Neviditelný čert

Autoři science fiction si obecně rádi trošičku svévolně hrají s fyzikálními zákony: mísí vědu, spekulace inspirované vědou a pusté fantazie. To je v pořádku, mají na své straně básnickou licenci. Ale vědecký odhad SETI si musí vést lépe. Vezměte si například onoho starého strašáka cest vesmírem - konečnou rychlost světla - který stál v cestě mnohému dobrému vědeckofantastickému dramatu.

Lucifer

Einsteinova teorie relativity zakazuje všem objektům prolomit světelnou bariéru, takže pokud fyzikální zákony chápeme správně, ani kosmická loď ani zprávy se nemohou pohybovat rychleji než světlo. Mezihvězdné cesty jsou vzhledem ke vzdálenostem mezi hvězdami za dobu lidského života naprosto nerealistické, pokud by nebyly dosažitelné rychlosti blížící se rychlosti světla. Dokonce i potom bychom měli problém. Při polovině rychlosti světla by kosmická loď čelila četným nebezpečím, například srážce s mikrometeority, které by na jejím povrchu vybuchovaly jako bomby. Je však možné, že rozvinutá technická společnost tyto praktické problémy vyřeší: například detekcí přilétajících mikrometeoritů a jejich spálením laserem před srážkou. Takže ač cestování rychlostí blízkou rychlosti světla může, či nemusí být realistickou záležitostí, jde o oprávněnou spekulaci, protože není v rozporu s fundamentální fyzikou. Ale cestovat rychleji než světlo - to s ní v rozporu je.

Další způsob, jak rychle překonávat prostor, a navíc takový, jenž milují autoři science fiction, je teleportace. Prostě něco oskenujete - řekněme lidskou bytost - a informace "odešlete" do cíle, kde je objekt zrekonstruován. Tento trik se používá ve Star Treku jako levný způsob, jak dostat astronauty na povrch planety a zase zpátky nahoru do kosmické lodi (a také to urychlí děj příběhu). Je teleportace platná věda? Do určité míry je. Pokud neprobíhá odesílání rychleji než světlo, mohl by být jistý přesun informací možný. Fyzici vlastně již jistého omezeného druhu teleportace dosáhli, když informace o stavu kvantové částice vysílali mezi výzkumnými stanicemi pomocí laserů. Existují však fundamentální důvody, proč by skenování každého atomu ve vašem těle a opětovné sestavení toho všeho na druhém konci znamenalo nepřekonatelné technické překážky. Tak pro začátek by k uložení celkového informačního obsahu skenu těla bylo zapotřebí tolik disků, že by po naskládání na sebe sahaly do třetiny vzdálenosti ke středu Galaxie. Možná to není fyzikálně nemožné, ale pravděpodobně to je příliš drahé dokonce i pro galaktickou supercivilizaci. Smůla, Scotty.

Ve filmu Kontakt navrhuje Carl Sagan červí díru jako možnost, jak téměř okamžitě přesunout hrdiny prostorem. Červí díry, které jsou zhruba řečeno jako hvězdné brány, jsou také oblíbeným návrhem, jak cestovat časem (viz Známky galaktické diaspory I). Nezdá se, že by porušovaly jakékoli dosud známé fyzikální zákony, ale existence červí díry by vyžadovala ohromné množství jistého druhu exotické hmoty, o níž se ví, že se vyskytuje pouze v ultramikroskopickém množství. Pokud neobjevíme nový zdroj této exotické látky, potom velké červí díry, kterými by bylo možné projít, pravděpodobně zůstanou navždy fikcí.

I když se i nadále omezíme pouze na všeobecně přijímané fyzikální zákony, stále je možné si představit další všemožně podivuhodné scénáře. Co třeba technicky zdatní mimozemští inženýři usídlení uvnitř dutých světů nebo trubic ve tvaru prstenců? Nebo společnost podobající se roji, složená z propletených magnetických vláken, která tvoří složité plazmové obrazce překlenující mezihvězdný prostor jako kosmická termitiště z ionizovaného plynu? Nebo bytosti tvořené čistě gravitační energií, které přetvářejí prostoročas do podivných tvarů? Nevypadá to, že by takovéto astroinženýrské výkony porušovaly jakékoli zákony. (Ono je vždy těžké být si jistý. Mohou tu být skryté předpoklady, které, jak se ukáže při bližším zkoumání, budou s nějakým zákonem v rozporu.)

