Neviditelný čert

Ještě v roce 1998 by téměř nikdo z běžných lidí nevěnoval otázce v nadpisu žádnou vážnější pozornost. Konce roku 1999 o ní diskutovaly miliony lidí po celém světě, protože viděli film Matrix. Jeho zápletka je založena na tom, že lidstvo na Zemi žije v jakési zásobárně živin a jeho energii čerpá rasa strojů. Abychom se nebouřili proti takovému hororovému postavení, dostává se nám existence v simulované realitě, kterou vnímáme díky přímému napojení velkého počítače na naše mozky. Veškerá naše vědomá zkušenost je jen výsledkem počítačového programu.

Lucifer

Nebyla to zcela nová myšlenka. Už od dob Descarta filosofové argumentovali, že naše vnímání reality může být založeno na klamu a autoři sci-fi obdobnou zápletku mnohokrát použili. Například v povídce Philipa K. Dicka si lidé kupují "implantovanou paměť", která jim umožňuje vybavovat si věci, které ve skutečnosti nikdy nezažili. V televizním seriálu Doctor No z roku 1946 vystupuje obrovský počítačový systém též s názvem "Matrix", jehož napojení na mozek umožňuje prožívat jakoby reálné věci ve vnějším světě.

Ale rok 1999 byl pro uvedení filmu Matrix opravdu vhodný. Během několika následujících let diskutovali fyzici na konferencích o podobných myšlenkách a film byl často citován. I když to vypadá zvláštně, byly pro to dobré důvody. Myšlenka života v simulované realitě byla jednou z mála přijatelných odpovědí na prastarou otázku, která se ve fyzice v té době znovu vynořila.

Pozorováním vesmíru totiž astronomové zjistili něco podivného. Téměř váhali to přiznat, ale je to, jako když máte slona v pokoji, nedá se to přehlédnout: vesmír je pozoruhodně dobře uzpůsoben našim potřebám. Kdyby se jen malinko změnil - kdyby se například pozměnil jeden z přírodních zákonů - nikdy bychom nemohli vzniknout. Vypadá to, jako by vesmír byl záměrně navržen pro naše bytí. A jestliže tomu tak je, mohla by být jeho architektem nějaká rasa superinteligentních bytostí, jež si z nějakého důvodu - za nějakým účelem, nebo jen pro své potěšení - přeje naši existenci?

Stojí zde ovšem to veliké "jestliže" - možná to největší ve fyzice. Toto "jestliže" má dokonce své jméno - antropický princip. Není to zcela výstižné označení. Antropický princip vznikl jako spíše rámcová myšlenka než fyzikální princip. "Antropický" znamená něco jako antropocentrický, "obrácený k člověku", což obsah myšlenky tak úplně nevystihuje. Podle Brandona Cartera, který je autorem názvu, měl zahrnovat otázku existence nejen lidského života, ale obecně jakékoli inteligentní formy života. Carter přišel s antropickým principem v době, kdy si fyzici zvykali na nové paradigma, velký třesk. Až do doby, než byla většinou přijata představa počátku vesmíru, si fyzici nepřipouštěli, že v historii vesmíru existují nějaká význačná období. Vesmír existoval vždy a vždy bude existovat přibližně ve stejné podobě.

Vše se ale změnilo po objevu reliktního záření v roce 1963. Jakmile se rozpoznalo, že toto záření je ozvěnou okamžiku stvoření, bylo jasné, že vesmír má rozvíjející se historii rozčleněnou význačnými událostmi. Potíž byla v tom, že základním předpokladem v astronomii byl takzvaný koperníkovský princip, podle kterého lidstvo nezaujímá ve vesmíru žádné speciální postavení ani v prostoru, ani v čase. Koperníkovský princip v této podobě byl však velkým třeskem ohrožen.

Vesmír šitý na míru?

Carter ale zdůrazňoval, že bez ohledu na předsudky musíme uznat, že v našem vztahu k vesmíru je něco speciálního. Na vědecké konferenci v roce 1974 prohlásil: "I když naše postavení ve vesmíru není nutně centrální, je rozhodně v nějakém smyslu privilegované." Tato privilegovanost vyplývá ze zákonů, kterými se vývoj vesmíru řídí. Existuje řada důvodů, které nás mohou vést k přesvědčení, že tyto zákony byly stanoveny tak, aby zaručily naší pohodlnou existenci. Především je pro nás příznivá síla gravitace. V důsledku velkého třesku se vesmír rozpíná, takže hmotné částice se od sebe více a více vzdalují. Proti tomuto rozpínání však působí gravitační síla mezi částicemi, která se je naopak snaží k sobě přitahovat.

