Vizionáři a dělníci vědy

Na naší dnešní snaze o další fyzikální revoluci je nejspíš něco špatně. Věda je lidský podnik. Proto se i v ní projevují lidské slabůstky a nedokonalosti. Věda je tudíž zranitelná, neboť závisí nejen na společné, ale i na individuální etice. Může se také pokazit, a osobně mám pocit, že právě to se nyní děje.

Myšlení celého společenství je často svázáno, neboť je určeno jeho vnitřní organizací. Naše základní otázky související s problémy, které právě řešíme, jsou: Oceňujeme tu správnou fyziku? Poskytujeme uznání těm správným fyzikům? A z hlediska samotného poznání: Klademe si ty správné otázky?

Snad všichni, kterým leží na srdci osud fundamentální fyziky, se shodnou, že je nám zapotřebí zcela nových nápadů. Skeptickými kritiky počínaje a nejzarputilejšími obhájci teorie strun konče, všichni jednohlasně prohlašují: Něco podstatného nám uniká. Právě tento pocit čehosi chybějícího byl důvodem, proč organizátoři každoroční strunové konference přišli v roce 2005 se zvláštní sekcí nazvanou „Příští superstrunová revoluce“. A i když strunaři nadále chovají k svému oboru velkou důvěru, každý fyzik v mém okolí souhlasí s názorem, že přinejmenším jedna velká podstatná myšlenka nám stále chybí.

Jak bychom ji mohli objevit? Buď musí někdo najít chybný předpoklad, který jsme doposud všichni používali, nebo si musí položit úplně novou otázku. Abychom zajistili budoucnost fundamentální fyziky, potřebujeme výjimečnou osobnost takového typu. Jasně z toho plynou následující otázky víceméně organizačního charakteru: Umožňuje náš systém, aby se ten, kdo dokáže vyslídit chybný předpoklad nebo položit správnou otázku, stal součástí našeho vědeckého společenství? Podporujeme takové lidi a (což je stejně důležité) nasloucháme jim? Máme schopnost přijímat tvůrčí buřiče výjimečného talentu, nebo je ze své komunity vylučujeme?

Není pochyb o tom, že lidé schopní klást si opravdu neotřelé, ale zato relevantní otázky, jsou nesmírně vzácní. Navíc musejí mít schopnost podívat se s nadhledem na technicky vysoce náročný obor studia a vyhledat v něm skryté předpoklady či odhalit úplně nové směry výzkumu. Což jsou dovednosti zcela odlišné od těch rutinních, které jsou dnes nezbytným předpokladem ke vstupu do fyzikální komunity. Být vysoce kvalifikovaným dělníkem vědy je jedna věc. Něco úplně jiného je být jejím vizionářem.

Takové dělení vůbec neznamená, že by vizionář nebyl velmi vzdělaným vědcem s bohatou praxí. Vizionář musí znát svůj obor do velké hloubky i šířky, ovládat jeho nástroje a přesvědčivě komunikovat v jeho jazyce. Nicméně nemusí být tím nejzručnějším a nejzdatnějším fyzikem. Historie nás učí, že jedinečné osobnosti, z nichž se posléze stali vizionáři, často vypadaly průměrně ve srovnání se svými matematicky vysoce nadanými kolegy, kteří excelovali v řešeních technicky náročných problémů. Ukázkovým příkladem je Einstein, který hned po svých studiích dlouho nemohl získat žádné slušné zaměstnání ve vědě. Argumentoval pomalu, působil rozpačitě. Jeho kolegové byli mnohem zběhlejší v matematice. Einstein měl o sobě prohlásit: „Nejde o to, že bych byl chytrý. Jde jen o to, že se daným problémem dlouho zabývám.“ ¹⁾ Niels Bohr je ještě názornějším příkladem. Historička Mara Bellerová, která podrobně studovala jeho dílo, poukázala na to, že v jeho výzkumných poznámkách není ani jeden matematický výpočet. Všechny jeho zápisníky obsahují pouze slovní vyjádření a obrázky. ²⁾ Louis de Broglie přišel s šokujícím nápadem, že je-li světlo částicí i vlnou zároveň, pak by se i elektrony a jiné částice mohly chovat jako vlny. Tuto myšlenku vyslovil ve své doktorské práci v roce 1924. Její hodnotitele však vůbec nenadchla a nebýt Einsteina, práci by neobhájil. Pokud je mi známo, už nikdy potom ve fyzice nic důležitého nevykonal. Napadá mě jenom jedna osobnost, která byla současně vizionářem i nejlepším matematikem své doby: Isaac Newton. Skoro vše, co se Newtona týká, je ale unikátní a takřka nepochopitelné.

