Vesmír

Vesmír (iné názvy: univerzum, kozmos; trochu nepresne: Metagalaxia; v najširšom zmysle aj svet; zastarano vše(ho)mír alebo všesvet; gr. kosmos, lat. universum) môže byť:
K jednotlivým názvom vesmíru.
Názvy „vesmír“ („univerzum“) a „kozmos“ sa často používajú v rovnakom význame. Pri diferencovanom používaní sa výrazom vesmír označuje súhrn materiálnych javov, kým pri kozme (z gr. kozmos = poriadok, usporiadanie sveta) sa vyzdvihuje štruktúra alebo stavba sveta ako celku (pozri aj článok kozmos).
Pri diferencovanom používaní termínu univerzum, sa slovo univerzum (po starogrécky kosmos alebo pléróma) často chápe (vo filozofii) ako všetka časopriestorová objektívna realita v celku (t.j. ako vesmír v najširšom zmysle), pričom v závislosti od definície výrazu „všetka realita“ môže byť takto definovaný pojem univerzum totožný s pojmom svet. Termín univerzum sa v tejto súvislosti používa často ako opak pojmu multiverzum (multiverzum je svet chápaný nie ako jednotný, ale zložený z veľa samostatných oblastí).
Ďalší podobný pojem je Metagalaxia. Keďže je z astronomického hľadiska otvorená otázka, či existuje iba naša Metagalaxia, alebo či je vo vesmíre viac metagalaxií, nie je známy ani vzťah pojmov Metagalaxia a vesmír ako celok.
V najširšom zmysle slova vesmír je synonymom aj slovo svet.
Vedy o vesmíre.
Štruktúrou a vývojom vesmíru v najširšom meradle sa zaoberá kozmológia. Produktom jej činnosti sú teoretické modely vesmíru. Súčasným poznatkom najlepšie zodpovedajú Fridmanove nestacionárne modely vesmíru s veľkým treskom na začiatku.
Jednotlivé objekty vesmíru – hviezdy (vrátane našej), galaxie (vrátane našej), slnečná sústava, kopy galaxií atď. – sú predmetom astronómie.
Rozpínanie/kolaps, vek a teória veľkého tresku.
Najdôležitejší výsledok kozmológie, že vesmír sa rozpína, pochádza z pozorovaní červených posunov a bol vyčíslený Hubblovým zákonom. (Albert Einstein vo všeobecnej teórii relativity predpovedal rozpínanie vesmíru). Extrapoláciou tohto rozpínania späť v čase sa dostaneme ku gravitačnej singularite, ktorá je abstraktným matematickým výsledkom, ktorý sa môže, ale nemusí zhodovať s realitou (môžu sa začať prejavovať fyzikálne javy, ktoré zatiaľ nepoznáme a preto v riešení matematických rovníc nemohli byť použité). To dalo podnet k vzniku teórie veľkého tresku, ktorá je dnes dominantným modelom kozmológie. Vek vesmíru bol odhadnutý na približne 13,7 miliárd (formula_1) rokov s presnosťou na 200 miliónov rokov (podľa projektu NASA s názvom WMAP, čiže Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, čo znamená Wilkinsonova mikrovlnná anizotropná sonda). Ale celé je to založené na predpoklade, že základný model použitý pre analýzu dát je správny. Iné metódy odhadu veku vesmíru dávajú rozdielne hodnoty.
Na druhej strane je tiež možné, že vesmír sa nerozpína, ale naopak kolabuje. Svedčia o tom tieto isté dôkazy. Táto teória sa nazýva veľký kolaps ().
Fundamentálny aspekt veľkého tresku môžeme aj dnes vidieť v pozorovaniach, ktoré ukazujú, že čím ďalej od nás galaxie sú, tým rýchlejšie sa od nás vzďaľujú. Môžeme ho tiež vidieť v žiarení kozmického mikrovlnného pozadia, ktoré je zoslabnutým žiarením, ktoré vzniklo krátko po veľkom tresku. Toto reliktné žiarenie je pozoruhodne rovnomerné vo všetkých smeroch, čo sa kozmológovia pokúšali vysvetliť počiatočným obdobím prudkej inflácie, ktorá nasledovala po veľkom tresku.
