vesmíru, nikoli mi na Zemi.
Jaká bude civilizace z doby před Velkým třeskem nebo jakákoli vyspělá civilizace?
Možná nalezneme metody, jak datovat hmotu, jež nebyla součástí velkého třesku. Dozvíme se však pouze čas – stupeň opotřebení nějaké částice z mikrovesmíru. Více nám může sdělit jen civilizace, jež velký třesk přežila. Vyspělá civilizace bude schopná posunout planetu mimo dosah kolapsu a zkázy velkého třesku a udržet ji energeticky na živu po stovky miliard let. Půjde o to spočítat dostatečnou vzdálenost pro únik z vesmíru, aby byla šance na návrat na jeho kraj, až se opět rozvine. Fyzik by asi dokázal spočítat, jak dlouho vydrží zdroje planety země dodávat energii vyspělé civilizaci. Patrně to budou stroje hibernující pro úsporu energie v absolutní teplotní nule, jež se probudí jednou za desítky milionů let, aby se zkontrolovali, opravily a zkontrolovaly stav znovunabytí vesmíru a jeho přiblížení k planetě, jež před věky unikla z jeho předchůdce. Budou zvládat extrémní přetížení při cestování a jejich vědomí bude společné a zálohované do několika sesterských lodí.
Supercivilizace, přeživší velký třesk, by tedy byly až na samém kraji vesmíru a v období, kdy se rozpínání vesmíru bude zastavovat. Mnohem dříve potkáme cizí civilizace vzniklé jako my po velkém třesku. Mnoho jich je mnohem vyspělejší než my. Mohou se snažit komunikovat již stovky milionů let a být od nás desítky světelných let. Signál z hvězdy dokážeme číst i na miliardy světelných let daleko. Umělý inteligentní signál z nejsilnějších vysílačů možná ani ne na světelné roky, než se rozptýlí ve vakuu do neidentifikovalného šumu … Až se však setkáme, nejspíše budeme na stejné technologické úrovni – maximální, limitované jen fyzikou samou, nikoli naší neznalostí či nedokonalostí.
Legrácky jako party nebo sex bez skafandru na oběžné dráze, následný jumping na Zem bez tepelného štítu a padáku a nano obnova lehce poškozeného těla nebo 20 letá hladovka nás brzy přestanou bavit. Stejně tak návštěvy cizích světů a možná i civilizací. Hromadné digitální vědomí bude nabízet víc, ač ne na dlouho. V tomto hromadném digitálním vědomí bude moci být každý čímkoli, kdykoli a každý bude i bohem. I to ale možná začne být nuda. Budem mít neomezeně potřebných zdrojů a odpovědi na všechny otázky, které budeme hledat. Ruku v ruce s tím si uvědomíme, že nemáme účel, ale prostě jen žijeme. Nebude nic, co by nás hnalo dál. Boha dávno předtím plně nahradí věda, což se ve třetině světa již stalo. Nebudem toužit po kontaktu s cizí civilizací nebo dobývat či objevovat jiné světy, neboť nás to v té době dál již neposune. Nebudem mít žádná přání. Dokonce ani vrátit čas, neb všichni budeme bohy. Čím se budem bavit? Nejspíš se nebudem bavit. Nebudem vytvářet fyzické simulace, protože jejich vývoj nám mnohem rychleji odhalí simulace softwarové. Nestaneme se tedy bohy ani pozorovateli mladších civilizací. Nejspíš se sami ukončíme. Bezvýznamná část rebulů bude žít postaru ve fyzické podobě mimo kolektivní matrix, který je bude chránit a pomáhat jim, jako dítě pomáhá svým rodičům. I pokud bychom se spojili s civilizací z doby před velkým třeskem, její poznatky nás nejspíš nebudou zajímat aý na 1 výjímku. Mohla by nám zůstat jediná nezodpovězená otázka a touha. Zjistit, co je za hranicí vesmíru. Ale najít odpověď na tuto otázku může trvat desítky miliard let. Tak dlouho nejspíš nikdo nebude chtít čekat. I když to zjistíme, k ničemu to nejspíš nebude. To opět vede k dobrovolnému ukončení bytí. Byť Velký třesk bude možné přežít, žádná civilizace z doby před Velkým třeskem na nás téměř jistě čekat nebude a my na ní také ne.
