Z AKRTUÁLNÍHO RESPEKTU RUBRIKA "CIVILIZACE": VESMÍR JAKO ILUZE
Všichni se nacházíme v hlubinách jeskyně, spoutáni řetězy vlastní nevědomosti, našimi předsudky. Chabé smysly nám odhalují pouhé stíny,“ parafrázuje Platona v jedné ze svých knih italský teoretický fyzik a filozof vědy Carlo Rovelli. A sám usiluje o to, aby byly „řetězy nevědomosti“ zpřetrhány. Je jedním z tvůrců smyčkové kvantové gravitace, teorie, jež se snaží pochopit skrytou podstatu reality „vně jeskyně“, nezkreslenou nedokonalým lidským vnímáním. Zároveň proslul jako výjimečný komunikátor, který ve svých knihách pro veřejnost současné objevy propojuje s představami antických i středověkých myslitelů.
Pětašedesátiletý Rovelli se umísťuje na předních místech anket o nejvlivnější myslitele světa. Jeho obdivovatelem je například spisovatel David Mitchell, Rovelliho texty načetl pro audioknihu herec Benedict Cumberbatch. Přesto je sám Rovelli i určitým reprezentantem situace, v níž se jeho věda ocitla: nové experimenty stále znovu potvrzují správnost velkých fyzikálních myšlenek 20. století, další převratné objevy ale nepřicházejí. Příroda nám neukazuje, kudy ve výzkumu dál, a současné teorie jsou tak složité, že jim veřejnost – přes veškerou snahu popularizátorů typu Rovelliho – už vůbec nerozumí. Kosmologie jako kategorie myšlení, která v minulých tisíciletích a staletích nabízela srozumitelný výklad světa a vzniku vesmíru, ztratila pochopení běžného člověka.
Totální proměnu pohledu na realitu přinesla už první polovina 20. století. Albert Einstein ukázal, že čas plyne pomaleji na podlaze místnosti než u jejího stropu (hmota Země zpomaluje plynutí času) nebo že pohybující se hodiny jdou pomaleji než stojící. Později v obecné teorii relativity odhalil, že prostor, přesněji časoprostor, není pravidelným „lešením“, v němž se rozprostírá svět; je gigantickým měkkýšem, který se ohýbá v blízkosti hmotných těles a jeho geometrie se projevuje jako gravitační pole. Přesto i Einsteinův časoprostor je stále ještě možné si představit vcelku konvenčním způsobem jako tapiserii – sice divnou a zprohýbanou, ale přece jen poskytující jeviště obsahující realitu, již pozorujeme.
Fyzika mikrosvěta však brzy nabídla ještě podivnější závěry. Sledujeme-li za tmavé noci muže jdoucího ulicí sporadicky osvětlenou pouličními lampami, zdá se nám, že existuje pouze v okamžiku, kdy se nachází v kuželu světla některé z nich – jindy jako by nebyl. Samozřejmě víme, že muž na cestě mezi kužely světla nemizí; jak si ale v roce 1925 uvědomil německý fyzik Werner Heisenberg, proč by se malé objekty, jako je elektron, měly chovat stejně jako velké? Co když je elektron v době, kdy jej nepozorujeme, doslova „nikde“? Co když „mít přesnou polohu“ je vlastnost vyhrazená pouze masivním objektům?
Postupně se rodila kvantová mechanika jako představa světa, v němž částice neexistují pořád, ale zjevují se, jen když s něčím interagují. Částice svým způsobem není reálný objekt, ale spíše oblak pravděpodobnosti napříč prostorem, který „zkolabuje“ v reálnou věc až v okamžiku interakce, srážky s jiným objektem mikrosvěta. Rychlost, energie nebo poloha částice se nemění spojitě, ale po drobných skocích, kvantově, což znamená, že mohou nabývat pouze určitých hodnot. Příroda je tedy podle kvantové mechaniky „zrnitá“ (či spíše se tak projevuje v okamžiku měření, „pod lampou“, tedy „když se někdo dívá“). Svět příroda vytváří jen skrze interakce: Neexistují věci, které vstupují do vzájemných vztahů, ale naopak vztahy, interakce mezi částicemi, vytvářejí podstatu pojmu věc. Kámen nebo třeba i člověk je – jak píše v jedné ze svých knih Rovelli – „vibrace kvant, která si na chvíli zachovávají svou strukturu, stejně jako si na chvíli zachovává svou identitu mořská vlna, než se rozplyne zpátky v oceánu“.
