Crease, Robert P.; Scharff Goldhaber, Alfred: Kvantový moment

Crease, Robert P.; Scharff Goldhaber, Alfred
Kvantový moment

recenze přírodní vědy

Kvantová fyzika byla nepochybně jeden z nejvýznamnějších fyzikálních objevů minulého století. Její působení ovšem nemělo revoluční dopad jen v mateřském oboru: už od svých počátků se přelévala také do dalších méně i více vzdálených oblastí kultury, v nichž zanechala nesmazatelné stopy. A právě po původu těchto stop pátrá na pozadí líčení historického vývoje kvantové teorie tato kniha.

Jak svět ke kvantu přišel
Robert P. Crease
, Alfred Scharff Goldhaber: Kvantový moment: Jak nás Planck, Bohr, Einstein a Heisenberg naučili milovat neurčitost. Přel. Pavel Kreuziger, Argo, Dokořán, Praha, 2018, 332 stran.

Zrození kvantové fyziky bylo vedle teorie relativity nepochybně jednou z největších událostí nejen fyziky 20. století, ale fyziky vůbec. Ukázala totiž, že náš krásný, předvídatelný a obvykle jednoznačně popsatelný newtonovský svět se na určité, nesmírně malé úrovni začíná chovat poněkud jinak, nepředvídatelně a v mnoha ohledech zcela neintuitivně. Nepochybně i proto kvantová fyzika setrvale vzbuzuje zájem fyziků, laiků a naštěstí i vědeckých popularizátorů, kteří se nám snaží kvantový svět alespoň trochu přiblížit, i když jediné, co si většina čtenářů spolehlivě zapamatuje, je proslulá poznámka ještě proslulejšího Richarda Feynmana o kvantové mechanice, které podle něj nikdo nerozumí.

Tematické literatury se i v překladu nabízí skutečně přehršel, namátkou můžeme zmínit tituly Kvantová teorie nikoho nezabije (Kniha Zlín, 2010) Marcuse Chowna, Nový kvantový vesmír (Argo, Dokořán, 2003) Tonyho Heye a Patricka Walterse či Kvantový vesmír (Dokořán, Argo, 2014) Briana Coxe a Jeffa Forshawa. Kapitoly o kvantové teorii jsou pak nutně i součástí knih, jež se zabývají strunovou teorií, potažmo obecně hledáním takzvané teorie všeho, která by propojila kvantovou mechaniku a obecnou relativitu. Zde se nabízí tradičně připomenout starý dobrý Elegantní vesmír (Mladá fronta, 2001) Briana Greena.

Od Plancka po komiks
Nejnovějším příspěvkem do této rozmanité kvantové rodiny se stala knížka Kvantový moment: Jak nás Planck, Bohr, Einstein a Heisenberg naučili milovat neurčitost (The Quantum Moment: How Planck, Bohr, Einstein, and Heisenberg Taught Us to Love Uncertainty, 2014; česky Dokořán, Argo, 2018), jejímiž autory jsou fyzik Alfred Scharff Goldhaber a historik vědy a filozof Robert P. Crease. Už toto přitažlivé spojení, na jedné straně fyzika, na druhé filozofie a historie vědy, dává tušit, že Kvantový moment nebude úplně klasická publikace o kvantové fyzice, ale že by mohla nabídnout něco skutečně nového. Hned v úvodu autoři vysvětlují, že jejich dílo je v zásadě knižní rozpracování témat a nápadů, jimiž se během šesti let zabývali na stejnojmenném vysokoškolském semináři pro fyziky a filozofy, jenž měl za cíl zmapovat „kulturní dopady kvanta“, tedy víceméně rozebrat, jakým způsobem se kvantová teorie odrážela a odráží v naší řeči či různých oblastech kultury, od literatury přes sochařství až po humor (třeba v podobě kreslených stripů).

