pondělí 5. října 2015

MALÁ KOSMOLOGICKÁ HLÍDKA -- JAK STEPHEN HAWKING KOMUNIKUJE A PUBLIKUJE




Malá kosmologická hlídka.jpg
Jak Stephen Hawking komunikuje a publikuje
Počítačový systém těžce zdravotně postiženého profesora S. Hawkinga
Speciálně pro mimořádnou osobnost světové vědy - silně handicapovaného  britského teoretického fyzika, známého profesora Stephena W. Hawkinga, vyvinula společnost Intel Corporation, ve spolupráci s jinými organizacemi, počítačový systém se softwarovým vybavením, které mu ve větší či menší míře nahrazuje řadu funkcí a možností běžných u zdravých lidí. Především jde o komunikace s okolím, ale i mnoho jiných činností a tvůrčích aktivit. Softwarové produkty se nyní veřejně publikují v internetu pro možnost jejich dalšího šíření a zdokonalování.
Představitel společnosti nemocných amyotrofickou laterální sklerózou ve Spojeném království v interview BBC uvedl, že asociace vysoce hodnotí tento krok. Při silném rozvinutí nemoci totiž nemocný člověk ztrácí schopnost komunikovat hlasem i používat ruce k jakékoli činnosti. Tvůrci hardwaru a především softwaru Hawkingova počítačového systému věří, že i jiní specialisté získají možnost dalších prací nad produkty a jejich přizpůsobování potřebám a zvláštnostem konkrétních pacientů.

Zvláštní situace

Specializovaný počítačový systém známého vynikajícího astrofyzika Stephena Hawkinga umožňuje, aby se mohl, nehledě na svůj pokročilý věk (73 roků) a strašlivou těžkou chorobu - amyotrofickou laterální sklerózu, která ho připoutala do speciálního invalidního křesla-vozíku a zbavila možnosti normálně komunikovat, pracovat a tvořit, v rámci omezených možností věnovat své vědecké práci i pedagogické a publikační činnosti.
Systém s důmyslným softwarem dokáže interpretovat vizuální signály člověka a přetvářet je do slov a vět, které pak hlasový syntezátor počítače pronáší místo něho. Výzkumní a vývojoví tvůrci navrhují programátorům možnost modifikace softwaru i pro jiné mimořádné situace.
V Hawkingově případě systém interpretuje především pohyby svalů tváře člověka a uskutečňuje jejich převod do prvků přirozeného jazyka. Analogicky však by mohly být využity i vizuální signály generované jinými částmi lidského těla (včetně očí).
Program pomáhá uživateli nejen “mluvit”, jeho pomocí je možné např. prohlížet webové stránky, používat textový editor a využívat řadu dalších možností, o kterých bude řeč níže.

Jak psal o svém počítačovém systému sám S. Hawking

Od roku 1997 začala práce na jeho komunikačně orientovaném počítačovém systému sponzorovat a zajišťovat firma Intel Corporation. Počítačový systém tabletového typu byl nainstalován na rameno jeho kolového invalidního vozíku. Elektricky byl napájen z vozidlové baterie, přitom interní baterie tabletu jej v případě potřeby mohla udržet v provozním stavu.

Hawking - The Computer-02.jpg
Stephen Hawking se svým počítačovým systémem na invalidním vozíku
(Marco Grob/WIRED UK)

Fungování systému

Hlavní uživatelské rozhraní jeho počítače zajišťoval program s názvem EZ Keys vytvořený firmou Words Plus Inc. Jednotka zajišťovala na obrazovce monitoru softwarovou klávesnici. Kursor automaticky skenoval klávesnici v řádcích nebo sloupcích. Uživatel mohl vybrat pohybem své tváře znak tím, že zastavil kursor. Pohyb tváře byl detekován infračerveným senzorovým spínačem připevněným na brýlích uživatele. Uživatelským rozhraním na počítač je vlastně jen tento senzor. EZ Keys zahrnoval algoritmus pro predikci slov, takže uživatel pouze napsal prvních pár znaků a pak vybral celé slovo. Když uživatel vytvořil větu, mohl ji poslat do svého hlasového syntezátoru. S. Hawking používal separátní syntezátor vyrobený firmou Speech+. Bylo to nejlepší co slyšel, i když se vyznačoval akcentem, který býval označován různě (jako skandinávský, americký nebo skotský).

Možnosti pro uživatele

Pomocí EZ Keys mohl S. Hawking také ovládat myš ve Windows. To mu umožňovalo cele využívat počítač. Vyzkoušel svoji elektronickou poštu s použitím e-mailového klienta Eudora, surfoval na internetu s použitím FireFox, nebo psal přednášky s použitím Notepadu. Jeho počítač od Intelu pracoval s procesorem Intel CoreTM i7 a polovodičovým diskem řady 520. Obsahoval rovněž webovou kameru, kterou používal se Skypem pro udržování kontaktu se svými přáteli. Pro ty, kteří ho dobře znali, mohl podle výrazu tváře vyjádřit i své pocity.
Mohl také vystupovat s přednáškami. Přednášku si mohl napsat předem a uložit si ji na disk. Pak celé věty odesílal do hlasového syntezátoru používajícího software Equalizer napsaný firmou Words Plus. Pracoval velmi dobře a před tím, než S. Hawking přednášku přednesl, mohl ji ještě doladit.
Hawking - The Computer-05.jpg
Stálý proces inovace počítačového systému Stephena Hawkinga
(Obrázek: Intel)
S. Hawking stále sleduje nové asistenční technologie. Intel např. sponzoroval práci týmu odborníků, kteří navrhli nový systém pro rozpoznávání pohybů tváře s cílem zvýšení rychlosti jeho komunikování. Objevily se i některé nové ideje týkající se softwaru uživatelského rozhraní a bylo zajímavé seznámit se s jejich výsledky. Vypadalo to slibně. Experimentoval rovněž s uživatelským rozhraním jeho počítače ovládaným mozkem, avšak to dosud nepracovalo takovým praktickým přijatelným způsobem jako senzor využívající pohyby svalů tváře.

