Kvantový prostor a čas

     Než si představíme kvantový model vesmíru, musíme se seznámit s pro nás nestandardním průběhem kvantového prostoru a času, protože vše se odvíjí od měnících se vlastností energetických kvant. Při rozpínání vesmíru totiž musí k zachování celkové energie těchto strun zůstat počet jejich kmitů stejný, což znamená, že s rozpínáním rozměrů vesmíru se úměrně zvětšuje i jejich vlnová délka a tím i délka časových jednotek. Mechanismus rozpínání byl a je následující.

    Při otáčení vznikajícího vesmíru se závity počátečních energetických kvant protínaly a působily tak na sebe silou, kterou směle můžeme nazvat gravitační. To způsobilo jakési ukotvení jednoho konce těchto kvant v pomalu se rozpínajícím středu a směrem od středu se rozpínající, respektive natahující svou vlnovou délku. Tak vznikl počátek času a od té doby se vesmír rozpíná. Později si ukážeme, že není možné, aby se vysoceenergetické struny nebo fotony při zachování své energie neomezeně rozpínaly. Po dosažení určitého rozdílu se musí rozštěpit nebo oddělit nové méněenergetické struny, případně jednotlivé závity nízkoenergetických fotonů. 

    Nedá se říci, že čas plyne v celém vesmíru konstantně. Každé kvantum energie má v podstatě svůj postup následností, který měříme jako čas. Dá se říci, že v blízkém okolí daného energetického kvanta proběhly změny nejrůznějšího druhu stejně nebo podobně a že z toho důvodu mají stejný nebo velice podobný čas měřený od určité události. V širším okolí se již může jejich čas významně odlišovat. Ještě výraznější jsou rozdíly kvantového času mezi částicemi hmoty a energetickými kvanty. Energetická kvanta letí na rozdíl od hmoty rychlostí světla a jsou z velké části ve vnější vrstvě vesmíru obalující jeho hmotnou část. Tato energetická kvanta mají větší vlnovou délku a při vykonání stejného množství kmitů proběhnou větší vzdálenost. Ve stejném kvantovém čase jaký mají hmotné částice jsou mnohem dále od středu vesmíru. Naopak energetická kvanta letící směrem ke středu vesmíru zkracují svou vlnovou délku a částečně se vracejí v čase. Nelze však reálně uvažovat o tom, že by se mohly vrátit do stejného kvantového času, který měly předtím než se začaly vracet.

    Lidé si velice ulehčili situaci, když zavedli konstantní respektive konstantně plynoucí čas, který kalibrují podle definovaných událostí. Umožňuje jim to orientovat se v dění kolem nich s dostatečnou přesností. Začneme-li však zkoumat děje na mikroskopické úrovni, problém nekonstantního času se ihned objeví. Například výskyt energetického kvanta nebo hmotné částice v čase a prostoru můžeme popsat pouze jako statistickou pravděpodobnost. Nemůžeme ji vzhledem k porovnávání s výskytem jiných energetických kvant určit jednoznačně. Na to přišel již fyzik Heisenberg se svým principem neurčitosti. V jím uváděném měření však došlo ještě k jednomu jevu na mikroskopické úrovni.  Pohyb nebo výskyt kvant měříme v podstatě světelnými paprsky. Jestliže měříme pohyb elektronu, dodáme mu tím energii a tím změníme jeho trajektorii. Je tedy důležité, v jakém okamžiku měříme, jaký je postup měření. Toto platí pro všechna měření na molekulární, atomové a kvarkové úrovni hmoty.

     Neobvyklý náhled na rozměry vesmíru nám poskytuje již samotný vznik vesmíru, který dle dosavadních poznatků vznikal z miniaturního klubíčka. Musel tedy mít všechny rozměry  prostoru i času svinuté do klubíčka. Současné základní prostorové rozměry vesmíru mají kruhový charakter o poloměru téměř rovném poloměru vesmíru, takže se nám jeví jako lineární. Zvlášť zajímavý je rozměr parametru času, neboť vzhledem k jeho kruhovému rozměru je v současnosti obsažena minulost, přítomnost i budoucnost. Není možné je zcela oddělit a při našich lineárních měřeních měříme při rozpínání vesmíru pouze zvětšování poloměru kruhové dimenze času. U různých těles ve vesmíru měříme časový rozdíl letu fotonu od těchto těles k nám. Při velkých měřených vzdálenostech jsou však námi měřené časové intervaly ve skutečnosti působením gravitace a zčásti i elektromagnetické síly deformované a nejsou tedy lineární, jak běžně předpokládáme.   