Veľký tresk priniesol existenciu hmoty do časopriestoru, ale jej ďalšie sformovanie do zložitých štruktúr nie je samozrejmé. Veľmi závisí od nastavenia kozmologickej konštanty. Zistenie jej reálnej hodnoty vzbudilo veľké prekvapenie, pretože na základe predpovedí teoretickej fyziky, mala byť pomerne vysoká. Jej skutočná hodnota je približne o 123 rádov(!) menšia. Táto udalosť je preto známa ako „najhoršia predpoveď vo fyzike”. (Pre porovnanie – počet atómov vo vesmíre sa odhaduje na 1080.) Na jej dôležitosť pre existenciu komplexného života upozornil nositeľ Nobelovej ceny Steven Weinberg. Uvedomil si, že jej príliš vysoká hodnota by znamenala, že vesmír sa bude rozpínať príliš rýchlo a nebude môcť dôjsť k sformovaniu sa hmotných objektov napríklad galaxií. Naopak jej príliš nízka hodnota by znamenala, že vesmír príliš rýchlo zase skolabuje v singularite a vôbec nedôjde k vzniku života. Weinberg preto tvrdí, že náš vesmír, umožňujúci existenciu komplexného života, je veľmi zriedkavý. V súčasnosti je považovaná za jeden najlepších dokladov, že vesmír je jemne-vyladený a vedci sa zhodujú, že zatiaľ neexistuje fyzikálna teória, ktorá by vysvetľovala, prečo je nastavená práve takto. Tento problém je zaraďovaný medzi desať najväčších nevyriešených problémov fyziky.
Veľkosť vesmíru a pozorovateľného vesmíru.
Nejestvuje zhoda, či je vesmír konečný alebo nekonečný v priestorovej rozlohe a objeme.
Pozorovateľný vesmír, ktorý pozostáva zo všetkých oblastí, ktoré nás mohli od veľkého tresku ovplyvniť, čo je dané konečnou rýchlosťou svetla, je určite konečný. Okraj vesmírneho horizontu je vzdialený 13,7 miliárd svetelných rokov. "Súčasná vzdialenosť" (nazývaná tiež spolupohybujúca sa vzdialenosť, ) k okraju pozorovateľného vesmíru je väčšia, nakoľko sa vesmír rozpína; je odhadovaná na približne 78 miliárd svetelných rokov (formula_2km). To by znamenalo, že spolupohybujúci sa objem známeho vesmíru je rovný formula_3 svetelných rokov kubických (za predpokladu, že je táto oblasť dokonale guľovitá). Pozorovateľný vesmír obsahuje približne formula_4 hviezd, zoskupených v približne 125 miliardách galaxií, ktoré vytvárajú klastre a superklastre galaxií. Počet galaxií môže byť oveľa väčší, čo je založené na pozorovaniach Hubblovho temného poľa (), vykonaných Hubblovým vesmírnym ďalekohľadom.
Populárne, ako aj profesionálne vedecké články v kozmológii často používajú pojem „vesmír“, aj keď v skutočnosti myslia „pozorovateľný vesmír“. Deje sa tak preto, lebo nepozorovateľné fyzikálne javy sú vedecky bezvýznamné (to znamená, že nemôžu ovplyvniť udalosti, ktoré môžeme pozorovať a preto účinne neexistujú).
Žijeme v strede vesmíru, ktorý pozorujeme, v zjavnom rozpore s Kopernikovým princípom, ktorý hovorí, že vesmír je viac alebo menej uniformný (rovnaký) a nemá rozoznateľný stred. To je z toho dôvodu, že svetlo sa nešíri nekonečnou rýchlosťou a my robíme pozorovania minulosti. Čím sa pozeráme ďalej a ďalej, vidíme veci z dôb bližších a bližších času nula modelu veľkého tresku. A keďže sa svetlo šíri rovnakou rýchlosťou vo všetkých smeroch k nám, žijeme v strede nami pozorovateľného vesmíru.
Avšak niektoré objekty mimo pozorovateľného vesmíru môžu byť v princípe pozorované nepriamo. Napríklad, je teoreticky možné stretnúť pozorovateľa na okraji nami pozorovateľného vesmíru, ktorý v minulosti pozoroval niektoré galaxie, ktoré opustili nami pozorovateľný vesmír kvôli rozpínaniu.
Tvar vesmíru.
Dôležitou otvorenou otázkou kozmológie je tvar vesmíru.
V prvom rade, nie je známe, či je vesmír plochý alebo nie. To znamená, že sa nevie, či platia alebo neplatia pravidlá Euklidovskej geometrie. V súčasnosti väčšina kozmológov verí, že pozorovateľný vesmír je takmer plochý s lokálnymi ohybmi, kde masívne objekty narúšajú časopriestor, tak ako jazero je skoro ploché. Tento názor bol upevnený najnovšími údajmi zo sondy WMAP, ktorá skúmala „akustické oscilácie“ v kolísaní teploty žiarenia kozmického mikrovlnného pozadia.