Inovace počítačového systému S. Hawkinga

Dalších prací na softwaru Hawkingova počítačového systému od Intelu se ujal mladý kolektiv tvůrčích pracovníků londýnské technologické firmy SwiftKey. V posledních dvou letech spolupracoval tým SwiftKey se S. Hawkingem i s firmou Intel na tom, aby mohl vědec snadněji psát a komunikovat (dnes již je SwiftKey součástí Intelu). Technologie SwiftKey byla integrována do existujícího systému tak, aby mohla při tvorbě textu pto syntézu hlasu přesně predikovat spíše celá slova než jednotlivé znaky. Takže čas a úsilí profesora Hawkinga při psaní se mohlo podstatně snížit a umožnit mu využívat své znalosti a zkušenosti z předchozích prací mnohem snadněji a rychleji.
Hawking - The Computer-01.jpg
Tým pracovníků SwiftKey se S. Hawkingem v profesorově Cambridgeské pracovně
(Stephen Spencer, Joe Osborne-vedoucí týmu a James Hay)
SwiftKey vlastně vytvořil personální “model jazyka” pro profesora Hawkinga založený na jeho rozsáhlých pracích, včetně dokumentů, které nikdy nebyly publikovány. Software ze z nich “učí” jak provádět predikci kontextově relevantních slov. Je rovněž schopný analyzovat obsah určité knihy nebo přednášky, s kterou se má pracovat a stále přizpůsobovat a vylepšovat své predikce, případně automaticky provádět i určité opravy.
Vývojáři SwiftKey mj. pracují i v oblasti smartphonů s Androidem a iOS. Shledali, že chyby profesora Hawkinga jsou od základu jiné, než ty jichž se dopouští běžný uživatel smartphonu. Většina z uživatelů rychle a ledabyle píše texty nebo tweety. S. Hawking je skvělým znalcem pravopisu a používá svůj systém k psaní podrobných přednášek a knih. Cílem bylo umožnit mu snadněji psát a vyjadřovat se delší dobu, a přitom minimalizovat chyby tisku.
Joe Osborne, který vedl tento projekt se vyjádřil tak, že to byla skvělá zkušenost úzké spolupráce jeho týmu s profesorem Hawkingem při integraci nové technologie do jeho komunikačně orientovaného počítačového systému. Predikční technologie SwiftKey se může “učit” od každého individuálního uživatele porozumět stylu jeho personálního jazyka.
Členové tvůrčího kolektivu vytvořili “zákaznickou” verzi pro Stephena tak, aby odpovídala specifickému výrazu jeho obličeje při pronášení přednášky, psaní kapitol nové knihy nebo poutavosti obsahu sdělení při konverzaci. Odhaduje se, že technologie SwiftKey přibližně zdvojnásobila rychlost mluveného projevu profesora Hawkinga. Pochopením způsobu jak S. Hawking používá jazyk bylo možné zrychlit a usnadnit komunikaci a ponechat více času na vědcovo uvažování o tajemstvích vesmíru.

Dnes a dále

Současný Hawkingův počítačový systém používající predikční softwarovou technologii SwiftKey má dnes označení ACAT (Assistive Context Aware Toolkit).
Hawking - The Computer-porovnání.jpg
Současný počítačový systém S. Hawkinga (vlevo) a první provedení počítače - hlasového syntezátoru (vpravo)
(Obrázek vlevo - Intel Corp., obrázek vpravo Photo Studio/Getty Images, 1999 London Science Museum)
Kromě kontextuálních nabídek, které vědci umožňují časově ovládat doručování vhodných výrazů během řeči, je počítač vybaven zvláštním ovládačem utlumení zvuku, který vypne hlasový syntezátor. Jelikož je syntetizovaný zvuk ovládán pohyby svalů tváře, může syntezátor, například při jídle nebo cestování, vytvářet chaotické zvuky. Stalo se například, že při náhodném napsání písmen ‘x x x x’ vydal syntezátor na výstup ‘sex sex sex sex’.
V rámci projektu Intelu je u monitoru umístěna kamera nasměrovaná na Stephenův obličej, sledující ani ne pohyby jeho tváře, ale jiné pohyby v obličeji. Může pohybovat svými bočními čelistmi nahoru a dolů a ovládat myš, a dokonce potenciálně ovládat svůj invalidní vozík. To je příklad nápadu připravovaného k možnému využití až pro něj nadejde čas.
Dalším experimentálním projektem navrhovaným výrobcem Hawkingova vozíku je joystick připoutaný k Hawkingově bradě, který by mu umožnil nezávisle navigovat jeho vozík. Někdy je Stephen velmi dychtivý a uvažuje o kontaktu mezi jeho bradou a joystickem. Jelikož nemůže pohybovat krkem, je však obtížné joystick aktivovat a deaktivovat.
Pokud jde o software pro syntézu Hawkingovy řeči, realizující výše popsané vymoženosti, je dnes volně dostupný (jako open source). Intel publikoval software a uživatelskou příručku na Git-hubu. Kdokoli si jej může stáhnout a bezplatně využívat.
S využitím statí Stephena Hawkinga “The Computer“, Stephen Hawking Official Website, “Stephen Hawking’s new communication system revealed”, SwiftKey Blog, Dec. 2, 2014, “How Intel Gave Stephen Hawking a Voice”, WIRED UK, Jan. 13, 2015, Jamese Tempertona “Stephen Hawking’s speech software is now open source”, WIRED UK, Aug. 19, 2015 a dalších pramenů.


pátek 2. října 2015

MALÁ KOSMOLOGICKÁ HLÍDKA -- ČERNÉ DÍRY A INFORMAČNÍ PARADOX




Malá kosmologická hlídka.jpg
Černé díry a informační paradox
Nová teorie S. Hawkinga k černým dírám ve vesmíru
Mimořádná osobnost světové vědy - britský teoretický fyzik Stephen W. Hawking přišel s novou teorií týkající se tématiky na které po velkou část doby své aktivní vědecké činnosti pracuje - vesmírných ≪ černých děr ≫. Má za to, že záhadné černé díry ve vesmíru ve skutečnosti nejsou tak černé. Podle jeho názoru informace, které se do nich dostanou, nemizí beze stopy, tak jako vesmírné objekty a různá fyzická tělesa.

