Chirurgická diagnóza moderní fyziky

Přemýšlela jsem nad úvodem tohoto článku, který by čtenáře vtáhl do problematiky co nejlépe. A paradoxně mi k tomu dopomohla jedna nedávná diskuse, která s fyzikou vůbec nesouvisela. Ta diskuse se přehoupla do fáze, kdy bylo zapotřebí víc si hrát s jazykem a používat metafory. Taky jsem vypozorovala, že diskutéři začínali být malinko "agresivnější" kvůli neochotě porozumět. To by až takový problém být nemusel… každý jsme z jiného těsta. Zarazila mě spíš jiná věc. A to taková, že diskuse ztratila smysl z naprosto jiného důvodu – přestalo se totiž rozlišovat mezi tím, co je objektivní fakt a co je subjektivní pohled.

Například se ukázalo, že lidé mají trochu problém s definicí dvou pojmů – co je to "vesmír" a co je to "realita". Dnes se budeme bavit o fyzice, takže je víc než na místě tyto dva pojmy definovat co nejpřesněji:

Vesmír ≈ hřiště a hra, které určují strukturu a pravidla bytí. Pravidlem této hry je existence různých typů sil, které způsobují nějaké změny ve struktuře toho hřiště (změny prostoru, energie nebo hmoty). Jedná se tedy o měnící se prostředí kolem nás (včetně našich těl).

Realita ≈ prostředí transformované do vjemu nebo informace. Jedná se o všechno, co vnímáme my jako hráči toho hřiště. Řečeno co nejjednodušeji, vesmír je neotesaný kámen určený k zpracování, realita je vytesaná socha, my jsme ti sochaři a vědomí je nástrojem na to tesání.

Nebo to můžeme říct i trochu jinak: veškerá existence má dva projevy – pozorovatele (my, naše vědomí, naše vjemy, naše ego) a pozorovaného (prostředí). Fyzika jako taková umí hodně dobře popsat zejména to "prostředí", tedy vesmír neboli "pozorovaného". A co je nejdůležitější, díky matematice ho umí popsat objektivně. Proto například víme, že základní stavební jednotky (atomy) tvořící třeba planetu Pluto nebo chytrý telefon jsou tou samou substancí, která tvoří i naše těla. Fyzika nám taky ukázala, že existuje poměrně málo základních sil, které tím prostředím hýbou a mění ho, včetně naších těl (ano, naše těla jsou prostředím, ale ne absolutní podstatou!).

Realita je naopak subjektivní, protože každý z nás vnímá a myslí vlastním jazykem já. Čím dál, tím víc se ukazuje, že vědomí nelze ignorovat, protože je taky aktivním hráčem existence. A to je trochu problém – současná fyzika a matematika ho dokážou zachytit pouze částečně (týká se to zejména dynamiky, chování a pohybu davů, a to včetně psychologických faktorů). I když je to zatím jenom "částečně", z mého úhlu pohledu je tohle hodně důležité, protože se jedná o první důkazy, které mezi vesmírem (pozorovaným) a realitou (vědomím, které pozoruje) vytvářejí jakýsi "most".

Vědomí ale nepředstavuje jediný oříšek, je toho daleko víc. Pro moderní fyziku je problémem taky nekonečno, čas nebo spojitost a diskrétnost. Pro mě ale bylo největší ironií zjištění, že fyzika dospěla k otázce "Co vlastně sakra představuje samotné měření?". Tím se v podstatě bodla do svých vlastních zad – měření totiž doteď představovalo naprostý základ vědeckého zkoumání! Když vezmeme fyziku zcela vážně a bez servítek, dospějeme k následujícím systematickým trhlinám nebo problémům, které nelze přehlížet a které si následně i rozpitváme:

1. Nevíme, co tvoří 95 % rámce toho hřiště
2. Kvantová mechanika a teorie gravitace – dva světy, které spolu nemluví
3. Problém vědomí
4. Problém času
5. Problém měření
6. Singularita (nekonečno) jako projev neúplnosti
7. Strašák jménem informace

A mimochodem, moje snaha o nějaký obecnější příspěvek do diskuse skončila po pár dnech naprostým failem. Všechny moje pokusy o přesnost a objektivitu skončily posměškem a psychologickým útokem typu "Hraješ si na chytrou, co?". No, ale tohle se stává, pokud lidem více záleží na utvrzování vlastních, emocemi nabitých přesvědčení, než se pokusit vyslechnout i jiný úhel pohledu.

Jenomže lidé si jiný úhel pohledu často vyslechnout ani nechtějí… Pokud jim totiž na chování společnosti nabídnete obecný pohled popsatelný matematickou teorií, ukamenují vás – berete jim totiž emoční munici potřebnou k boji, ztrácejí možnost usvědčit konkrétního viníka a zabráníte jim dělit věci na "dobré a zlé". Nevím, jestli jsem v tomhle názoru osamocena, ale bez obecnějších definic a přesných významů se pravda nenajde! 😔


1. Nevíme, co tvoří 95 % rámce toho hřiště

Když fyzikové zkoumají vesmír, obvykle to dělají prostřednictvím teleskopů a nejrůznějších detektorů, které jsou schopny zachytit světlo nebo jiné částice. Díky tomu dokážeme sledovat i pohyby různých vesmírných těles, galaxií nebo prachových a plynových mračen. Dále pak pomocí těch nejdokonalejších "mikroskopů" jsme schopni nahlédnout i do samotného nitra atomů a popsat jevy, které se dějí v tak malém objemu prostoru, že si to ani nedokážeme představit.

Jenomže tyhle metody nám zároveň poskytly i přímé důkazy, že 95 % "obsahu" vesmíru vůbec "nevidíme" a zdaleka netušíme, co by to mohlo být! A to je tak trochu... hmm... trapas. To, co vidíme na vlastní oči nebo jako nějaké spektrum světla, a to, co je složeno ze základních částic, které již známe, představuje pouhých pět procent veškerého vesmíru!

