Neviditelný čert

Teoretického fyzika, kosmologa a spisovatele Stephena Hawkinga jsem naposledy zmínil v článku Síla myšlenky nesouvisí s fyzickou schopností vyjádřit se nahlas. Po delší době jsem vzal do ruky jeho knihu Černé díry a budoucnost vesmíru, která je sbírkou jeho článků a přednášek z let 1976 až 1992. Předkládám výňatky z  eseje Můj Pohled na svět, který Hawking přednesl na Gonville and Caius College v květnu 1992.

Lucifer

V tomto eseji se zamýšlím, jak a nakolik se dá porozumět vesmíru: jaký je statut a smysl velkého sjednocení, „teorie všeho“.

Zkoumání této otázky naráží na vážný problém. Lidé, kteří by si ji měli klást a rozebírat, filosofové, nemají zpravidla dostatečné matematické vzdělání na to, aby mohli držet krok s vývojem teoretické fyziky. Pravda, existuje jejich odrůda zvaná filosofové vědy, která by měla být vybavená lépe. Jenže ji tvoří ze značné části neúspěšní vědci, kteří shledávali příliš těžkým vytvářet nové teorie, a tak místo toho počali psát o filosofii fyziky. Stále se vracejí k rozborům teorií z počátku tohoto století, jako je relativita a kvantová fyzika: nemají totiž kontakt s předními liniemi současné vědy.

Možná jsem byl k filosofům až příliš tvrdý, ale ani oni nebyli příliš laskaví ke mně. Můj přístup popisovali jako naivní a prostoduchý. Postupně jsem dostával nálepky jako nominalista, pozitivista či realista, lepili na mě další a další „-ismy“. Takový postup lze nazvat technikou vyvracení pomocí degradace: pokud se podaří opatřit můj názor nálepkou, není třeba se namáhat s vysvětlováním, co je na něm chybného. Každý přece zná fatální chyby, jichž se všechny tyto „-ismy“ dopouštějí.

Lidé, kteří skutečně přispívají k pokroku teoretické fyziky, však nemyslí v kategoriích, které pro ně filosofové a historikové vědy následně vynašli. Jsem si jist, že ani Einstein, Heisenberg či Dirac se netrápili tím, jsou‑li realisty, nebo instrumentalisty. Zajímalo je jen to, že existující teorie do sebe nezapadaly. V teoretické fyzice bylo hledání logické bezrozpornosti vždy důležitějším ukazatelem cesty vpřed než experimentální výsledky. Mnohé jinak elegantní a krásné teorie byly sice odmítnuty proto, že nesouhlasily s pozorováním, neznám však žádnou velkou teorii, která by byla vytvořena jen jako přímé zobecnění experimentu. Teorie jako výsledek snahy o vytvoření elegantního a nerozporného matematického modelu vždy přichází první. Z ní pak vyplynou předpovědi, které mohou být ověřovány pokusem. Pokud pozorování s těmito předpověďmi souhlasí, správnost teorie to nedokazuje; teorie však přežívá, na jejím základě vznikají předpovědi další, které jsou opět konfrontovány s pozorováním. Jestliže pozorování s předpověďmi nesouhlasí, teorie se opustí.

Lépe řečeno – takhle by to fungovat mělo. V praxi se ovšem lidé jen tak zdráhavě vzdávají něčeho, čemu věnovali tolik času a úsilí, a nejinak je tomu i s teoretickými fyziky. Nejdříve se proto snaží zpochybnit přesnost pozorování. Když se to nepodaří, pokoušejí se zachránit teorii ad hoc předpoklady. Tím se ale chrám teorie postupně změní v ošklivou bortící se stavbu. A pak najednou někdo navrhne teorii novou, která všechny ty nepohodlné pozorovací údaje vysvětluje elegantním a přirozeným způsobem. Příkladem je Michelsonův–Morleyův experiment z roku 1887, z něhož vyplývalo, že rychlost světla je vždy stejná bez ohledu na pohyb zdroje či pozorovatele.

