BRIAN GREENE: Elegantní vesmír. Superstruny, skryté rozměry a hledání finální teorie

Sdělování vědeckých poznatků širší veřejnosti (tedy – jinak řečeno – popularizace vědy) je poměrně obtížné. Vždyť dnešní vědec, specialista v nějakém oboru, je specializován tak důkladně a ví toho do hloubky svého oboru opravdu tak mnoho, že má často potíže při komunikaci o podrobnostech výzkumu i s kolegou či kolegyní z oboru bezprostředně sousedícího. A sdělovat své poznatky „laikům“, to přece ani „není možné“. Oni „nepochopí souvislosti“, neboť „neznají“ například vyšší matematiku, nukleární fyziku, neurologii míchy, archeologii doby železné, stelární astronomii... Dosaďte si, co je libo, a pokuste se zároveň ignorovat existenci tohoto časopisu. Za situace, kdy věda asi dospěla už hodně hluboko pod povrch věcí, tak lidstvo zjevně a paradoxně zároveň přichází o mnoho objevů, neboť vědecké práce čtou v naprosté většině zas jen odborníci z dotyčných oborů, a nikoli ti z těch sousedních, anebo ona hrstka syntetickou myslí obdařených polyhistorů, kterým by to „zapálilo“, kteří by nalezli nečekané souvislosti toho či onoho objevu využitelné jinde.

Vezměme tedy například na jedné straně astronomii a kosmologii a na straně druhé nukleární fyziku, tedy fyziku částic. Jedna i druhá mají své teorie i jejich experimentální důkazy. Třeba pozorování – ať už dalekohledy, nebo rozbíjením částic v urychlovačích. Obě jistým způsobem sousedí (vždyť jde o podstatu věcí, všehomíra) a laik by se – asi spolu s úzce specializovanými vědci obou disciplín – domníval, že se tedy galaxie i subatomický svět budou řídit stejnými zákony, neb makrosvět i mikrosvět přece jedno jsou. Bylo by to logické i elegantní.

Jak ale Brian Greene ve skvělé knize Elegantní vesmír (neméně skvěle přeložené Lubošem Motlem) konstatuje už úvodem, potíž je v tom, že ono Einsteinovo E = mc² neplatí pro mikrosvět. Ten sice dnes známe do neuvěřitelných detailů a částice, tedy ony stavební kamínky hmoty skryté za „jednoduchostí“ elektronů, protonů a neutronů v atomech, počítáme na desítky, ale cosi tam nehraje a „elegantně“ to rozhodně nevypadá. Ony částice, připomíná Greene v úvodních kapitolách, jsou jakoby na několika místech najednou. Potvůrky nepostojí, neobíhají si jen tak, jako kdyby to byly nějaké body – jinými slovy nedělají to, co od nich chceme. Všelijak se vlní, mění se jedna v druhou a z částic přecházejí ve vlnění a zpět – prostě v onom nejmenším mikrosvětě neplatí naše obvyklé nahoru, dolů, vlevo, vpravo, a dokonce ani dříve nebo později, jak vysvětluje Greene. A není ani jasné, zda platí a jak tam vypadají silné a slabé síly – od elektromagnetizmu až po gravitaci. Říká se tomu „kvantová pěna“ a zjevně tam nefunguje klasická speciální geometrie prostoru, tedy základní kámen Einsteinovy speciální teorie relativity, ale „princip neurčitosti“, její protiklad. Jak podotýká Greene, einsteinovské rovnice to prostě nezvládají.