Thomas Kuhn činí rozdíl mezi „obvyklou vědou“ a vědeckými revolucemi. Obvyklá věda vychází z paradigmatu, jež má dobře definované postupy plynoucí z konkrétní teorie i pevně určený okruh otázek, experimentálních metod a výpočetních technik. Vědecká revoluce se odehraje tehdy, když se paradigma zhroutí. To nastane v okamžiku, kdy teorie stojící v jejích základech selže: nedokáže předpovědět nebo vysvětlit výsledky experimentů. ³⁾ Nedomnívám se, že by se věda vyvíjela vždy tímto způsobem, ale rozhodně v ní existují údobí normální a údobí revoluční. A v nich věda funguje odlišně. Klíčové je, že v období normální vědy a v období revolučním jsou zapotřebí úplně jiné typy vědců. V běžné vědě stačí pouze lidé, kteří bez ohledu na svoji představivost a tvůrčí schopnosti (které ovšem mohou být velice dobré) dokonale ovládají technické nástroje svého řemesla – můžeme je tedy označit za vysoce kvalifikované dělníky vědy, mistry svého oboru. Během revolučních období jsou ale zapotřebí vizionáři, kteří dokážou hledět kupředu napříč temnotami.

Kvalifikovaní dělníci a vizionáři se vědě věnují z odlišných pohnutek. Ti první se jí většinou zabývají proto, že už na škole poznali, že jsou v ní dobří. Zpravidla od prvních ročníků střední školy to bývají nejlepší studenti matematiky a fyziky ve třídě. Matematické problémy vždy zvládali rychleji a exaktněji než jejich spolužáci, a z toho důvodu si schopnosti řešit konkrétní problémy u sebe i ostatních vědců velmi cení.

Vizionáři jsou úplně jiní. Jsou to snílci. Do vědy vstoupili proto, že je fascinovaly otázky o podstatě existence, na které ve školních učebnicích nenašli odpověď. Kdyby se z nich nestali vědci, mohli z nich být stejně dobře umělci nebo spisovatelé, ale mohli skončit i jako teologové. Je proto zcela pochopitelné, že si zmíněné skupiny vědců navzájem nerozumějí a nedůvěřují si.

Typickou stížností vizionářů je klasický styl výuky fyziky, který zcela ignoruje historické a filozofické kontexty, v nichž se věda vyvíjela. Jak píše Einstein v jednom dopise mladému fyzikovi, kterému překazili jeho záměr přidat filozofii do fyzikálních kurzů: Plně s vámi souhlasím v otázce významu a pedagogické hodnoty metodologie i historie a filozofie vědy. Tolik lidí – včetně profesionálních vědců – mi dnes připomíná někoho, kdo sice viděl tisíce stromů, ale nikdy nespatřil žádný les. Znalost historického a filozofického pozadí poskytuje právě onen druh nezávislosti na předsudcích dané generace, kterou většina vědců postrádá. Nezávislost získaná filozofickým náhledem je – podle mého názoru – tím, co odlišuje pouhé řemeslníky a odborníky od skutečných hledačů pravdy. ⁴⁾

