Veľký online prieskum medzi ľuďmi z fyzikálnej komunity ukazuje, že na najväčšie záhady vesmíru nepanujú také názory, ako by sme mohli čakať a aké sú populárne.
Ako mohol vyzerať veľmi raný vesmír. Ilustrácia. Zdroj: ESA/A. Schaller (STScI)
Odpovede 1 675 fyzikov, výskumníkov, študentov a ďalších ľudí blízkych fyzike pripomínajú, že odborná zhoda sa vo vede buduje postupne. Nestačí, aby niektorý názor získal veľa hlasov, musí ho dlhodobo podopierať aj pozorovanie, výpočty a experimenty.
O vesmíre často hovoríme v skratke. Veľký tresk sa predstaví ako začiatok všetkého, tmavá hmota ako neviditeľná látka, ktorá drží galaxie pokope, a čierne diery ako miesta, z ktorých sa už nič nevráti. Takéto jednoduché vysvetlenia môžu byť užitočné, no nemusia byť celkom pravdivé. Pri najťažších otázkach fyziky je daný problém vždy zložitejší, než sa zdá. Niektorými vecami sme si istí, iné ešte len čakajú na objav. Je rozdiel medzi tým, čo už vedci vedia pomerne spoľahlivo a o čom sa ešte vážne diskutuje.
Práve tento rozdiel sa snaží zachytiť štúdia Big Mysteries Survey. Ide o preprint, čiže odborný text zverejnený ešte pred konečným recenzným posúdením, ktorý autori dali na arXiv, otvorený online archív často používaný fyzikmi. Štúdia nesľubuje, že rozhodne veľké spory vo fyzike. Skúma skôr to, ako ľudia z fyzikálnej komunity odpovedali na otázky z kozmológie, fyziky čiernych dier, kvantovej mechaniky a kvantovej gravitácie.
Prieskum nehovorí, čo je pravda
Dotazník zverejnil Physics Magazine, magazín Americkej fyzikálnej spoločnosti. Ide o veľkú odbornú organizáciu fyzikov, ktorá vydáva vedecké časopisy a popularizačné texty o fyzike. Odpovede na sériu otázok o otvorených problémoch modernej fyziky sa zbierali od 28. júla do 9. septembra 2025. Autori získali 1 675 odpovedí od čitateľov magazínu a ľudí z fyzikálnej komunity.
Prieskum nadviazal na menšiu kodanskú verziu z roku 2024. Vtedy autori oslovili účastníkov konferencie Black Holes Inside and Out, ktorá sa venovala čiernym dieram a základným otázkam fyziky. Vyplnených sa vrátilo 85 dotazníkov zo 151 registrovaných účastníkov. Nový prieskum je teda oveľa väčší, no stále nešlo o náhodne vybranú vzorku všetkých fyzikov na svete. Výsledky preto netreba čítať ako presné percentá za celú profesiu. Sú skôr užitočným pohľadom na to, ako o týchto témach uvažovala veľká a rôznorodá skupina ľudí, ktorí majú k fyzike blízko.
Počiatky vesmíru zachytené Vesmírnym ďalekohľadom Jamesa Webba. Zdroj: NASA, ESA, S. Beckwith a tím HUDF
Veľký tresk nemusí byť začiatkom času
Najvýraznejšia zhoda sa objavila pri otázke, čo vlastne znamená veľký tresk. Väčšina účastníkov si nevybrala odpoveď, že veľký tresk bol absolútnym začiatkom vesmíru a času. Až 68,4 percenta z nich zvolilo opatrnejší výklad. Veľký tresk podľa nich opisuje to, že sa vesmír vyvíjal z veľmi horúceho a hustého raného stavu. Iba 19,5 percenta účastníkov ho spojilo s počiatočnou singularitou a so začiatkom času.
Rozdiel je dôležitý najmä preto, ako o týchto veciach hovoríme verejnosti. Keď povieme, že vesmír má približne 13,8 miliardy rokov, opisujeme vek vesmíru od najstaršej fázy, ktorú dnešná kozmológia vie veľmi dobre modelovať. Nie je to automaticky dôkaz, že predtým nemohol existovať žiadny čas ani žiadna iná fáza. Otázka úplného začiatku vesmíru patrí do oblasti, kde sa stretáva Einsteinova všeobecná relativita, teda teória gravitácie a časopriestoru, s kvantovou fyzikou, ktorá opisuje správanie sveta na veľmi malých mierkach. Práve spojenie týchto dvoch teórií zostáva jednou z najťažších úloh fyziky.
Ilustrácia veľkého tresku. Zdroj: iStock/RomoloTavani
Ani hlavný obraz vesmíru nemá odpoveď na všetko
Ďalšia otázka sa týkala inflácie. Týmto slovom fyzici označujú možnú veľmi krátku fázu mimoriadne rýchleho rozpínania vesmíru krátko po jeho ranom horúcom stave. Možnosť, že inflácia naozaj patrí do najlepšieho opisu raného vesmíru, si vybralo 50,8 percenta účastníkov. Inými slovami, tesná väčšina sa priklonila k tomu, že táto fáza sa pravdepodobne stala alebo aspoň dobre vysvetľuje pozorovania. To znamená, že zostáva vedúcim vysvetlením niektorých hádaniek raného vesmíru, ale prieskum zároveň neukazuje pohodlnú či jednomyseľnú zhodu.