    Podíváme-li se na stupnici vývoje vesmíru pozorně, pak s překvapením zjistíme, že začíná od konce, respektive od naší doby. Měla by začínat nulou a jednotkou od počátku vesmíru. Je možné ji takto zkonstruovat jako stupnici kvantového času a současně i vývoje vesmíru a přináší to nečekané poznání. 

     Z minulosti vesmíru máme až na pravděpodobný inflační počátek vcelku věrohodně doloženo, že desetinásobné zvětšení rozměrů proběhlo v desetinásobném čase a tak dále. To znamená, že se úměrným způsobem rozpínají jednotky času a prostoru. Při desetinásobném zvětšení rozměrů vesmíru se desetinásobně zvětšila i jednotka času. Sledování vývoje vesmíru v takto proměnných jednotkách by bylo velice nepřehledné. Proto se jeví jako vhodný ukazatel času logaritmická stupnice o základu deset. Mohla by to být i logaritmická stupnice o základu 2 , ale tím by se silně komplikovaly přepočty z našich stálých časových měřítek. Jestliže zatím nejkratší časový okamžik ve vývoji vesmíru 10^-43 sec. stanovíme za nejmenší jednotku času, pak čas 10^-42 sec. odpovídá logaritmickému kvantovému času 1 a čas 10^-41 sec. odpovídá logaritmickému kvantovému času 2. Za každou takovou jednotku kvantového času na kterémkoli stupni vývoje vykoná teoretický foton stejný počet kmitů. Pro něj se tedy jedná o stejný časový interval. Přehled základních údajů kvantového času při vývoji vesmíru je v následující tabulce :

Zde je dobré si uvědomit, že například zvýšením kvantového času o 10 jednotek od 10^-20 sec. do 10^-10 sec. se zvětšila měřítka prostoru a času desetimiliardkrát, což pro energetické struny znamenalo ohromně dlouhý čas, třebaže z našeho hlediska se jeví jako velice krátký. Ještě zajímavější je pohled do budoucnosti. Zvýšit současný  kvantový čas o 1 jednotku znamená přesunout se do času 137 miliard roků od vzniku vesmíru.  

     Podobná situace je u jednotek prostoru. Uvědomíme-li si, že při vzniku prvních kvarků v kvantovém čase 33 byly všechny kvarky současného vesmíru v disku o průměru necelého metru a při vzniku 3. generace kvarků up a down  v disku o průměru  necelých 10 miliard kilometrů, což je méně než je rozměr naší sluneční soustavy, je jasné, že měly o desítky řádů menší rozměry než v současné době. Zároveň byl celý prostor vesmíru tak nahuštěný, že ani nemohly vznikat vyšší formy hmoty. To bylo možné až v době, kdy se vesmír dostatečně zvětšil a zředil. Přitom se volné energetické struny natahovaly úměrně rozpínání vesmíru, ale energetická kvanta silových strun cirkulovala ve složených kružnicích a spirálách a silové struny (interakce) tak zvětšovaly v každém stupni (interakce, kvarky, hadrony, atomy) svou velikost přibližně o polovinu pomaleji ve všech 3 prostorových dimenzích než se rozpínaly volné energetické struny, fotony a neutrina. Tím se vytvořily prostorové podmínky pro vznik kvarků, protonů, neutronů, elektronů a následně atomů a molekul a ve vyšších fázích planetárních, slunečních a galaktických soustav.

     Tyto vyšší hmotné celky vznikly až zázračně vždy, když teplota dostatečně poklesla a současně se vytvořilo dost prostoru. Je proto více než pravděpodobné, že při větším nebo menším množství energie v počátečním energetickém klubíčku vznikajícího vesmíru by měl vesmír jiné rozměry a uspořádání, což se týká i energie a velikosti jeho hmotných částic. 

    Uvědomíme-li si dále, že veliká gravitace například v okolí černých děr zkracuje měřítka času a prostoru, otevírá se možnost časových smyček ve vesmíru s opakováním některých jevů. Opakování však může pozorovat pouze nezávislý pozorovatel. Pro vlastní energetická kvanta nebo hmotné objekty  čas plyne konstantně. Pouze při pozorování okolí vidí převráceně důsledky zrychlování a poté zpomalování času. Energetická kvanta z téhož objektu letící po jiné trajektorii tak mohou k pozorovateli dorazit dříve a v některých případech i později. Pozorovatel pak vidí daný jev dvakrát.