Není pochyb o tom, že zažíváme revoluci. Uvízli jsme však v ní, a naprosto nezbytně potřebujeme opravdové vizionáře. Už ale uplynula hrozně dlouhá doba, co byli naposledy zapotřebí. Pár velkolepých vizionářů změnilo chod fyziky na počátku 20. století: na prvním místě Einstein, ale také Bohr, Schrödinger, Heisenberg a pár dalších. Nepodařilo se jim však dokončit revoluci, u jejíhož zrodu stáli. Vytvořili dvě nesmírně úspěšné teorie, kvantovou mechaniku a obecnou relativitu. Na nich jsme mohli dlouhá léta stavět. Rozpracování těchto teorií si vyžádalo spoustu náročného technického úsilí, a proto celé následující generace fyziků provozovaly „obvyklou vědu“, ve které hráli prim velmi kvalifikovaní a řemeslně zruční dělníci vědy. Tento vývoj byl navíc od čtyřicátých let umocněn přesunem těžiště fyzikálního bádání z Evropy do Ameriky. Šikovní řemeslníci nad hlubokými vizionáři zvítězili. Jak jsme již řekli, znamenalo to obrat v teoretické fyzice od hloubavého a ke kořenům jdoucího stylu Einsteina a jeho následovníků směrem k průbojnému a soutěživému vědeckému stylu, jenž nám posléze dal standardní model elementárních částic.

Když jsem v sedmdesátých letech studoval fyziku, učili nás pohlížet spatra na ty vědce, kteří do hloubky promýšleli fundamentální otázky a principy. Jestliže jsme se našich pedagogů tázali na koncepční otázky kvantové teorie, říkali nám, že úplně jim nerozumí nikdo, ale že takové starosti do vědy už nepatří. Naším úkolem je brát kvantovou mechaniku, jaká je, a prostě ji jen používat k řešení konkrétních dílčích problémů. Panoval duch čirého pragmatizmu. Hlavní mantrou bylo: „Mlč a počítej!“ Ten, kdo se nedokázal přenést přes své pochybnosti ohledně podstaty kvantové teorie, byl pokládán za ztracený případ, který se pro danou práci nehodí.

Protože mě k fyzice přitáhla četba Einsteinových filozofujících úvah o přírodě, nedokázal jsem takový pragmatický přístup přijmout za svůj. Rada mých učitelů však byla jasná a já jsem se jí snažil řídit, jak nejlépe jsem mohl. Kariéru si můžete vybudovat, jen když budete s kvantovou teorií pracovat stejně jako ostatní a nebudete ji zpochybňovat. Shodou šťastných okolností jsem se na krátký čas dostal do Ústavu pro pokročilá studia v Princetonu. Po Einsteinově hloubavém přístupu k vědě tam už ale nebylo ani památky, jen jeho bronzová socha na mě tiše shlížela v knihovně.

Mezi počátkem 20. století a jeho poslední čtvrtinou se věda – a akademická komunita obecně – stala daleko organizovanější a zprofesionalizovala se. Což znamená, že praktikování obvyklé vědy bylo posvěceno jako jediný přípustný model fungování správné vědy. I kdyby každý souhlasil s tím, že je nám zapotřebí nové revoluce, nejvlivnější část naší komunity už zapomněla, jak se dělá. Usilovně se snažíme provést revoluci pomocí struktur a stylu výzkumné práce, které jsou ideální v dobách normální vědy. Paradoxní situace, do níž se teorie strun dostala – tedy příliš mnoho slibných nápadů, ale příliš málo opravdových výsledků – je jen nevyhnutelným vyústěním toho, co nastane, když se obrovské množství kvalifikovaných a řemeslně zručných dělníků vědy pokusí zastat práci několika vizionářů.

Jsem si jist, že mnozí strunaři nebudou s mým popisem souhlasit. Jejich práce se bezesporu rovněž týká fundamentálních fyzikálních problémů a určitě je cílem veškerého jejich snažení objevit nové zákony přírody. Proč tedy nejsou strunoví teoretikové vizionáři? Cožpak nejsou červí díry, vyšší dimenze a paralelní světy velice osobité a pozoruhodné myšlenky? Samozřejmě jsou, ale o to tu nejde. Hlavní otázka zní: Jaký je celkový rámec? A čeho se tyto konkrétní představy týkají? Vyšší dimenze ani červí díry nejsou žádná novota. Kaluza s Kleinem se fyzikou vyšších dimenzí zabývali už před více než tři čtvrtě stoletím. A také není nic závratného ani odvážného rozpracovávat tyto představy, když se naprosto stejným otázkám věnují stovky jiných lidi.

