Neviditelný čert

Přichází závěrečný díl napínavého seriálu o kvantových zákonech z říše duchů a možnosti přepsat historii. Michael Brooks si ze všech možných interpretací kvantové teorie nakonec vybere ... - nechte se překvapit.

Lucifer

Co bylo nejdříve?

Mnozí fyzici pokládají otázku, co bylo před velkým třeskem, za podobně nesmyslnou jako otázku, co je na sever od severního pólu. Vždyť teprve velkým třeskem vstoupil v existenci sám čas, a dokud netikají časové hodiny, nemá smysl hovořit o 'dříve' a 'později'. Hawking se ale nechce zastavit u okamžiku vzniku. Tvrdí, že otázka, co přivedlo vesmír k existenci, je naprosto rozumná. Jeho argument je rafinovaný a obtížný na pochopení, je však založen na dobře ověřených fyzikálních myšlenkách. První z nich je interpretace kvantové mechaniky, se kterou přišel nejznámější Wheelerův doktorand Richard Feynman.

Je to představa 'sčítání přes historie'; podle ní kvantové procesy sledují současně všechny možné dráhy. Například v dvouštěrbinovém experimentu nevzniká interferenční obraz jen proto, že fotony prošly oběma štěrbinami, uvažující se všechny přípustné dráhy mezi zdrojem světla a stínítkem - třeba takové, kdy se fotony předtím, než dopadly do detektoru, odrazily od Měsíce. S každou drahou je ovšem spojena určitá charakteristika, která může být kladná i záporná, tak jak je tomu ve vlně. Když se příspěvky všech drah sečtou dohromady, dostaneme veličinu, která určuje, co uvidíme jako výsledek experimentu.

Když Hawking aplikuje myšlenku součtu přes historie na vesmír, jsou to skutečně doslova historie. Je to, jako by se prováděl enormní experiment 'Co kdyby?', dávají se dohromady všechny možné scénáře vývoje vesmíru. V jednom scénáři se například nevytvořila naše sluneční soustava. Ve druhém divoce vzrostla gravitace. Mění se i události lidské historie: někde mezi scénáři, které Hawking započítává, je i takový, v němž Elvis stále žije.

Stále se měnící vesmír?

Na celém schématu je ještě podivnější než samotná zvláštnost uvažovaných možností skutečnost, že do součtu vstupují výsledky měření prováděných v současnosti. Podobně jako volba způsobu měření při dvouštěrbinovém experimentu ovlivní, zda ze štěrbin vyšla částice nebo vlna, podle Hawkinga může způsob našeho pohledu na vesmír dnes změnit celý jeho minulý vývoj. Hawking přiznává, že je to podivná myšlenka, ale podivnou se zdá jen proto, že jsme uvnitř vesmíru, který sledujeme. Tvrdí, že pro pozorovatele zvnějšku by na tom nic divného nebylo. A takový pozorovatel by pak mohl sledovat, jak vesmír vznikl z ničeho. To proto, že Feynmanova suma přes historie - která podkládá Hawkingovy výpočty - je založena na veličině zvané 'imaginární čas'.

V Hawkingových výpočtech 'kosmologie shora dolů' se pomocí součtu přes historie užitím imaginárního času místo normálního mění časová dimenze v prostorovou. V důsledku toho zmizí problematický 'počátek' vesmíru. Tam, kde byla energie vesmíru soustředěná do toho nejmenšího objemu, může vše probíhat podle kvantových pravidel a to, co nazýváme časem, je ve skutečnosti prostorovou dimenzí. Alespoň podle této interpretace kvantové teorie se tedy čas vynořil ze změny povahy prostoru. Hawkingův přizpůsobivý proměnný vesmír má řadu přitažlivých rysů. Činí z nás účastníky vesmírného dění a odstraňuje problémy spojené s otázkou 'Co bylo před velkým třeskem?'. Zdaleka to však není všeobecně uznávaná odpověď na různé otázky vědců.

Závěrem

Je důležité si uvědomit, že nikdo stále nerozumí tomu, jak kvantový svět skutečně funguje. Přijetí různých interpretací, které zde byly zmíněny, ať už jsou to Feynmanovy sumy přes historie nebo Bohrovo odmítání objektivní reality, je do značné míry otázkou vkusu. To je důvodem, proč většina fyziků přijímá interpretaci kvantové teorie, která se dá charakterizovat postojem 'mlč a počítej'. Je to pragmatická pozice, nikdo neví, co to přesně znamená, líbí se nám hrát si s matematickým formalismem kvantové mechaniky - a možná to stačí.

Snad nejlépe tento postoj shrnul fyzik David Mermin z Cornellovy univerzity, když řekl, že prediktivní síla kvantové teorie "je tak krásná a mocná, že nás může přesvědčit, že je sama tím úplným vysvětlením". Ale skutečné vysvětlení to není. Přijmeme-li za důsledek kvantové teorie, že můžeme změnit vesmír jediným pohledem, nesmíme přitom zapomínat, že na něj stále hledíme skrz hustou mlhu neznalosti a neporozumění. Je v pořádku věřit, že jste schopni způsobit vznik Měsíce. Jen se o této své moci nepokoušejte nikoho přesvědčit.

Zdroj: Michael Brooks, Velké otázky: Fyzika


Poznámka:

Co k tomu dodat? Snad jen to, že bez tohoto pragmatického přístupu a bez hraní si s matematickým formalismem kvantové mechaniky bychom zde neměli lasery, počítače a spoustu dalších zařízení, bez kterých si to dnes už skoro ani nedovedeme představit.

25.10.2011, 00:00:00   Publikoval Luciferkomentářů: 6