Počátek všech věcí

V okamžiku po Velkém třesku se zformovala veškerá hmota v podobě neutronů, protonů, elektronů a dalších částic, do kterých v tomto povídání není třeba zabředávat. Podle současné teorie panovaly ve vesmíru jen několik minut podmínky, které umožňovaly jádrům vodíku slučovat se do těžších prvků. A proto byl novorozený vesmír tvořen výhradně vodíkem, okořeněným špetkou helia. Tyto prvky se vzdalovaly společně s rozpínajícím se vesmírem, což vedlo k jeho ochlazování. První zlomový okamžik nastal, když žhavě zářící vesmír vychladl natolik, že se elektrony mohly spokojeně usadit na svých orbitálních drahách kolem jader těch nejjednodušších prvků, které vesmír nabízel. Vesmír byl nyní temný, ale brzy se hmota díky gravitaci začala opět slučovat do velkých a stále hustějších mraků. Teplota v srdcích těchto mračných gigantů začala stoupat, až se v nich zažehla termojaderná fúze. Vesmírem se začalo šířit světlo.

První hvězdy a jejich smrtelné tance

První hvězdy byly gigantické – mohly být až 100krát masivnější než naše Slunce. Na rozdíl od naší hvězdy byly schopné tvořit těžší prvky než helium. Jejich životnost však byla velmi krátká, pouhé miliony let. Když hvězdy vyčerpaly své palivo, gravitace začala vítězit. Při zhroucení těchto obrů došlo k jedné z nejmasivnějších explozí, které náš vesmír dokáže předvést – k hypernově. Tato drtivá událost byla tak intenzivní, že při ní mohly vzniknout i ty nejtěžší prvky, jako je uran.

Nástup druhé generace hvězd

Druhá generace hvězd přinesla do vesmíru větší rozmanitost prvků. Naše Slunce, možná z třetí generace hvězd, vzniklo před necelými pěti miliardami let. Sluneční soustava, planety, komety a my sami jsme vznikli z atomů vytvořených ve vyhaslých hvězdách. Jsme tedy potomky hvězd – chcete-li to poeticky – nebo, technicky vzato, jsme také jaderným odpadem. Ať už to vnímáme jakkoliv, tento příběh o původu atomů, ze kterých jsme složeni, nám říká, že my sami jsme vesmírem.

Jak velký je atom?

Kdybychom nafoukli kostku cukru na velikost fotbalového hřiště, uprostřed hřiště by byla o velikosti kostky cukru červená krvinka. Pokud bychom i tu zvětšili na velikost fotbalového hřiště, dostali bychom velikost atomu. Tento velký objem je však prostorem pro výskyt téměř nic nevážících elektronů. Kdybyste hledali jádro, ve kterém se skrývá téměř veškerá hmota atomu, našli byste jej ve středu tohoto pomyslného fotbalového hřiště o velikosti špendlíkové hlavičky.

Kvantový svět a jeho tajemství

Na těchto malých rozměrech přestávají platit představy našeho velkého světa. My si v základech elektrotechniky vystačíme s představou elektronu jako kuličky kroužící kolem jádra atomu, podobně jako krouží planety kolem Slunce. Problém je v tom, že pohybující se náboj by vyzařoval energii, čímž by ztrácel svoji pohybovou energii, a elektron by se zřítil do jádra, z něhož by se stal neutron. Niels Bohr přinesl revoluční řešení: elektrony se mohou pohybovat pouze po určitých energetických hladinách, a to bez vyzařování elektromagnetických vln. To neznamená, že elektron skočí na jiný orbital, pokud mu je dodána energie nebo energii vyzáří; on ve skutečnosti zmizí a objeví se na vyšším či nižším orbitalu, přičemž v prostoru mezi nimi nemůže existovat. To jsou podivnosti hmoty na nejmenším rozsahu.

Množství hmoty ve vesmíru

I když se nám hlava točí z úvah o běžné hmotě, současné vědecké teorie s namáháním naší představivosti nekončí. To, co nazýváme běžnou hmotou, tvoří totiž pouze 4 % vesmíru. Jak jsme přišli na to, že existuje ještě něco jiného než hmota, ze které jsme sami složeni? Z pohybu galaxií. Pokud byste se dívali na vodní vír na hladině, je snadné si všimnout, že čím by smítko bylo blíže víru, tím rychleji by se točilo kolem středu. To platí i pro galaxie. Když se však toto pozorování provedlo, vzdálená ramena se nepohybovala o tolik pomaleji, jak se předpokládalo. Tento pohyb ramen by byl vysvětlen, kdyby kolem galaxií bylo obrovské množství další hmoty. Protože tato hmota není viditelná, neprojevuje se žádným zářením, ale pouze gravitačními účinky, říkáme jí pro její tajemnost temná hmota. Ale ani temná hmota neplní většinu našeho vesmíru. Když jsme totiž pozorovali pohyb vzdálených galaxií, zjistili jsme, že rozpínání vesmíru se podle předpokladů nezpomaluje, ale kupodivu naopak zrychluje. Kde toto zrychlování nabírá energii? Nevíme, každopádně jsme tuto záhadnou přibývající energii nazvali opět temnou.

Závěrečná úvaha

Člověk je omezen světem, ve kterém vznikl, proto mu nejsou blízké představy nekonečných vzdáleností vesmíru nebo zanedbatelných rozměrů mikrokosmu atomů. Přesto náš intelekt a kritické zkoumání nám umožňují tyto záhadné světy nejen zkoumat, ale i využívat pro náš prospěch.