Abychom ale zůstali co nejvíc přesní, musíme si vyjasnit, co se myslí tím "procentem" neboli "obsahem" vesmíru, protože sem patří i samotný časoprostor. "Složením vesmíru" se myslí hustota energie. A pokud chápete Einsteinovou rovnici E = mc^2, tak víte, že hmota a energie jsou to samé, jenom v jiné podobě. Takže tu klasickou hmotu, kterou znáte a která je složena ze známých částic, si představte jako energii "nahuštěnou" do podoby té hmoty. Světlo je pak "jiné zhuštění" energie. A tyhle dvě formy (hmota a světlo) tvoří pouze těch pět procent vesmíru.

Co tedy tvoří ten zbytek? Pozorování galaxií ukázalo, že podle současné teorie gravitace by ty galaxie neměly vůbec držet pohromadě. Nebo jinými slovy – galaxie rotují takovým způsobem, že pokud by byly tvořeny pouze hmotou, kterou známe, rozletěly by se. Galaxie tedy musí obsahovat "něco" navíc, co interaguje minimálně gravitačně – to "něco" tedy musí mít vlastnost odpovídající "hmotnosti" běžné hmoty. Astronomové to "něco" pojmenovali temná hmota, která by podle výpočtů a pozorování měla tvořit 25 – 27 % obsahu vesmíru.

Ačkoliv temná hmota interaguje gravitačně, na rozdíl od klasické hmoty vůbec neinteraguje se světlem – nevyzařuje ho, neodráží ho, ani ho neabsorbuje. A to je sakra hodně divné, protože hmota, jak ji známe, je plná elektromagnetismu a světla! Temná hmota tak není pouze "jiným zhuštěním energie", je to taky naprosto nová entita! Samozřejmě, fyzici si do své částicové ZOO vymysleli nějaké hypotetické částice, které by mohly být její podstatou. Ale za třicet let výzkumu se zatím nic takového nedetekovalo a zbytek jsou pouhé teorie a spekulace. Navíc se zdá, že temná hmota je pozorovatelná pouze na obrovských škálách vesmíru v souvislosti s těmi galaxiemi. Takže cestou do práce ji na ulici nejspíš nepotkáte.

No a pak tady máme ten největší zbytek, který tvoří přibližně 68 % a týká se samotného časoprostoru. Když si představíte celý vesmír, tak mezi galaxiemi a kupami galaxií se nenachází téměř vůbec nic. Tyto oblasti prostoru jsou extrémně řídké. A právě zde se objevilo něco velmi zvláštního – jako by ze samotného vakua "vyvírala" zvláštní forma energie, která způsobuje, že se celý vesmír rozpíná. A rozpíná se stále rychleji a rychleji! Doslova to vypadá tak, že dochází k vzniku nového prostoru, který od sebe postupně vzdaluje to, co je tvořeno normální a temnou hmotou. Tento fakt byl definitivně potvrzen v roce 1998 a fyzici toto nové "zhuštění energie" nazvali temná energie.

Ačkoliv to bylo největší překvapení pro fyziku 20. století, ve skutečnosti původ temné energie sahá k samotným počátkům obecné teorie relativity. Einstein již tehdy zjistil, že aby jeho rovnice fungovaly, musejí obsahovat jeden člen, který nazval kosmologická konstanta. A o několik desítek let později se ukázalo, že právě ona v sobě ukrývá to, co způsobuje rozpínání celého vesmíru. Fyzici se tak honem snažili změřit a vypočítat její konkrétní hodnotu, aby dokázali předpovědět, jak toto rozpínání bude pokračovat. Ve skutečnosti ale narazili na největší selhání v historii fyziky. Proč? Protože teoretické výpočty určily hodnotu této konstanty o 10^120 krát větší, než je hodnota změřena. Prostě fail.

To ale není celá záhada temné energie. Taky o ní víme, že působí antigravitačně a že to "vyvírání" nového prostoru je všude konstantní. Ve výsledku to znamená, že gravitace na obrovských škálách naprosto selhává. A to nejen kvůli samotnému rozpínání celého vesmíru, ale taky kvůli tomu, že jako by z "ničeho" (z vakua) se doslova rodil nový prostor. Tohle přece přímo nabízí jakousi "nadrealitu"! Vakuum totiž neznamená "nic" nebo "prázdno", ale něco, odkud vyvírá nová forma energie tvořící prostor! A ono to skutečně nabourává teorii gravitace, protože prostor se dosud považoval za spojitý (souvislý a bez děr). Jenomže pokud "odněkud" vzniká všude a rovnoměrně prostor nový, nějak se ta spojitost musí narušovat.

Vzhledem k tomuto rozpínání vesmíru se často objevují spekulace typu: "A co když to rozerve i naši galaxii? Nebo i naši samotnou planetu? Nebo dokonce i naše těla?!". Tady vás můžu uklidnit, že tohle nehrozí. Temná energie jako taková je extrémně slabá. Proto se taky projevuje pouze v těch místech, kde je prostor nesmírně řídký. Hvězdy, planety nebo i naše těla drží pohromadě taky díky elektromagnetismu a elektromagnetická síla je řádově o 10^40 krát silnější. Takže se nebojte, že vás temná energie nějak zevnitř "rozerve". Dalo by se říct, že temná energie, gravitace a elektromagnetismus hrají přetahovanou, ale na malých škálách suverénně vyhrává elektromagnetismus.