Otcové kvantové mechaniky se tím ocitli v rozporu s Einsteinem. Jeho popis gravitačního pole „zrnitost“ světa vůbec nebere v úvahu, v Einsteinově zakřiveném časoprostoru je vše spojité. A rozpor se nepodařilo uspokojivě vysvětlit dodnes: „Univerzitní student, který dopoledne navštěvuje kurzy obecné relativity a odpoledne kurzy kvantové mechaniky, může plným právem dospět k závěru, že jeho profesoři jsou buď blázni, nebo že spolu už aspoň sto let nemluvili,“ píše Rovelli. „Je jasné, že něco podstatného nám dosud uniká.“
Bez sjednocení obou přístupů nelze například pochopit, co se v kosmu odehrávalo při velkém třesku. A právě o takové spojení se pokouší teorie, kterou Rovelli začátkem devadesátých let pomohl vytvořit – smyčková kvantová gravitace (též smyčková teorie gravitace). Její tvůrci se pokusili aplikovat přístupy kvantové mechaniky na Einsteinův časoprostor.
Tím se dostáváme ke zmíněnému stále obtížněji uchopitelnému obrazu reality. Z rovnic smyčkové gravitace vyšly zvláštní věci. Ani prostor není spojená entita, nelze jej dělit donekonečna; je utvořen z „atomů prostoru“ mnohem menších než atomová jádra. I prostor má tedy kvantový charakter, je zrnitý: vypadá podobně jako látka pod mikroskopem utkaná z drobných smyček. Samy smyčky přitom „nikde nejsou“, prostor opět vytvářejí jen skrze své interakce.
Rovnice smyčkové gravitace zároveň vůbec neobsahují čas. Ne že by se na nepatrných škálách, které teorie popisuje, nic neměnilo, ale elementární procesy nelze uspořádat do jediné posloupnosti následných okamžiků. Rovelliho slovy: „Každý proces tančí nezávisle na svých sousedech, sleduje svůj vlastní rytmus.“ Jednotný tok času je iluzí našeho světa velkých objektů. „Svět popsaný kvantovou teorií gravitace je tedy hodně vzdálený tomu, který běžně známe. Už v něm neexistuje prostor, který obsahuje svět, ani čas, během něhož se objevují následné události,“ shrnuje Rovelli.
Existují jen kvantová pole, k nimž patří i pole gravitační. Pole se projevují ve formě částic a vln, vše ostatní je iluze, kterou pole vytvářejí. Je to vlastně jisté potvrzení představy, s níž přišel starověký řecký učenec Anaximandros, podle něhož je vše tvořeno prvotní substancí zvanou apeiron. „Tak jako je poklidné a čisté alpské jezero vytvořeno z divokého tance myriád nepatrných molekul vody, tak rovněž iluze, že jsme obklopeni spojitým prostorem a časem, je důsledkem našeho rozostřeného pohledu na divoké hemžení elementárních procesů,“ uvádí Rovelli.
Shoda na tom, že smyčková gravitace je víc než jen elegantní matematickou konstrukcí, však zdaleka nepanuje. Nejde ostatně o jediný způsob, jak smířit kvantovou fyziku s Einsteinovou teorií – dalším je strunová teorie, ambiciózní pokus shrnout všechny přírodní síly do jednoho konceptu a vytvořit skutečnou „teorii všeho“. I strunová teorie ale nabízí velmi matoucí obraz reality: všechny částice mikrosvěta jsou podle ní jednorozměrné struny vibrující v deseti či jedenácti časoprostorových rozměrech, z nichž šest či sedm zůstává skryto.
Rozhodnout, který z přístupů je správný (pokud vůbec nějaký), v principu lze. Obě teorie totiž přicházejí s předpověďmi, které je možné otestovat. Podle smyčkové gravitace by například černé díry měly po velmi dlouhé době explodovat – a protože od vzniku kosmu už uplynulo skoro čtrnáct miliard let, není vyloučeno, že nejstarší z nich už mohou být v „seniorním“ věku, kdy se jich to týká. Existuje dokonce hypotéza, že takzvané rychlé rádiové záblesky pozorované astronomy jsou právě explozemi černých děr. Hodně by toho o platnosti smyčkové gravitace mohly prozradit i stopy po velkém třesku otištěné mimo jiné přímo v gravitačním poli – v podobě gravitačních vln by měly dodnes cestovat vesmírem.