Podobne rozdelené odpovede sa objavili pri tmavej hmote. Fyzici týmto názvom označujú niečo, čo priamo nevidíme, ale podľa pohybu galaxií a ďalších pozorovaní sa správa, akoby to malo gravitáciu. Otázka znie, čo to je. Najčastejšiu voľbu (20,6 percenta) získala možnosť, že tmavú hmotu nemusí vysvetliť jedna jediná vec. Mohlo by ísť o kombináciu viacerých riešení, napríklad nových častíc, úprav nášho chápania gravitácie alebo javov súvisiacich s kvantovou gravitáciou. Častice s nízkou hmotnosťou, napríklad axióny, by boli veľmi ľahké hypotetické častice, ktoré zatiaľ nikto priamo nezachytil. Získali 17,4 percenta. Častice s vysokou hmotnosťou typu WIMP by boli, naopak, oveľa ťažšie hypotetické častice, ktoré by s bežnou hmotou reagovali len veľmi slabo. Dostali 10 percent. Úprava gravitácie na galaktických škálach znamená možnosť, že pri veľkosti galaxií sa gravitácia správa trochu inak, než opisujú dnešné rovnice. Táto teória získala 11,5 percenta. Účinky kvantovej gravitácie by znamenali, že pri tmavej hmote sa prejavuje zatiaľ neznámy spôsob, ako spojiť gravitáciu s kvantovým svetom. Tie získali 10,1 percenta.
Podobne otvorená zostáva aj otázka tmavej energie, teda javu, ktorý zrejme súvisí so zrýchľujúcim sa rozpínaním vesmíru. Konštantná tmavá energia znamená predstavu, že táto energia má v čase stále rovnakú silu a správa sa ako pevná vlastnosť samotného priestoru. Táto možnosť, známa aj ako kozmologická konštanta, získala 24 percent. Časovo premenlivá tmavá energia znamená opačnú možnosť (25,9 percenta): jej účinok sa mohol počas dejín vesmíru meniť. Autori pripomínajú, že odpovede mohli ovplyvniť aj najnovšie výsledky projektu DESI. Tento projekt mapuje rozloženie galaxií a z neho odvodzuje, ako sa vesmír rozpínal v rôznych obdobiach. Jeho dáta naznačili, že tmavá energia sa môže časom meniť, hoci fyzici túto možnosť ďalej preverujú.
Kvantová mechanika funguje, no jej význam je sporný
Kvantová mechanika patrí medzi najpresnejšie teórie v dejinách vedy. Bez nej by neexistovala moderná elektronika, lasery ani časť medicínskej diagnostiky. To však neznamená, že fyzici jednotne chápu, čo jej rovnice hovoria o realite.
V Big Mysteries Survey zvolilo kodanskú interpretáciu 35,7 percenta účastníkov. Ide o tradičný spôsob, ako rozumieť kvantovej mechanike, podľa ktorej sa kvantový systém pred meraním opisuje skôr ako súbor možných výsledkov. Meranie potom určí, ktorý výsledok reálne pozorujeme. Mnohosvetová interpretácia, podľa ktorej sa pri kvantových dejoch môžu vetviť rôzne verzie reality, získala 11 percent. QBizmus, ktorý získal 9,2 percenta, chápe kvantovú teóriu najmä ako nástroj, ktorým pozorovateľ pracuje so svojimi informáciami a očakávaniami o výsledku merania. Kategórie iné a bez názoru pritom získali viac odpovedí než mnohé pomenované možnosti. Podobný obraz priniesol aj prieskum časopisu Nature z roku 2025. Ten medzi viac ako 1 100 respondentmi tiež našiel najväčšiu podporu pre kodanskú interpretáciu, no iba na úrovni približne jednej tretiny.
Tu sa ukazuje dôležitý paradox modernej fyziky. Rovnice kvantovej mechaniky dokážu výborne predpovedať výsledky pokusov a fungujú v technológiách, aj keď sa fyzici nezhodnú na tom, čo presne hovoria o realite. V oblasti výroby elektroniky alebo laserov to väčšinou neprekáža. Pri otázkach, čo je meranie, akú úlohu má pozorovateľ a či kvantový svet opisuje jednu alebo viac možných realít, však rozdielne výklady zostávajú živou debatou.
Vizualizácia čiernej diery s vysvetlením jej jednotlivých súčastí. Zdroj: NASA
Čierne diery spájajú viac nevyriešených problémov
Čierne diery sú miestom, kde sa viac veľkých otázok fyziky stretáva naraz. Všeobecná relativita opisuje diery ako oblasti s takou silnou gravitáciou, že spoza ich hranice neunikne ani svetlo. Kvantová fyzika však naznačuje, že informácia o stave častíc by sa v prírode nemala len tak stratiť. Napätie teda vzniká z protirečenia dvoch teórií. Jedna „dovoľuje” čiernej diere všetko pohltiť, zatiaľ čo druhá trvá na tom, že informácia sa nemôže úplne stratiť. Z tohto rozporu vzniká známy informačný paradox čiernych dier.
