Na sklonku dvacateho stoleti zajiste nikdo nepochybuje o tom, ze rozvoj fyziky, astronomie i kosmologie zasadne ovlivnily dve velkolepe fyzikalni teorie, obecna teorie relativity a kvantova mechanika. Tim vice odborniky znepokojuje, ze obe teorie nejsou slucitelne, coz poukazuje na potrebu je prekonat necim kvalitnejsim. Nebude to asi jednoduche, nebot o unitarni teorii se pokousel jiz ve tricatych letech tohoto stoleti sam A. Einstein a po nem v padesatych letech W. Heisenberg - bezuspesne.
V poslednich desetiletich se usili teoretiku soustreduje na syntezu v podobe kvantove teorie gravitace, jez ovsem opet narazi na potize. Predpovedi teorii totiz lze stezi overovat ve vesmiru, ale i v urychlovacich. Potrebovali bychom totiz experimentovat s casticemi o energiich vyssich o plnych 15 radu, nez dosahuji moderni urychlovace, a na vzdalenosti radu 10-35 m. Pred nekolika malo lety vkladali odbornici velke nadeje do teorie superstrun, ale tento optimismus se nyni vytraci. V r. 1985 prisel A. Ashtekar s myslenkou tzv. prostorovych smycek a tim vzbudil nove nadeje - zatim bylo na toto tema publikovano jiz asi 200 praci, ale rozpaky pretrvavaji: neni totiz s cim konfrontovat teorii.
B. Allen a J. Simon shrnuli uvahy o pozoruhodnem teoretickem problemu obecne relativity, totiz lze-li zkonstruovat tzv. stroj casu. Pred nedavnem totiz C. Morris a K. Thorne prisli s myslenkou, jak takovy stroj sestrojit vyuzitim kvantoveho Casimirova efektu a o neco pozdeji navrhl J.Gott pouzit k cestovani v case dvou rovnobeznych kosmologickych strun. S. Hawking vsak soudi, ze existuje nejaky teoreticky princip, ktery takovy stroj casu "obali" singularitou, anebo ze proste nelze zaridit rovnobeznost dvou kosmologickych strun. Lze pry jedine pripustit, ze jiz v okamziku vzniku vesmiru byly do nej takove stroje casu "zabudovany", ale to je prirozene vysoce spekulativni. Nejspis lze zformulovat jakysi princip zakazu stroju casu, podobny zakazu perpetua mobile...
V soudobe astrofyzice slavi ovsem obecna relativita neustale uspechy, jak ukazuje nedavna studie J. Taylora aj., kteri se zabyvali relativistickymi efekty u tri binarnich pulsaru a zjistili, ze pozorovani jsou ve vytecne shode s teorii. Jde vlastne o jedinou moznost, jak overovat obecnou relativitu v silnych gravitacnich polich. Podobne G. Sitarski zjistil rozborem presne drahy planetky Icarus ( 1566 ) od r. 1949 do r. 1992, ze drahova elipsa podleha relativistickemu staceni perihelu o velikosti pouhych 10" za stoleti.
Velmi instruktivni clanek o paradoxech specialni a obecne relativity uverejnil W. Stuckby. Ilustruje problem, ktery se vyhrotil zejmena po zavedeni hypotezy kosmologicke inflace ( prudkeho rozfouknuti vesmiru v jeho nejranejsi fazi ), jak se ma totiz oddany vykladac teorie relativity vyrovnat s nezbytnymi nadsvetelnymi rychlostmi tohoto rozfouknuti. Jiz pred casem upozornil zejmena E. Harisson, ze se fakticky rozpina prostor vesmiru ( zadne hmotne objekty se tedy nevzdaluji;jsou pouze tazeny rozpinajicim se prostorem ), takze expanse vesmiru neni doslova Doppleruv jev. To znamena, ze sam pojem rychlosti zde ztraci opodstatneni, nebot nejde o lokalni, nybrz o globalni jev. Pro globalni jevy lze uzit jedine obecne teorie relativity, v niz se postulat o mezni rychlosti sireni signalu nevyskytuje - to je zalezitost (lokalni ) specialni teorie relativity. Pouze pro cervene posuvy nizsi nez z = 0,5 lze obe koncepce bez rizika nepresnosti zamenovat, ale pro vetsi posuvy si uz musime davat velky pozor, abychom nesesli na scesti.
