Nejen že určuje, jak rychle se šíří elektromagnetické záření. Je také základním kamenem relativistické energie, kauzality a struktury časoprostoru. Co by se však stalo, kdyby se tato hodnota lišila byť jen nepatrně?
Jak by vypadal vesmír, v němž je rychlost světla o 1 % vyšší nebo nižší? A jak dramatické důsledky by tato zdánlivě drobná změna měla pro hvězdy, planetární systémy i samotnou existenci života?
Konstanta, která určuje pravidla hry
Fyzika dnešního vesmíru je zarámována několika „pevnými čísly“, jež tvoří základní nastavení reality. Rychlost světla je jednou z nich — ne proto, že by byla nejrychlejším možným pohybem, ale proto, že definuje samotnou strukturu časoprostoru. Je to rychlost, s níž se šíří informace, energie i samotné limity příčinnosti.
Když fyzikové modelují hypotetické vesmíry, většinou začínají právě u konstant jako je rychlost světla, gravitační konstanta G nebo Planckova konstanta h. I drobná změna jedné z nich má řetězový efekt na všechny ostatní rovnice — od Einsteinových přes Maxwellovy až po kvantovou doktrínu.
Změnit rychlost světla o 1 % neznamená pouhé upravení čísla. Znamená to přepsat logiku celého vesmíru.
Když se světlo pohybuje rychleji: vesmír rychleji "hoří"
Vyšší rychlost světla o pouhé 1 % je malá hodnota, ale výrazně ovlivní:
1) jaderné reakce v hvězdách
Vyšší rychlost světla znamená mírné posunutí rovnováhy mezi tlakem záření a gravitací. Jádra hvězd by spalovala vodík rychleji, hvězdy by byly nestabilnější a jejich životnosti kratší.
malé hvězdy by žily kratší dobu,
masivní hvězdy by kolabovaly dříve,
vznik supernov by byl častější.
To má důsledek pro život: pomalé, dlouho žijící hvězdy jako Slunce by byly vzácnější, což zmenšuje časové okno pro evoluci.
2) horizont událostí černých děr
Poloměr Schwarzschildova horizontu událostí je nepřímo úměrný rychlosti světla. Vyšší rychlost světla → menší horizont událostí → černé díry by pohlcovaly méně hmoty a jejich růst by byl pomalejší.
Změnilo by to celou historii galaxií.
ČTĚTE TAKÉ: Slunce se probouzí: vědci zaznamenali nečekaný nárůst jeho aktivity, dopady mohou být větší, než se čekalo
---
3) chemické vazby
Relativistické efekty ovlivňují hmotnosti elektronů v těžkých prvcích. Vyšší rychlost světla by ovlivnila periodickou tabulku — například zlato by nemělo svůj typický odstín, rtuť by mohla být pevná, stabilita těžkých prvků by byla jiná.
To je jemný, ale zásadní efekt: chemie by nebyla stejná.
Pomalejší světlo: vesmír, kde se gravitace prosazuje agresivněji
Při snížení rychlosti světla o 1 % se děje opak — ale důsledky jsou ještě dramatičtější.
1) hvězdy by byly hustší a horkější
Nižší tlak záření znamená, že gravitace má navrch. Hvězdy se více smrští, zvyšuje se teplota jejich jader a fúze probíhá rychleji. Kratší životnost hvězd je jistota.
Slunce by žilo kratší dobu — možná o desítky milionů let. A to je zásadní pro biologii: evoluce vyžaduje dlouhá časová okna.
2) snadnější vznik černých děr
Nižší rychlost světla „rozšiřuje“ horizont událostí, což usnadňuje kolaps hvězd. Černé díry by byly rozšířenější, mohly by vznikat i tam, kde by dnes vznikaly neutronové hvězdy.
ČTĚTE TAKÉ: Planety, které nikdy nepoznají noc: extrémní světlo a stín ve vesmíru
---
S vyšší četností černých děr roste i počet gravitačně extrémních oblastí, v nichž se tvorba planetárních systémů stává obtížnější.
3) silnější gravitační pole
Snížením rychlosti světla se mění i vztah mezi prostorovým zakřivením a energií. Gravitační efekty by byly silnější i na úrovni planetárních drah. Měly by:
Výsledkem je vesmír, který je chaotičtější, rychleji se vyvíjí a méně podporuje stabilní prostředí.
Co by to znamenalo pro život, jak ho známe?
Život na bázi DNA vyžaduje stabilní hvězdy, nízkou radiační zátěž, stabilní planetární oběžné dráhy, chemii, která umožňuje tvorbu komplexních molekul.
Změna rychlosti světla o 1 % zasahuje všechny tyto složky.
ČTĚTE TAKÉ: Temná hmota má novou mapu: Euclid ukazuje vesmír, který jsme ještě nikdy neviděli
Výsledek všech modelů, které fyzikové testují je prozatím stejný:
Život by stále mohl existovat.
Ale pravděpodobnost by byla výrazně menší.
A v obou případech by se chemické struktury chovaly jinak, než známe.
Zajímavé ale je: i nepatrná změna konstant vede k radikálně jiné podobě reality. A to je přesně důvod, proč fyzikové říkají, že náš vesmír je „jemně doladěný“.
Jak to víme: modely, rovnice a simulace
Tento typ úvah není pouhá spekulace. Opírá se o:
Einsteinovu obecnou relativitu
Maxwellovy rovnice
modely hvězdné evoluce (např. MESA)
studium stability planetárních drah
kvantovou elektrodynamiku
laboratorní testování jemných vazeb
Fyzikové opravdu simulují vesmíry s odlišnými konstantami, aby porozuměli, jak citlivý náš vesmír je. A výsledky jsou jasné: i 1 % znamená rozdíl mezi stabilitou a chaosem.
Co je ještě sporné?
Nemáme jednotný model, který spojuje kvantovou fyziku a gravitaci — proto jsou některé důsledky stále hypotézou.
Nevíme, zda by změna rychlosti světla vyvolala automaticky změny i v jiných konstantách, nebo zda by se daly měnit nezávisle.
Nevíme, zda by se změny lišily v různých epochách vesmíru (raný vs. dnešní).
Všechny tyto nejistoty však ukazují na jednu věc: Rychlost světla není jen číslo. Je to základní tón, podle něhož je naladěná celá existence.
Změnit rychlost světla o 1 % by znamenalo změnit vesmír na nejhlubší úrovni jeho struktury. Ovlivnilo by to hvězdy, planety, chemii, gravitaci, životnost galaxií i pravděpodobnost existence života.
A přesto bychom ve všech těchto scénářích našli jediný společný motiv:
jemná rovnováha, na níž stojí naše realita, je mnohem křehčí, než tušíme.
To vysvětluje, proč fyzika tak pečlivě chrání tento jediný údaj: rychlost světla není omezení. Je to architekt vesmíru.
Zdroje
Ellis, G. F. R., & Silk, J. Defining and testing cosmic fine-tuning. Science, 2014.
Tegmark, Max. Our Mathematical Universe. Knopf, 2014.
Barrow, John D., & Tipler, Frank. The Anthropic Cosmological Principle. Oxford University Press, 1986.
Carroll, Sean. Spacetime and Geometry: An Introduction to General Relativity. Addison-Wesley, 2004.
Weakley, P. et al. Sensitivity of stellar evolution to variation of fundamental constants. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2018.
Duff, M. J. How fundamental are fundamental constants? Contemporary Physics, 2002.
Uzan, J-P. Varying Constants, Gravitation and Cosmology. Living Reviews in Relativity, 2003.