O co v nové teorii jde

Známý vynikající astrofyzik Stephen Hawking, nehledě na svůj pokročilý věk (73 roků) a strašlivou těžkou chorobu - amyotrofickou laterální sklerózu, která ho připoutala do speciálního invalidního křesla-vozíku a zbavila možnosti normální řeči, stále pokračuje v aktivní vědecké činnosti, produkuje vědecké objevy a vyslovuje hypotézy, které se rozlétají do celého světa. V posledních dnech, při vystoupení na malém vědeckém shromáždění v Královském technologickém institutu (KTH) ve Stockholmu, vzbudil pozornost tématem procesů, které probíhají na hranicích černých děr, což je dlouhodobým předmětem jeho zájmu.
KTH Stockholm.jpg
Královský technologický institut ve Stockholmu
(nejstarší a největší technická vysoká škola ve Švédsku (Foto Rachel Ho, 2014)
Jedním z hlavních problémů, které jsou před současnými teoretickými fyziky je tzv. informační paradox černé díry. Jeho podstatou je to, co se děje s informacemi o stavu hmoty padající do černé díry, zda se beze stopy ztratí nebo nikoli.
Podle obecné teorie relativity by se jakékoli informace o objektu padajícím do černé díry měly nenávratně ztratit poté, co dosáhl hranice tzv. horizontu událostí. Připomeňme, že horizont událostí je plocha v prostoročasu, která vymezuje oblast prostoru, z kterého (pro prakticky nepředstavitelnou sílu gravitace) nemůže ven nic uniknout, dokonce ani světelné záření s nejvyšší existující reálnou rychlostí šíření. Ilustrací k uvedenému jevu je tvrzení o tom, že dvě černé díry se stejnou hmotností bez náboje a spinu nelze nijak rozlišit. Jinak řečeno není důležité to, co dopadlo na hranici horizontu událostí - informace o objektu budou nenávratně ztraceny. Proto, jak se vědci žertovně vyjádřili, “černá díra nemá vlasy”. To znamená, že všechny černé díry se stejnou hmotností jsou ve skutečnosti stejné.
Výše uvedené je však v rozporu se zákony kvantové mechaniky v nichž platí to, že informace nikam nemizejí. Podle jejích principů musejí informace sídlit kdesi ve vesmíru, i když hmota se v černé díře ztratí.
S. Hawking při práci s kolegy z univerzit, profesorem Malcolmem J. Perrym z Cambridge a profesorem Andrewem E. Stromingerem z Harvardu došel k závěru, že kvantově-mechanické informace o hmotě v nitru černé díry nemizejí. Na výše zmíněném setkání 32 proslulých teoretických fyziků z různých zemí, S. Hawking oznámil, že tyto informace se na hranici černé díry, tj. v horizontu událostí, kódují do formy vhodné pro supertranslaci - jakéhosi dvourozměrného hologramu padajících částic.
Podle soudobých představ jsou černé díry formálně hypotetickými superhustými objekty jejichž gravitaci nemohou překonat ani fotony světla, které vznikají při kolapsu hvězd. S. Hawking prohlásil, že informace se neshromažďují uvnitř černé díry jak by se dalo očekávat, ale zůstávají na její hranici, tj. v horizontu událostí. Podle vědcova názoru mohou tedy informace o padajícím objektu přežít a zůstat uloženy  v horizontu událostí. Tyto informace se vyzařují jako kvantové fluktuace generované černou dírou, bohužel v chaotické, prakticky nevyužitelné formě.
Ve svém vystoupení S. Hawking vyslovil předpoklad o tom, kam se ve skutečnosti může dostat hmota, která se propadne do černé díry, totiž jinam do paralelních vesmírů. Jestli velká černá díra rotuje, může v ní být průchod do jiných vesmírů. Nemůže se však již vrátit zpět do našeho vesmíru. K tomu vědec zažertoval, že sní o vesmírném letu, ale to co říká by rozhodně neověřoval, navíc dodal, že pocítíte-li pád do černé díry, nemáte zoufat, východ tam je.
V roce 1975 vypracoval S. Hawking teorii, podle které se mohou černé díry “vypařovat” na základě stálého vznikání elementárních částic, převážně fotonů u jejich hranic. Nejdřív vědec měl za to, že vznikající záření nenese žádné informace z vnitřku černé díry, avšak v roce 2004 takovou možnost připustil. Jeho nová hypotéza říká, že Hawkingovo záření může obsahovat část informací uložených u horizontu událostí a vytrhávat se z okolí černé díry, informace ovšem budou v neužitečném chaotickém tvaru.
Hlavní myšlenkou vystoupení S. Hawkinga, jehož předmět mají spolupracující vědci komplexně zpracovat a vydat, je to, že černé díry nejsou zase tak černé jak se malují, a nejsou to ani věčná vězení, jak by si někdo mohl myslet. Hmota se, podle něho, z nich může vytrhnout jak za jejich hranice, tak i do jiných vesmírů.

Důkladnější pohled na problematiku informací ve vztahu k černým dírám

Všeobecný pohled na chování černé díry a probíhající procesy

Samotný název ‘černá díra’ vyvolává v člověku negativní pocity. V běžném vědomí většiny lidí je vlastně hypotetická černá díra spojována s něčím strašným, ničivým a zhoubným. Málo kdo si však umí představit to, čím vlastně jsou černé díry tak strašné a jaký je princip jejich chování.
Černá díra-03.jpg
Černé díry jsou oblasti prostoru a času vytvořené následkem zakřivení prostoročasu vlivem vysoké koncentrace energie a hmoty. Tak to zdůvodňuje Einsteinova teorie relativity. Černé díry mají tak silnou přitažlivost, že odolat jí není možné (jak jsme výše uvedli, ani světelným paprskům šířícím se nejvyšší možnou mezní rychlostí). V praktické vědě se pod černými dírami chápou umírající hvězdy v posledním stádiu kolapsu, jelikož jejich vlastnosti jsou prakticky stejné, jako je tomu u ”opravdových” černých děr.
Hranice černé díry-č.jpg
Grafické znázornění horizontu událostí černé díry
V současné době lidstvo nedisponuje technickými a technologickými možnostmi provádění experimentů s přímým pozorováním bezprostředního působení černých děr na objekty, které se dostanou do zóny jejich gravitace. Proto jsou obecné představy o tomto procesu také odvozeny od teorie relativity.
Objekt, který se přibližuje k černé díře se od určitého okamžiku (když se dostane do oblasti její gravitace) prudce zrychlí a začne se pohybovat k hranici - horizontu událostí. Vzhledem k nezávislému pozorovateli objektu se však při přibližování k horizontu událostí začne prostor a čas podstatně deformovat a objekt zpomalí svůj pohyb téměř až do zastavení. Když objekt projde horizontem událostí (jinak též bodem nenávratu) nebude již schopen odolávat a ztratí se s ním jakékoli spojení (nebude moci přijímat ani vysílat jakékoli signály). Pro vnější reálný svět (ve vztahu k černé díře) objekt zmizí. O tom, co se děje s objektem uvnitř černé díry, nelze nic soudit, ani prakticky, ani teoreticky. Někdy se uvádí, že např. z těla člověka by se po pádu do černé díry roztahováním stala dlouhá “nudle” a jeho hmota by se atom po atomu ukládala do bodu singularity, to ovšem nelze ničím doložit.

Otázka života a smrti informací

Vědce celkově vzato nezajímá to, co by se stalo s člověkem po pádu do černé díry, v dohledné budoucnosti není něco takového vůbec možné a ani rozvoji teoretického poznání to nic nepřinese. Z tohoto hlediska je mnohem důležitější problém zmizení nebo zachování informací, které se dostanou do černé díry. Je tomu tak proto, že při řešení daného problému vznikly rozpory v kvantové mechanice a zatím nepřekonatelné překážky jejich řešení.

Podstata problému

Podle obecné teorie relativity (OTR) musejí černé díry existovat. Přímo je nikdo neviděl a soudí se tak pouze podle nepřímých příznaků. Ve vesmíru je vůbec mnoho různých jevů, které nelze přímo pozorovat.
Černá díra se projevuje pouze jednou svojí vlastností, a to intenzitou gravitačního pole závisející na hmotnosti hvězdy, která zkolabovala a stala se černou dírou. K tomu poznamenejme, že černá díra může mít elektrický náboj a moment hybnosti, pokud je měla původní hvězda.
Podle zákonů kvantové mechaniky může být v našem světě všechno rozloženo formou informací, např. ve formě řádku z jedniček a nul. Tyto informace se uchovávají věčně, dokonce i tehdy budou-li vtaženy do černé díry. Teorie relativity však tvrdí jiné - informace tam musejí být zničeny. A tento problém je právě informačním paradoxem.
Profesor Stephen Hawking pracoval na informačním paradoxu s výše uvedenými vědci M. J. Perrym z Cambridge a A. Stromingerem z Harvardu. Podle nich se informace na horizontu událostí mění na 2D-hologram (tzv. supertranslaci). Idea je v tom, že supertranslace je hologram částic vcházejících do černé díry, kde se uchovávají všechny informace. Tak dochází k tomu, že idea o černých dírách je trochu jiná, než se předpokládá v Einsteinově teorii. Nemají takovou vnitřní oblast, když se objekty mohou udržet na horizontě událostí. Vědecký konsenzus však v této otázce neexistuje.
Jakými výpočty je doložena idea S. Hawkinga a jeho kolegů není zatím jasné.Stať s výsledky prací se teprve má publikovat.
Částice světla - fotony - mohou opouštět černou díru v důsledku kvantových fluktuací. Tato koncepce je známa jako “Hawkingovo záření”. Touto cestou tak mohou informace uniknout z černé díry. Jak autor ideje vysvětluje, budou však nestrukturované, fragmentované, a proto pro praktické cíle bezcenné. Kdyby se informace nestaly chaotickými, mohl by vnější pozorovatel rekonstruovat obraz všeho, co spadlo do černé díry, i když by k tomu byl nutný nepředstavitelně dlouhý čas.