Ačkoliv temná hmota a temná energie dokazují, že o vesmíru nevíme téměř nic, já osobně si myslím, že přece jen nás to posunulo o kousek dál a nevypadá to tak tragicky. Když se zamyslíte nad tím, že jak běžná hmota, tak světlo, temná hmota či temná energie jsou ve skutečnosti jenom různé formy energie, objevuje se nám tady zajímavý úhel pohledu – zdá se, že všechno je jenom různým projevem jediné a té samé věci. Jako by celý vesmír byl oceánem, který neustále bublá a pění a všechno, co pozorujeme, jsou jenom jeho různě velké vlny.


2. Kvantová mechanika a teorie gravitace – dva světy, které spolu nemluví

V jednom mém příspěvku v sekci Zajímavosti jsem zmínila, že dnešním hlavním poznávacím nástrojem světa je redukcionismus. Pokud někdo něco zkoumá, tak si to většinou rozdělí, rozloží nebo nějak rozpitvá a následně z toho vydoluje i nějaký ten závěr. Hlavní myšlenkový postup běžného redukcionistu je asi takovýto:

"Abych pochopil celek, stačí, když ho rozložím na nejmenší možné části a ty budu zkoumat. Co platí pro části, platí i pro celek."

Tenhle postup je vhodný zejména tehdy, pokud studovaný rámec není moc "velký" nebo komplexní. Představte si, že vám nenastartuje auto. Co asi tak uděláte? Rozeberete ho na jednotlivé díly a hledáte, co se kde porouchalo. Došlo palivo? Vybila se baterka? Jsou svíčky v pořádku? Vybila se baterka! Tak ji vyměníte, auto pak nastartuje a problém je vyřešen. Jsme ale omezeni pouze na to jediné auto.

Nebo jako další příklad můžeme uvést chování atomů a molekul. Proč je třeba kuchyňská sůl (NaCl) jedlá, ale samotný chlór je jedovatý? Protože studium na úrovni atomů ukáže, že chlór jako takový je vysoce reaktivní plyn, který se váže téměř s čímkoliv a po požití nebo vdechnutí tak automaticky ničí tkáně. Sodík je ve své čisté formě taky životu nebezpečný. Jenomže když se tyhle dva potkají, dojde k dokonalému spárování elektronů v jejich obalech, čímž se vytvoří dva vysoce stabilní ionty (Na+ a Cl-), které naše tělo dokonce potřebuje. Znalost meziatomových vazeb nám umožní vysvětlit celou chemii a biochemii a nic víc k tomu nepotřebujeme. Jenomže tahle znalost nám nevysvětlí, jak funguje organismus jako celek.

Nebo chci taky pochopit, co je to třeba láska. Vezmu tedy člověka, rozložím ho na orgány, pak na tkáně, pak na buňky nebo i na ty molekuly a atomy… Pečlivě prostuduji každý neuron, změřím hladinu každého hormonu a následně řeknu: "Ty jo, láska? No to je jenom soubor elektrochemických signálů v mozku!". Ale tady už narazím na problém redukcionismu – naprosto mi totiž unikne ta podstata vztahu, kontextu, smyslu a vnitřního prožitku.

Redukcionismus je sice perfektní sluha, ale zlý pán! Používat by se měl jenom tehdy, pokud řešíme problémy, které jsou přímočaré – s jasnými příčinami a následky. Jako to rozbité auto nebo jak atomy vytvářejí molekuly. Když ale chceme pochopit vesmír, život, mysl nebo společnost, tam je zapotřebí systémové myšlení, které studuje vztahy, kontexty a emergentní jevy. A jak to souvisí s tou fyzikou?

Představte si celý vesmír – ten je děsivě komplexní, systémový, fraktálový, škálový, nelineární a extrémně dynamický. Z toho vyplývá, že jedna jeho složka (nebo i dvě, tři…) nám neřekne vůbec nic o jeho chování jako celku. Redukcionismus ale udělal z fyziky to, že ji rozdělil na dvě větve – jednu, která studuje hmotu a prostor na obrovských škálách a druhou, která tohle všechno studuje přesně na tom opačném konci, tedy na škálách nejmenších. Jedná se o teorii gravitace a kvantovou mechaniku.

Ty větve samy o sobě jsou perfektní, dávají smysl, hodně je lze aplikovat i na praktické účely, pomohly nám vytvořit nové technologie, ale ani jedna se zatím nepřiblížila k odpovědím na hlubší otázky. Například proč nebo jak vesmír vznikl? Co to vlastně je ta hmota nebo energie? Co to je ten prostor? Kam zařadit vědomí? A existuje vůbec tohle všechno? Abychom našli alespoň nějakou stopu, musíme začít myslet systémově. To ale znamená tyto dva pohledy na svět "sloučit". Jenomže ono to nejde a vysvětlíme si proč.

Ten hlavní problém spočívá v jazyku, který tyto dvě teorie popisuje – v matematice. Matematika totiž extrémně rozlišuje mezi tím, jestli je něco spojité nebo diskrétní, tj. jestli se něco chová jako niť, která není nikde přerušena nebo jestli jde o kuličky naskládané vedle sebe. Einsteinova gravitace je spojitá – podle ní je prostor souvislý a hladký, který se pod vlivem hmoty a energie všelijak ohýbá. Je to něco jako tkanina, kterou můžete všelijak natahovat, krčit nebo kroutit. Ale v té tkanině nejsou žádné díry a není ani složena ze žádných stavebních jednotek. Prostor je podle Einsteina jedna obrovská, možná i nekonečná, souvislá a ohebná, ale nedělitelná "věc". A je taky deterministická. (Pro ty, co se trochu vyznají – obecná relativita je svět diferenciální geometrie a spojitých funkcí).