Účastníci prieskumu nemali jednotný názor ani na to, čo sa deje s hmotou po prekročení horizontu udalostí, teda hranice čiernej diery, spoza ktorej sa už podľa klasického opisu nedá uniknúť. Najčastejšia odpoveď hovorila o páde do singularity, miesta, kde klasické rovnice prestávajú dávať zmysel, no získala len 40,5 percenta. Ďalší volili kvantový objekt bez klasického horizontu, teda predstavu, že čierna diera by v presnejšej kvantovej teórii nemusela mať ostrú hranicu tak, ako ju opisuje klasická relativita. Iní si vybrali odraz do tohto alebo iného vesmíru, čo znamená hypotézu, že hmota by sa po páde do čiernej diery nemusela skončiť v singularite, ale mohla by sa objaviť inde. Objavili sa i ďalšie možnosti.
Pri otázke informácie získal názor, že informácia sa nakoniec zachová, spolu 54,2 percenta. Táto hodnota spája dve možnosti: informácia sa môže zachovať v Hawkingovom žiarení, teda vo veľmi slabom žiarení, ktoré by mohli čierne diery podľa kvantovej teórie vyžarovať, alebo vo zvyšku čiernej diery, teda v nejakej zostatkovej štruktúre, ktorá by ostala po jej vyparovaní. Názor, že informácia sa stratí, dostal 18,8 percenta. Je teda menšinový, ale nie úplne okrajový.
Prvá kresba čiernej diery. J.-P. Luminet ju vytvoril pomocou čierneho atramentu v roku 1978. Zdroj: Wikipedia
Teória, ktorá spojí gravitáciu s kvantovým svetom, zatiaľ nemá víťaza
Najťažšou skúškou jednoty fyziky je kvantová gravitácia. Ide o snahu opísať gravitáciu spôsobom, ktorý bude fungovať aj v kvantovom svete, teda pri extrémne malých mierkach alebo v extrémnych podmienkach, aké môžu panovať pri čiernych dierach či na samom začiatku vesmíru. Big Mysteries Survey ukazuje, že fyzici v tejto oblasti nevidia jedného jasného favorita.
Strunová teória je predstava, že najzákladnejšie stavebné prvky prírody nemusia byť bodové častice, ale drobné vibrujúce „struny“. Táto možnosť zostala najpopulárnejšou pomenovanou odpoveďou, no získala len 18,9 percenta. Názor, že gravitácia možno vôbec nie je kvantová, získal 17,7 percenta. Slučková kvantová gravitácia, ktorá dostala 12,7 percenta, je iný pokus o spojenie gravitácie s kvantovou fyzikou. Predpokladá, že pri najmenších mierkach môže mať priestor akoby zrnitú, oddelenú štruktúru. Kategória bez názoru dosiahla až 28,7 percenta.
Takéto odpovede neukazujú zmätok, ale stav otvorenej otázky. Fyzici zatiaľ nemajú dôkazy, ktoré by jasne uprednostnili jednu teóriu. Skôr ukazujú, že pri hľadaní teórie, ktorá by naraz vysvetlila priestor, čas, hmotu aj gravitáciu, ešte chýbajú rozhodujúce experimentálne dôkazy alebo matematické argumenty, ktoré by presvedčili väčšinu odborníkov.
Nezhoda nie je zlyhanie vedy
Prieskum teda hovorí, že pri otázkach, kde sa pozorovania, výpočty a experimenty dlhodobo zhodujú, vzniká pevnejší konsenzus. Pri otázkach na hranici poznania, teda tam, kde máme dobré nápady, ale ešte nie rozhodujúce dôkazy, zostávajú odborníci prirodzene rozdelení.
Autori skúmali aj to, ktoré odpovede sa u tých istých ľudí objavovali spolu. Niektoré skupiny názorov sa spájali častejšie, než by naznačovala náhoda. Napríklad ľudia, ktorí volili kvantovogravitačné vysvetlenia v jednej otázke, častejšie volili podobné možnosti aj inde. To však neznamená, že jeden názor spôsobuje druhý. Skôr to ukazuje, že pri nevyriešených problémoch existujú rôzne, vnútorne konzistentné spôsoby premýšľania.
Pre verejnosť z toho plynie jednoduché ponaučenie. Veda nemusí predstierať zhodu odborníkov tam, kde ju výskum zatiaľ nepriniesol. Priznaná neistota nie je slabosť, ale súčasť poctivého vedeckého poznávania. Najväčšie záhady vesmíru preto nezmenšuje fakt, že fyzici o nich diskutujú. Naopak, ukazuje, kam sa môže moderná fyzika ešte najviac posunúť.
Zdroje: arXiv, Big Mysteries Survey Dashboard, Perimeter Institute, Physics Magazine, DESI, Nature
(KAM)