Zdrženlivé postoje a skeptické ohlasy

Světem fyziky prošel zprávou o napohled skvělém Hawkingově řešení informačního paradoxu černých děr, dokonce včetně objevení cesty úniku z černé díry, značný rozruch, avšak poněkud předčasný.
Teoretický fyzik S. Hawking poprvé odhalil zapeklitý problém v 70. létech, když předpověděl, že z černé díry, jako gravitační jámy, ve skutečnosti uniká světlo, nazvané Hawkingova radiace. V průběhu času může teoreticky černá díra vyzářit tak mnoho radiace, že se zcela vypaří. Takový výsledek však představuje problém, jelikož to vypadá tak, že by černé díry vypařováním ničily informace. To je podle teorie kvantové mechaniky předem jasně vyloučené.
Černé díry, jako cokoli jiného, musejí zachovávat kvantově mechanické postupy jejich vytvoření. K tomu může dojít například smrtí velké hvězdy, která spotřebuje palivo pro jadernou fúzi a svou vlastní přitažlivostí zkolabuje. Jak již bylo naznačeno výše, černá díra musí uchovat informace o tom, jak se z hvězdy zrodila jakož i o věcech, které do ní od té doby spadly. Jestli se černá díra někdy vypaří, tak to vypadá tak, že informace budou zničeny.
Fyzici se pokusili najít způsob, jak se informace vyhnou zániku v černé díře únikem cestou Hawkingova záření. Problém tohoto scénáře je v tom, že černé díry, podle všeho nemají žádnou možnost změnit informace do formy tohoto záření. Ve skutečnosti jsou černé díry podle obecné teorie relativity velmi jednoduché objekty, které nejprve předpovědí jejich existenci. Víme, že mají pouze tři vlastnosti: hmotnost, náboj a moment hybnosti. Nemají žádné charakteristiky dalších podrobností, podle hantýrky fyziků “žádné vlasy”.

Jen větší zmatek?

Mnozí fyzici mají za to, že je příliš brzy na posouzení toho, zda je Hawkingova idea reálným krokem kupředu. Může to být ještě hodně daleko od úplného řešení informačního paradoxu. U ideje supertranslací pro kódování informací je nyní ještě poněkud nejasné jak to probíhá a s jakou efektivností se to děje. Rovněž mechanizmus, kterým by se měly ukládat informace, by ve skutečnosti umožňoval střádat příliš mnoho informací (např. fyzička Sabine Hossenfelder z Nordického institutu ve Stockholmu).
A supertranslace jsou jen sotva řešením na stole. V posledních letech fyzici přišli s řadou idejí pro řešení (nebo další zkomplikování) paradoxu ztráty informací. Fyzik Ulf Danielsson ze švédské univerzity v Uppsale vyslovuje názor o tom, že říká-li Hawking, že vyřešil informační paradox, pro Danielssona to znamená, že je zde další přicházející přídavek a otázkou je, zda to skutečně něco řeší, anebo nás to zanechává v ještě větším stavu zmatku. Není si tím jist.

Záhady se zvětšují

Ať to dopadne s Hawkingovým scénářem jakkoli, paradox zůstane ve fyzice “horkým bramborem”. Otázkou nejsou jen tajemné faktory o černých dírách. Ta je hluboce provázaná s většími záhadami o podstatě a původu vesmíru. A pro zodpovězení otázky budou vědci potřebovat nejen lepší porozumění černým dírám, ale úplnou teorii kvantové gravitace, teorii, která dosud chybí.
Černé díry jsou zapeklité a místy matoucí objekty, částečně proto, že se odvolávají na odlišné teorie, které jsou podstatou - kvantovou mechaniku, která pokrývá subatomický svět a obecnou teorii relativity, která popisuje gravitaci a rozprostírá se do velkých kosmických měřítek. Dosud jsou tyto dvě teorie od základu neslučitelné. Co fyzici opravdu potřebují, je způsob jak popsat gravitaci podle pravidel kvantové mechaniky. Odvolávání se na kvantovou mechaniku a relativitu může dát paradoxu ztráty informací šanci na to, zaměřit se na to, co víme a na to, co nevíme a pokusit se přijít na to, jaké závěry bude možné učinit z odlišných hypotéz o kvantové gravitaci, prohlásil fyzik Lee Smolin z Perimeter Institute pro teoretickou fyziku v Ontariu.
L. Smolin a S. Hossenfelder v poslední době spolupracují na přehledové stati, která sumarizuje všechna různá možná řešení pro “skládanku” ztráty informací a docházejí k závěru, že se převážně dělí do šesti kategorií, z nichž každá má určitý přístup k řešení zřejmého paradoxu. Pro stručnost textu je zde nebudeme všechny probírat.
Ať již řešení dopadne jakkoli, může ovlivnit nejen problematiku černých děr, ale teoreticky také související událost - velký třesk. Malý, hustý stav černých děr je velmi podobný předpokládané situaci našeho vesmíru v době jeho zrodu. Je možné uplatnit mnoho stejných fyzikálních úvah. V obou případech matematici v současné době předpovídají “singularitu”, prostoro-časový bod, který je nekonečně hustý a nekonečně malý. Někteří fyzici mají za to, že tyto nekonečnosti jsou důkazem nesprávnosti rovnic, jiní tvrdí, že singularita je fyzikální realitou. Jestli řešení paradoxu ztráty informací přijde od kvantové teorie gravitace a vyloučí singularitu, mohlo by to přinést odlišný pohled na počátek našeho vesmíru. Podle L. Smolina jsme stále ještě u prvního okamžiku času. A táže se, zda by mohla být singularita vyloučena a zda bychom se na základě toho mohli vrátit zpět do éry vesmíru před velkým třeskem.
Z toho je vidět, kam až mohou současné úvahy vést.
S využitím statí Gautama Naika “Stephen Hawking Offers New Theory on How Information Might Escape Black Holes“, The Wall Street Journal, Aug. 25, 2015, C. Moskowitzové “Stephen Hawking Hasn’t Solved the Black Hole Paradox Just Yet”, Scientific American, Aug.27, 2015, statě “Stiven Hawking: černé díry ukládají informace” z portálu Vědecké Rusko, 28. srpna 2015 a dalších pramenů.


