Není náhodou temná energie podstatou gravitace?

Proč je gravitace pouze přitažlivá a neodpuzuje, když všechny ostatní síly "umí" obojí (viz třeba magnety). Proč nelze gravitaci odstínit, tedy izolovat, jako třeba elektřinu? To jsou otázky, na které navrhneme odpovědi.

Existuje velmi názorná demonstrace toho, jak funguje gravitace. Stačí na ni jedna pružná textilie, nějaké závaží a pár kuliček. Těžší závaží se položí na látku, která se jeho vahou prohne. A když na tuto prohnutou látku pak položíte kuličku, pochopitelně se začne kutálet dolů do prohlubně, kde je závaží. A máte názornou představu gravitace, viz video níže.

Máte radost, že teď chápete gravitaci? Tak vám tu radost trochu zkazíme. Tak zaprvé, ta blána, kterou vidíte na videu, by se dala přirovnat k prostoru, když mu ubereme jednu dimenzi. To by ještě šlo. Jenže Einstein ve své obecné teorii relativity říká, že se nedeformuje prostor ale prostoročas. Dokonce si můžeme zakřivení dráhy tělesa v gravitačním poli vysvětlit pomocí dilatace času. Stačí si představit, jak se třeba řídí saně nebo boby při jízdě s kopce. Prostě na jedné straně nohu položíte na sníh, čímž zpomalíte pohyb saní na této straně a na tu stranu sáňky pak zatočí.

A jak to souvisí s gravitací? Jistě víte, že gravitační pole zpomaluje čas. Nejzřejmější je to na horizontu černé díry, kde se čas dokonce zastavuje. Je tedy jasné, že čím je silnější gravitační pole, čím blíže je něco ke gravitujícímu centru, tím je čas pomalejší. Zpomalení času znamená zpomalení všech pohybů. A teď si místo těch sáněk představte kuličku na výše uvedeném videu, jak obíhá kolem centra (závaží). Čas na té straně kuličky, která je blíže k závaží, je pomalejší, takže kulička zahýbá na své dráze podobně jako sáňky brzděné nohou. Tak vzniká zakřivení dráhy tělesa v gravitačním poli. Video je tedy názorné, ale opomíjí podstatnou část "mechanismu" gravitace.

Druhá námitka je, že video předvádí působení gravitace pomocí gravitace. Když chceme vysvětlit nějakou jinou sílu, třeba magnetické přitahování či odpuzování, vysvětlujeme to výměnnou částic, (virtuálních) fotonů, vnitřním mechanismem, který se liší od toho, co se nám jeví třeba jako magnetické odpuzování dvou magnetů. U videa výše ale používáme k vysvětlení gravitace tíhu závaží, které prohne látku působením gravitace a to, že gravitace na nakloněné ploše urychluje kuličky směrem dolů. Je to tak trochu, jako byste řekli, že přitažlivost gravitace se dá vysvětlit tím, že přitahuje.

Gravitace tedy musíme vysvětlit jinou silou než gravitací. Co by to ale mohlo být? Z videa si můžeme vzít poučení, že to musí být něco, co působí kolmo na prostor, pokud tam není žádné gravitační centrum (to závaží). Pak je totiž ona textilie na videu vodorovná a zemská tíže působí kolmo na ni. Z teorie relativity víme, že kolmo na prostor je v (plochém) prostoročase čas (je to trochu složitější, ale to si necháme na později). Ve speciální teorii relativity je čas pohybem prostoru ve směru kolmém na prostor (jsme-li ve vlastní inerciální soustavě). To můžeme chápat jako rozpínání vesmíru (jedna z hypotéza o podstatě času je, že je to rozpínání vesmíru). Víme, že tzv. temná energie (budeme předpokládat, že skutečně existuje, i když to zatím není definitivně potvrzeno) způsobuje rozpínání vesmíru, dokonce zrychlování rozpínání. Jestliže si představíme náš vesmír jako obrovskou "kouli" (přesněji náš prostor jako 3D nadpovrch 4D nadkoule), je tato koule zvětšována temnou energií.

