Největší záhady vesmíru: Jaká je podstata sil v kosmu? (5.)

V přírodě existuje několik základních sil, přičemž působení dvou z nich pociťujeme velmi často, a to síly gravitační a elektromagnetické. Dvě další v běžném životě neznáme, neboť se jejich působení omezuje na velmi malé vzdálenosti uvnitř atomového jádra – nazývají se silná a slabá jaderná síla. A přestože je nepociťujeme na vlastní kůži, představují nutnou podmínku nejen existence života, ale i vesmíru jako takového.

 Další díly seriálu:

• Co bylo před velkým třeskem
• Jak se zformovala struktura vesmíru
• Z čeho se skládá vesmír
• Je možné cestovat časem?

Tyto síly mají značně odlišný charakter. Gravitace působí zásadně přitažlivě, přičemž na malé vzdálenosti a při malých hmotnostech je (ve srovnání s dalšími silami) velmi slabá. Projevuje se všude, kde dochází k velkému nakupení hmoty – a v takových oblastech se naopak stává faktickým vládcem vesmíru. Elektromagnetická síla je daleko silnější – i malý magnet k sobě přitáhne hřebíček a překoná tak gravitační sílu celé planety. Právě elektromagnetismu přitom vděčíme za mnohé aspekty života, třeba za něco tak prozaického, jako je samotná soudržnost buněk, za přenos nervových vzruchů atd. Elektromagnetická síla může působit přitažlivě, nebo odpudivě. Ve vesmíru jako celku jsou pak tyto protipóly vyváženy, a kosmos se tak stává elektricky neutrálním.

Silná jaderná síla zodpovídá za to, že atomy drží pohromadě – jde přitom o nejsilnější ze všech sil. Přemůže dokonce odpudivé síly mezi protony a přitáhne je k sobě. Působí však na velmi malou vzdálenost, odpovídající přibližně velikosti atomových jader. Slabá jaderná síla je pak zodpovědná za některé důležité druhy radioaktivního rozpadu. 

Proč ale ve vesmíru působí čtyři síly, navíc tak odlišné a různorodé? Některé moderní teorie hovoří o tom, že by se za určitých okolností mohly sjednotit v sílu jedinou. Ony „určité okolnosti“ však znamenají ohromující teploty a tlaky, jaké panovaly v okamžiku zrození vesmíru. Prozatím se nám podařilo odhalit spojení slabé jaderné a elektromagnetické síly, přičemž odpovídající teorie se nazývá kvantová elektrodynamika. Poskytuje sice neskutečně přesné předpovědi, přesto cítíme, že se nejedná o finální výklad – není totiž příliš elegantní. U sil se navíc objevuje další problém: víme, že působí, jak působí, kde působí a jak silně působí. Nevíme však proč…  

Kdy najdeme řešení?

Jako u několika dalších záhad popsaných v tomto článku i zde docházíme k přesvědčení, že důležitým zlomem se stane objevení teorie spojující teorii relativity a kvantovou mechaniku. Spojení elektroslabé a silné síly zvané kvantová chromodynamika již existuje, nicméně se opět jedná o nepříliš elegantní teorii, navíc s různými problémy. Kvantová teorie gravitace nám doposud zcela uniká.