čtvrtek 27. srpna 2015

Malá kosmologická hlídka - NOVÝ IMPULS PRO HLEDÁNÍ ROZUMNÉHO ŽIVOTA VE VESMÍRU




Malá kosmologická hlídka.jpg
Nový impuls pro hledání rozumného života ve vesmíru
Mimozemský život je hypotetická forma života, která potenciálně mohla vzniknout a může existovat za hranicemi naší planety Země. Je předmětem zkoumání věd o vesmíru, zejména vesmírné biologie. Je také jedním z oblíbených vymyšlených objektů ve vědecké fantastice. Vznik života na Zemi se stal podnětem pro předpoklady o tom, že obdobné podmínky se mohly vytvořit i na jiných planetách ve vesmíru a těch je bezpočet. Lidem stále vrtá hlavou: Je vesmír zaplněn přátelskými mimozemskými civilizacemi, nebo je naše Země osamělým zajiskřením života v prázdném vesmíru? To nedává spát mnoha vědcům i amatérským badatelům.
V poslední době dostává úsilí vědecké komunity ve vyhledávání inteligentního života ve vesmíru nový impuls v iniciativě ruského podnikatele-miliardáře a mecenáše Jurije Milnera s podporou významných vědců a osobností veřejného života. O této iniciativě s jejím zasazením do širších souvislostí pojednává tento příspěvek.

Něco málo úvodem

Stručně k předpokladům pro život ve vesmíru

Podle opatrných předpokladů existují podmínky, které jsou příznivé pro vznik života na planetách, které obíhají kolem stabilních hvězd, jejichž vlastnosti jsou blízké vlastnostem našeho Slunce. Počet takových hvězd v naší galaxii se často odhaduje řádově miliardou (109). Objevy planet u jiných hvězdných soustav rovněž nepřímo svědčí o možnosti existence míst ve vesmíru, ve kterých jsou příznivé podmínky pro vznik života v tzv. obyvatelné zóně. Zatím současné možnosti astronomie neumožňují hodnotit podmínky pro život na takových planetách, ale umožní-li budoucí technický pokrok určit třeba přítomnost vody na planetě, nebo kyslíku v její atmosféře, bude to důležitým svědectvím pro získání důkazu existence mimozemského života.
To, že na naší Zemi existují formy života, které si mohou zachovat schopnost rozmnožování i po pobytu v extrémních podmínkách (např. v prostředích s náhlými vysokými změnami teploty a tlaku), a přežívají i v jiných, silně nepříznivých podmínkách, ukazuje na možnost toho, že život by se mohl zrodit a udržet v podmínkách, které jsou velmi vzdálené pozemským.

Stručně k hledání mimozemského života

Počínaje druhou polovinou 20. století uskutečňují vědci různých zemí cílevědomé hledání mimozemského života uvnitř naší sluneční soustavy i za jejími hranicemi. Podle současných vědeckých představ je pravděpodobnost objevení vysoce organizovaného života na planetách sluneční soustavy, kromě Marsu, velmi malá. Astronomické výzkumy Marsu a výzkum pomocí vysazovaných přístrojů umožnily pouze učinit si názor o některých příznivých faktorech, které by mohly přát životu. Na povrchu planety byly objeveny příznaky vody. Přítomnost metanu v atmosféře a klimatické podmínky planety svědčí o tom, že v principu by na Marsu mohly být objeveny nejjednodušší formy života, např. mikroorganizmy.
Zkoumání meteoritů, horních vrstev atmosféry Země a údaje shromážděné v rámci kosmického programu “Viking”, umožňují některým vědcům tvrdit, že nejjednodušší formy života mohou existovat i na jiných planetách sluneční soustavy. Astrobiologové pokračují v hledání alespoň elementárních forem života (typu bakterií, sinic a podobných nejjednodušších organizmů) na Marsu a na Venuši. Za perspektivní pro hledání se považují také některé družice plynových gigantů s povrchovými oceány, ledem a atmosférou (jakými jsou Callisto, Enceladus, Europa, Ganymede, Titan).
Hledání forem života za hranicemi sluneční soustavy se organizuje se zaměřením na objevení možných stop činnosti rozumných bytostí. Od roku 1971 běží projekt SETI (anglická zkratka pro Search for Extraterrestrial Intelligence), v rámci něhož se vědci snaží objevit aktivitu mimozemských civilizací pátráním po umělých elektromagnetických signálech v pásmu rádiových vln.
SETI at Home.jpg
Veřejně se projekt SETI šíří formou programu SETI at Home (SETI@home), což je projekt zabývající se distribuovanými výpočty, který využívá počítačů propojených v internetu. Projekt provozuje Space Sciences Laboratory na Kalifornské univerzitě v Berkeley v USA.