Výsledkem může být jedna ze tří cest - kterou si vesmír vybere, závisí na určitých fyzikálních podmínkách. Podle prvního scénáře gravitace nikdy nezvítězí nad rychlostí rozpínání, která byla částicím udělena na počátku. Takto to vypadá v "otevřeném vesmíru", částice se od sebe stále více vzdalují a s jejich vzájemnou vzdáleností slábne gravitační přitažlivost mezi nimi. V tomto scénáři by se nevytvořily galaxie, možná ani samotné hvězdy. Jak by to vypadalo v případě, kdyby gravitační přitažlivost výrazně zvítězila nad počáteční expanzí? Galaxie a hvězdy bys se mohly na určitou dobu vytvořit, ale pak by se rychle zhroutily jedna na druhou a vesmír by skončil opětným smrštěním ve stavu obrovské hustoty hmoty - tomuto opaku velkého třesku se říká "velký křach" a odpovídajícímu vesmíru "uzavřený vesmír".

Třetí, "kritický", scénář vyžaduje jemné vyladění mezi přitažlivostí a rychlostí rozpínání. Hustota hmoty ve vesmíru je právě taková, aby gravitace téměř přesně kompenzovala účinek rozpínání. Gravitace táhne částice k sobě právě tak, že se vytvoří galaxie a v nich hvězdy. Celkové rozpínání se zpomaluje, ale nikdy nepřejde z opětovné hroucení, takže vesmír má zajištěný dlouhý plodný život.

Kosmická koincidence

Všechny tři scénáře jsou v souladu s Einsteinovým gravitačním zákonem. Který z nich se realizuje, je určeno hodnotou určitého parametru, který souvisí s hustotou hmoty ve vesmíru - astronomové jej označují symbolem Ω - posledním písmenem řecké abecedy "omega". Jednu sekundu po velké třesku má Ω zcela určitou hodnotu, pro kritický scénář je Ω = 1. Kdyby hodnota parametru byla jen o nepředstavitelně malé číslo - jednu miliontinu miliardtiny - větší než jedna, vesmír by skončil ve velkém křachu dříve, než by v něm mohl vzniknout život. Podobně by se všechna hmota rozletěla daleko od sebe dřív, než by mohly vzniknout obyvatelné světy, kdy byl parametr Ω o stejnou hodnotu menší než jedna. Ani v jednom případě by nevzniklo životodárné prostředí, jakým je naše sluneční soustava, protože by neexistovaly příhodné malé hvězdy jako Slunce.

To není jediná kosmická koincidence, kdy je nějaký parametr jemně vyladěn na životu příznivou hodnotu. Je-li síla gravitace správně vyvážena proti počáteční expanzi tak, aby se vytvořily hvězdy, je další důležitou veličinou účinnost, se kterou Slunce uvolňuje energii vzniklou jadernou syntézou vodíku v heliu - odpovídá jí číslo 0.007. Číslo znamená, že porovná-li se atomová hmotnost původního vodíku s hmotností vzniklého helia, zmizelo asi 0.7 procenta. To je energie - především tepelná - která zajišťuje život na Zemi.

Jaký je zde prostor pro možnou odchylku? Účinnost tohoto procesu by se zvýšila, kdyby vzrostla síla, jež k sobě "lepí" částice v jádru atomu. Kdyby ale byla větší než 0.008, veškerý vodík, který po velkém třesku vznikne, by se téměř okamžitě přeměnil v helium a na palivo ve hvězdách by nic nezbylo. Jinými slovy, krátce po vzniku by byl vesmír mrtvý. Kdyby však naopak toto číslo bylo menší než 0.006, jaderné lepidlo by bylo tak málo účinné, že by se helium nemohlo vytvořit a jaderná syntéza ve Slunci by se nikdy nezažehla. Ani v tomto případě by život nemohl existovat.

Pak je zde fakt, že elektrická síla mezi nabitými částicemi je asi 10⁴⁰krát větší než gravitační přitažlivost. To dává atomu základní charakteristiku. Kladně nabité jádro přitahuje záporně nabité elektrony, přitahuje je však i gravitačně. Malá změna poměru mezi gravitační a elektrickou silou by pozměnila charakteristiky atomů natolik, že by se změnily charakteristiky hvězd. Změna jedním směrem by vedla k vesmíru, kde by se nevytvořily planety kolem hvězd. Změna druhým směrem by ohrozila existenci supernov, které zásobily vesmír uhlíkem, v němž spočívá chemie života. Existují i další příklady - zmenšíme-li hmotnost neutronu jen o jedno procento, nevytvoří se atomy.

Zdroj: Michael Brooks, Velké otázky: Fyzika

28.10.2011, 01:38:00   Publikoval Luciferkomentářů: 40