next up previous
Next: Druhá superstrunná revoluce Up: Obrazky zlutych ruzi 16 Previous: Sonoluminiscence

S Richardem Feynmanem o superstrunách (závěr)

V minulých dvou číslech Obrázků jsme uveřejnili první a druhou část rozhovoru s profesorem Feynmanem z knihy P. Daviese a J. Browna Superstrings: A Theory of Everything?, vydané v Cambridge University Press v roce 1988. Teď máte před sebou závěr tohoto rozhovoru, jak ostatně napovídá už samotný název článku.

Předpokládejme, že se věci vyvinou tak, jak věří optimisté a za pár let se ukáže, že myšlenka superstrun je ta správná a všechny dřívější problémy budou vyřešeny. V jakém stavu se bude teoretická fyzika nacházet? Měli bychom mít teorii, která by měla na první pohled vysvětlovat všechno, co se ve vesmíru stane. Ale doopravdy tomu věříte? Myslíte si, že by tato teorie v principu mohla vyřešit všechno, např. problém původu života a původu vědomí?

Řekl jste mnoho věcí najednou a já se k nim musím vrátit jednotlivě. Začněme nejprve s problémem fyziky. Je to určitě možné, že jednoho dne budeme mít teorii, pravděpodobně teorii superstrun, která vysvětlí všechna naše pozorování. Ukáže např., že poměr hmotností mionu a elektronu je právě takový, jaký jej pozorujeme. Zkrátka předpoví správně všechny jevy v přírodě a bude v sobě pravděpodobně obsahovat nejlepší popis původu vesmíru, O.K.? V reálném světě ale existují vlny narážející na pobřeží, bouřky, blesky, vítr, hluk a tak dále, které nemůžeme analyzovat přesně, i kdybychom znali všechny zákony fyziky. Ve skutečnosti dnes známe dost fyzikálních zákonů, pomocí kterých bychom měli být v principu schopni analyzovat všechny tyto jevy. Ale detaily interakce větru, vody, atd. jsou komplikované a je pro nás těžké analyzovat je precizně.

Je to jen tou komplikovaností nebo mohou vyvstat nějaké nové fundamentální věci?

Porozumění všem těmto jevům nevyžaduje žádnou "pokročilou" fyziku, o které jsme předtím mluvili. Zákony kvantové mechaniky, atomů, atd. (bez uvážení vlivu jádra) stačí k vysvětlení počasí, ale my ho přesto nemůžeme vysvětlit kvůli jeho složitosti. Používám často analogii ze šachu: můžete se naučit všechna pravidla hry, ale nebudete vědět jak hrát dobře. Stejně tak se můžete naučit všechna pravidla fyziky. Ve skutečnosti je známe s dostatečnou přesností v říši normálních pozemských jevů. Ale to neznamená, že můžeme analyzovat všechno. Ve skutečnosti jsou přírodní jevy tak složité, že to zkrátka nejde. Já věřím, že původ života je právě jeden z těch komplikovaných. Fyzika pomohla v porozumění toho, co se může dít s molekulami. Tento pokrok jsme už udělali. To, co zkoušíme dělat s fundamentálními zákony má spíše více do činění s historií vesmíru a konečným pochopením každého základního pravidla. Současná situace ve fyzice je taková, jako kdybychom znali šachy kromě jednoho nebo dvou pravidel. Ale tato chybějící pravidla pro nás nejsou v této fázi tak důležitá a my se bez nich obejdeme velice dobře. Řekl bych, že to je způsob, jak uvažovat jevy v životě, vědomí a tak dál. Jakým způsobem a jak se tyto problémy vyřeší po filozofické stránce je sice pěkná otázka, ale není to otázka, která čeká na fyziky. Známe zákony, kterými se řídí atomy a které umožňují za určitých podmínek život na Zemi.

Ale existují lidé, kteří zastávají názor, že když zkoumáte systém, který je přiměřeně složitý, vynoří se nové principy - principy, které samy o sobě mohou být docela jednoduché, ale které nejsou obsaženy ve fundamentálních základech fyziky.

Všechno je v pořádku až na Vaši poslední větu. Lidé to mohou říkat, ale já nevidím žádný důvod, proč tomu věřit. To je určitě pravda, že když se věci stanou složitější, používáme nové principy, které nám je pomohou analyzovat. Např. v šachu přesunutí figurek do centra šachovnice zvyšuje jejich "sílu". To je princip, který není v pravidlech explicitně obsažen, když si je čtete. Ale můžete ho pochopit nepřímo. Je jen důsledkem těchto pravidel a ničeho jiného. Ano, existují nádherné "uspořádávací principy" jako např. myšlenka valence, zvuku, tlaku a další, které nám pomáhají porozumět složité situaci. Ale říci, že nejsou obsaženy ve fundamentálních zákonech, je neporozumění. Tyto zákony mají v sobě všechno. Je to jen otázka nalezení vhodných metod pro analýzu složitých systémů.