Stručně k mezihvězdným komunikacím

Mezihvězdnými komunikacemi můžeme rozumět přenos umělých signálů mezi planetami, které jsou v různých hvězdných soustavách. Posílání mezihvězdných zpráv je jednodušší a technicky i ekonomicky reálnější způsob komunikace mezi vesmírnými civilizacemi než mezihvězdné lety. V principu je posílání zpráv možné již při současné úrovni pozemských technologií. Takové komunikace (aby byly reálné a mohly být úspěšné) však předpokládají to, že na opačné straně mezihvězdného spoje existuje někdo (nebo něco), s kým (nebo s čím) je možné uskutečnit kontakt. Z tohoto hlediska stále není v současné době jasné jsou-li mezihvězdné komunikace možné či reálné, nebo nejsou.
V podstatě jsou dva způsoby přístupu k hledání mimozemských civilizací. Prvním je pátrání po signálech, které by tyto civilizace mohly vysílat do vesmírného prostoru. To předpokládá spoléhat se na to, že vesmírní inteligentní druhové budou rovněž hledat jak navázat kontakt. Je to spojeno minimálně s třemi základními problémy - co vlastně máme hledat, jak to máme hledat a kde to máme hledat.
Druhým způsobem je posílání jakéhosi “signálu připravenosti” do vesmíru, spoléhaje na to, že někdo bude takový signál vyhledávat. Základní problémy tohoto přístupu jsou fakticky obdobné jako v předchozím případě, s tou výjimkou že je technicky poněkud méně problematický.
Jeden přístup je vyjádřen programem odposlouchávání uměle generovaných  elektromagnetických signálů z vesmíru, (tj. signálů, které nemají přirozený charakter), jaký financuje americká agentura NASA. Nutně vychází z jakoby samozřejmého předpokladu, že jakákoli technicky vyspělá civilizace musí vytvořit obdobné systémy generující umělé signály, jako máme my na Zemi. Úplně první pozemské umělé elektromagnetické signály teoreticky mohly k dnešnímu dni šířením do všech směrů dosáhnout vzdálenosti kolem 100 světelných let.
Všechny pokusy rozpoznat cizí umělé signály směřující k Zemi zůstávají dodnes neúspěšné, avšak počet hvězd “prověřených” tímto způsobem je ještě méně než 0,1% z počtu hvězd, které ještě na výzkum čekají (existuje-li statisticky významná pravděpodobnost objevení mimozemských civilizací).
Rádiové komunikace
Program SETI se uskutečňuje již po několik posledních desetiletí tím, že se hledají signály vysílané do vesmíru mimozemskými civilizacemi. Vyhledávání probíhá v oboru spektra signálů s rádiovými kmitočty. Zvláštní naděje se vkládají do kmitočtů absorpčních čar neutrálního vodíku, neboť v této části spektra jsou poruchy v příjmu signálů a šumy pozadí minimální. Dříve se za mezihvězdné signály považovaly pravidelné rádiové impulsy vyzařované pulzary, brzy se však ukázalo, že nejde o umělé, ale o přirozené signály.
Bylo učiněno také několik pokusů s vysláním signálů k jiným hvězdám. První a nejznámější pokus byl z roku 1974, kdy byl použit největší radioteleskop Arecibo (podle názvu blízkého města v karibském Portoriku). Jednoduchá zpráva byla odeslána k hvězdokupě M13 v souhvězdí Herkules na severní obloze (ve vzdálenosti 30 tisíc světelných let od naší sluneční soustavy). To však mělo spíše jen symbolický charakter neboť na odpověď (byla-li by odeslána) by se muselo čekat asi 60 000 let.
Arecibo Telescope.jpg
Obří radioteleskop Arecibo v Portoriku
(obrázek ©NAIC Observatoř Arecibo)
Vskutku obří radioteleskop Arecibo na obrázku výše má vespodu parabolický zrcadlový odražeč (konkávní reflektor) o průměru 305 m, který je složený z tisíců děrovaných hliníkových panelů a směruje přicházející rádiové vlny na 9 tunovou platformu s anténou a přijímacím blokem zavěšenou 137 m vysoko nad odražečem na 18 lanech mezi třemi věžemi.
Arecibo - anténa v ochranné kopuli.jpg
Platforma s anténou v ochranné kopuli zavěšená nad parabolickým odražečem
Zavěšená platforma nese anténu převádějící přijímané rádiové vlny na elektrické signály a aktivní přijímací zařízení s nízkošumovým zesilovačem.
V současné době má observatoř Arecibo velký vědecký význam především díky výzkumným  pracím ve dvou oblastech. První je účast ve výše uvedeném projektu SETI@home. Je zde i druhá oblast a tou je radarová astronomie zaměřená především na zkoumání planetek, které prolétají v relativně malé vzdálenosti od naší Země. Přístroje observatoře jsou schopny je elektronicky “ohmatat” a na základě toho určit jejich přibližnou velikost a tvar.
Jiné metody komunikací
Mezi jiné metody mezihvězdných komunikací je v současné době možné zařadit především použití signálů generovaných lasery v oboru viditelného světla, ale (z hlediska fyzikálních principů) také signály s neutrinovou modulací a využití gravitačních vln. Tyto metody by však byly pomocí současných dostupných technologií stále ještě těžko realizovatelné.
Také přímé fyzické vypravení zásilek k jiným hvězdám je možné považovat za jednu z metod mezihvězdných komunikací. Jde o vypuštění sond k jiným hvězdným soustavám. Její předností je téměř neomezené množství zaslaných informací (užitečná zátěž může dosahovat několika tun). Hlavním nedostatkem je ovšem to, že současný stupeň rozvoje technologií neumožňuje dát sondě aspoň trochu přijatelnou rychlost. Dokonce i k nejbližším hvězdám sonda poletí tisíce roků. Teoretická koncepce použití sond jako prostředků mezihvězdných komunikací byla vypracována formou tzv. Bracewellovy sondy (což měla být autonomní robotická mezihvězdná vesmírná sonda s vysokým stupněm umělé inteligence pojmenovaná podle průkopníka radioteleskopu Ronalda N. Bracewella). Jako součást praktických výzkumů v této oblasti je možné uvést projekt Daidalos (angl. Daedalus).
Největší praktické pozornosti se, jako jiné metodě než je metoda využívající rádiové signály, dostává oblasti možného příjmu světelných (optických) signálů. Jsou názory, podle nichž by se v pokusech o komunikaci mimozemské civilizace s námi nepoužily rádiové vlny, ale spíše lasery. V observatoři Oak Ridge v Harvardu (USA, stát Massachusetts) se objevil nový teleskop, který trpělivě čeká na nanosekundové světelné impulsy, které by k nám mohly být vyslány vzdálenou vesmírnou civilizací.
Oak Ridge observatoř.jpg
Nová observatoř Oak Ridge pátrající po laserových světelných signálech
(obrázek Robert O’Connor)
Nový, rozvíjející se, směr v programu SETI, směr tzv. “optického SETI” je založen na vyhledávání impulsních i spojitých laserových signálů od mimozemských civilizací ve viditelné a infračervené části spektra elektromagnetických vln. Poprvé se o tom začalo uvažovat již v roce 1961. V současné době, při stále se zrychlujícím rozvoji laserových technologií se i oblast optických komunikací na mezihvězdných vzdálenostech stává pravděpodobnou možností pro využívání mimozemskými civilizacemi.

Planeta, která může být první objevenou opravdu obyvatelnou exoplanetou

Podle NASA se planeta Kepler-452b zdá být prvním světem s velikostí blízkou Zemi, která byla nalezena v obyvatelné zóně hvězdy, která je podobná našemu Slunci. Obyvatelná zóna je oblast kolem hvězdy, kde teploty umožňují existenci vody v tekutém stavu na povrchu planety, což je podstatná složka pro možnost života. Vědci ještě nevědí může-li Kepler-452b podporovat existenci života či nikoli. Co je o planetě známo je to, že je asi o 60% větší než Země a je zařazena v třídě planet označovaných jako “super-Země”. I když její hmotnost a složení dosud není zjištěno, předchozí výzkum naznačuje to, že planety o velikosti Keplera-452b jsou s vysokou pravděpodobností pevné či skalnaté. Planeta oběhne kolem své hvězdy za každých 385 dní. Hvězda planety je vzdálena asi 1400 ly (světelných roků) v souhvězdí Cygnus. Je to hvězda typu G-2, podobná našemu Slunci s přibližně stejnou teplotou a velikostí. Je asi 6 miliard roků stará, tj. o 1,5 miliardy roků starší než naše Slunce. Jak hvězdy stárnou, zvyšují svou velikost a vydávají při zahřívání svých planet více energie.
425b-mini.jpg
Umělecké ztvárnění pro porovnání Země (vlevo) s planetou Kepler-452b (vpravo)
(NASA/JPL-Caltech/T. Pyle)
Tým NASA zkoumající planety “Kepler” zvětšil počet nových kandidátů na exoplanety od doby jejich analýzy na základě pozorování prováděných od května 2009 do května 2013 o 521 planet, a tím počet planet kandidujících v misi “Kepler” vzrostl na 4696. Kandidáti ovšem vyžadují další pozorování a analýzy, aby se ověřilo, že jde o opravdové současné planety. Devět z nových kandidujících planet má průměr stejný, nebo až dvakrát větší než Země a oběžnou dráhu kolem jejich hvězd v obyvatelné zóně. Z nich devět planet s takovou oběžnou dráhou má hvězdy, které jsou svou velikostí a teplotou podobné našemu Slunci.