Je tedy Einstein k něčemu a existuje vůbec nějaký všejednotící princip? Astronomové s kosmology budou říkat že ano; fyzikové částic budou skeptičtí. K oboustranně přijatelné odpovědi se Greenův Elegantní vesmír propracovává napínavě a se zápalem všech velkých děl, a přitom neobyčejně srozumitelně. Vede čtenáře teorií relativity za pomoci dvou kosmonautů, kteří se vzájemně přibližují a zas vzdalují, všelijak si sdělují svá pozorování a dokazují platnost onoho E = mc², a pak v několika kapitolách o mikrosvětě následuje zpochybnění naší obvyklé představy trojrozměrného světa. Greene představuje bytosti ve tvaru čárky, které mají v jednorozměrném světě (tedy jen podél nekonečně tenké nitky) pouze délku; ve světě dvojrozměrném (tedy na povrchu zahradní hadice) už mají délku a šířku, ale nikoli hloubku, a pohybují se podél hadice a po jejím obvodu. Přeskočme náš trojrozměrný svět a jděme s Greenem dál. K dalším dimenzím, k narušení časoprostoru gravitací, k černým dírám. Co když na každém bodě našeho světa existují jakési hvězdné brány do dalších dimenzí, ale ty jsou zavinuté, zavřené do sebe a jejich podoba připomíná papírovou vystřihovánku zavinutou do kuličky. A těch dimenzí je prý desítka…

A co když – a jsme po dvou třetinách knihy konečně u toho, tedy u těch superstrun z podtitulu Greenovy knihy – ony zmíněné částice v oné „kvantové pěně“ existují coby jakési oscilující struny. Anebo – a ještě lépe – coby smyčky, kroužky, gumičky nastříhané z duše jízdního kola. Nejen kruhové, ale elasticky vibrující ve tvaru různých hvězdic s variabilním počtem ramen i vibrací, což jim dává charakteristiky té či oné částice, a navíc zřejmě přecházejí mezi dimenzemi.

Věřme proponentům teorie superstrun, že je tomu tak, a Greene se snaží skvěle a logicky dokázat, že mají pravdu, neb je jedním z nich. Vede čtenáře přes vzrušení i skepsi badatelů první a druhé superstrunové revoluce a přes často náhodné objevy až k mikrosvětové supergravitaci a k teorii „M“, tvořené pěti různými teoriemi, které se údajně navzájem doplňují a jsou snad základem oné „teorie všeho“, tedy spojení einsteinovské fyziky s onou „kvantovou pěnou“. Zatím ještě nevíme přesně jak, ale Rubikon jest překročen. A vida, Einsteina netřeba odepisovat!

To už jsem ale zase u kosmologie a u onoho starořeckého panta rhei. Ano, vše opravdu zjevně plyne a vibruje, a superstruny to potvrzují. Jestli však, jak také vyplývá z výzkumů, hraje v onom mikrosvětě značnou roli v podstatě jevů přes výměnu fotonů jejich pozorovatel (to tedy tvrdí onen už delší dobu známý antropocentrický princip), pak jsme také zároveň u filozofie, u fenoménu myšlení a uvědomování si rozsahu reality coby procesu na oné částicové úrovni. A pokud ano, pak jsme zde, abychom to vše poznali, nebo to vše prostě existuje kvůli nám. Kam vesmír od Velkého třesku směřuje, to určuje mimo jiné i naše existence, neboť se s ní muselo počítat, neboť skutečnost existence člověka pozorovatele a měnitele je jaksi zabudována do existence vesmíru, včetně té jeho vzdáleně budoucí smrtelné entropie, při níž prý ustane veškerý pohyb.

Brian Greene je zjevně optimista, protože věří, že nám je souzeno dopracovat se oné podstaty, oné „teorie všeho“, a že už jsme blízko. Budiž mu chvála – i za to, jak to vše dokázal v Elegantním vesmíru vysvětlit, a navíc bez rovnic. Ano, i nematematik a nefyzik je tedy schopen elegantnost vesmíru á la Greene ocenit a on sám sice není astronomem, ale – jak ukazuje závěrečná kosmologická kapitola – ovládá zřejmě i ono umění syntézy obou disciplín. A to už jsme zpátky u oné počáteční popularizace vědy. Zbývá jen zeptat se, jestli astronomové a kosmologové běžně komunikují s fyziky částic, a také, zda i sdělování vědeckých poznatků ovlivňuje zkoumané skutečnosti. Pokud ano, pak tomu nalezení oné „teorie všehomíra“ pozitivně už 130 let pomáhá i tento časopis. Po přečtení Greenova Elegantního vesmíru může odpovědi zkoušet hledat kdokoli, i ten vzdělanější laik. A třeba i u Arthura Clarka a u Bradburyho Chrudošivých Borolů. Cogito, ergo sum!