Neil deGrasse Tyson, Trefil James: Kozmické záhady

1

AKÉ JE NA Š E MIESTO VO VESMÍRE?

Západ slnka nad Tichým oceánom z Medzinárodnej vesmírnej stanice.

n JE ZEM PLANÉTA?

n ASTRONÓMIA S PALICOU

n RIE Š ENIE PARALAXY

n AKÁ VE Ľ KÁ JE SLNE Č NÁ SÚSTAVA?

n HENRIETTA LEAVITTOVÁ A  Š TANDARDNÁ SVIE Č KA

n GALAXIE

n MILIARDY A MILIARDY

n SLOVO NA ZÁVER

I1saac Newton a Aristoteles vojdú do baru. Sú ponorení do vá š nivej diskusie o tom, č o sa vlastne deje, ke ď nejak ý objekt padá na zem. Obaja si predstavujú tú istú scénu, ale vidia pri nej úplne odlišné veci.

V Aristotelovom svete je všetko vytvorené zo štyroch základných prvkov: zo zeme, vzduchu, z ohňa a vody. Predmet, ktor ý sa skladá zo zeme a nie z ostatných troch prvkov, má vrodenú túžbu hľadať stred vesmíru, ktor ý je podľa Aristotela totožný so stredom Zeme. Je mu nadovšetko jasné, že všetky nebeské telesá obiehajú okolo Zeme, ktorá je sama osebe nehybná. Daný objekt teda musí padať smerom k centru Zeme jednoducho preto, lebo to vyplýva z jeho vlastnej podstaty.

Newtona pre zmenu nezaujíma, z  č oho sa objekt skladá. Záleží len na tom, že má hmotnosť. Vie, že Zem pôsobí gravitačnou silou na každý objekt, ktorý sa nachádza na jej povrchu. Jeho gravita č ný zákon hovorí, ž e v š etko, č o dopadne na zemsk ý povrch, tam dopadne práve vďaka tejto sile.

Rovnako vie, že tá istá sila, ktorá siaha až do vesmíru, udr-

Po tisícročia sa snažíme pochopiť svoje miesto vo vesmíre.

žiava Mesiac na jeho obežnej dráhe a že bez neustáleho pôsobenia gravitácie by odletel kamsi do kozmu.

Aristoteles si objedná retsinu, tradičné grécke víno. Newton si dá silnú medovinu. Newton pri popíjaní navrhuje jednoduchú skúšku: Podľa jeho teórie, ak zanedbáme odpor vzduchu, všetky predmety hodené na zemský povrch budú padať rovnakou rýchlosťou. Podľa Aristotela má však väčší predmet viac „elementu zeme“ ako men š í predmet, a preto bude pada ť r ýchlej š ie –úmerne tomu, koľ ko zemského elementu obsahuje. Požiadajú barmana o mincu a drahú fľašu bourbonu a zistia, že obe, hoci ich váha je veľmi rozdielna, skutočne padajú rovnakou r ýchlosťou. Newton poukazuje na to, že overovanie našich myšlienok voči prírode je základom vedeckej metódy hľadania objektívnych právd, ktorá viedla k hlbokým zmenám v ľudskom živote a pomohla nám pochopiť naše miesto vo vesmíre.

Aristoteles zaplatí za nápoje aj rozbitú fľašu bourbonu.

JE ZEM PLANÉTA?

Kozmológia, ktorú stvorili starí Gréci, dominovala v myslení o našom mieste vo vesmíre viac ako tisíc rokov. Táto veda nás učila, že Zem je nehybným stredom vesmíru, domovom všetkého života, a že všetky nebeské telesá vrátane Slnka a hviezd sa pohybujú okolo nás. Okrem toho predpokladala, že čokoľvek je na Zemi nedokonalé, na nebi to neplatí. Slnko a Mesiac sa považovali za bezchybné gule s kryštalickou štruktúrou, ktoré do seba presne zapadali s in ý mi podobne dokonal ý mi kryštalickými útvarmi, akoby šlo o ruské matriošky. Nebesá sa považovali za niečo celkom odlišné od Zeme, stvorené z iného materiálu a fungujúce podľa úplne iných zákonov. Zem nebola skutočnou súčasťou vesmíru, až kým túto priepasť medzi nami a nebeskými objektmi neprekonal Isaac Newton a z našej planéty sa stalo nebeské teleso.