Šance pro projekt hledání mimozemského života

Profesor lord Martin John Rees, Baron Rees of Ludlow, královský astronom Velké Británie, má za to, že se možnost objevení mimozemského života značně nedoceňovala, přitom podle něho je dnes lidstvo již na počátku objevování obyvatelných planet. Vybudování nových velmi výkonných teleskopů na Zemi a vypouštění nových objektů do kosmu, umožňuje zkoumat exoplanety na zcela nové úrovni a spolu s plynovými giganty mohou astronomové nalézat i vesmírná tělesa podobná Zemi, přičemž nejen nalézat, ale dokonce i hodnotit jejich vhodnost pro existenci života.
Tématika mimozemského života má obvykle nádech jakési senzačnosti, zde však jde o seriózní přístup k velmi závažné věci. Královská učená společnost (v podstatě britská akademie věd) měla ve svých řadách takové vědce jako lorda Kelvina, Ernsta Rutherforda, Jamese Clarka Maxwella a další. Dnes jsou členy mj. Stephen Hawking a Clinton Richard Dawkins a její prezident lord Martin Rees patří k nejváženějším odborníkům v oblasti kosmologie a astrofyziky.
V interview elektronické verze deníku The Daily Mail (Dailymail.com) prohlásil bývalý ředitel Amesova výzkumného centra (součásti NASA) Pete Worden, že skupina vlivných osob, které stojí za projektem (patří k nim profesor Stephen W. Hawking a profesor The Lord Rees of Ludlow, královský astronom) provedla výpočty dokud ostatní čekali na zahájení tiskové konference, na které se měla o tom vydat zpráva.
V projektu vyhledávání mají teleskopy propátrat milion hvězd, které jsou nejblíž Zemi, zda se z nich nevysílají slabé signály svědčící o existenci rozumného života za hranicemi našeho světa. Práci na vyhledávání mimozemského života, na které má být věnováno 100 milionů dolarů a jsou podporovány kromě vědeckého názoru profesora S. Hawkinga také finančně miliardářem a investorem ruského původu Jurijem B. Milnerem.
Breakthrough Initiatives.jpg
Lidé stojící za iniciativou Jurije B. Milnera
(Za tribunou J. B. Milner,vedle vpravo S. W. Hawking, dále vpravo M. J. Rees a další)
V rámci nových průlomových iniciativ mají při hledání důkazů existence mimozemského života teleskopy propátrat milion hvězd, které jsou nejblíže k Zemi, zda z nich nepřicházejí slabé signály vysílané do vesmíru rozumnými bytostmi z prostorů za hranicemi našeho světa. Vědci, kteří se účastní této iniciativy budou také zkoumat samotný střed naší galaxie, a rovněž 100 dalších nejbližších galaxií (projekt “Listen”) a zjišťovat, nevycházejí-li z nich rádiové signály, byť s malým výkonem.
Má být také proveden mezinárodní konkurz na nejlepší sdělení představující lidstvo a planetu Zemi, která by měla být jednou poslána mimozemským civilizacím. Je to součást druhého projektu s názvem “Breakthrough Message”.
Ruským podnikatelem a miliardářem J. B. Milnerem se sponzorují nové aktivity v hledání od kterých si slibují, že pokryjí 10 krát větší prostor hvězdné oblohy, než tomu bylo v předchozích aktivitách.
Role radioteleskopů
V rámci desetiletého výše zmíněného projektu “Listen” bude nasazen 100 m radioteleskop Green Bank ve státě Západní Virginie (USA) a 64 m radioteleskop Parkes ve spolkovém státě Nový Jižní Wales (Austrálie).
V projektu se má ověřovat přítomnost signálů v asi tak 10 miliardách rádiových kanálů současně, řekl americký astronom Geoffrey Marcy z Kalifornské univerzity v Berkeley. Přirovnal to k poslechu (pomocí radioteleskopů) “kosmického piana”, nikoli s 88 klávesami, ale s 10 miliardami kláves.
Green Bank_Parkes Telescopes.jpg
Radioteleskopy Green Bank - Západní Virginie, USA (vlevo) a ”Parkes” - Nový Jižní Wales, Austrálie (vpravo)
V souvislosti s informacemi o radioteleskopech je zajímavou skutečností, zmíněnou P. Wordenem to, že pro mnohé z největších teleskopů na světě je riziko, že zůstanou bez potřebných finančních prostředků i když je před nimi stále úkol přispět k učinění mnoha obdivuhodným objevům.
Podle P. Wordena, když měly vědecké a další zainteresované osobnosti své mínění o tom, jaké jsou v oblasti dalšího pátrání po mimozemských civilizacích šance na úspěch, pohybovalo se jejich kvantitativní hodnocení od velmi malých hodnot až po velmi velké. Průměr byl údajně kolem 1%. Je zajímavé, že nikdo je nehodnotil číslem 0%. Respektovaný profesor Stephen Hawking, který již v minulosti tvrdil to, že mimozemský život určitě existuje, ale varoval lidstvo před pokusem navázat s ním kontakt, byl mezi těmi, kteří projekt podpořili.
Experti tvrdí, že pokud nějaká vesmírná civilizace vysílá signály s výkonem, který je analogický alespoň výkonu konvenční letounové radarové stanice z jedné z tisíce hvězd, které jsou nejblíže k Zemi, pak je radioteleskopy použité v projektu mohou zachytit. Podobně, vysílalo-li by se ze středu Mléčné dráhy aspoň 12 krát větším výkonem než mají meziplanetární radary na Zemi, které vědci používají při zkoumání sluneční soustavy, radioteleskopy by mohly signály zachytit.
Význam přisuzovaný laserovým signálům
Do projektu bude také zapojena Lickova observatoř v Kalifornii s jejím automatizovaným teleskopem APF pro vyhledávání planet (Automated Planet Finder Telescope), který pátrá po světelných laserových signálech tisíckrát efektivněji než dřívější prostředky pro detekci mezihvězdných laserových signálů. Jde o plně robotický optický teleskop o průměru 2,4 m, který prozkoumává planety 10 až 20 krát větší než Země, které jsou vně naší sluneční soustavy.
Lickova observatoř.jpg
APF - Lickova observatoř, Kalifornie, USA
(Zomie84/Flickr)
Přístroj prozkoumá asi deset hvězd za noc. Během desíti let teleskop stihne zjišťovat planety u asi tisíce nejbližších hvězd. Z “nedalekých” hvězd vzdálených 40 bilionů (401012) km může za příznivých podmínek detekovat 100 wattový laser vyzařující stejné množství energie jako běžná domácí žárovka. Vychází se z toho, že jsou-li v Mléčné dráze opravdu jiné inteligentní bytosti vypouštějící své kosmické objekty napříč galaxií, aby zakotvily kolem jiných hvězd či planet, mohou komunikovat s použitím laserů. To by mohlo znamenat možnost existence “galaktického Internetu” zrozeného nikoli měděnými vodiči či optovláknovými kabely, ale přenášejícího informace pomocí laserových paprsků křižujících galaxii.
Otevřenost informací z projektu “Listen”
Všechny údaje získané v projektu “Listen” mají být veřejně dostupné. V rámci iniciativy se má shromáždit obrovský objem dat odpovídající toku 10 GB/s, největší množství vědeckých informací, které kdy byly veřejně k dispozici. Má to být generování takového množství dat za jeden den, jako dříve produkoval projekt SETI při vyhledávání trvajícím jeden rok.
Tým průlomového projektu “Listen” má v plánu vývoj výkonného svobodného (open-source) softwaru pro vyhodnocování tak obrovského toku dat. Samozřejmě, vědci i zájemci z řad veřejnosti mohou vyvíjet své vlastní aplikace pro analýzu veřejně dostupných dat. Hardwarové i softwarové prostředky použité v projektu mají být kompatibilní s prostředky jiných významných světových teleskopů tak, aby i ty mohly při vyhledávání inteligentního života využívat nové nástroje.

