V prosinci 1936 vyšla v časopisu Science studie Alberta Einsteina nazvaná Čočce podobné působení hvězdy v důsledku ohybu světla v jejím gravitačním poli. Autor ji uvedl neobvyklým způsobem: „Nedávno mne navštívil R. W. Mandl a požádal mne, abych publikoval výsledky drobného výpočtu, který jsem provedl na jeho žádost. Touto poznámkou vyhovuji jeho přání.“
„Učiní tomu hochovi radost“
Mandlovi se podařilo dostat se 17. dubna 1936 ke slavnému fyzikovi v Princetonu a ukázal mu různé návrhy a náčrtky gravitačních čoček ve vesmíru. A protože z jeho obecné teorie relativity vyplývá, že gravitace zakřivuje celý časoprostor, chtěl na něm, aby s tím podrobněji zabýval. On sám to zkusil, jeho výpočty byly podle Einsteina na slušné úrovni, ale sám přiznával: „Nejsem schopen dotáhnout tuto představu do konce. Vy to jistě dokážete!“
Ano, silná přitažlivost umí ohýbat světlo, jak to pozorovali v roce 1919 britští astronomové – a tím potvrdili platnost teorie relativity. Einstein by měl propočítat, jakým způsobem gravitace jedné hvězdy ohýbá a mění světlo hvězdy, která leží za ní, podobně jako skleněná čočka. Tím pozorovateli vzdálenější hvězdu přibližuje a zjasňuje.
Slavnému fyzikovi se do toho moc nechtělo. Už v roce 1912 se nad tímto možným jevem zabýval, ale usoudil, že gravitační čočka vzniká velmi zřídka, pokud vůbec existuje. Vždyť vyžaduje, aby se dvě hvězdy a Země dostaly do jedné příčky. Nemá smysl se tím trápit!
Teď ho s tím otravoval nějaký Mandl, elektroinženýr, amatérský astronom. Mladý muž byl neústupný. „Vždyť si tím sám znovu potvrdíte vaši teorii relativity!“ Také argumentoval: „Záření koncentrované takovou čočkou možná mohlo zavinit vyhynutí dinosaurů.“ Einstein rezolutně odmítl: „To je nesmysl!“
Nicméně čím déle o tomto problému debatovali, tím víc si slavný teoretik uvědomoval, že ta hypotéza není k zahození. Později ho o tom utvrzovala korespondence, kterou vedl s Mandlem.
Nakonec se do studia pustil. A pak napsal článek, který poslal redakci Science. Končil ho skeptickou poznámkou: „Není velká šance tento jev pozorovat.“
V dopise redakci Einstein podotkl: „Děkuji vám za spolupráci s touto drobnou poznámkou, kterou ze mne pan Mandl vymámil. Nemá velkou cenu, ale učiní tomu hochovi radost.“
Einstein cítil k uprchlíkovi z Evropy shovívavost. Sám také musel odejít za oceán. Také si zřejmě uvědomoval, že ještě během pražské profesury ho považovali ostatní teoretici za cvoka, kterého nemusí brát vážně. A teď za ním přišel podobný cvok.
Trudný začátek – myč nádobí
Rudolf Welt Mandl se narodil 31. ledna 1894 ve Vsetíně na Valašsku. Studoval na gymnáziu ve Vídni. Za Velké války musel bojovat jako rakouský důstojník na frontě proti Rusům. Dostal se do zajetí, poslali ho na Sibiř, odkud v roce 1918 uprchl. V roce 1919 dokončil elektrotechnickou fakultu vídeňské techniky.
Po jejím absolvování hledal práci v Latinské Americe. Nebyl příliš spokojen, a proto odplul do Německa. Když vynalezl elektrickou žehličku, začal ji prodávat. Avšak hospodářská krize, která poraženou zemi zachvátila, ho donutila, aby v roce 1923 zamířil do New Yorku. Zpočátku nenašel jiné zaměstnání, než mytí nádobí v jedné newyorské restauraci. Přitom vytrvale četl odbornou literaturu, nejen z elektrotechniky, ale i z astronomie. Sám jako amatér pozoroval hvězdy.
Při studiu Einsteinovy obecné teorie relativity narazil na problém čoček ve vesmíru, o který se nikdo nezajímal. Dlouhé měsíce se tomu ve volných chvílích věnoval.
Na jaře 1936 odjel český inženýr do Washingtonu a zamířil do budovy Národní akademie věd. Nedovedli mu tam poradit a poslali ho do redakce časopisu Science News Letter: „Poraďte mi!“ Redaktoři uznávali, že je to zajímavý problém, ale rady si s ním nevěděli. Nakonec mu slíbili: „Domluvíme vám schůzku s Einsteinem. Jedině ten by mohl tuhle záhadu vyřešit.“ Muž se však vymlouval: „Na cestu do Princetonu nemám dost peněz.“ Redaktoři se slitovali a dali mu pár dolarů na cestu.