Kniha se dělí do dvanácti kapitol a stejného počtu krátkých „meziher“, v nichž se „zmiňují odborné detaily nebo příbuzná témata“. Je možné je přeskočit, což by však byla bezpochyby škoda. Úvodní část stručně charakterizuje, jaká byla fyzika předtím, než přišlo „kvantum“, respektive zejména jaká byla fyzika newtonovská, která vědeckému světu vládla dobrých dvě stě padesát let. Tato část tak poskytuje nezbytný kontext, díky němuž kvantovou revoluci docení i čtenáři, kteří se jinak v oblasti příliš neorientují. V jednotlivých kapitolách autoři postupují přísně chronologicky. Základní kostru, která nicméně zabírá značnou část svazku, tvoří detailně podaná historie vývoje kvantové teorie. Tuto kostru organicky doplňují rozmanité příklady, citáty z knih, novin i časopisů, jež vyjadřují, jak se různé myšlenky a témata kvantového bádání odrážely v kultuře ve všech jejích podobách.

Kniha tedy přirozeně začíná u Maxe Plancka, „který do vědy uvedl pojem kvanta“. Další stěžejní postavou kvantové fyziky byl bezpochyby dánský vědec Niels Bohr, jenž zavedl koncept „kvantového skoku“ (quantum leap), který se v řeči rychle zabydlel (je třeba si uvědomit, že kniha se v první řadě týká angličtiny). Na přelomu osmdesátých a devadesátých let minulého století posloužil například jako inspirace pro název u nás méně známého komiksového seriálu. Na příkladu (nejen) kvantového skoku autoři dále teoreticky popisují, jak se nové slovo vlastně dostává do běžné řeči a zabydluje se v ní, jakou roli při tom hrají rozmanité faktory, kupříkladu metafory, ale rovněž podotýkají, že se na zavedení mnohdy podepíše i překrucování či rovnou nepochopení skutečného, původního významu toho kterého termínu.

Neurčitý svět
Jedním z nejznámějších objevů souvisejících s kvantovou teorií je princip neurčitosti, který v roce 1927 představil Werner Heisenberg a jenž podle wikipedické definice říká, že „čím přesněji určíme jednu z konjugovaných vlastností, tím méně přesně můžeme určit tu druhou“. Nejčastěji jsou v této souvislosti zmiňovány poloha a hybnost částice. Když změříme jednu vlastnost, nedokážeme změřit tu druhou. Princip neurčitosti měl na kulturu nesmírný dopad, i když mnozí jej do jisté míry překrucovali a upravovali tak, aby pasoval na jejich metafory, vtipy i názory na mnohem závažnější věci, pročež někteří autoři brojili za to, aby se princip nezneužíval k potvrzování všelijakých metafyzických názorů. S kvantovou teorií a jejími důsledky se nutně dostavily též úvahy o samotné realitě či o příčině a následku. Pokud ve světě kvantové fyziky neplatí kauzalita, jak vlastně v takové realitě něco zkoumat, jak se s ní vyrovnat? Klíčovým problémem souvisejícím s principem neurčitosti byl fakt, že měření ovlivňuje skutečnost. V kvantové fyzice nelze tak jako v té newtonovské provádět měření nezávisle na měřeném, pozorovat systém zvnějšku jako nezúčastněný pozorovatel. „Princip neurčitosti stanovil meze měření a samotného vědění.“ Takové přiznání v jedněch vyvolalo představy o krizi vědy jako takové, v jiných zase naději na prokázání existence Boha.

Dalším významným pojmem kvantové mechaniky, který pronikl daleko za její hranice, byla komplementarita (i ten zavedl Bohr). Ta v tomto smyslu říká, opět podle wikipedické definice, že „je možné popisovat dynamické vlastnosti systému alternativními a vzájemně se vylučujícími způsoby“. Nejznámějším příkladem je světlo, které lze někdy popsat jako vlny, jindy jako částice (dualismus světla). Klasickou ukázkou je slavný dvojštěrbinový experiment, při kterém se elektrony procházející jeden po druhém dvěma štěrbinami chovají při detekci jako vlny. Komplementarita prosákla do mnoha oblastí uvažování a jedním z těch nejkurióznějších je takto ovlivněný pohled na tradiční nápoj: pivo. Jak popisuje jeden nadšenec, „nejpodstatnější zážitek z chuti piva vychází z konfliktu, […] protože o nadvládu bojují dvě chuti – chmel a slad“.