NAJSLÁVNEJ Š Í EXPERIMENT, KTOR Ý NEVY Š IEL

Aristoteles a Isaac Newton mali niečo spoločné: Verili, že éter – tajomná a neviditeľná látka – vypĺňa všetok prázdny priestor. Až do konca 19. storočia sa fyzici (rozumne) domnievali, že keďže vibrujúce zvukové vlny potrebujú na svoje šírenie prostredie ako vzduch, svetlo tiež potrebuje vlastné prostredie – tým mal byť svetelný éter. Po stáročia sa veľkí myslitelia upínali k éteru, aby pomohli objasniť všetko nevysvetliteľné. Aristoteles tvrdil, že nebeské telesá obiehajú v priehľadných kryštalických sférach, pričom medzery medzi nimi vypĺňa éter. Isaac Newton navrhol, že mechanizmom gravitácie je nepretržité prúdenie éteru smerom k Zemi. Francúzsky matematik René Descartes predpokladal, že neviditeľné sily, ako napríklad magnetizmus a príliv a odliv, éter posúvajú a tlačia.

V roku 1887 však chemik Edward Morley a fyzik Albert Michelson poskytli prvé presvedčivé dôkazy, ktoré túto myšlienku vyvrátili. Usúdili, že ak éter preteká priestorom okolo nás, potom by sa pohyb Zeme v ňom mal dať zistiť prostredníctvom zmien rýchlosti svetla meranej pri pohybe v rovnakom smere, v akom sa hýbe Zem, v porovnaní s jeho rýchlosťou, keď sa pohybuje v opačnom smere ako naša planéta. Analogicky, ak sledujete prechádzajúci vlak a meriate rýchlosť loptičky vyhodenej z vlaku dopredu, v skutočnosti dostanete rýchlosť loptičky sčítanú s rýchlos jazdy, dostanete r správať rovnako?

Na zodpovedanie tejto otázky a Michelson vyna doby. Neobjavil éter. R ý chlos ť bola rovnaká nezávisle od toho, akým smerom sa pohybovalo vzh na Zem. Tento „neúspe ment úplne zmenil vedu a viedol k objavu

Interferometer podľa Michelsonovho návrhu.

Grécky pohľad na vesmír najpresnejšie vyjadril v roku 150 n. l. alexandrijsk ý filozof a matematik Klaudios Ptolemaios. Podobne ako väčšina gréckej vedy, aj jeho myšlienky sa okľukou dostali do učebných osnov stredovekých univerzít v Európe. Najprv ich preložili do arabčiny v Dome múdrosti v Bagdade, neskôr ich križiaci priniesli do Španielska a následne preložili do latinčiny, jazyka akademického bádania. Význam a vplyv Ptolemaiovej knihy najlepšie vystihuje názov, ktorý jej dali Arabi a ktor ý sa používa dodnes: Almagest, čo znamená „tá najväčšia [kniha]“.

V Nebeskom atlase alebo v diele Harmónia vesmíru, vydanom v Amsterdame v polovici 16. storočia, bol zobrazený Ptolemaiov model vesmíru ako systém sústredných planét obiehajúcich okolo Zeme.

V Ptolemaiovom geocentrickom modeli sa toho dialo veľa. Planéty sa pohybovali v kryštalických sférach modifikovaných subcyklami, ktoré boli zasa modifikované sub-subcyklami a súhrnne sa nazývali epicykly. Úpravou r ýchlosti otáčania všetkých týchto sfér a epicyklov Ptolemaios zohľadnil stáročia pozorovaní gréckych a babylonsk ých astronómov, ktorí skúmali vesmír pred ním. Dokázal tie ž predpoveda ť zatmenia a iné podobné nebeské udalosti. Tento systém fungoval a nie div, že uplynulo 1 500 rokov, kým jeho model, ktorého stredobodom bola Zem, prvý raz vážne spochybnili.