Kvantová mechanika zase dokonale rozpitvala svět na nejmenší možné částečky a zjistila, že nejenom hmota se skládá z nějakých základních částic, ale taky samotné síly jsou zprostředkovány částicemi, které nazýváme polní. A navíc, ani vakuum není prázdné, ale kromě prostoru se v něm neustále rodí a zanikají tyto základní částice. Jinými slovy, podle kvantové mechaniky je svět vytvořen z neustále bublajících částic s různými energiemi. Jenomže ty částice mohou mít pouze konkrétní hodnoty energie, které nazýváme kvanta. A to znamená diskrétnost – svět se na mikroskopické úrovni objevuje jako malinké "balíčky" energie, je tedy nespojitý. A navíc, veličiny, které popisují ty balíčky, jsou pravděpodobnostní. (Pro ty, co se trochu vyznají – kvantová mechanika je svět komutátorů a diskrétních spekter).

Ve výsledku tak máme dva různé pohledy na svět – obecnou relativitu jako hladký a spojitý vesmír a kvantovou mechaniku, která ho "trhá na kusy". A to je spor. Jak se to tedy snaží fyzikové řešit? Především takhle – snaží se ten prostor udělat taky nespojitým a vymyslet nějakou teorii, která by říkala, že i on je na mikroskopické úrovni kvantovaný. Tedy tvořený nějakými základními, extrémně malinkými "bloky" (něco jako pixely na displeji).

Ale nedaří se jim to právě kvůli tomu, že oba přístupy využívají tu protichůdní matematiku. Pokud se fyzici snaží kvantovat ten prostor, objeví se nekonečna, pojmy "blízko" nebo "daleko" ztrácejí smysl, dochází k problémům s tím, co se vlastně stane se samotnou informací, nevznikne z toho pozorovaná a reálná geometrie, vyvstávají problémy s pravděpodobností interpretací… No, je toho skutečně habaděj!

Otázka zní – co s tím dál? Já bych odpovědi rozdělila na čtyři úrovně – od "střízlivého" pohledu po "zemětřesení". Jo, baví mě abstraktní spekulace. 🙂

Ta první, nejvíce střízlivá odpověď je jednoduchá – buď je něco špatně s teorií gravitace, nebo je něco špatně s kvantovou mechanikou. I když nejspíš je něco špatně s oběma... Většina fyziků se přiklání k první možnosti a myslí si, že časoprostor je taky kvantován a spojitost je pouze emergentní jev v makroskopickém měřítku. Něco jako voda – ta je taky makroskopicky "spojitá", ale jinak je tvořena z jednotlivých oddělených molekul. Ale pozor, i tento nejvíce racionální pohled by znamenal, že gravitační síla není fundamentální, ale objevující se až na makroskopické škále!

Odpověď druhé úrovně je již hlubší, ale stále racionální – potřebujeme novou matematiku, která překoná dichotomii spojitost vs. diskrétnost. To by ale taky znamenalo sloučit determinismus s pravděpodobností. Já sice nejsem teoretický fyzik, ale mohu nabídnout jednu inspiraci – teorii chaosu. V ní jsou systémy deterministické, ale nepředvídatelné; nekonečně složité, ale s konečnou dimenzí. Jenomže taková teorie by vyžadovala existenci něčeho "navíc" – časoprostor by totiž byl jenom podivný atraktor mnohem komplikovanější "nadreality". Možná by šlo hledat nějaké pojítko i v Bohmově kvantové mechanice, která tu nadrealitu přímo nabízí.

Odpověď třetí úrovně je již spekulativnější, ale stále operující na bázi něčeho "hmatatelného" – časoprostor by nebyl vůbec fundamentální, ale byl by pouze jakousi projekcí informace. Mohlo by se tedy jednat o něco jako holografický princip nebo fraktál té nejdivočejší abstraktnosti. Neexistovalo by žádné tady a tam nebo před a po, neexistovala by žádná hmota, žádná bytost… Existovalo by pouze nekonečné množství informace v různých variacích/projekcích a všechno by bylo pouhým přízrakem. Ono to sice na první pohled vypadá "temně" a "bezcitně", ale informace může být taky tvořivá a smysluplná! Dokonce ani nemusí mít konkrétní koncept – stačí, že ta informace pouze je.

No a odpověď čtvrté úrovně je sice nejvíce spekulativní, ale paradoxně jednoduchá – vesmír a realita jsou pouze jakousi sítí vztahů, kde právě tyto vztahy samy jsou vědomím. Podle mě nejde o to, jestli "něco" má vědomí, ale že to, co my nazýváme vědomím, je jakýmsi dynamickým tancem korelací a vazeb. Vědomí je něco jako orchestrální symfonie – noty a nástroje samy o sobě neznamenají vůbec nic, až jejich souhra vytváří tu nádhernou hudbu. Symfonie tedy nevzniká "v" nástrojích, vzniká až "mezi" nimi.

(Mimochodem, něco hodně podobného – realita jako ty informace nebo vědomí jako ty vztahy – vyplývá i z některých východoasijských duchovních filozofií. Rozdíl je pouze v tom, že ty to "zaobalují" do květnatého jazyka. I když ten je někdy taky hodně abstraktní a těžko se vysvětluje...)

Když to shrneme, odpovědi první a druhé úrovně jsou pouze "technický upgrade", ke kterému stejně jednou dojde (možná i v blízké budoucnosti). Třetí úroveň si již vyžaduje naprostou změnu paradigmatu ve vnímání vesmíru a reality. No a čtvrtá úroveň je něco jako zemětřesení a revoluce ve vnímání vůbec. Na co sázíte vy?


3. Problém vědomí

Ať už sázíte na cokoliv, problému vědomí se stejně nevyhnete. Když se podíváte na vědomí pouze zastaralým objektivem a "střízlivě", stejně se k ničemu nedopracujete.