Kdy se do tohoto finálního stavu technologického vývoje dostaneme? Jsme blízko. Spíš tisíce než deseti tisíce let. I tak to bude ještě dlouhé období, kdy nám život bude dávat smysl, spoustu radosti i trápení. Budem mít touhy a chtít poznávat.
Přijde mi fyzikálně nemožné, že bychom dokázali dokonale vytvářet a udržovat autonomní energitická pole prakticky bez pomůcek a stali se energetickými bytostmi / bytostí nebo byli schopni teleportace bytosti v jiné než datové poodobě. Jednak aby se takové pole autonomně udrželo navzdory působení okolních energií (např. záření hvězd), za druhé udržet datovou strukturu v něm nebo dokonce v rychlosti světla a udržet datovou konzistenci při rychlosti světla. Ale jen tak pro legraci budem dál chvilku snít. Pokud bychom to dokázali třeba i formou „energetických praků a brzd“ – teoreticky urychlovač na oběžné dráze, bylo by možné cestovat rychlostí světla. Nejspíš i zastavit u vzdálené civilizace, jež by též postavila „energetickou brzu“. Jelikož při rychlosti neplyne čas, dostali bychom se bez čekání (myšleno v čase vnímaném cestovatelem) na jakékoli místo vesmíru a i za hranice vesmíru či do jiného vesmíru. Ani to by však maximálně rozvinuté civilizaci nějaký posun či zábavu nejspíš nepřineslo. Samotná absence kontaktu s takovými bytostmi není důkazem nemožnosti – nemáme postavenou „energetickou brzdu“.
Jak velkou rychlostí bude maximálně vyspělá civilizace cestovat?
Jedním limitem bude odpor vakua (1 atom na 1 m2) a vesmírného prachu, který ještě nejkvalitnější materiály neustále opravované nanostroji ustojí. To Vám fyzik odhadne asi již dnes.
Druhým limitem bude hmota přeměněná na pohon. Řekněme, že efektivita zdroje i přenosu do pohonu se bude blížit 100 % a energie pro údržbu lodi a posádky bude zanedbatelná. Mám loď o hmotnosti 1kg. Pokud všechnu hmotu 1kg přeměním na rychlost, dle (E=mc2), kdy c= 299796km/s, spotřebuji energii lehce pod 9×10¹⁶ J. Na jakou rychlost se dostanu, když spotřebuji 45% jednoho kila (lodi včetně paliva) tj. 4,05×10¹⁶ J energie na zrychlení s téměř 100% efektivitou pohonu a získání energie a na loď a náklad nechám 10% hmotnosti? Zbylých 45% hmotnosti bude třeba na brždění. (Ubývá mi palivo a spotřeba je relativně menší – to beru pro usnadnění výpočtu jako kompenzaci na energii na podpůrné systémy, energii na nedokonalost přeměny energie na pohon, odpor vakua a rezervu paliva).
tj. 162 027 km/s. Vzoreček (a kalkulátor pro relativní kinetickou energii nad 1% rychlost světla, tj. 0,54% rychlosti světla (162027÷299796). I pokud by náklad měl téměr 0 hmotnost a loď pro brždění požírala same sebe, a na zrychlení 1kg bychom užili přes 50% energie původní postupně spotřebovávané hmoty – odhaduju, že ten limit může být nějakých 5×10¹⁶ J (to máme neb loď požírá sama sebe a na zrychlení potřebujeme stále méně energie počítané z původního základu, gymnazista by spočítal přesně kde je ta hranice pro např. pro 99 % paliva a 1% nákladu, ale já na matiku nejsem). Dostaneme se maximálně na rychlost 175316 km/s, tj. 0,58% rychlosti světla. Ohledně účinnosti řeknemě, že 50% z toho se přemění na kinetickou energii a 50% budou ztráty vyzářené do vesmíru. S 2,5×10¹⁶ J tedy původní postupně spotřebováný 1kg hmoty urychlíme max na 133275 Km/s, tj. 0,44% rychlosti světla (abychom ještě zvládli zabrzdit). Tj 9 let na nejbližší hvězdu Alfa Centaury, v době kdy budeme na technologické špičce. Doba pro zrychlení (a zpomalení) by zanedbatelná – v řádu desítek dní při zrychlení 10g (či stovek dní při zrychlení 1g).
