.:: Neviditelný čert ::.

Dokonce ani ne špatně

rubrika: Populárně naučný koutek

Lesk a bída strunové teorie

Lucifer

Jak jsem zmínil v posledním úvodníku, čtu zrovna knížku, jejímž názvem jsem pojmenoval tento příspěvek, ale v opačném a správném pořadí. Zatím jsem přečetl jenom několik úvodních stránek, ale knížka mne už v samém počátku velmi oslovila. Bez mučení se mohu přiznat, že je to především tím, že autor nachází mezi matematikou a fyzikou podobný vztah, k jakému jsem dospěl sám dle vlastního uvážení, na které však samozřejmě a bezpochyby měli vliv všichni velikáni těchto oborů poznání, jak jsem se s jejich myšlenkami postupně střetával ve svém vzdělávacím procesu.

K této otázce se ještě vrátím, protože si myslím, že je velmi podnětná. Zatím bych ji jen s trochou nadsázky nastínil. Jde o to, že existují dva základní přístupy teoretických fyziků. Jeden je založený na výsledcích experimentální fyziky a obrazotvorném přemítání o jejich logickém propojení jak mezi sebou, tak s předchozími fyzikálními teoriemi. Matematika je použita až jako závěrečný nástroj k zakotvení vygenerovaných obrazů do precizního formátu. Takto uvažovali kupříkladu Albert Einstein a Richard Feynman. Druhým přístupem je nalezení pozoruhodné matematické konstrukce a její náruživé namontování do experimentálně podložených fyzikálních obrazů.

Teorie superstrun se jeví být druhým přístupem a zde je citace několika myšlenek z úvodu knížky, kterou právě čtu:

Hlavní motivací pro přijetí superstrunové teorie bylo, že poskytuje naději vyrovnat se s jednou z otázek, již standardní model nechal nezodpovězenou: jak si poradit s gravitační silou. Tento okamžik nastal v létě roku 1984, který zahájil superstrunovými teoretiky nazvanou "první superstrunovou revoluci". V této době upoutal pozornost Edwarda Wittena, vůdčí osobnosti teorie částic, výpočet ukazující, že jisté potenciální problémy mohou být ve velmi speciálních případech odstraněny tak, že se vzájemně vyruší.

Od samého počátku chyběly pro struny experimentální doklady a zároveň různé zřejmé problémy bránily tomu, aby teorie mohla posloužit k předpovědím výsledků experimentů. Teorie si žádala postulování existence mnoha nadbytečných nepozorovaných dimenzí prostoru a pomocí různých voleb těchto dimenzí bylo možné dostat, cokoli si kdo přál. Vyrostlo celé nové pole výzkumu, podstatně odtržené od zbytku fyziky. Celá řada populárních vědeckých článků, knih, dokonce i televizních programů doporučovala superstruny veřejnosti. Od roku 2004 je o nich k dispozici i vysokoškolská učebnice.

Mnozí strunoví teoretici nabyli přesvědčení, že superstrunová teorie musí ze své podstaty dovolit astronomicky mnoho fyzikálních možností, tolik, že je nesnadné vidět, jak by vůbec mohla být testována. V existenci "krajiny" možností vidí ospravedlnění k užívání něčeho, čemu říkají "antropický princip". Snad opravdu existuje "multiverzum" různých možných vesmírů a v tom, v němž žijeme, panují zvláštní zákony fyziky, které pozorujeme právě proto, že dávají jednu z mála možností příznivou životu.

Ochota některých fyziků opustit to, v čem většina vědců spatřuje podstatu vědecké metody, vyústila v trpký spor, který obec superstrunových teoretiků rozdělil. Jedni si zachovali naději, že lepší pochopení teorie problémy s krajinou odstraní. Jiní argumentovali, že fyzici nemají jinou volbu než opustit dlouho sdílené sny o nalezení prediktivní teorie, a dál krajinku probádávali, v naději, že narazí na něco, co umožní ideu experimentálně testovat. Oba tábory se shodují v jednom - v tvrdošíjném odmítání lekce, kterou by nám za takovýchto okolností mohla nabídnout konvenční věda: jestliže teorie není schopna nic předpovědět, je prostě špatná a měli bychom se poohlédnout po něčem jiném.

Fyzik Wolfgang Pauli, známý svou často více než nezdvořilou kritikou práce některých svých kolegů, vyjadřoval svůj nesouhlas někdy slovy "špatně" (falsch) či "úplně špatně" (ganz falsch). Na sklonku života, když měl posoudit článek jistého mladého fyzika, smutně prohodil: "To není dokonce ani špatně" (Das is nicht einmal falsch). Výraz "dokonce ani ne špatně", mezi fyziky oblíbený, v sobě nese dva možné výklady, přičemž Pauli měl patrně na mysli oba. Teorie může být "dokonce ani ne špatná", neboť je tak neúplná a špatně definovaná, že nemůže být užita k jednoznačným předpovědím, jejichž nepotvrzení (falzifikace) by ukázalo, že je špatná. A v takovém stavu se nachází superstrunová teorie od svých počátků. "Dokonce ani ne špatně" nemusí nutně znamenat něco špatného. Většina nových teoretických myšlenek začíná v tomto stavu, a žádá si pěkný kousek práce, než jsou důsledky teorie dostatečně pochopeny a badatelé mohou říct, zda myšlenka je dobrá, nebo špatná. Ale výraz "dokonce ani ne špatně" v sobě skrývá i další význam: znamená ještě něco horšího než špatnou myšlenku. V tomto významu se fráze často užívá jako obecně použitelné vyjádření odporu.

V případě superstrunové teorie je něčím takovým rozhodnutí některých fyziků raději opustit základní vědecké principy než připustit, že teorie je špatná: odmítnout uznat, že je něco špatné, je horší než špatné. Zatímco strunová teorie se možná ukáže být neštěstím fyziky, vedla v mnoha ohledech k zázračné nové matematice. Tyto nové a nesnadné ideje se mohou nakonec ukázat jako důležitý pokrok posledních třiceti let, a to mnohem spíše než superstruny, extradimenze a zmnožené vesmíry, které přitáhly tak mnoho veřejné pozornosti. V dějinách fyziky by se našlo jen málo příkladů, kdy úspěšný teoretický pokrok nastal díky sledování matematické krásy a bezespornosti, a nikoli díky experimentálním datům. Je snadnější dosáhnout pokroku, když nám experiment napovídá, kterým směrem se máme dát, pokud však také nápovědi nejsou, znamená to prostě, že se musíme dát nesnadnější cestou. V posledních letech teoretická fyzika velmi přispěla k matematickému výzkumu; snad jí to v budoucnosti matematika oplatí.

Matematika a fyzika mají každá své vlastní území, na němž se mluví odlišnými jazyky. Diskuse mezi nimi o téže věci často končí u výrazů, které jsou pro druhou stranu nesrozumitelné. Rozdíly mezi oběma oblastni jsou však hlubší a nespočívají prostě jen v jazyku. Zahrnují velmi rozdílnou historii, kulturu, tradice a způsoby myšlení.