Kočičí příběh
V Kvantovém momentu samozřejmě nechybí ani slavná Schrödingerova kočka, která byla původně zamýšlena jako žert, jenž nicméně skvěle ilustroval námitky Alberta Einsteina vůči kvantové fyzice. Částečně i díky tomu se Erwin Schrödinger časem stal ikonou kvantové fyziky (Einstein byl jedním z předních oponentů kvantové teorie, respektive některých jejích důsledků, a díky svým brilantním myšlenkovým experimentům samu teorii výrazně posunul). Se Schrödingerovou kočkou do jisté míry souvisí i další téma svazku, jímž je hledání hranice mezi kvantovým a běžně pozorovatelným světem, tedy kde je ten předěl, za nímž se svět chová nespojitě, nepředvídatelně, zkrátka „kvantově“. Mnohým bude jistě povědomé i téma jedné ze závěrečných kapitol, totiž paralelní či „mnohosvětová“ interpretace kvantové mechaniky, s níž přišel Hugh Everett III. Podle jeho teorie se s „každým následujícím pozorováním (nebo interakcí) stav pozorovatele ‚rozvětví‘ do určitého počtu různých stavů“. Existuje tedy v podstatě nekonečný počet „vesmírů“, v nichž se náš život odehrává vždy o trochu jinak, a to vše navíc v jednom a tomtéž časoprostoru. Tato působivá, leč odbornou veřejností ve své době spíše ignorovaná, ba až vysmívaná myšlenka dala vzniknout obrovskému kvantu vědeckofantastické literatury, filmů či seriálů, obzvláště pokud se spojila s možností mezi takovými alternativními realitami cestovat, což byl třeba případ zábavného, ačkoli s přibývajícími epizodami silně se opakujícího amerického televizního seriálu Cesta do neznáma.

V samém závěru autoři ukazují, proč byla kvantová teorie tak revoluční, a především analyzují, jakým způsobem nabourala naše filozofické představy o realitě, což mnohé vedlo k různým, až mystickým interpretacím kvantové fyziky. Autoři však naznačují, že přece máme skvělý filozofický nástroj, jak tuto oblast pojímat a jak o ní přemýšlet, totiž fenomenologii, která se ve 20. století rozvíjela po boku kvantové fyziky.

Kvantový moment plní, co si předsevzal, a poskytuje opravdu multioborové propojení fyziky, historie vědy i kultury v jednom pozoruhodném celku, který může sloužit jako základní (populárně naučný) zdroj k orientaci v historii (i současnosti) daného oboru. Vývoj kvantové teorie mapuje překvapivě podrobně a komplexně, a navíc i velmi srozumitelně. Návdavkem jasně ukazuje na spojnice mezi vědou a společností a dává nahlédnout, jakým způsobem věda ovlivňuje kulturu. Zároveň upozorňuje, že vlivy mohou probíhat i opačným směrem, jak koneckonců dobře známe z prací Stanislava Komárka o sociomorfním modelování. Celkově se tedy jedná o svazek, který by rozhodně neměli minout milovníci populárně naučné fyzikální literatury a jenž bude snadno přístupný i přínosný pro všechny zájemce.

 

© Pavel Pecháček

Ohodnoťte knihu

0%

Hlasovalo 5 čtenářů.

Diskuse

Vložit nový příspěvek do diskuse
Vaše jméno:
E-mail:
Text příspěvku:
Kontrolní otázka: Kolik je prstů na jedné ruce
Kontrolní otázka slouží k ochraně proti vkládání diskusních příspěvků roboty.