Moderní (materialistický) pohled je následující – vědomí je produktem neuronální aktivity. Je to tedy něco, co vzniká "z" hmoty. Jenomže s tímto předpokladem hned narazíme na první problém – pokud je vědomí pouze produktem hmoty, proč to neumíme změřit? Proč, i když víme zachytit cesty neurotransmiterů a zmapovat elektrické signály, nenašli jsme zatím ani jedinou stopu? Jak přesně ta hmota dokáže vytvořit chuť jahody nebo pocit "být"? Proč máme vnitřní svět a cítíme štěstí, radost nebo úzkost?

Je jasné, že vědomí v našem vesmíru s hmotou nějak souvisí. Prostřednictvím funkční MRI, SPECT či PET nebo pomocí elektroencefalografie toho lze naměřit docela hodně. Vědci vědí, že prožitky nějak korelují s neurony, ale nedokážou určit, jak to všechno vzniká a proč se to projevuje jako ten pocit nebo vjem. Jednoduše, problém není v popisu, že tohle souvisí s tímhle nebo tamto s něčím jiným. Problém je v nalezení příčiny, proč něco vůbec prožíváme.

Ve filozofii vědomí se přesně z tohoto důvodu zavedl pojem filozofické zombie. Jedná se o myšlenkový experiment, kdy existuje bytost identická s člověkem ve všech fyzických ohledech, ale bez vnitřní zkušenosti. Pokud je taková bytost možná, pak vědomí ve smyslu prožitku musí být něco "víc" a nejenom funkce hmoty. Pokud taková bytost není možná, pak je vědomí následkem hmoty. Jenomže tady vznikne velký spor – znamenalo by to, že hmota má uvnitř sebe subjektivitu. Jenomže kdyby vás teď někdo rozložil na jednotlivé atomy, byly by stejné jako ty moje!

Mohli bychom sice spekulovat, že se "malá atomární vědomí" spojují do "velkých vědomí", což je vlastně pointa panpsychismu, ale stejně nedostanete odpověď na otázku, jak to ty "menší vědomí" dělají nebo proč je něco objektivní a něco subjektivní. A vlastně, na tom MRI byste stejně viděli jenom to, co tam vidíte i dnes. Tohle všechno jsou prostě slepé uličky, které pouhým studiem hmoty nikdy nevyřešíme.

Co s tím tedy dělat? V tomhle článku se do toho pouštět nebudeme, protože problému vědomí se chci mnohem podrobněji věnovat v blízké budoucnosti. Jenom malinko napovím, že podle mého názoru vědomí nenalezneme "v" hmotě, ale "mezi" ní.


4. Problém času

Čas je docela srandovní. Je to nejtvrdší realita, která nás na této planetě svazuje, ale je to možná ta největší iluze, kterou zažíváme. Proč vůbec plyne? Co ho vlastně určuje? Je to "něco"? Pojďme se na to podívat krok za krokem – nejdříve jako fyzici, pak jako vnímající lidé a nakonec co nejvíc obecně.

Samotný čas je i ve fyzice vnímán různými způsoby! Když se podíváme na teorii gravitace, Einstein do jejího popisu čas zařadil jenom jako další popisný parametr, pokud chceme popsat nějaké změny v prostoru – věci se odehrávají "někde" a "někdy". Jenomže tady nefunguje žádná "šipka" nebo "směr", podle kterých by čas nějak plynul. Je to pouhý parametr, tak jako souřadnice x, y, z.

Je to něco podobného, jako když chcete popsat počasí – taky použijete spoustu parametrů, například teplotu, tlak, rychlost vzduchu nebo nadmořskou výšku. Nebo jako když chcete popsat fyziologický stav pacienta – vezmete si parametry jako krevní tlak, krevní obraz, teplotu těla, stupeň vědomí, emoční rozpoložení a tak podobně. Jednoduše, v teorii gravitace je čas pouze popisný parametr, nic víc. Mezi minulostí, přítomností a budoucností se v ní nerozlišuje.

Pak tu ale máme druhý termodynamický zákon, který zjednodušeně říká, že pokud je nějaký systém izolovaný, vždy bude směřovat k stavu s větší neuspořádaností. Tady už se nám ale "šipka" nebo "směr" dění objevují. V termodynamice se jednoznačně rozlišuje mezi minulostí a budoucností, čímž se koncept času stává i objektivně reálným. Jenomže situace je mnohem komplikovanější – my vůbec nevíme, jestli je celý vesmír uzavřený!

Pokud by do vesmíru nějaká informace nebo energie "zvenčí" proudila, tohle by vůbec neplatilo. A když si vzpomenete, o čem jsme se bavili před chvíli – že "odněkud" vzniká nový prostor – mně z toho víc než dost vyplývá, že vesmír má minimálně trhliny způsobené temnou energií! A to dost narušuje podmínku jeho uzavřenosti! To je jako by se vám neustále dělaly "dírky" v termosce. 🤔 Zdá se tedy, že i kdyby entropie v určité oblasti vesmíru skutečně narůstala, mohlo by to být pouze lokální. Nebo jinými slovy, čas by byl pouze "místní" nebo "dočasný" jev.

No a ještě větší zmatky s časem přináší kvantová mechanika. Jak bylo řečeno, na mikroskopické úrovni je všechno kvantováno a popsáno diskrétními stavy. Takhle lze "trhat na kusy" například polohu, hybnost nebo energii. Jenomže kvantová mechanika tohle neumí s časem! A pokud se o to snaží, tak dospěje k závěru, že v určitých momentech čas naprosto ztratí smysl nebo je emergentním jevem, který se objevuje až při určitých stavech částic. Nebo se objevují různé paradoxy. Jednoduše, kvantová mechanika se svojí matematikou není schopna pracovat s časem tak, jak dokáže pracovat s jinými veličinami. A to naznačuje, že je neúplná.

