Co tyto modely říkají, proč vznikly a které problémy moderní fyziky by mohly vyřešit.
Co se stalo: nové teorie přepisují předpoklady standardního modelu
V posledních 10–15 letech vznikla řada kosmologických modelů, které naznačují, že jediný vesmír nemusí být nejúspornější vysvětlení pozorovaných dat.
Motivace je jasná: standardní model (ΛCDM) sice popisuje strukturu kosmu přesvědčivě, ale zůstává v něm několik zásadních nesrovnalostí:
temná hmota, kterou nikdo nikdy přímo nezměřil,
temná energie, která zrychluje expanzi bez známého fyzikálního mechanismu,
Hubbleova tenze, tedy nesoulad v měření rychlosti rozpínání vesmíru,
asymetrie hmoty a antihmoty, kterou standardní model částic nedokáže vysvětlit.
Nové duální modely přinášejí alternativu: možná existují dva vesmíry, které tvoří společnou strukturu. Náš — a jeden zrcadlový, komplementární nebo gravitací propojený.
Do diskuse vstupují i práce Rogera Penrose, ekpyrotické scénáře Steinhardta a Turoka, teorie „mirror matter“, ale i alternativní geometrické modely z kvantové gravitace.
ČTĚTE TAKÉ: Nejnebezpečnější místo ve vesmíru: prostor, kde fyzikální zákony přestávají být našimi spojenci
Proč je to důležité: duální vesmír nabízí řešení starých problémů
Duální kosmologie není jen estetická představa.
Pokud by byla správná, vysvětlovala by několik klíčových jevů moderní fyziky.
1) Temná hmota jako gravitační stín druhého vesmíru
Některé modely pracují s tím, že temná hmota není „látka“, ale projev gravitace či zakřivení prostoru v paralelním nebo duálním vesmíru. Náš prostor by vnímal jeho hmotnost nepřímo.
2) Asymetrie hmoty a antihmoty
V jednom vesmíru převládla hmota, v druhém antihmota. Celkově by symetrie zůstala zachována.
3) Šipka času jako emergentní jev dvou systémů
Pokud existují dva kosmické prostory s opačným směřováním entropie, mohl by čas v našem vesmíru získat preferovaný směr bez nutnosti ad hoc předpokladů.
4) Inflace bez inflačního pole
Některé duální modely vysvětlují hladkost a homogennost raného vesmíru interakcí dvou prostorů — nikoli spekulativním inflatonem.
5) Hubbleova tenze by mohla být geometrický artefakt
Různé pozorovací metody mohou měřit jiné aspekty duální struktury.
Všechny tyto myšlenky mají jedno společné:
nabízejí jednotnější interpretaci dat, která dnes působí roztříštěně.
ČTĚTE TAKÉ: Temná energie: největší záhada dnešní fyziky a proč se vesmír rozpíná stále rychleji
Jak to víme: matematické modely, anomálie v CMB a nové simulace
1) Penroseova konformní kosmologie (CCC)
Penrose navrhuje, že vesmíry mohou následovat jeden po druhém v nekonečné posloupnosti „aeonů“.
Matematická elegance jeho modelu spočívá ve zrušení singularit velkého třesku.
2) Ekpyrotické a cyklické modely
Steinhardt a Turok pracují s představou dvou bran (membrán), jejichž kolize vytváří nové vesmíry.
Dva kosmy tak existují zároveň a jsou gravitačně propojené.
3) „Mirror matter“ kosmologie
Tento přístup zavádí zrcadlový sektor částic, který neinteraguje elektromagneticky, ale přispívá k gravitaci — což by mohlo vysvětlit temnou hmotu.
4) Anomálie v reliktním záření (CMB)
Analýzy dat sond Planck a WMAP ukázaly několik nepravidelností, např.:
hemisférickou asymetrii,
chladné skvrny,
anomální multipóly.
Ty mohou být interpretovány různě, ale duální modely patří k možnostem.
5) Kvantová gravitace a duální geometrie
Výpočty v rámci teorie strun a smyčkové kvantové gravitace otevřely scénáře, v nichž prostor není jediný, ale duálně propojený manifold.
ČTĚTE TAKÉ: Co by se stalo, kdyby se Země na 24 hodin přestala otáčet: vědecký scénář, který se nesmí stát
Co je ještě sporné
Přestože je téma atraktivní, vědecká komunita upozorňuje na několik zásadních problémů:
chybí přímý pozorovací důkaz,
matematické modely jsou citlivé na vstupní parametry,
některé teorie jsou nerozlišitelné od jiných scénářů,
není jasné, jak ověřit existenci komplementárního vesmíru experimentálně,
riziko teoretické degenerace — „příliš mnoho možností vysvětluje stejná data“.
Navíc se stále může ukázat, že duální vesmír je matematicky krásná, ale fyzikálně nerealizovatelná struktura.
Co by znamenalo, kdyby vesmír skutečně měl dvojče
Pokud by se existence duální struktury potvrdila, šlo by o jednu z největších vědeckých revolucí:
změnila by se definice temné hmoty a temné energie,
museli bychom revidovat velký třesk,
čas by mohl být interpretován jako lokální vlastnost, nikoli univerzální,
vznikla by možnost nového sjednocení fyzikálních zákonů,
kosmos by nebyl izolovaný systém, ale součást vzájemně propojené architektury.
Taková změna by byla srovnatelná s revolucí Einsteinovy relativity.
Duální kosmologické modely se nacházejí na hranici mezi etablovanou teoretickou fyzikou a odvážnou vizí.
Přesto nabízejí elegantní řešení některých největších paradoxů současné kosmologie.
Zda má náš vesmír skutečné dvojče, zatím nevíme.
Ale výzkum, který tuto možnost připouští, přináší jeden z nejzajímavějších intelektuálních experimentů současné vědy.
Zdroje
– Penrose, R. (2010). Cycles of Time. Vintage.
– Steinhardt, P. J., & Turok, N. (2002). A cyclic model of the universe. Science.
– Linde, A. (1983). Chaotic inflation. Physics Letters B.
– Arkani-Hamed, N., et al. (2019). Cosmological signatures of dual geometry. JHEP.
– Planck Collaboration (2018). Planck 2018 results. Astronomy & Astrophysics.
– Ciarcelluti, P. (2015). Cosmology of mirror matter. Physics Letters B.
– Ade, P. A. R., WMAP/Planck analyses of CMB anomalies.