Nejsou však zákony jako zákony. Na střední škole se děti učí Ohmův zákon o elektrickém odporu, který říká, že proud procházející odporem roste přímo úměrně přiloženému napětí. Ohmův zákon ale ve skutečnosti není základním zákonem; existují materiály, které si Ohm nedovedl představit, a kde tento zákon selhává. Na druhé straně zákon zakazující pohybovat se rychleji než rychlostí světla základní a univerzální je. Vědci však mohou fyzikální zákony vždy formulovat pouze na základě toho, jak jim v daný okamžik rozumí. Kdo ví, zda rozvíjející se věda v budoucnu neukáže, že jeden z těchto uctívaných zákonů za jistých okolností selže?

Dobrým příkladem je druhý termodynamický zákon, který klidně může být nejfundamentálnějším zákonem ve vesmíru. Je bez výjimek univerzálně platný. Jednoduše řečeno říká, že v uzavřených systémech celková entropie (neuspořádanost) nemůže nikdy klesat. Tento zákon kupříkladu zakazuje teplu, aby samovolně (to jest bez vynaložení energie) teklo z chladných na teplá tělesa. Britský astrofyzik Arthur Eddington se kdysi vyjádřil velmi dramaticky: "Pokud se zjistí, že vaše teorie je v rozporu s druhým zákonem termodynamiky, nemohu vám dát žádnou naději; nečeká ji nic jiného než pád a nejhlubší potupa". A to zabíjí další oblíbenou myšlenku: pohánět kosmickou loď "těžbou energie z kvantového vakua".

Když kvantovou mechaniku použijeme na elektromagnetické pole, potom kromě toho, že tato teorie vysvětlí, jak světlo interaguje s hmotou, předpoví něco vskutku pozoruhodného: že oblast prostá veškeré hmoty a veškerého světla - vlastně veškerých částic jakéhokoli druhu - nicméně stále obsahuje jistou energii. Tato nezmenšitelná energie prázdného prostoru se nazývá "energie kvantového vakua". A skutečně existuje. Můžete ji zaznamenat jako nepatrnou přitažlivou sílu mezi kovovými deskami. Astronomové také naměřili cosi, co vypadá jako tatáž síla v kosmologickém měřítku, ačkoli jí dali tajemnější jméno - "temná energie". To je to, co má na svědomí skutečnost, že se vesmír rozpíná rychleji a rychleji. Energie vakua či temná energie skutečně existuje a má hustotu pár joulů na krychlový kilometr. Mohla by být tudíž "těžena" a využita k pohánění kosmické lodi.

Pohon pomocí kvantového vakua bohužel nebude fungovat, a to z téhož důvodu, proč byla předem ztraceným případem všechna perpetua mobile z devatenáctého století: porušovala totiž druhý zákon termodynamiky. Vynálezci tehdy spekulovali o lodním motoru, který by využíval teplo z oceánu. Nelze všechnu tuto tepelnou energii využít k pohonu turbíny? Odpověď zní ano, ale pouze tehdy, pokud máme tepelnou jímku o teplotě nižší, než má zdroj. Tepelná čerpadla jsou poháněna převáděním tepla z horké na chladnou lázeň a energií, která se přitom získává. Jde o to, že někde musí být teplotní rozdíl. Podobné je to s kvantovým vakuem: pokud existuje vakuový stav o nižší energii, do nějž lze temnou energii ukládat, potom byste se svým mezihvězdným pohonem byli na koni. Pokud ale víme, stav o nižší energii prostě neexistuje, nebo spíš, pokud by existoval, příroda by jej již vyzkratovala, což by mělo pro vesmír hrůzné důsledky. Závěr: bez odvodu energie kvantové vakuum k pohonu kosmické lodi použít nelze.

Levitace je další oblíbený fiktivní nástroj. V románu H. G. Wellse První lidé na Měsíci vynalezl Dr. Cavor "kavorit", šikovnou látku odstíňující gravitaci. Nebylo by hezké, kdybychom se zbavili všech těch hlučných a špinavých raket prostě tak, že bychom stiskli tlačítko a poklidně bychom se vznesli ke hvězdám? Tento návrh je naneštěstí další beznadějná myšlenka. Zádrhel tentokrát tkví v tom, že kavorit porušuje výchozí princip gravitačního zákona, který vyžaduje, aby všechny druhy hmoty a energie padaly stejně rychle a týmž směrem. Teoreticky lze levitace dosáhnout pomocí energie kvantového vakua, ale v praktických pokusech se tato energie vyskytuje v tak nepatrném množství, že nedokáže překonat přitažlivý účinek hmoty, který je mnohem silnější.

Zdroj: Paul Davies, Podivné ticho - Hledání mimozemské inteligence 2.0

06.06.2012, 00:15:00   Publikoval Luciferkomentářů: 0