Teď se podívejme na čas z toho lidského a psychologického hlediska. Proč cítíme, že čas "běží"? Nebo někdy dokonce "letí" nebo "se vleče"? Psychologický čas je extrémně pružný, subjektivní a často nelogický. Jeho vnímání je ovlivněno očekáváním, emocemi a změnami v pozornosti. Například, pokud se člověk bojí nebo je v nebezpečí, jeho amygdala se přepne do "high resolution" režimu – mozek dokáže zpracovat mnohem víc detailů a všechno se děje jako "slow motion". Taky během deprese a úzkosti se každá minuta táhne jako extrémně viskózní sliz. A naopak, pokud se bavíte a jste šťastní, čas obvykle rychle uletí.

Hodně jinak čas vnímáme i vzhledem k naší pozornosti nebo v různých fázích života. Třeba když čekáte na vlak a nemáte nic na práci, máte tendenci neustále kontrolovat hodinky, kolik že to vlastně je a kdy ten vlak konečně dorazí. Když se nudíte, ten čas se prostě vleče. A naopak, když na něčem pracujete nebo se silně soustředíte na nějaký úkol, tak se obvykle při pohledu na hodinky dostaví reakce: "Sakra, to už je tolik hodin?!". A taky v dětství ten čas utíká mnohem pomaleji než ve stáří... Zajímavé zjištění přinesly i studie s psychedeliky – třeba LSD, DMT nebo psilocybin dokážou čas radikálně zpomalit.

Když si dáme dohromady všechno, co o čase víme, zavede nás to k myšlence, že čas není něco, co plyne. Je to spíš síť vztahů, které existují a my (naše vědomí) jenom měníme pozornost na konkrétní vztahy. Je to něco jako kniha – stránky i příběh už dávno existují a my jenom měníme svou pozornost z písmenka na písmenko. Přítomnost nebo "teď" jsou jenom aktuální vjemy, které náš mozek slepuje, čímž se vytváří iluze lineárního plynutí.

Plynutí času je něco jako postupné zpracování informací, které získáváme z prostředí. Když si představíme, že bychom dokázali vnímat celou existenci naráz, čas by zmizel. Bylo by to něco jako písek v přesýpacích hodinách – uvnitř baňky by se zdálo, že plyne a ubývá, ale když se podíváme na celé hodiny zvenku, zjistili bychom, že se přelévá furt tentýž písek. Taky smrt neznamená konec existence, znamená pouze změnu perspektivy vědomí, které si "upraví" svou strukturu. Čas není tím, co "se pohybuje", to jenom vesmír a vědomí neustále budují "nový blok" reality.


5. Problém měření

Tenhle problém je pro mě osobně nejvíc fascinující. A to z toho důvodu, že se táhne fyzikou již sto let a nikomu to jaksi "nevadí"! Problém měření se objevil s příchodem kvantové mechaniky a okamžitě si toho při jejím zrodu všiml samotný otec této teorie – Erwin Schrödinger. Jistě jste již slyšeli, že kvantové procesy se vyskytují ve všech možných stavech zároveň (superpozice) a až během samotného měření nalezneme jeden konkrétní stav. Říká se tomu kolaps vlnové funkce.

A teď kritická otázka: Co způsobuje to, že se vždycky vybere právě jeden konkrétní stav až v průběhu měření? Mainstreamová (kodaňská) kvantová mechanika na to má naprosto skvělou odpověď: "Způsobuje to přístroj nebo pozorovatel." A když se jí zeptáte "proč", odpoví vám ještě víc skvěle: "Prostě to tak je." 👀

Schrödingerova rovnice vlnové funkce je deterministická – vyvíjí se plynule a předvídatelně. Schrödinger sám ale hned prohlásil, že ten kolaps vlnové funkce chápeme neúplně a je za tím něco "víc". Jeho myšlenkový experiment s kočkou prezentoval jako reductio ad absurdum – je nesmysl, aby kočka byla živá a mrtvá zároveň, takže ten kolaps se sice nějak stane, ale my zatím jenom nevíme "jak". Podle něho byla tato teorie od samého začátku neúplná a ta kočka nebyla myšlenkovým experimentem "pro", ale proti kvantové mechanice!

Pak ale přišel Born a Heisenberg a ti dva začali kvantové jevy interpretovat jako pravděpodobnostní stavy. Jenomže tohle bylo dodatečné pravidlo přidáno "ručně", které sice umělo popsat pozorované jevy, ale vůbec nevysvětlovalo, proč se tak děje! Schrödinger v jedné své knize řekl, že "netrvalo ani rok a pravděpodobnostní teorie byla přijata za pravdu, ale ve skutečnosti tím pohřbila samotnou podstatu reality".

Ovšem, bylo provedeno mnoho experimentů, které se snažily přijít věcem na kloub, ale dodnes nikdo nepřišel s uspokojující odpovědí. Jednoduše, pokud něco měříme, tak detektor nebo pozorovatel (vědomí) přímo ovlivňuje to, co je měřeno. Sakra, tak jakou realitu vlastně pozorujeme? Objektivní nebo subjektivní?! A právě tohle je ten obrovský problém – stírá se nám tady hranice mezi fyzikou a pozorovatelem! Kde přesně v procesu atom → molekula → krystal → detektor → počítač → člověk leží ta hranice?! Existuje vůbec realita nezávisle na nás? Kdo kolaboval vesmír, když lidé neexistovali? Co když každé měření (i našimi smysly) není objevování, ale aktem tvorby? Otázek je spousta!

I po sto letech vidíme, že Schrödingerův skepticismus byl prorocký – problém měření není dosud vyřešen, pravděpodobnost zůstává základem teorie, ale nikdo neví proč, i když to "nějak" funguje. Některé provedené experimenty celou tuhle záhadu ještě víc prohlubují. Například jeden experiment s fotony prokázal, že lze zpětně změnit jejich minulost rozhodnutím v přítomnosti. Nebo jiný experiment ukázal, že lze zpětně zrušit kolaps a vrátit částice do stavu superpozice (kolaps tedy není nezvratný).