Po druhé, nevie sa, či je vesmír hromadne spojený. Podľa štandardného modelu veľkého tresku nemá vesmír žiadne priestorové hranice, no jednako môže byť priestorovo konečný. Dá sa to pochopiť použitím dvojdimenzionálnej analógie: povrch gule nemá žiaden okraj, a predsa má konečnú plochu (formula_5). Je to dvojdimenzionálny povrch s konštantným zakrivením v tretej dimenzii. Trojdimenzionálnym ekvivalentom je neohraničený „guľovitý priestor“, objavený Bernhardom Riemannom, ktorý má konečný objem (formula_6). V ňom sú všetky tri dimenzie konštante zakrivené v štvrtej. (Iné možnosti zahŕňajú podobný „eliptický priestor“ a „valcovitý priestor“, kde sú v rozpore s klasickou geometriou dva konce valca spojené dohromady, avšak bez ohnutia valca. Tieto sú tiež dvojdimenzionálne priestory s konečnými plochami; takých existuje nespočetne veľa. Avšak guľa má jedinečnú a možno aj viac estetickú vlastnosť, že všetky body na nej sú geometricky podobné.) Ak je vesmír skutočne neohraničený, avšak priestorovo konečný, ako bolo opísané, potom by cestovanie po „priamej“ dráhe v ľubovoľnom smere teoreticky spôsobilo, že cestovateľ by sa po prejdení dráhy rovnajúcej sa obvodu vesmíru nakoniec dostal späť na miesto, odkiaľ vyštartoval (čo je v našom súčasnom chápaní vesmíru nemožné, pretože jeho veľkosť je oveľa väčšia ako veľkosť pozorovateľného vesmíru).
Presnejšie povedané, mali by sme hviezdy a galaxie nazývať „obrazmi“ hviezd a galaxií, pretože je možné, že vesmír je hromadne spojený () a dostatočne malý (a má primeraný, možno zložený tvar), takže môžeme vidieť okolo neho raz alebo aj viackrát v rôznych, možno aj vo všetkých smeroch. (Podobne ako v dome plnom zrkadiel.) Ak je tomu tak, skutočný počet fyzicky odlišných hviezd a galaxií by bol menší ako sa predpokladá. Hoci táto možnosť nebola zatiaľ vylúčená, výsledky posledných výskumov kozmického mikrovlnného pozadia ju robia veľmi nepravdepodobnou.
Osud vesmíru.
V závislosti od priemernej hustoty hmoty a energie vo vesmíre sa vesmír bude buď navždy rozpínať alebo sa rozpínanie pôsobením gravitácie spomalí a nakoniec vesmír skolabuje naspäť do seba, čo sa nazýva „veľký kolaps“ (). V súčasnosti dôkazy naznačujú, že nielen že neexistuje dostatočné množstvo hmoty/energie, ktoré by spôsobilo opätovný kolaps, ale sa zdá, že rozpínanie vesmíru sa zrýchľuje.
Multiverzum.
Existujú špekulácie, že viacnásobné vesmíry by mohli existovať v rámci tzv. multiverza (známeho aj ako megaverzum), pričom náš vesmír by bol jedným z nich. Definícia multiverza takto pozmeňuje definíciu vesmíru ako všetkého, čo fyzikálne existuje. Podľa definície nie je spôsob, ako by jeden z týchto vesmírov mohol ovplyvniť ďalšie; ak by sa dva „"vesmíry"“ mohli vzájomne ovplyvňovať, alebo by boli vzájomne prepojené (napríklad červou dierou), boli by súčasťou jediného vesmíru.
Príklady teórií zavádzajúcich pojem multiverzum sú napríklad nasledujúce:
Všetky tieto teórie sú v súčasnosti považované viac-menej len za hypotézy.
Filozofické názory na vesmír.
Aristoteles.