Příštích 18 let se snažili lidé jako Hendrik Lorentz a George Fitzgerald smířit tato pozorovaní s přijatými představami o prostoru a času. Zavedli různé ad hoc postuláty, například, že se tělesa zkracují, když se pohybují velikými rychlostmi. To však učinilo celou fyzikální konstrukci těžkopádnou a ošklivou. A pak Albert Einstein navrhl v roce 1905 mnohem přitažlivější hledisko: podle něho čas neměl být pokládán za veličinu odlišnou od prostoru a nezávislou na něm, nýbrž za veličinu s ním spojenou v čtyřrozměrný objekt zvaný prostoročas. K této představě ho nepřivedl bezprostředně experiment, ale snaha skloubit dvě části teorie v bezrozporný celek. Těmito dvěma částmi byly zákony, jimiž se řídí elektromagnetické pole, a zákony, které ovládají pohyb těles.

Nedomnívám se, že by si byl Einstein nebo kdokoli jiný tehdy v roce 1905 plně uvědomoval, jak je jeho nová teorie, teorie relativity, která způsobila skutečnou revoluci v našich představách o prostoru a čase, jednoduchá a elegantní.

Tento příklad dobře ilustruje, jek je obtížné být realistou ve filosofii vědy, protože to, co nazýváme realitou, je nezávislé na teorii, kterou přijímáme. Jsem přesvědčen, že se Lorentz a Fitzgerald pokládali za realisty, když vykládali pokusy s měřením rychlosti světla v rámci Newtonových představ o absolutním prostoru a absolutním čase. Tato představa prostoru a času se zdála odpovídat běžné zkušenosti a realitě. A přece zastávají dnes ti, kdo jsou obeznámení s teorií relativity (což je stále znepokojivě malá menšina), značně jiný názor.

Pokud závisí představa reality na teorii, kterou uznáváme, jak můžeme učinit realitu základem naší filosofie? Já bych se pokládal za realistu v tom smyslu, že předpokládám existenci vesmíru kolem nás, který čeká na to, aby byl zkoumán a pochopen. Solipsistické stanovisko, podle něhož je všechno jen výtvorem naší představivosti, pokládám za zmaření času. Nikdo v praxi podle něho nepostupuje. Bez teorie však nerozlišíme, co je ve vesmíru reálné.

Přijímám proto hledisko, často označované jako prostoduché či naivní, že fyzikální teorie je matematickým modelem, jehož užíváme k popisu výsledků pozorování. Teorie je dobrou teorií, když je elegantním modelem, popisuje širokou třídu pozorování a předpovídá pozorování nová. Nemá smysl klást otázku, zda odpovídá realitě jinak než v tomto smyslu, protože nevíme, co je to realita nezávisle na teorii, s níž pracujeme.

Tento pohled na postavení fyzikálních teorií ze mne může činit pozitivistu nebo instrumentalistu. Je možné, že pozitivizmus byl svého času intelektuální módou. Já však vidím pozitivistickou pozici jako jedině přijatelnou pro toho, kdo hledá nové zákony, nové způsoby, jak popsat vesmír. Je k ničemu odvolávat se na realitu, když nemáme pojetí reality nezávislé na modelu.

Základní myšlenkou kvantové mechaniky je, že realitu je třeba nazírat zcela jinak. Objekt nemá jednu určitou historii, ale všechny možné historie. Ve většině případů se pravděpodobnost určité partikulární historie vyruší s pravděpodobností odpovídající málo odlišné historii; v některých případech se však pravděpodobnosti sousedních historií navzájem zesilují.

Ve skutečnosti tolik nezáleží na tom, zdá znáte teorii relativity či kvantovou mechaniku, dokonce ani na tom, zda jsou obě teorie správné. Smažil jsem se ukázat, že jediným způsobem, jak rozumět vesmíru, alespoň pro teoretického fyzika, je určitý druh pozitivistického přístupu, v němž chápeme teorii jako model. Domnívám se, že vnitřně bezrozporný model, který by popisoval vše ve vesmíru, se najít podaří.

Zdroj: Stephen Hawking, Černí díry a budoucnost vesmíru, Mladá fronta, Praha 1995 (Copyright Stephen Hawking 1993. Překlad Jiří Langer)

11.04.2026, 21:51:29   Publikoval Luciferkomentářů: 0