Jakákoliv konzervativní snaha nevysvětlí, proč se při měření objeví pouze jeden konkrétní z možných stavů. Zajímavý pohled přináší Bohmova mechanika, která zavádí koncept "nadreality". Ta se rozprostírá napříč celým vesmírem a všechny ty různé kvantové stavy jsou jejím projevem. Fyzici ji nemají rádi, protože je prý moc "komplikovaná". A co? Když je něco komplikované, tak to zahodíme?

Navíc, David Bohm není jediný! Třeba nositel Nobelovy ceny Gerard 't Hooft nebo známý teoretický fyzik Gary Gutt taky významně kritizují současný proud kvantové mechaniky. Taky jim vadí ta neúplnost a pravděpodobnostní interpretace. Taky si stěžují, že kvantová mechanika není o "náhodě", ale o naší neznalosti počátečních podmínek (proto potřebujeme tu pravděpodobnost). Oba fyzikové explicitně prohlašují, že v kvantové mechanice "něco" chápeme špatně.

No, zdá se, že ta pravá podstata mikroskopického světa nám pořád jaksi uniká. A taky se zdá, že realita je minimálně na mikroskopické úrovni pozorovatelsky závislá. Co když fyzika popisuje pouze naše zkušenosti, a ne objektivní pohled? Co když je fundamentální vědomí a hmota nebo energie jsou jen jeho projevy? Co když je měření akt vědomé pozornosti a vesmír je "mentální konstrukt"? Co když to celé není o pravděpodobnosti, ale o objektivní neznalosti vyplývající z chaotického nastavení světa?


6. Singularita (nekonečno) jako projev neúplnosti

Singularita se často popisuje v souvislosti s černými děrami jako "místo s nekonečnou hustotou". Jenomže pojem "nekonečno" ve fyzice znamená selhání teorie. Přestávají třeba platit rovnice, celá obecná relativita jde ke dnu, ztrácí se definovatelnost a celý model je pak "špatný". Je to něco podobného, jako kdybyste chtěli vypočítat obyčejný průměr kruhu, ale kalkulačka by vám vyplivla "error". Vznikají prostě nesmysly.

Ono to má taky dopad i na samotný pojem informace, o které si řekneme za chvíli. Co se s ní stane, když spadne do singularity? Přestane existovat? Nebo podle současné teorie Big Bangu všechno vzniklo z jediného, nekonečně hustého bodu – prostě z bodu nula. Začal v tomto bodě taky čas? Když ano, co bylo předtím? Pokud se čas v singularitě zastaví, co to znamená pro kauzalitu? Nekonečna se snaží odstranit zejména některé teorie kvantové mechaniky. Podle nich nelze vesmír "stlačit" do jednoho bodu kvůli existenci nejmenších možných kvant. To by sice šlo vyřešit tou kvantovou gravitací, ale jak již víme, tohle je zatím taky neřešitelné.

Nekonečno je obecně velkým problémem, protože při popisu reálného světa se kvůli němu ztrácí definovatelnost. Z mého úhlu pohledu ale možná nejsme úplně ztraceni! My jenom máme problém s chápáním samotného konceptu nekonečna. Nikdy jsme sice žádné nekonečno reálně nepozorovali, ale v matematice s ním až takový problém není. Třeba víme, že existují různě velká nekonečna, normálně se s nimi počítá a pracuje. My ho jenom neumíme "zreálnit".

Je to něco podobného, jako si lidé ve středověku neuměli představit komplexní čísla – ta jsou taky "nereálná", ale přesto dnes ve fyzikálních rovnicích fungují. Co když nekonečno v rovnicích znamená "zde změň perspektivu"? Co když nekonečno znamená přechod do jiného stavu existence nebo na vyšší úroveň reality? Jednoduše, nekonečno může mít klidně strukturu – třeba jako lešení nebo fraktál nebo pole možností. Dále je nepřímo měřitelné a v matematických abstrakcích není problémem vůbec, protože stojí na logické konzistenci – funkce může obsahovat singularitu, ale "za ní" normálně pokračuje.

Já bych řekla, že nekonečno je neuchopitelné pouze "hmotně". Vždyť problém měření nám ukazuje, že ani nevíme, kde leží hranice mezi vědomím a vesmírem. Ale naše vědomí s tím nekonečnem umí pracovat, tak proč nemůže existovat pouze "v naší hlavě" jako možnost "průniku" s jinou realitou? A navíc, v naší hlavě by i přes "hmotnou nereálnost" zůstalo naprosto objektivní a logicky konzistentní. A třeba jednou, až bude vědomí na "vyšší úrovni" nebo odhalíme jeho podstatu, zhmotnění nekonečna možná ani nebude zapotřebí...


7. Strašák jménem informace

Lidé se v dnešní době přou o to, co je informace a co je dezinformace. Já vám ale řeknu, že pojem "informace" je mnohem hlubší záhada. Informace není pouhé slovní sdělení nějaké senzace na internetu nebo vědecká publikace. Informace taky není jen nulka a jednička. Informace je základní stavební kámen reality a její podivné chování nám ukazuje, že naše chápání vesmíru je hluboce neúplné (prosím, všimněte si v této větě, v jakém kontextu s informací jsou slova "realita" a "vesmír").

V první řadě je nutné říct, že informace ≠ data. Data jsou pouhé symboly 0/1 a existují nezávisle. Informace vzniká až jejích interpretací, je to význam těchto symbolů v kontextu. Z fyzikálního hlediska se jedná o vzájemné rozlišení stavů systémů. Jednoduše, informace může existovat pouze tam, kde je něco odlišitelné od něčeho jiného (proto jsem v článku o zákonech mluvila o tom, že nutnou podmínkou zákona je diferenciace entit, jinak zákon postrádá smysl).