Ano. Já jsem neměl na mysli, že tyto nové principy by mohly být neslučitelné se základními zákony, jenom to, že tyto zákony jsou nedostatečné, aby je zahrnovaly.

Nevím, co to znamená.

No to, že principy by mohly například obsahovat detaily o hraničních podmínkách, o aktuálním stavu systémů, které by nebyly přítomny v zákonech samy o sobě.

Nevím. To si nemyslím. Můžete udělat mnoho analogií, např. s počítačem. Zjistíte, že máte-li určitý druh prvků jako NAND hradla, pak je můžete dát dohromady a vytvořit jakýkoliv počítač. Ale na konci toho je nádherná myšlenka, vytvořit koncept procesoru, paměti atd., abyste rozuměli počítači. Ačkoli je stále pravda, že všechny tyto části mohou být vytvořeny z NAND hradel, je velmi užitečné mít tyto zobecňující a uspořádávající principy. U takových věcí jako je vítr, místo abyste se starali o pohyb jednotlivých molekul, je mnohem užitečnější sledovat velký počet molekul pohybujících se přibližně stejným směrem. Můžeme je reprezentovat střední rychlostí a tak dál a dostáváme myšlenku větru, která není v zákonech obsažena explicitně. Slovo "vítr" není ve fundamentálních zákonech, ale tyto zákony obsahují koncept větru. Myslím, že tak to funguje.

Problém, který jsem měl na mysli, byl vztah mezi fyzikou a kosmologií. Přestože můžeme velmi dobře chápat jak vesmír expandoval v big bangu, nezdá se, že zákony vysvětlují, jak začal. Musíme zadat speciální počáteční podmínky. Myslíte si, že můžeme vesmír pochopit jako celek pomocí fyziky nebo k tomu potřebujeme nějaké dodatečné principy?

To je velmi zajímavá otázka, protože doposud měla fyzika tento rys: soubor zákonů je dán v takové formě, že zadáte-li podmínky, můžete říci, co se stane. Jinak řečeno, umístíte-li zde tři atomy jistého druhu a tam pět jiných, můžete říci, co se stane. Tyto zákony mají fakticky tu vlastnost, že nezávisí na absolutním čase. Jsou stejné potom jako teď. Doposud fyzika nikdy nevyvolala historickou otázku jak zákony získaly tuto podobu. Newtonovy zákony společně s jeho zákonem gravitace neříkají například nic o tom, kdy máte provést měření nebo jaké budou v daném časovém okamžiku. Stejně jako zákony elektromagnetismu, kvantová mechanika, atd. Řekl bych, že jsou lokální v čase, můžete je použít kdykoli. Proto nemohou být aplikovány v kosmologii, protože kosmologie musí něco dodat - jak věci začaly. Jenom tehdy můžete něco vypočítat. Je možné, že fyzikální zákony tohoto typu jsou neúplné. Možná se mění v čase, např. gravitace se mění v čase a gravitační zákon převráceného čtverce vzdálenosti závisí na tom, jak velká doba uplynula od počátku času. Jinak řečeno, je možné, že v budoucnosti toho budeme chápat více a fyzika bude doplněna o údaje, jak věci začaly.

Takže nesouhlasíte s myšlenkou Johna Wheelera, že fyzikální zákony jsou odpovědné za přivedení vesmíru do jeho počátku? Vy si myslíte, že potřebujeme ještě něco kromě těchto zákonů?

Musíte být opatrný, co John Wheeler říká, protože já nevím, jestli míní, že fyzikální zákony jsou nebo by měly být za to odpovědné. Teď nejsou. I když jsem si jistý, že by Wheeler souhlasil s tím, že současné fyzikální zákony nám neříkají, jak věci začaly - nemohou, protože tak nejsou napsané. Znám Wheelera a to, co pravděpodobně řekl, je, že zákony fyziky, až je budeme úplně chápat, nám to řeknou. To je docela možné. A je to přesně to, co jsem říkal i já - možná budoucí zákony fyziky v úplné podobě nebudou stejné v čase, ale budou popisovat celou historii vesmíru bez potřeby nějakého vnějšího předpokladu, jak věci začaly. Ale dnes to není možné.

Jak byste potom nahlížel na zákony fyziky? Platonským způsobem jako na něco, co existuje nezávisle na vesmíru, na něco, co má právo na abstraktní existenci?

Mluvíte o přítomnosti nebo o budoucnosti?

O obojím.

Řekněme teď.

Dobře.