Při zvětšování ale tato "koule", náš prostor, prochází prostředím, ve kterém existuje. Možná se někomu může zdát, že je divné mluvit o našem prostoru jako o něčem (o "bláně"), která prochází nějakým prostředím. V tu chvíli je dobré připomenout myšlenku Zenona z Eleje, kterou parafrázujeme: "Vše, tedy každé něco, existuje v prostoru. Je prostor něco? Je. Pak bude v prostoru." Samozřejmě prostor není sám v sobě, ale v nějakém strukturně hlubším prostoru, např. prostoru multivesmíru. Kdybychom použili stařičký termín, nazvali bychom ho třeba arci-prostorem. :-) Tento prostor se ale vlastnostmi nepodobá tomu našemu, těžko v něm půjde třeba měřit délku v metrech.

Tedy náš 3D prostor prochází vícerozměrným arci-prostorem, což si zjednodušeně můžeme představit jako když nějaké (řídká) tkanina prochází kapalinou, která jí protéká. Existuje hypotéza, že je prostoročas našeho vesmíru velmi podoben suprakapalině (možná by se hodilo dodat "suprakapalinou" bez atomů). Tedy ona "tkanina" našeho prostoru může být nakonec extrémně hustá, protože suprakapalina (bez atomů) proteče v našem vesmíru vším. Jestliže je ale v této "tkanině" nějaké hustší místo (tedy těleso), klade tato zhuštěnina (supra)kapalině větší odpor. Tím pádem se v tom místě ona (supra)tkanina prohne, bude zaostávat za pohybem roviny tkaniny. Je to přesně ta prohlubeň, kterou jsme viděli na videu.

Jestliže se pak na stěně této prohlubně objeví nějaká jiná zhuštěnina, tedy těleso, působí na ní kapalina tak, že ji tlačí ke středu prohlubně. Stěna prohlubně je totiž skloněná. Ze školy tohle známe jako pohyb po nakloněné rovině. Po nakloněné rovině kulička ale sjíždí působením gravitace, kdežto v našem případě se objekt pohybuje ke středu působením kapaliny. I prohlubeň vznikla působením kapaliny. Vytvořili jsme tedy základ hypotetického "mechanismu" fungování gravitace bez použití gravitace a vysvětlujeme gravitaci jako důsledek působení temné energie. Vlastně je to velmi podobné onomu videu, až na to, že síla, která vše způsobuje není gravitace, ale odpor, který klade tkanina a její hustší oblasti proudění kapaliny.

Z tohoto mechanismu jasně plyne výhradně přitažlivé působení gravitace a nijak z něj nejde odvodit odpuzování. Odpuzování by šlo odvodit pouze tehdy, kdyby byla temná energie nerovnoměrně rozložena a svou koncentrací na jednom místě by vytvořil výduť ve směru pohybu prostoru/tkaniny. Jenže z empirického měření vyplývá, že je temná energie extrémně rovnoměrná. Jednostranné přitažlivé působení gravitace je tak způsobeno rozpínáním našeho vesmíru a důsledek rovnoměrnosti rozložení temné energie. A z uvedeného "mechanismu" plyne z logicky i neodstinitelnost gravitace. Jak chcete zablokovat působení oné tekutiny, když se nemůžete dostat mimo danou tkaninu, neb jste z ní složeni? Je to nemožné, když tato tekutina působí mimo prostor našeho vesmíru, který neumíme opustit a je v zásadně kolmá na tento prostor. Pochopitelně je uvedená úvaha jen hypotetická a má daleko k empiricky potvrzenému tvrzení.

Chcete-li jakési zdůvodnění, proč by měla být temná energie mimo náš vesmír, čtěte text Jsou temná hmota a temná energie vůbec v našem vesmíru? (sci-phi). Chcete-li zdůvodnění samotné existence multivesmíru, pak tady: Co bylo před velkým třeskem. Nic?.