Ne všichni vědci však věří, že verdikt skutečně padne. „Obě teorie – smyčková gravitace i teorie strun – jsou nehotové, mají řadu problémů. Možná nám o nich celé toto století experimenty nic neřeknou,“ obává se český teoretický fyzik Vojtěch Witzany. Stopy, jimiž se projevuje kvantová gravitace, mohou být tak slabé, že je po dlouhou dobu, a možná nikdy, nebudeme schopni odhalit: „Žádná černá díra v dohledném čase nevybuchne, efekty kvantové gravitace z počátku vesmíru mohou být vymyté dalšími efekty.“
Podle teoretického fyzika a profesora přírodních věd na americké Dartmouth College Marcela Gleisera je problematická už sama snaha smyčkových teoretiků použít metody kvantové fyziky k popisu gravitačního pole. Je totiž založená na analogii: pokud mají kvantový charakter všechna ostatní pole, třeba elektromagnetické, tak proč by mělo být to gravitační výjimkou? „Jenže gravitační pole může být jiné. Redukcionistické argumenty založené na analogii musíme brát s rezervou,“ píše Gleiser v eseji, který o Rovellim a smyčkové gravitaci napsal pro americkou neziskovou mediální organizaci NPR.
„Otázka, jestli potřebujeme kvantovou gravitaci, ustupuje,“ připojuje k tomu Witzany. „Vědce už to tolik nezajímá: je to hrozně těžký problém a odpověď, zdá se, není k dispozici. Nelze ji získat prostředky, které máme.“
Teoretická fyzika tedy převratnými objevy z minulého století dospěla k hranicím, jejichž překročení může trvat desetiletí či staletí. Teorie usilující o výklad vesmíru a reality na nejhlubší úrovni jsou intuitivně nesrozumitelné – „osahatelné“ pouze prostřednictvím té nejsložitější matematiky, jakou lidstvo vytvořilo, a zájem o ně ztrácejí i mnozí vědci.
Co z toho plyne? V dávných dobách kosmologie vždy nabízela lidem sice vědecky nesprávný, ale smysluplný výklad světa, který ukotvoval jejich životy v širším jsoucnu a nabízel nějaký morální kompas. Co si ale počít s informací, že čas je pouhou iluzí nebo že vesmír má nejspíš deset či jedenáct rozměrů? Neobrátí se lidé raději zpět k náboženským výkladům kosmu? Nevyberou si zkreslenou a zjednodušující interpretaci?
„V několika příštích dekádách mohou představy moderní kosmologie inspirovat duchovní renesanci, ale také se může stát, že je budou téměř všichni ignorovat jako irelevantní a elitářské,“ obává se astrofyzik Joel Primack z Kalifornské univerzity v eseji Kosmologie a kultura. Ještě kritičtěji viděl situaci už v roce 1994 Václav Havel v projevu v Independence Hall v americké Filadelfii – z nějž Primack ve svém eseji rozsáhle cituje a zároveň nabízí vlastní pohled na věci, o nichž tehdejší český prezident mluvil.
Podle Havla věda selhává právě v propojení člověka s nejhlubší povahou reality a s přirozenou lidskou zkušeností. „V našem vnímání světa neexistují žádné sjednocující síly, žádný spojující smysl, žádné skutečné porozumění jevům. Víme o vesmíru nekonečně více než naši předkové, přesto se stále silněji zdá, že oni znali něco podstatnějšího než my, něco, co nám uniká.“
Havel trochu paradoxně navrhl, aby se rozpor pokusila vyřešit právě věda – nová postmoderní věda schopná přesáhnout vlastní hranice a uchopit skutečnost, že naše lidské bytí je součástí Země, vesmíru a vyšších, tajemných entit, jimž není radno se příčit třeba ničením přírody, ubližováním druhým a porušováním lidských práv. Právě transcendence, uvědomění si, že jsme součástí vyššího řádu, je podle Havla společná všem kulturám a může se stát zdrojem vzájemného porozumění.
Fyzika ovšem zkoumá vesmír svými metodami, díky nimž se mimo jiné podařilo vytvořit technickou civilizaci, a není její vina, že dospívá k matoucímu obrazu. Podle Primacka věda může mít svou duchovní složku, stěží však může být úkolována a zkoumat transcendentní přesahy. „Z mého pohledu věda jako spirituální praktika nezahrnuje žádná dogmata, žádnou lidskou rozhodčí autoritu, žádné posvátné texty a žádnou božskou bytost,“ píše Primack.
„V dotýkání se hlubších struktur reality je určitá morální odpovědnost,“ připouští americký fyzik, řešení však vidí spíše v kvalitní popularizaci. To, jak dobře je moderní kosmologie interpretována v jazyce srozumitelném pro běžné lidi, podle něj nakonec rozhodne, zda budou mít její poznatky pozitivní přínos. A v této popularizaci je role Carla Rovelliho nesporná – i když s představou světa, kterou jeho věda nabízí, si laik úplně nedokáže poradit.