     S rozpínáním vesmíru se jeho dílky charakterizované vlastnostmi fotonů zvětšují úměrně s tímto rozpínáním. Tak zůstává vnitřní frekvence fotonů a jejich rychlost stejná po celou dobu rozpínání vesmíru a čas pro ně plyne konstantně. Totéž však neplatí pro pozorovatele, který letí jinou než světelnou rychlostí, ani pro vzniklou hmotu vesmíru, která se rovněž rozpíná menší než světelnou rychlostí. Dle speciální teorie relativity se jejich čas odlišuje o to víc, oč se odlišuje jejich rychlost. Při nízkém rozdílu rychlostí je časový rozdíl nepatrný. Pokud se však rozdíl rychlostí přibližuje rychlosti světla, časový rozdíl extrémně rychle narůstá až téměř k nekonečnu. Vzhledem k velmi malým rozdílům v rychlosti volných a vázaných energetických strun (tvořících v dalších fázích vývoje vesmíru hmotu) v počáteční fázi vesmíru to je další důvod k zavedení kvantového času.

     Rozpínání vesmíru má však ještě jednu běžně přehlíženou stránku. Energetická struna o určité energii se nemůže zvětšit bez výdeje energie. K tomuto výdeji energie ve vesmíru skutečně dochází. Z energetických strun se odštěpují jednotlivé závity. Jeden závit energetické struny je totiž nejmenším množstvím energie, které je tato energetická struna schopna předat. S postupným předáváním energie formou energetických kvant se energie energetické struny zmenšuje, její délka se zvětšuje a vydávaná kvanta energie se prodlužují, ale po energetické stránce se zdánlivě zmenšují. Celková energie jednotlivých vydávaných kvant energie je však stále přibližně stejná. Při rozpínání se však část jejich energie přeměňuje na energii potenciální (gravitační), kterou za jejich součást běžně nepovažujeme. To názorně uvidíme na vývoji stavby hmoty.

     Měřítka času a prostoru se však nemusí vždy jen natahovat. Při shlukování hmoty do podoby sluncí, galaxií a zejména černých děr se jednotky času a prostoru zmenšují.  Otevírá se tak možnost vytvoření časových smyček a opakování určitých jevů ve vesmíru. 

     Přesto ve vesmíru existuje alespoň jedna konstanta. Tou je rychlost světla ve vakuu. Rychlost je podílem délky a času, takže při rovnoměrném zvětšování vesmíru se koeficienty nárůstu délky a času vyruší a rychlost fotonů zůstává ve všech místech vesmíru formálně stejná. Na to přišel geniálně již Albert Einstein. Přitom v každé kvantové jednotce času má rychlost světla v našich konstantních jednotkách jinou velikost. To je prostě relativita na druhou.

     S růstem kinetické energie i energie celkem se zkracují jednotky prostoru a času daného tělesa. V kosmickém korábu, který se vůči nám pohybuje téměř rychlostí světla, stárne člověk obdobným způsobem - proti pozemskému času stárne pomaleji, ale vnitřně stejně. Jeho kvantový čas je stejný, neboť jehojednotlivé atomy udělaly stejný počet kmitů jako by udělaly na Zemi. Pokud se těleso rozdělí a jeho jednotlivé části letí do odlišných částí vesmíru, jejich kvantový čas zůstává stejný, ale náš konstantní čas se v nich odlišuje. Každá částice tak v závislosti na své energii, umístění v prostoru a směru pohybu může mít svůj individuální čas. To je princip individuality prostoru a času.

   Při návratu na Zemi se kosmická loď zpomaluje, měřítka rostou a člověk v kosmické lodi rychleji stárne. Na Zemi se vrací ve stavu odpovídajícím jeho stáří na Zemi. Sjednotí se tak kvantový i konstantní čas obou soustav. Včechna tělesa i energetická kvanta v jednom místě vesmíru musí mít stejný kvantový i reálný konstantní čas. To je princip sjednocení měřítek prostoru a času, který platí v celém vesmíru. Tyto dva principy tak představují vyšší úroveň relativity prostoru a času.

    Tyto principy mají své další důsledky. Jedním z nich je změna hodnocení vzdálenosti těles vůči nám a ke středu otáčejícího se vesmíru. Jestliže přilétá foton nebo energetické kvantum z blízkosti středu vesmíru, pak se jeho vlnová délka natahuje pomaleji než v oblasti Země. Při vyhodnocení spektra se takové těleso jeví bližší než ve skutečnosti je - a to až dvakrát. Spektra atomů z okrajových částí vesmíru jsou však více roztažená a tělesa se jeví vzdálenější než ve skutečnosti jsou - a to až čtyřikrát. Tyto odhady korekce vzdáleností vycházejí z modelu centrálního otáčejícího se vesmíru, přibližného odhadu umístění "naší" sluneční soustavy ve vesmíru a předpokladu, že hmota  a fotony v částech vesmíru nejvzdálenějších od jeho středu se musí více rozpínat. Důsledkem je změna odhadu stáří vesmíru. Vesmír by nyní měl být přibližně 20 miliard roků starý.