Reliktní záření v datech sondy WMAP. Kredit: NASA / WMAP Science Team).

Když se náš vesmír zrodil, podle všeho ve výhni Velkého třesku, tak to nejspíš bylo klubko divoce se svíjejícího časoprostoru, extrémní a proměnlivé. Jak plynul čas, vesmír se vyvinul a změnil. Už relativně brzy po Velkém třesku byl překvapivě homogenní a izotropní na největších škálách. A je takový dodnes. Jednoduše řečeno, ať se podíváme kamkoliv, tak je vesmír všude víceméně stejný.

Homogennost raného vesmíru potvrzují i pozorování slavného reliktního záření. Je výjimečně uniformní, po celé obloze. Pro vědce to tehdy bylo velmi překvapivé až šokující. Jak něco takového mohlo vzniknout? Je to stále jednou z poměrně otevřených otázek kosmologie.

David Fajman. Kredit: Universität Wien.

Aby kosmologové tento problém vyřešili, tak si vymysleli kosmologickou inflaci. Podle této představy vznikl homogenní vesmír tak, že se v nepatrném mžiku po Velkém třesku nesmírně rychle a nesmírně intenzivně nafoukl. Extrémní nafouknutí inflací by zajistilo, že vesmír bude v každém svém koutu stejný, jak dnes pozorujeme v obrazu reliktního záření vesmíru.

Na druhou stranu, s kosmologickou inflací je problém. Je sice vzrušující, ale působí jako násilné řešení.

Kosmická inflace jako první pořádná událost po Velkém třesku. Kredit: NASA.

Když se fyzici snaží naroubovat inflaci na Einsteinovu obecnou relativitu, tak jim při tom skřípe klávesnice. Vyžaduje to řadu úprav teorie, což pak působí uměle a nedůvěryhodně. Einstenovy rovnice jsou komplexní, jejich řešení bývá obtížné a inflace s nimi dělá psí kusy. Zároveň není jasné, proč by k inflaci mělo dojít. Co spustilo takový šílený proces. A co ho pak po naprosto titěrném časovém úseku zase ukončilo.

Teoretický fyzik David Fajman z rakouské Universität Wien ve své nové studii tvrdí, že žádná inflace nebyla nutná. Podle něj může za homogenitu vesmíru gravitace, která na vesmír působí během jeho vývoje. Fajman použil pokročilé matematické modely z oblasti geometrické analýzy. Jeho výsledky ukazují, že je možné plně vysvětlit homogenní povahu vesmíru standardní obecnou relativitou. A že tím pádem není nutné vypouštět z láhve džina kosmologické inflace.

Jestli se tento výsledek potvrdí a povede se ho převést do obecných kosmologických modelů, tak by to mohl být konec kosmologické inflace. Její ztřeštěný mechanismus už nebude k popisu vesmíru nutný. Vesmír by se v takovém případě sice stal o něco méně zábavným místem, ale Einsteinova obecná relativita by opět slavila triumf.

Video: David Fajman: Dynamics of General Relativity 1

Literatura

Universität Wien 22. 9. 2020.

Physical Review Letters 125: 121102.