Rovelli, Carlo: Realita není, čím se zdá

Rovelli, Carlo
Realita není, čím se zdá

recenze přírodní vědy

Jednou z velkých otázek současné fyziky je nalezení teorie, která by dokázala úspěšně sjednotit obecnou teorii relativity a kvantovou mechaniku. Objevili se sice různí adepti, ale podle obliby teorie superstrun by se mohlo zdát, že vítěze, byť prozatím třeba neoficiálního, už známe. Jak ovšem ukazuje kniha významného italského torického fyzika, existuje i jiný kandidát, který strunám začíná silně šlapat na paty.

Výzva superstrunám
Carlo Rovelli
: Realita není, čím se zdá. Přel. Jiří Podolský, Argo, Dokořán, 2018, 256 s.

Ještě před pár lety znal jméno Carla Rovelliho (nar. 1956) mimo rodnou Itálii, teoretické fyziky a zapálené fanoušky smyčkové kvantové gravitace asi jen málokdo. Po vydání nečekaně úspěšného mezinárodního bestselleru Sedm krátkých přednášek z fyziky se z něj ale na poli fyzikální popularizace, kde se v posledních letech možná až příliš často opakovala jména jako Michio Kaku či Brian Green, stala bez nadsázky hvězda. Úspěch otevřel Rovellimu dveře i na jiné trhy mimo ten italský a jedním z potěšujících důsledků je český překlad knihy Realita není, čím se zdá (La realtà non è come ci appare: La struttura elementare delle cose, 2014, ale přeloženo z anglické verze), jež ovšem v Itálii vyšla ještě před Sedmi přednáškami.

V nejnovější publikaci, která je již sedmašedesátým svazkem populárně-naučné edice Aliter, se autor zabývá tématy, jež se objevily i v předchozí zmíněné knize. Tentokrát je však rozpracovává o poznání důkladněji, a výsledkem je tak daleko ucelenější text. Hned na úvod autor poznamenává, že se jedná o patrně první knihu, která shrnuje vývoj bádání na poli „kvantové podstaty prostoru a času, zejména smyčkové kvantové gravitace“. (Doplňme, že je jedním z jejích otců.) Co to ale ta smyčková kvantová gravitace je, z jakých myšlenek se zrodila a proč by nás vůbec měla zajímat?

Od Leukippa po Einsteina
Text je rozdělen do čtyř ucelených částí, z nichž první dvě slouží jako úvod do problematiky, který čtenářům logicky a srozumitelně představí veškeré důležité pojmy nezbytné pro velké finále a zároveň jasně ukazuje, že teorie smyčkové kvantové gravitace není žádná výstřední představa, ale naopak (alespoň dle autora) přirozeně vyplývá z našich současných znalostí. V první části se autor vrací až k samotným počátkům moderní vědy a fyzikálního uvažování o světě, neboť i v případě smyčkové teorie platí, že „již staří Řekové“ věděli, respektive v různých případech správně usuzovali na některé základní vlastnosti našeho světa. V této souvislosti je nejpodstatnější myšlenka, která se tradičně pojí s řeckými učenci Leukippem a Demokritem, totiž že všechno se skládá z nepatrných a dále nedělitelných částeček, atomů. Nechybějí nicméně ani zmínky o fyzikálním pojetí světa u dalších antických myslitelů, obzvláště Aristotela či Platóna. Od antiky se volně přesouváme do novověku a krom Galileiho či Koperníka věnuje autor pozornost zejména Newtonovi, který přišel na kloub gravitaci, což představovalo jednu z přelomových událostí v dějinách fyziky. Neméně důležitou etapou bylo i poznání další důležité síly – elektromagnetismu – a s ním souvisejícího konceptu (fyzikálního) pole, o což se zasloužili zejména Michael Faraday a James Clerk Maxwell.

I druhá část pojednává o tématech, jež budou většině čtenářů minimálně povědomá, a soustřeďuje se na vylíčení dvou nejúžasnějších objevů fyziky 20. století: Einsteinovy obecné (i speciální) teorie relativity a kvantové mechaniky. Rovelli se zabývá historickým vývojem obou teorií, jejich recepcí ze strany ostatních fyziků, snahami o jejich ověřování i důsledky z nich plynoucí, ale nezahlcuje čtenáře zbytečnými fakty a vybírá jen to, co je pro další text nejpodstatnější. V případě obecné relativity to je například uvědomění si relativity času a ustavení pojmu prostoročas či uvažování o hranicích vesmíru a ostatních kosmologických otázkách. V souvislosti s kvantovou mechanikou uvádí tři nejdůležitější věci, jež nám kvantová mechanika říká o světě: jsou jimi zrnitost (hmota i světlo mají zrnitou strukturu, která je omezena Planckovou délkou), nedeterminismus (nic není jednoznačně určeno, jde o pravděpodobnost) a relacionalita (vše závisí na interakcích). Autor zároveň upozorňuje, že jeho pohled na kvantovou mechaniku vyplývá z takzvané relační interpretace kvantové teorie, kterou považuje za „nejméně nerozumnou“.

Kvanta gravitace a jiné kulišárny
Po tomto poměrně obsáhlém, leč zcela nezbytném úvodu se kniha dostává do bodu, který trápí většinu teoretických fyziků: k potížím, jež skýtá snaha o sjednocení obecné teorie relativity a kvantové mechaniky. Jednou z nejznámějších teorií, která se s tímto nesouladem snaží nějakým způsobem vypořádat, je teorie superstrun, o jejíž zpopularizování mezi širokou veřejností se nejvíce zasloužil Brian Green již kultovním Elegantním vesmírem (Mladá fronta, 2001), po jehož přečtení jen málokterý laik pochyboval, že by vše mohlo být i nějak jinak. Rovelli si tím ale tak jistý není. Proto ve třetí části, kde s neobyčejnou lehkostí a logickou důsledností dává do souvislostí veškeré informace představené na předešlých sto třiceti stránkách, představuje alternativní možnost, jak oba základní kameny moderní fyziky konečně skloubit. Tou možností je smyčková kvantová gravitace, kterou si můžeme ve zjednodušené formě vybavit již ze Sedmi přednášek.