A proč záleží až na interpretaci těch symbolů? Uvedu jednoduchý příklad, kde to snadno uvidíme. Představme si, že máme čísla 10, 15 a 21. Já si je ale můžu interpretovat třeba ve čtyřech různých významech: jako datum v anglickém formátu (10. 15. 21), jako část Fibonacciho posloupnosti, jako zeměpisnou souřadnici (10°15'21'') nebo jako teplotní záznam (10°C, 15°C, 21°C). Nebo se může jednat třeba i o délky stran trojúhelníku. Na pouhé tři symboly nalezneme spoustu interpretací! Je to něco podobného, jako když řeknete "ano" česky, "yes" anglicky nebo "ja" německy.

Z toho vyplývá extrémně důležitý poznatek s ohledem na interpretaci informace – stejná data mohou dát různé informace nebo různá data stejnou informaci. Vidíte to její podivné chování? Její význam se liší v závislosti na vztahu k pozorovateli a kontextu! Takže, když mi někdo zas bude namlouvat, jak brutálně rozumí "tomuto světu" a já si pouze "hraju na chytrou", budu už raději mlčet. Myslím, že moje snaha mu vysvětlovat, že svoji realitu možná "pochopil", ale vesmír mu pořád uniká, bude zase nejspíš marná... To je stejně marná snaha jako vysvětlovat lidem, že svobodu a klid nenajdou tak, že budou honit démony po okolí, ale tak, že zkrotí démony vlastní. Ale do toho se lidem moc nechce, protože pohled do zrcadla často bolí...

Podivnost informace ale nespočívá pouze ve vztahu k pozorovateli. Fyzikové se ani neumějí shodnout, jestli se informace zachovává, nebo ztrácí, nebo "se vrací". Z pohledu kvantové mechaniky se zachovává. Z pohledu termodynamické entropie informace nevratně mizí. Z pohledu obecné relativity v souvislostí s černými děrami se dokonce ani len netuší, co se s ní stane – pokud je Hawkingovo vypařování černých děr reálné, kam se poděje informace, která do ní spadla? Ztratí se? Vrátí se jako hologram? Nebo ani do ní nikdy nevejde, ale zůstane pouze na horizontu událostí?

Pokud ještě nejste unaveni, pár dalších otázek ohledně informace se ještě najde. Třeba v souvislostí s časem. Pokud existuje jakýsi počátek (což nejspíš ano), co bylo první, informace nebo čas? Dále, byla první hmota a energie nebo informace? Tady si myslím, že s větší pravděpodobností je správná odpověď, že první byla informace. Dalším zajímavým postřehem neúplnosti informace je experiment kvantového mazání (quantum erasure), který jsme již zmiňovali – že minulý stav fotonů lze změnit rozhodnutím v přítomnosti. Z něho v podstatě vyplývá, že informace není "kompletně zpracována" ani v budoucnosti! Šak i historie se překrucuje až v budoucnosti...

Když se oprostíme od hmoty a emocí a ponecháme si pouze vědomí, filozofické implikace s ohledem na informaci budou pro někoho možná "temné". Pokud je totiž realita pouze soubor informací, ve skutečnosti jsme my jako bytosti věční. Smrt je jenom změna "nosiče" informace (změna struktury vesmíru a vědomí). Z toho ale zároveň vyvstávají dvě zajímavé otázky: 1. Pokud je realita jen informace, proč existuje pozorovatel a kdo nebo co to je? 2. Je informace základním stavebním kamenem i celé existence (vesmíru)? Pokud ano, pak by všechno bylo pouze jakýsi nejfantasmagoričtější výpočet! Pokud ne a informace je základním kamenem a popisem pouze reality, z čeho pak ona samotná pramení?

No, ať je to, jak chce, informace jsou každopádně trochu děsivé...


Závěr

Fyzika je super prostředek na popis prostředí kolem nás. Je přesná, věcná a hodně obecná. V současné době by se mohlo zdát, že narazila na své limity. Já to ale vidím trochu jinak – ve skutečnosti pouze zjistila, že je na počátku dlouhatánské cesty. Ale pohled na vesmír a realitu se rozhodně začíná výrazně měnit.

Čím dál, tím víc se ukazuje, že vztahy jsou fundamentálnější než izolovaná fakta/objekty. Gravitace je vztah mezi hmotou a prostorem. Vědomí je vztah mezi pozorovatelem a pozorovaným. Informace je vztah mezi daty a jejich interpretací. Čas je vztah mezi příčinou a následkem. Neříkám, že fakta nejsou důležitá! Ale mají menší váhu, protože jsou statická. Jenomže svět je dynamický a prožívá se. Neboli jinými slovy, mnoho faktů je pouze šum, ale na vztazích záleží, protože mění dynamiku a chod procesů.

Jak se tedy posunout dál? Bude to hrozně těžké a budou se muset narodit noví géniové. V první řadě, jednoznačně potřebujeme novou matematiku. Současný jazyk diferenciálních rovnic již nestačí. Je potřeba jazyk vztahů, procesů a korelací. Dále je nutné pojmout svět systémově. Ale to znamená sloučit fyziku, neurovědu, matematiku, informatiku a filozofii do "jednoho oboru". A to chce opět narození géniů.

No a poslední věc, která je zapotřebí, je nebát se rozbíjet dogmata! A to chce nejenom narození géniů, ale taky to, aby ti géniové měli odvahu! Takže, pokud si tento článek přečetl kdokoliv, kdo má zajímavou myšlenku, ale "bojí se s ní ven", protože je "šílená", já mu nařizuji, aby s ní vyšel ven hned! Protože možná právě on má klíč na opravu trhliny v současném popisu světa.