Podľa Grékov sa na nebi pohybovalo sedem pútnikov: Merkúr, Venuša, Mars, Jupiter, Saturn, Slnko a Mesiac. Grécky výraz pre „pútnika“ je planetes . Preto ž e Zem nebolo vidie ť na oblohe, nepovažovali ju za pútnika, teda za planétu. V tejto schéme sa Zem nepohybuje v kryštálovej sfére – v skutočnosti sa nepohybuje vôbec.

Pre starých Grékov je Zem nehybným stredom kozmu, domovom všetkého života. (Nezabudnite, že pre Aristotela hľadala padajúca fľaša práve tento nehybný stred vesmíru.) Neverili v „mimozemský život“. Akýkoľvek život mimo Zeme, čokoľvek, čo by sme dnes nazvali exoplanétou, by si vyžadovalo ďalšiu „Zem“ obklopenú vlastnými kryš tálovými sférami – teda celý ďalší kozmos. A ak by taká entita existovala, ako by objekt, napríklad padajúca fľaša, vedel, ktor ý stred má hľadať? Je preto jasné, že môže jestvovať len jeden stred, jedna Zem, jeden kozmos.

Východ Zeme, 24. decembra 1968 – historická fotografia z misie Apollo 8, prvej misie s posádkou na Mesiac. Dnešné pozorovania z vesmíru potvrdzujú vedecké poznatky z minulých storočí.

ASTRONÓMIA S PALICOU

Nevieme, čo ste sa učili v tretej triede, ale jednu vec si povedzme na rovinu. V 15. storočí by nikto s aspoň trochou vzdelania neveril, že Zem je plochá alebo že Krištof Kolumbus spadne z okraja, ak sa bude plaviť príliš ďaleko.

Ptolemaios venoval jednu časť svojho Almagestu tvrdeniu, že „aj Zem ako celok je, celkom prirodzene, guľatá“. Okrem iného si všimol, že zatmenia Slnka nastávajú v rôznom dennom čase na rôznych miestach Stredomoria, pričom keby bola Zem plochá, vyskytovali by sa všade v rovnakom čase. Rovnako aj tieň Zeme na Mesiaci počas jeho zatmení je vždy kruhový. Ako sa ukázalo, jediný tvar vo vesmíre, ktor ý vrhá kruhový tieň bez ohľadu na uhol slnečného svetla, je guľa. Ptolemaios ďalej zdokumentoval, že loď, ktorá sa vzďaľuje od pobrežia, klesá „trupom

Aké je na š e miesto vo vesmíre?

PRIDÁVANIE EPICYKLOV

Č o sa skuto č ne deje, ke ď má planéta Merkúr retrográdny pohyb?

V protiklade s tvrdením astrológov sa nedeje nič, pretože Merkúr sa v skutočnosti nepohybuje v priestore smerom dozadu. Iba to tak vyzerá pri pohľade zo Zeme, lebo aj naša planéta sa pohybuje okolo Slnka. Je to rovnaké, ako keď nastúpite do vlaku a vidíte, že susedný vlak sa hýbe dozadu – v skutočnosti sa však len vy pohybujete vpred.

V Ptolemaiových časoch si však tento zdanlivý spätný pohyb planét vyžadoval vysvetlenie, ktoré by dávalo zmysel v rámci predstavy, že sa vesmír točí okolo Zeme. Aby astronómovia dokázali vysvetliť tento periodický spätný pohyb planét, pridali do svojho systému menšie sféry, nazývané epicykly. Model vesmíru, ktorého stredobodom bolo Slnko, nakoniec celý systém zjednodušil a prirodzene vysvetlil retrográdny pohyb, ako aj mnohé ďalšie javy pozorované na oblohe.

Epicykly v rámci epicyklov: Vyvíjali sa čoraz zložitejšie modely.