Autor to ilustruje na pripadu kvasaru 1158+4635, jenz pred tremi lety drzel "svetovy rekord" s cervenym posuvem z = 4,73. Za predpokladu Ho = 50 ( Hubblovo stari vesmiru 13 miliard roku ) to znaci, ze signal z kvasaru, ktery dnes registrujeme, byl vyslan v dobe, kdy vesmir byl stary jen 0,95 miliardy let. V te dobe byl od nas zmineny kvasar vzdalen jen 3,8 miliardy svetelnych let a vzdaloval se od nas " rychlosti" 2,8 c ! V soucasnosti je jiz vzdalen 22 miliard svetelnych let a jeho " rychlost vzdalovani " cini stale jeste 1,2 c !! To fakticky znamena, ze jsme docela dobre s to sledovat kvasar, ktery se po cely interval mezi vyslanim signalu a jeho prijmem na Zemi od nas vzdaloval nadsvetelnou rychlosti - a presto tim neni teorie relativity narusena. Rozhodne pak nelze zmineny kvasar ( a dalsi objekty s podobnymi ci jeste vyssim posuvy z) povazovat za dukaz existence tachyonu - to by musely byt lokalne detektovane castice.
Jednim z dusledku obecne relativity jsou - jak znamo - singularity v podobe cernych der. V astrofyzice se dnes uvazuje o trech typech cernych der: prvotni ( miniaturni) cerne diry vznikle ve velmi ranem vesmiru, cerne diry o hvezdnych hmotnostech a supermasivni cerne diry v jadrech galaxii a v kvasarech. Pro prvotni cerne diry dosud neexistuji zadne pozorovaci dukazy. Teorie predvida, ze tyto miniaturni cerne diry by se mely v soucasnosti vyparovat Hawkingovym procesem, spojenym s uvolnenim sprsky tvrdeho zareni gama. Dosud vsak zadna podobna sprska nebyla pozorovana - znama vzplanuti gama maji odlisnou spektralni charakteristiku.
Pomerne dobre duvody vedou astrofyziky k nazoru, ze pozorujeme projevy cernych der v nekterych rentgenovych dvojhvezdach. Za nejlepsi kandidaty se nyni povazuji objekty Cygnus X-1, LMC X-3, A 0620-00, V 404 Cyg, LMC X-1, Nova Mus 1991 a GX 339-4. Sledovanim viditelne slozky dvojhvezdy lze odvodit minimalni hmotnost neviditelneho pruvodce, ktera je urcite vyssi nez 3,2 MO, coz je teoreticka spodni mez pro hmotnost spontanne utvorene cerne diry. V nekterych objektech byly pozorovany oscilace rentgenoveho i gama zareni s frekvenci 0,04 Hz, nejnoveji prave pro prototyp Cyg X-1 ( experiment Granat - A. Vichlinin aj.; BATSE - C. Kouveliotou aj.; druzice EXOSAT - C. Angelini aj.), coz jednoznacne podporuje domnenku, ze v techto soustavach se opravdu nachazeji cerne diry.
Pokud jde o cerne diry v jadrech galaxii, R. Sanders namita, ze v jadre nasi Galaxie neni supermasivni cerna dira proto, ze tam pozorujeme kupu IRS 16, slozenou z 20 modrych veleobru a asi 100 hvezd hlavni posloupnosti, ktera by se za pritomnosti supermasivni cerne diry rozpadla diky jejimu slapovemu pusobeni. Pomoci snimku Hubblova kosmickeho teleskopu se vsak postupne dari ziskavat neprime dukazy o supermasivnich cernych dirach v jadrech nekterych blizkych galaxii: M32 v Andromede, M51 v Honicich psech a NGC 3115 v souhvezdi Sextantu. Jejich hmotnosti se pohybuji od 1.106 MO do 2.109 MO .
T.Fukushige aj. se zabyvali otazkou, co se stane, kdyz se srazi dve galaxie, jez ve svych jadrech maji supermasivni cerne diry. Ukazali, ze obe cerne diry velmi rychle zamiri do teziste slite galaxie, kde vytvori ponekud bizarni dvojhvezdu. Vlivem silneho gravitacniho vyzarovani se tento par nejpozdeji za jednu milardu let slije v jedinou cernou diru a samotne sliti je doprovazeno silnym zableskem gravitacniho zareni. Pokud hmotnost cernych der je radu 108 MO a vzdalenost mensi nez 2 miliardy svetelnych let od Zeme, bude relativni intenzita zablesku radu 10-15, coz by mely pohodlne zaznamenat jiz soucasne detektory.
V zaveru odstavce bych rad ocitoval nekolik myslenek
americkeho fyzika J. Horgana z jeho prehledoveho clanku
o "kvantove filosofii". Zda se totiz, ze foton dopadajici do
merici aparatury se chova jako castice ci vlna podle toho,
jaky pristroj fyzik ( nebo astronom) zvoli k mereni ci
pozorovani ! To pak zejmena znamena, ze kdyz foton ze
vzdaleneho kvasaru prochazi mezilehlou kupou galaxii
- gravitacni cockou - musi se rozhodnout, jak se zachovat
podle toho, jak nejaky dosud nenarozeny pozemsky astronom na
dosud neexistujici Zemi se jednou rozhodne ho zachytit !
Receno Wheelerovymi slovy, " nejhlubsi pouceni plynouci
z kvantove mechaniky je patrne fakt, ze realita je definovana
podle toho, jake otazky ji polozime ".