Teorie vychází z aplikace kvantové mechaniky na gravitační pole a dochází k závěru, že i samotný prostoročas má kvantovou, zrnitou povahu. Podle autora je „hlavní předpovědí smyčkové teorie to, že prostor není spojitá entita“, pročež bude nutné od základu přehodnotit naši představu o prostoru jako takovém. Prostorem jsou samotná kvanta gravitace, která se tudíž nenacházejí v prostoru (nehledejme gravitony poletující prostorem), ale sama jím jsou. Vše se odehrává na hranici již uvedené Planckovy délky a podstatné je, že i v tomto případě jsou důležité výše zmíněné aspekty kvantového světa, totiž nedeterminovanost a interakce. Autorovými slovy: „Na extrémně malých rozměrech je prostor fluktuujícím hemžením gravitačních kvant, která na sebe vzájemně působí“ a dávají vzniknout fyzikálním prostoru.

Pryč s časem a velký (ne)třesk
Po opuštění kontinuity prostoru se musíme zbavit i představy času coby inertního toku a jako něčeho, co existuje nezávisle na okolí: „Čas, podobně jako prostor, se vynořuje z kvantového gravitačního pole […], jeho chod je vrozenou vlastností světa. Rodí se přímo ze samotného světa, ze vzájemných interakcí mezi kvantovými událostmi, které jsou světem a které každá sama o sobě generují svůj vlastní čas.“ Autor navrhuje, abychom se naučili (z pohledu kvantové gravitace) přemýšlet o světě jinak než jako o něčem, co se mění v čase. Zásadní jsou naopak již zmíněné vztahy mezi věcmi. Podle teorie smyčkové kvantové gravitace je tak svět vytvořen z kvantových polí a čas ani prostor v klasickém smyslu zde nemají místo: „Iluze, že jsme obklopeni spojitým prostorem a časem, je důsledkem našeho rozostřeného pohledu na divoké hemžení elementárních procesů. “ Inu, realita skutečně není, čím se zdá.

V závěrečné části Rovelli krom svých názorů na fungování vědy a význam poznání pro rozvoj civilizace (a s tím spjaté, často opakované kritiky náboženství) předkládá i aplikace smyčkové teorie na různé kosmologické otázky jako velký třesk či vypařování černých děr. Jedním ze stěžejních důsledků smyčkové teorie je zrušení nekonečna, tedy i existence nekonečně malých či nekonečně hustých entit (vše je zrnité, konečné a omezené hodnotou Planckovy délky). Z toho plynou zajímavé důsledky třeba pro samotný velký třesk, který by nikdy nemohl mít na počátku nekonečně malý a hustý bod, pokud by teorie skutečně platila. Namísto toho možná došlo spíše k velkému odrazu a náš vesmír je třeba jen „výsledkem kolapsu předchozího vesmíru“. Tím se de facto dostáváme k teorii cyklického vesmíru, kterou populární formou představila například kniha Bez počátku a konce (Paseka, 2009) od Paula J. Steinhardta a Neila Turoka.

Rovelli však také přiznává, že pro smyčkovou teorii dosud neexistují empirické důkazy a celá představa je stále v plenkách. Nicméně se domnívá, že v porovnání s teorií superstrun jí poslední vývoj ve fyzice přece jen trochu nahrává, i když na výsledek tohoto souboje si patrně ještě nějakou chvíli počkáme.

Snadné i složité
Realita není, čím se zdá je takřka bezchybný příklad vědecké popularizace a ukazuje, že úspěch Sedmi přednášek rozhodně nebyl náhodný. Rovelli má dar psát o velmi těžkém tématu neuvěřitelně lehce, logicky a poutavě. Dokáže v čtenáři vyvolat ten příjemný, byť obvykle mylný pocit, že je to všechno vlastně docela jednoduché, že tomu báječně rozumí, a kdyby jen mohl, jistě by na to za chvíli přišel sám. Autor čtenáře nezahlcuje fakty, ale postupuje velmi zlehka, od úplných základů, na které postupně nabaluje další informace a čas od času nenápadně zopakuje závěry, ke kterým jsme již dospěli nebo k nimž dospějeme v některé z příštích kapitol. V podstatě se tak nestane, že by se čtenář byť jen na okamžik ve výkladu ztratil a nemohl si vyprávění užívat plnými doušky.

Zcela fascinující je potom moment, kdy se všechna, zdánlivě nesouvisející fakta načerpaná z předchozích stran začnou logicky propojovat a čtenář si uvědomí, že ani jedna uvedená informace nebyla zbytečná, ale od začátku se jednalo o nesmírně pečlivě budovanou stavbu, která nic nepostrádá ani v ní nic nepřebývá. A jestli má autor pravdu? Zde to není zas tak podstatné. U podobných knih je důležité, jak dokáže svou myšlenku prodat a jak zvládne nadchnout čtenáře pro svou poněkud nevšední představu. Nutno přiznat, že Rovelli to umí velmi dobře a po přečtení jeho práce nespolkne teorii smyčkové kvantové gravitace i s navijákem asi jen málokdo.

 

© Pavel Pecháček

Ohodnoťte knihu

0%

Hlasovalo 13 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.

Více k článku

související články

90%autor článku   71%čtenáři

zhlédnuto 967x

katalogy

Koupit knihu

štítky k článku

Inzerce
Inzerce