Na naši současnou situaci se můžeme podívat i jinak. Vizionáři jsou kvůli své vnitřní touze po pochopení a porozumění světu nuceni potýkat se s nejhlubšími problémy v základech fyziky. Je to zejména otázka podstaty kvantové mechaniky a také prostoru a času. Koncepčním otázkám kvantové mechaniky byla v posledních desetiletích věnována spousta knih a článků. Pokud je mi ale známo, mezi autory zmíněných děl nenajdeme ani jednoho slavného strunového teoretika. Rovněž mi není znám ani jeden odborný článek, ve kterém by se některý strunař pokusil dát základní problémy teorie strun do souvislosti s předchozími pracemi velkých fyziků a filozofů, jež se týkají velkých otázek podstaty prostoru, času anebo kvantové teorie.

Naproti tomu hlavní představitelé kvantové gravitace, která je nezávislá na volbě prostoročasového pozadí, jsou takřka bez výjimky osobnosti, jejichž vědecké názory byly formovány celoživotními úvahami o hlubokých fundamentálních otázkách přírody. Je snadné uvést seznam těch, jejichž články, nebo dokonce celé knihy jsou věnovány fundamentálním problémům: Roger Penrose je veřejnosti asi nejznámější, ale je tu spousta dalších, například John Baez, Louis Crane, Bryce DeWitt, Fay Dowker, Christopher Isham, Fotini Markopoulousová, Carlo Rovelli, Raphael Sordin nebo Gerard ’t Hooft.

Nevybavuje se mi žádný strunový teoretik hlavního proudu, který by kdy přišel s nějakým originálním nápadem ohledně podstaty kvantové teorie nebo času. Strunaři na tuto námitku zpravidla reagují pohrdavým tvrzením, že všechny uvedené otázky už byly objasněny. Čas od času připustí, že problémy jsou sice závažné, ale vzápětí dodají, že je příliš brzo, abychom se je pokusili vyřešit. Často též slýcháme, že bychom prostě jen měli pokračovat v rozvíjení strunové teorie, a – protože je podle nich správná – musí v sobě obsahovat i řešení zmíněných problémů.

Nemám nic proti lidem, kteří provozují vědu jako řemeslo svého druhu a jejichž práce je založena na dokonalém zvládnutí jistých technik. Právě díky nim je věda v období normálního vývoje tak úspěšná a mocná. Je ale čirým fantazírováním myslet si, že fundamentální problémy teoretické fyziky je možné vyřešit jen aplikací technických postupů v rámci stávajících teorií. Bylo by moc hezké, kdyby tomu tak bylo. Nemuseli bychom všichni tolik přemýšlet. A přemýšlení je těžká věc i pro ty, které to baví a mají to v popisu práce. Avšak závažné a úporné problémy se nikdy nedají vyřešit pouhou náhodou. Vždycky je rozlousknou jen lidé, kteří jsou jimi posedlí a rozhodnou se postavit se jim tváří v tvář. Jsou to vizionáři. A proto je důležité, aby jejich nezastupitelná role byla uznána a posílena.

Věda nikdy nebyla k vizionářům moc přívětivá. Einsteinovy obtíže nalézt akademické zaměstnání nejsou vůbec ojedinělým případem. Před sto lety však byla fyzikální komunita daleko menší a mnohem méně profesionalizovaná. Ve vědě se běžně vyskytovaly i nezávislé osobnosti. Bylo to ještě dědictví 19. století, kdy se vědě často věnovali i nadšení amatéři, kteří buď měli dostatek vlastních finančních prostředků, nebo dokázali přesvědčit vhodné mecenáše.

Dobrá, řeknete si. Kdo konkrétně ale jsou dnešní vizionáři? Podle definice to musejí být vysoce nezávislé a silně motivované osobnosti natolik oddané vědě, že se jí budou věnovat, i když se tím neuživí.

Pár by jich kolem nás mělo být, i když k nim profesionální akademický svět není zrovna přátelský. Kdo jsou a čeho se jim při řešení velkých otevřených problémů již podařilo dosáhnout?

Nejsou vidět na první pohled. Poznáte je podle toho, že slepě nepřijímají předpoklady, kterým většina z nás ostatních důvěřuje.

Ukázka z knihy Lee Smolina The Trouble with Physics, která vyjde v překladu Jiřího Podolského a Jiřího Langra pod názvem Fyzika v potížích – Vzestup teorie strun, úpadek vědecké metody a co bude dál v nakladatelství Dokořán.