Na závěr souvislost s Fermiho paradoxem a možnost jeho řešení

Fermiho paradox a současný pohled

Fermiho paradox je známý jako zřejmý nesoulad mezi vysokou paravděpodobností existence mimozemských civilizací na jedné straně, a absencí jakéhokoli věrohodného důkazu o tom, že by byl s nimi navázán nějaký kontakt. Otázku typu “Kde jsou všichni inteligentní tvorové vesmírných objektů?” údajně položil poprvé vynikající italský fyzik Enrico Fermi v roce 1950 (už před ním byla otázka podobně zformulována v roce 1933 ruským vědcem a průkopníkem teorie raketových letů Konstantinem E. Ciolkovským). Vědci vycházeli z toho, že ač je vesmír velmi starý, nebyly ani v naší relativně velké galaxii, Mléčné dráze, nalezeny žádné stopy po činnosti vyspělé civilizace, např. po použití raketových technologií či účelovém vysílání elektromagnetických signálů.
K objasnění Fermiho paradoxu se vážou tři skupiny názorů charakterizované tím, že mimozemské civilizace neexistují, mimozemské civilizace existují, avšak dosud se nepodařilo navázat s nimi kontakt, a mimozemské civilizace existují a část lidstva s nimi udržuje kontakt (tato skupina však spíše patří k nevědeckým konspiračním teoriím).
Podle střízlivého mínění řady vědců je život v galaxii dosti častým jevem, avšak inteligentní život je vzácný. Jednak jeho evoluční rozvinutí zřejmě není časté, a pokud vznikne, nebude mít (podle vesmírných měřítek) dlouhé trvání. Z toho by vyplývalo, že programy jako SETI by měly být odsouzeny k neúspěchu (i když to může být sporné). Nejlepší šanci pro nalezení života kdekoli v galaxii bude pravděpodobně mít spektroskopie atmosfér pohybujících se planet zemského typu.

Mise PLATO - budoucí alternativa k průlomové iniciativě LISTEN?

Právě metoda spektrální analýzy atmosfér má být základem mise PLATO připravované ke spuštění v roce 2024. Mise PLATO (Planetary Transits and Oscillations) byla zvolena Evropskou kosmickou agenturou ESA k uskutečnění jako součást jejího programu “Kosmická vize 2015-2025”. Mise se bude týkat dvou klíčových témat vize - podmínek pro utváření planet a vznik života, a toho, co musí v této souvislosti probíhat ve sluneční soustavě.
ESA PLATO.jpg
Umělecké ztvárnění mise “PLATO” (ESA)
(ESA - C. Carreau)
V misi PLATO se budou monitorovat relativně blízké hvězdy pro zjišťování malých, pravidelných poklesů jasu způsobovaných průletem jejich planet před nimi, který bude dočasně bránit pronikání malých dávek jasu hvězd. S použitím 34 samostatných malých teleskopů a kamer se v misi PLATO budou vyhledávat planety kroužící kolem až milionu hvězd rozprostřených na polovině oblohy.
Bude se rovněž zkoumat seismická činnost na hvězdách, a to umožní přesně charakterizovat hvězdu každé zkoumané planety, včetně její hmotnosti, poloměru a věku. Když se získané údaje vyhodnotí v komplexu s pozemními údaji o radiální rychlosti, umožní výsledky měření z mise PLATO vypočíst hmotnost a poloměr planety, což zajistí možnost poznání jejího složení.
Mise umožní identifikovat a zkoumat tisíce exoplanetárních soustav s důrazem na objevování a popsání planet s velikostmi blízkými Zemi v obyvatelné zóně jejich mateřských hvězd, s takovou vzdáleností od nich, která může umožnit existenci tekuté vody na povrchu planet.
I kdyby případný objevovaný život měl zcela jiné formy než ten náš (o kterém toho stále ještě mnoho nevíme), jeho zjištění může opravdu zcela změnit náš pohled na vesmír i na nás samotné.
OOOOO
Ve fyzickém smyslu je naše Země v porovnání s hvězdami, galaxiemi a galaktickými kupami malé zrníčko písku a často to můžeme dobře pociťovat. Podívejme se na to však z druhé strany. Vždyť člověk, který žije na tom nicotném zrníčku písku, je schopen myslet a jeho mysl už dosáhla vzdálených galaxií… To znamená, že člověk je veliký, neboť jeho dílo je veliké. Hodnotíme-li duševní velikost člověka, jeho psychický svět, jeho schopnost poznávat vše co ho obklopuje, ale i nehmotné součásti lidské bytosti, přesvědčujeme se jak je člověk mocný.
Je možné učinit závěr o tom, že dosud stále učenci celého světa opravdu nedokázali s určitostí zjistit jsme-li ve vesmíru sami nebo je-li někde na jiných planetách inteligentní život. Nezřídka si pokládáme obecné otázky týkající se existence a vlastností celého vesmíru, případně i ještě větších celků. Vůbec to však neznamená, že na každou otázku můžeme mít odpověď.
Je opodstaněné klást otázku proč je vesmír, v kterém žijeme právě takový jaký je a ne nějaký jiný? Abychom si na takovou otázku mohli vyčerpávajícím způsobem odpovědět, museli bychom jít za rámec námi viděného vesmíru a obsáhnout celý velký svět v jeho celé nekonečné různorodosti. Prakticky se ale ani zdaleka nemůžeme dovědět všechno. Především proto, že samotný proces poznávání nekonečně různorodého vesmíru je v čase nekonečný a na jakékoli úrovni rozvoje vědy a technologií zůstane v okolním světě pro nás vždy něco neznámého. A za druhé proto, že zdaleka ne o všech procesech, které probíhají v celém velkém světě, můžeme získat potřebné informace.
Již z této krátké úvahy je zřejmé, že je normální, když přesná odpověď na otázku jsme-li ve vesmíru sami, stále neexistuje. Budeme doufat, že v blízké budoucnosti se dozvíme víc. A přát podnikaným iniciativám úspěch.