Problém existence je velice zajímavý, ale také jeden z těch složitých. Děláte-li matematiku, objevíte třeba zvláštní věc, když budete sčítat třetí mocniny přirozených čísel. Jedna na třetí je jedna, dvě na třetí je dvě krát dvě krát dvě, to je osm. A tři na třetí je tři krát tři krát tři, to je dvacet sedm. Budete-li sčítat tyto třetí mocniny, tj. jedna plus osm plus dvacet sedm a tak dál a někde se zastavíte, řekněme tady, dostanete třicet šest. A to je kvadrát jiného čísla, čísla šest, které je součtem našich čísel jedna, dvě a tři. Můžeme zkusit jiné číslo, třeba pět. Jedna plus dvě plus tři plus čtyři plus pět a pak to umocněte na druhou. Dostanete stejnou odpověď, jako kdybyste umocnil na třetí čísla od jedné do pěti a pak je sečetl. Ano? To, co jsem Vám teď řekl, jste možná předtím nevěděl. Mohl byste říci, kde to je, co to je, jaký druh reality tomu odpovídá. A přece jen jste udělal krok vpřed. Když objevíte takovéto věci, máte pocit, že byly takové i dřív, než jste na ně přišel Vy. Takže dostanete nápad, že někdy někde existovaly a neexistuje pro ně nikdy. Je to jenom pocit. Je to lidské - duševně se namáháme, abychom tomu porozuměli. Objevíme všechny tyto nádherné věci, např. Besselovy funkce a relace mezi nimi nebo Fourierovu transformaci. Všechny jsou opravdu tady a my jsme postoupili vpřed. V případě fyziky máme dvojí problém. Všechny tyto matematické vztahy jsou aplikovány na vesmír, takže problém je dvojnásobně matoucí. V matematice máme jen malé obavy, že tyhle Besselovy funkce a relace mezi nimi nebyly nikde, musely být objeveny, ale že nějak existovaly, než jsme je objevili. V případě fyziky, poněvadž její zákony jsou aplikovány na svět, je to mnohem těžší říci, kde jsou. Ale mohou být blíže realitě než matematické zákony. To jsou filozofické otázky, na které nevím, jak bych odpověděl. Můžete toho ve fyzice hodně udělat, aniž byste si takové otázky kladl. Ale je zábavné o nich přemýšlet.

Kdysi lidé věřili, že Bůh vysvětlí celý vesmír. Teď se zdá, že tuto roli Boha hrají zákony fyziky, že jsou všemohoucí a vševědoucí.

Naopak. Bůh byl vždy vymyšlen proto, aby vysvětlil tajemství, aby vysvětlil ty věci, kterým nerozumíme. Teď, když konečně objevíte, jak něco funguje, dostanete nějaké zákony, které berete Bohu; na to ho už nepotřebujete. Ale potřebujete ho kvůli jiným záhadám. Proto ho tedy necháte vytvořit vesmír, protože my jsme na to ještě nepřišli. Potřebujete ho pro porozumění těm věcem, o kterých si myslíte nebo věříte, že je zákony nevysvětlí, jako je vědomí nebo proč žijeme jen určitou dobu, proč je život a smrt. Bůh je vždy spojen s takovými věcmi, kterým nerozumíme. Proto si nemyslím, že zákony jsou jako Bůh, protože byly vymyšleny.

Ale zdá se, že jsou všechny tak mocné a přesahují fyzikální vesmír.

Ne. Fyzikální vesmír jim vyhovuje. Nevím, co myslíte tím, že jej přesahují.

Jestliže počátek existence vesmíru může být vysvětlen těmito zákony, jak jste říkal, pak tyto zákony musely existovat v jistém smyslu i předtím, než vesmír vznikl.

Ale my ty zákony ještě nemáme. Mluvíte o hypotetické situaci, že by fyzikální zákony popisovaly, jak všechno začalo?

Ano.

Až budeme takové zákony mít, budu to s Vámi diskutovat, ale nemohu na to odpovědět, aniž bych je viděl.

Ale věříte, že takové zákony existují?

Nevím.

Dobře. Myslíte si, že pracujeme na zákonech, ve kterých jsou naše současné teorie jen aproximací?

Ano, samozřejmě. Mám pocit, že objevuji zákony, které jsou "někde tady kolem", podobně jako má tento pocit matematik, když objeví zákony, o kterých si myslí, že "někde" jsou. Ale ví, že neexistuje fyzikální místo, kde jeho zákony jsou. Vím, že mé zákony jsou užitečné pro předpověď toho, jak se vesmír chová, ale opět říkám, že si nejsem moc jistý tím, kde jsou. To je otázka, na kterou nemusím odpovídat. Mohl jsem dělat fyziku právě tak úspěšně, aniž bych si tuto otázku zodpověděl. To neznamená, že o tom nepřemýšlím, protože vidíte, že přemýšlím. Přemýšlel jsem o analogii. Shledal jsem to velmi zábavným a rozkošným, ale ne nezbytně důležitým.

Přeložila Jana Slívová
Druhá superstrunová revoluce zde...


next up previous
Next: Druhá superstrunná revoluce Up: Obrazky zlutych ruzi 16 Previous: Sonoluminiscence

Lubos Lumo Motl
Sat Oct 25 21:06:35 EDT 1997