Vesmír má podľa Aristotela rovnako ako Zem, ktorá je jeho stredom, podobu gule. Skladá sa z mnohých sústredených nebeských sfér, v ktorých sa pohybujú jednotlivé hviezdy. Najbližšie k Zemi je sféra Mesiaca, ďalej sféra Slnka a ostatných planét a najďalej od Zeme (súčasne najbližšie k prvému hýbateľovi) je sféra nehybných hviezd. Všetko, čo sa nachádza od mesačnej sféry smerom k Zemi, je vyplnené látkou, ktorú Aristoteles označuje ako "sublunárnu". Táto sa skladá zo štyroch živlov (vody, zeme, vzduchu a ohňa). To čo sa nachádza od mesačnej sféry smerom k Slnku, planétam, pevným hviezdam až k hranici vesmíru, je vyplnené éterom (AITHÉR), piatym prvkom, látkou nadmesačných sfér. Z nej vytvorené telesá sú nemenné a nachádzajú sa v neustálom kruhovom pohybe, Zem sa mení a je v pokoji.
Kozmos tvorí jediný celok (ideu antických atomistov o nekonečnom počte svetov Aristoteles odmietal) a jeho existujúce usporiadanie trvá od večnosti. Vesmír sa delí na dva principiálne odlišné časti – oblasť supralunárnu (nad Mesiacom) a sublunárnu (pod Mesiacom) :
Pytagoras.
Astronomický pohľad.
Vesmír má podľa Pytagora umiestnenú vo svojom strede guľatú Zem.
Filozofický pohľad.
Kozmos je súhrn všetkého podľa poriadku v ňom.
Platón.
Kozmos je krásny a rozumný matematický poriadok. Platón bol dobre informovaný o pohybe nebeských telies, vedel, že dráhy planét sa zo zeme javia ako nepravidelné, že totiž vytvárajú akési kruhy (epicykly). Vyslovil však požiadavku, aby pozorované javy boli síce zachované, aby však boli vysvetlené ako prejav dokonalého rádu, ktorý sa skrýva za zdanlivými nepravidelnosťami.
Bratia čistoty.
Vesmír podľa Bratov čistoty je emanácia prapríčiny všetkého súcna, Boha: z tejto prapríčiny vznikol emanáciou postupne tvorivý rozum (al-`akl al-fá`il), svetová duša (an-nafs al-kullíja) a prasubstancia (al-hajúlá al-úlá), ktoré sú napospol duchovnej podstaty.
Po nich pristúpením formy priestoru a času vznikla druhotná substancia (al-hajúlá ath-thánija), hmota, z ktorej sa skladajú nebeské sféry, prvky sublunárneho sveta a z nich zložené minerály, rastliny a živočíchy.
Človek je mikrokozmos. Jeho duša, ktorá je obdobou a emanáciou svetovej duše, sa poznaním povznáša nad hmotu, s ktorou je spojené na tomto svete vznikanie a zanikanie. Stupeň tohto povznesenia nad hmotu však nie pri všetkých ľuďoch rovnaký. Duše, ktoré sa povzniesli na vyšší stupeň, dospievajú k poznaniu filozofiou, tie, ktoré zostávajú na nižšom stupni, sú odkázané na náboženstvo. Ale cieľ tohto poznania a povznesenia nad hmotu je ten istý, a síce víťazstvo nad hmotou, ktoré dosahuje svoj vrchol smrťou. Smrť jedinca je obdobou budúceho zániku tohto sveta, ktorý sa v náboženstve označuje ako zmŕtvychvstanie, filozoficky povedané to bude návrat svetovej duše k prapríčine, k Bohu.
Novokynizmus.
Vesmír je z pohľadu novokynizmu pod vládou jedného spoločného zákona. Tomuto zákonu podlieha nielen svet prírody, ale aj človek a bohovia. Zeus, ako najvyššia vesmírna sila, spojil bohov a ľudí do jedného kozmického štátu, v ktorom má každá pozemská spoločnosť primerané miesto a z ktorého si má brať vzor každý pozemský štát. Teda vesmír spolu s človekom tvorí jednu univerzálnu kozmickú monarchiu. Z kozmického pokoja vesmíru vyplýva harmónia a pokoj medzi ľuďmi. Preto treba žiť v zhode s prírodou, a síce životom práce.
Z toho vyplýva požiadavka prinavrátiť práci úctu, lebo len vtedy sa stane práca šťastím nielen pre chudáka, ale pre každého človeka vôbec. Práca ako božský zákon a kozmická povinnosť oslobodí človeka z biedy, ktorú zapríčinila mylne chápaná civilizácia.
Barok.
Kozmos vzišiel a pochádza zo Stvoriteľa a k Stvoriteľovi zasa smeruje a vracia sa.
Mimogalaktická astronómia.
Vesmír je nestacionárny, prebieha v ňom ten istý evolučný proces. Vyvíjajú sa jednotlivé kozmické objekty a ich sústavy i celý vesmír v jeho najširších známych meradlách.