Od programu Copernicus k Lambda-CDM

Původní název:

From Copernicus to Lambda-CDM

Obsah knihy:

Význam gravitační interakce pro vývoj vesmíru jako celku i různých struktur, které obsahuje, je nesmírně důležitý a mnohostranný. Přestože se na našich každodenních činnostech podílejí i elektromagnetické jevy a naše prostředí je jadernou interakcí zahříváno na reprezentativní teploty převyšující průměrnou teplotu vesmíru zhruba stonásobně, vesmír (pokud jde o prostorové rozložení jeho velkorozměrových struktur) je utvářen gravitační interakcí. Přitažlivá povaha gravitační interakce umožňuje hmotě vytvářet molekulární mračna a molekulárním mračnům vytvářet protohvězdy, tj. objekty, které jsou drženy pohromadě vlastní gravitací. Některé z těchto objektů jsou dostatečně hmotné, aby se dokázaly stlačit až na úroveň, kdy zažehnou termonukleární fúzi, přemění vodík ve svých jádrech na helium, a stanou se tak hvězdami, jako tomu bylo v případě Slunce před miliardami let. Gravitační interakce stlačí některé hvězdy na úroveň zapálení helia a vzniku vyšších prvků, což je jediný způsob, jak mohou takové prvky ve vesmíru vznikat. Nejhmotnější z těchto objektů projdou velkolepou fází, kdy dojde k neúnosné tlakové nerovnováze, když jejich jádra dosáhnou vysoké koncentrace železa. Gravitační interakce donutí jádro takových hvězd ke kolapsu.

Kolaps vyvolá efekt odrazu, který rozmetá vnější vrstvy hvězdy a vyvrhne do vesmíru prvky života. Samotná Země a vše na jejím povrchu, ať už jde o živé či neživé bytosti, jsou produkty ohromujícího recyklačního procesu, pozůstatky výbuchů supernov.

Gravitační interakce drží pohromadě objekty ve sluneční soustavě. Udržuje Zemi v přiměřené vzdálenosti od Slunce a na téměř kruhové dráze, čímž omezuje kolísání teploty na jejím povrchu na přijatelnou úroveň. Udržuje Měsíc na stabilní oběžné dráze kolem Země, čímž stabilizuje rotaci Země kolem své osy a zabraňuje jejímu kolísání, což umožňuje vhodné podmínky pro život.

Tato kniha pojednává o vývoji myšlenek zahrnujících gravitační interakci, od problému pohybu planet a Newtonova zákona inverzního čtverce přes zavedení Einsteinovy obecné teorie relativity až po nejnovější výsledky získané z misí zkoumajících anizotropii v záření kosmického mikrovlnného pozadí a důsledky těchto výsledků pro budoucnost vesmíru. Stávající literatura k těmto tématům je buď příliš matematická, nebo neposkytuje matematické detaily. Tato kniha se pohybuje na střední cestě a klade si za cíl poskytnout oba aspekty.

Novinkou v této knize je cesta, kterou prošla v čase v období zhruba pěti století (tj. od Koperníka po nejnovější výsledky misí COBE, WMAP a Planck), ve velikosti gravitačních objektů (od úrovně typické hvězdy až po velikost celého vesmíru) a ve velikosti gravitačních účinků (od standardní newtonovské aproximace slabého pole až po Einsteinovu obecnou teorii relativity).