Rychlosti světla by bylo možné se přiblížit s lodí, co nejen požírá sebe, ale navíc nikdy nezabrzdí – např. robot, co by vysílal zprávu. I tak by loď o lidským okem pozorovatelných rozměrech nejspíš nedostala kvůli odporu vakua přes 0,9 rychlosti světla. Otázka, zda vůbec bude technicky možné přijmout vysílání z objektu pohybujícím se téměř rychlostí světla.
Vyspělá civilizace pro opakované cestování (bude-li o to mít zájem) patrně vybuduje repeatry – opakovače vysílání a bude se, bude-li o to vůbec stát, navzájem navštěvovat v digitální podobě vědomí formou energie elektromagnetických vln. Tedy rychlostí světla s mnohem vyšší efektivitou než při přepravě hmoty. Slyšeli jsme také o kvantové teleportaci. Dle aktuálních poznatků ji však nikdy nebude možné užít pro komunikaci nadsvětlenou rychlostí, což je v souladu s mým laickým odhadem.
Čeká nás ještě někdy další velký, nebo přesněji k vesmírnému cestování využitelný, průlom ve fyzice? Spíš ne
Nadsvětelná rychlost (ať již rychlost, warp bublina či červí díra) nebo dokonalé ovládnutí energetických polí (telekineze, elementálové, reálná teleportace na hvězdné vzdálenosti)? Zatím jsme stále na raketovém motoru, jehož princip mohl s trochou štěstí na vlastní oči pozorovat i pravěký člověk či dinosaurus. Iontový motor, schopný dosáhnout řádově promile rychlosti světla, je realita a asi i za hranou představivosti pračlověka, ale nikoli moderního člověka před teorií relativity. Rychlost světla měřil se slušnou přesností již 1676 dýnský astronom Ole Roemer dle pohybu Jupiterova měsíce Io…
Nevěřím tedy v zásadní průlom, protože to v přírodě nevidím. Jsem jen laik a selský rozum je někdy pořádná potvora. Jak mohl někdo (Mileva Marićová) ze začátku 20. století, bez počítačů a kalkulaček, spočítat, že subjektivní čas dilatuje v závislosti na rychlosti a gravitaci? Možná to jde spočítat, možná to génius může i vidět, ale laik rozhodně ne. Třeba nám to nějaká vědkyně, vědec či AI v budoucnu namalují mnohem víc na růžovo. Reálný průlom ve fyzice nás však nečeká ani dle názoru těch nejbystřejších z nás. To v zásadě znamená, že nikdy nebude. I teorie relativity byla jen průlomem jen v našem poznání. Ne průlomem limitů naší možné rychlosti, kdy tyto limity byly pozorovatelné prostým okem (resp. prostým dalekohledem) již stovky let v minulosti. I na nejvyšší tehnologické úrovni v budoucnosti v zásadě uvedeme do praxe jen technologie, které již mohl za reálné považovat pračlověk, ale ne o moc víc. Věda a technologie jsou úžasné, a pro laika i magické, ale mají své limity i na maximální – konečné úrovni technologické vyspělosti. A ty limity vidíme podobně jako pračlověk, jen o dost přesněji, již nyní.
Snad článek nadchne a pobaví. Vítány opravy, osvětlení, alternativní teorie. Sci-fi mám rozepsané. Odborná příprava na sci-fi byla i základem pro tento článek. Ale držet se sci-fi nemohu. Musím vydělávat v našem podniku – sexshopu a větší psaní nechám na důchod.
JUDr. Ing. Vladimír Koranda, Ph.D., redaktor