Přečtěte si jeho jedinečný příběh v tomto příspěvku na blogu. Je jedním z pilířů teorie elementárních částic!
Kdo je Alan Guth?
Alan Guth je teoretický fyzik a kosmolog, který je známý především svou prací na teorii elementárních částic a tím, jak lze částicovou teorii aplikovat na raný vesmír, a zejména myšlenkou, kterou rozvinul kolem roku 1980, o kosmické inflaci a inflačním vesmíru, tedy myšlenkou, že raný vesmír prošel krátce po velkém třesku fází exponenciálního rozpínání, které bylo poháněno kladnou hustotou energie vakua.
Alan Harvey Guth se narodil 27. února 1947 v malém městečku New Brunswick ve státě New Jersey ve Spojených státech amerických židovskému páru střední třídy, Hymanovi a Elaine Guthovým, kteří vlastnili malý obchod s potravinami a čistírnu. Jeho rané dětství bylo nenápadné, ačkoli projevoval velké nadání pro matematiku. Poté, co navštěvoval několik státních škol, vynechal poslední ročník a zapsal se na pětiletý program na Massachusettském technologickém institutu (MIT), částečně proto, že se obával, že bude odveden do války ve Vietnamu, s níž silně nesouhlasil. V roce 1969 získal bakalářský a magisterský titul a v roce 1972 doktorát.
V roce 1971 se oženil se svou láskou ze střední školy Susan Tischovou a měli spolu dvě děti: Lawrence (1977) a Jennifer (1983). Po ukončení studia však Guth jen obtížně hledal stálé zaměstnání, mimo jiné i kvůli velké konkurenci o místa univerzitních profesorů v důsledku baby boomu, a devět let strávil na dočasných postdoktorandských pracovních místech spojených s fyzikou po celé zemi, mimo jiné v Princetonu (1971 až 1974), na Kolumbijské univerzitě (1974 až 1977), na Cornellu (1977 až 1979) a ve Stanfordově centru lineárních urychlovačů (1979 až 1980).
V Princetonu se zpočátku zaměřil na částicovou fyziku, zejména na studium kvarků, elementárních částic, z nichž se skládají protony a neutrony. Jeho výzkum však zastaral s rozvojem teorie kvantové chromodynamiky, která byla paradoxně vyvinuta právě v Princetonu, aniž by o tom Guth věděl, a která dala kvarkům zvláštní novou vlastnost zvanou „barva“.
V roce 1974 se Guth na Kolumbijské univerzitě začal více věnovat kosmologii a kosmogenezi, a zejména práci na magnetických monopólech (jednopólových magnetech, které byly původně teoreticky předpovězeny rovnicemi Jamese Clerka Maxwella, ale ve skutečném vesmíru ještě nebyly objeveny). Guth navrhl, že proces spontánního narušení symetrie v raném vesmíru, popsaný „elektroslabou teorií“ Stevena Weinberga, by mohl vytvářet velmi malé nespojitosti s vlastnostmi magnetických monopólů.
Svoji teorii kosmické inflace začal rozvíjet během svého působení na Cornellově univerzitě v roce 1978, kdy hledal řešení „problému plochosti“ modelu velkého třesku ve vesmíru a problému, který sám identifikoval, tedy zjevné absence magnetických monopólů. Opět se opíral o dřívější práci Steva Weinberga, konkrétně o jeho Velkou jednotnou teorii (pokus o sjednocení elektromagnetických, slabých a silných jaderných sil).
Guthovo navrhované řešení těchto problémů zahrnuje velmi krátké, ale velmi rychlé období přechlazení během opožděného fázového přechodu, při němž vzniká „falešné vakuum“ (dočasný nestabilní stav s nejnižší možnou hustotou energie). Guth zjistil, že rozpad falešného vakua na počátku vesmíru může vést k úžasným výsledkům, včetně rychlého rozpínání stále vyšší rychlostí, které nazval kosmickou inflací.
Neuvěřitelně rozsáhlé rozpínání vesmíru způsobené inflací „vyřešilo“ jak problém plochosti Roberta Dickese, tak Guthův problém monopólů. Vyřešila však také „problém horizontu“ teorie velkého třesku (nedávné pozorování, že záření kosmického pozadí se zdálo být v celém vesmíru extrémně rovnoměrné, s téměř nulovým rozptylem, což bylo paradoxní, protože v době vzniku záření kosmického pozadí nemělo být dost času na to, aby jeden konec vesmíru komunikoval s druhým koncem). Podle Guthovy teorie inflace však vesmír explodoval tak rychle, že nebyl čas porušit základní homogenitu, a vesmír po inflaci by tedy byl velmi homogenní, i když jednotlivé části ještě nebyly ve vzájemném kontaktu.
Guth své myšlenky o vesmírné inflaci poprvé přednesl na semináři ve Stanfordově centru lineárních urychlovačů počátkem roku 1980 a z obav o své pracovní vyhlídky se přes noc stal bouřlivák s nabídkami. V roce 1980 se vrátil na MIT a v roce 1986 se stal profesorem fyziky.
Nějakou dobu se mu však nedařilo najít způsob, jak inflaci zastavit (aby mohly vznikat hvězdy a galaxie), což se často označuje jako problém „elegantního odchodu“, a svou vlastní teorii z tohoto důvodu považoval za neúspěšnou. Poté, co si však koncem roku 1981 přečetl článek ruského fyzika Andreje Lindeho (který se tímto problémem zabýval nezávisle) a další práci Paula Steinhardta (který se problémem graceful exit rovněž zabýval), začal si s těmito dalšími teoretiky vyměňovat články a vzájemně si pomáhat při rozvoji teorie inflace, přičemž od Guthova původního modelu došlo k mnoha dalším vylepšením a revizím.
Nedávno Guth vyjádřil přesvědčení, že náš vesmír je jen jedním z nesčetných vesmírů, které vznikly jako součást multivesmíru. Podle této teorie vesmírná inflace nikdy nekončí, ale nadále se exponenciální rychlostí rozpíná, přičemž v rámci inflačního procesu neustále vznikají další vesmíry jako „bubliny“ (v některých ohledech je tato teorie podobná zdiskreditované teorii ustáleného stavu Freda Hoylea). Je přesvědčen, že celý vesmír vznikl kvantovými fluktuacemi z ničeho (což je podle něj dokonale slučitelné se zákonem zachování energie, protože celková hodnota energie zůstává nulová), a cituje se jeho výrok, že „vesmír je konečný oběd zdarma“.
Guth stále přednáší na Massachusettském technologickém institutu (MIT) a napsal více než 60 odborných prací o účincích kosmické inflace a jejích interakcích s částicovou fyzikou. Získal řadu cen a medailí, včetně medaile Mezinárodního centra pro teoretickou fyziku a Eddingtonovy medaile. Jeho kniha z roku 1998 s názvem „The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins“ se stala populárním bestsellerem.
Přečtěte si náš následující článek: Kdo byl Alexandre Friedmann?