Mandl byl šťastný, že se mohl s tímto nejslavnějším fyzikem světa setkat. Mluvil s ním německy, což Einsteinovi velice vyhovovalo, protože to byl jeho rodný jazyk. I němčina přispěla k tomu, aby se nad čočkami mezi hvězdami zamyslel. V dalších měsících si Mandl s Einsteinem korespondoval.
„Mandlovu roli u gravitačních čoček široce rozvedl koncem roku 1937 novinář Frederic J. Haskin,“ napsal Tom Siegfried v časopisu Science News v říjnu 2015. „Jeho sloupek přetisklo přes sto redakcí.“ Citoval tam Einsteinova slova, že právě Mandl je objevitelem teorie gravitačních čoček. A to bylo nejvyšší vyznamenání, jaké mohl získat.
Od kuchyňské restaurace se český inženýr probojoval k práci v kotelně obytného domu a potom ve strojírenské dílně. V roce 1946 získal americké občanství. Nějakou dobu pobýval na Floridě. Tam se také rozvedl se svou ženou Gennie Gezia. Nakonec se usadil v Los Angeles v Kalifornii. Haskin si postěžoval, že se mu nepodařilo získat o Mandlovi víc podrobnějších informací.
Mandl se pokoušel živit jako vynálezce. Zkonstruoval hlavolam, rámy na obrazy, vrtačky. V roce 1948 nabízel basketbalovým týmům stroj na předpovídání počasí.
Český emigrant zemřel v Los Angeles 21. prosince 1948.
Galaxie jako gravitační čočka
Ovšem Mandl nebyl první, kdo se do zkoumání gravitačních čoček pustil. Průkopníkem byl patrně český astronom František Link, který z výpočtů poloh dvou hvězd odvodil i zesílení jasu zadního zdroje čočkou. Výsledky publikoval ve dvou francouzských časopisech v letech 1936 a 1937. Vědecké žurnály ve francouzštině však vědci z anglosaského světa nečetli, takže si jich nemohli všimnout.
Mladý český astronom se však neprosazoval. „Linkovým hlavním zaměřením však byla zatmění a zákryty, a projevy gravitačního ohybu světla při zákrytu jedné hvězdy druhou pro něho představovaly sice zajímavý, ale přece jen okrajový problém,“ napsal Martin Šolc v roce 1999 v časopisu Pokroky matematiky, fyziky a astronomie. „Nezávisle na něm se stejné problematice věnoval také G. A. Tichov na observatoři Pulkovo.“
„Od roku 2006 panuje všeobecný souhlas, že tím skutečně prvním člověkem, který publikoval solidní rozbor problému gravitačních čoček, je Link,“ dodává astrofyzik Jiří Grygar. „My jsme na kongresu Mezinárodní astronomické unie v Praze přednesli zprávu o Linkovi. Viděl jsem obě zprávy – Linkovu ze 16. března 1936 a Einsteinovu z 5. prosince 1936 – a rozdíl mezi oběma je výrazně ve prospěch Linkova matematického rozboru. Rovněž poznamenal, že pravděpodobnost výskytu dvou hvězd v jedné polopřímce je nepatrná, zato gravitační čočky u hvězdy a galaxie je nadějná. I tuto pravdu Linkovi svět upřel. Zato švýcarský astronom Fritz Zwicky to předpověděl následující rok anglicky – a to svět přijal.“
Zwicky se narodil v bulharské Varně. Jeho otec byl Švýcar. Matka se za svobodna jmenovala Františka Vlčková a pocházela z Čech. Takže tuto teorii dovršil poloviční Čech, rovněž s americkým občanstvím.
Na základě Zwickyho či Linkových výpočtů si můžeme představit „pravděpodobnost objevu, že nějaká galaxie působí jako gravitační čočka, je prakticky stoprocentní“.
Až do své smrti v roce 1974 v kalifornské Pasadeně Zwicky vyzýval kolegy, aby hledali na nebi čočky. Podařilo se jim to až pět let nato. Objevili „dvojitý kvazar“ v souhvězdí Velké medvědice. Ve skutečnosti šlo o jeden kvazar ležící ve vzdálenosti 8,7 miliardy let, čočkovaný eliptickou galaxií vzdálené 3,7 světelného roku.
Dnešní dalekohledy jsou lépe vybavené, takže umožňují astronomům pozorovat gravitační čočky velmi dobře. Kromě toho díky tomuto jevu odhalili několik desítek planet cizích sluncí, kterým se říká extrasolární planety. A pak se pokoušejí zjistit, jestli jsou na nich podmínky pro život.
Fotografie: NASA, Wikimedia
Poznámka: Text představuje kapitolu z knihy Neobyčejné okamžiky historie, která vyšla 27. února 2017.
