Říjen 2007

Ke kořenům vesmírného stromu

Martin Uhlíř

S kosmologem Andreiem Lindem o nekonečném řetězu stvoření a o záhadách vědomí. Andrei Linde je jedním z otců chaotické inflační teorie, jedné z nejdůležitějších teorií současné kosmologie. Tvrdí se v ní, že mohou existovat i jiné vesmíry s odlišnými fyzikálními zákony, než je ten náš, a že další univerza neustále vznikají a zanikají. Znamená to, že se tím mění i naše představa Boha? A co z těchto představ může vyplývat pro člověka? Rodíme se na svět vždy poprvé? „Většinou se domníváme, že je vědomí uvězněno tělem. Já si nejsem jist,“ říká Andrei Linde. Už nepořebujeme nikoho, kdo by náš jedinečný svět dokonale vyladil.

Než jste přišel s teorií chaotické věčné inflace, byl obraz vesmíru elegantní, přijatelný pro ty, kdo věří v Boha. Na počátku všeho proběhl velký třesk, existoval tedy prostor pro stvoření. Z vaší teorie však vyplývá, že vesmír může existovat věčně, že prochází nekonečným řetězem nových velkých třesků, a nemusí tedy mít žádný počátek v čase. Nepřidá to některým lidem depresivní?

Je to složitější, začněme proto od začátku. Teorie velkého třesku v úplně původní formě nedokázala vysvětlit řadu věcí; proč je vesmír tak velký, jak pozorujeme, co bylo před velkým třeskem, odkud se vzala hmota, jak je možné, že se vytvořily galaxie, proč je vesmír plochý, neboli proč se dvě rovnoběžky nikdy neprotnou. Pak přišla inflační teorie, která všechny odpovědi nabídla – až na jednu: co byl onen velký třesk. A nyní k mé teorii: Pokud je správná, ještě to neznamená, že nemohl existovat počátek. Možná proběhl jeden počáteční velký třesk, který si můžeme představit jako kořen kosmického stromu. Z tohoto „stromu“ se pak odštěpovaly bubliny dalších velkých třesků, dalších vesmírů, a celý proces bude pokračovat věčně. Každá z bublin jednou zanikne, ale nebude to smrt celého stromu. Myslím, že to vůbec není depresivní představa.

Jedna z prvních verzí teorie inflace vznikla v Rusku v roce 1979. Jaká v té době byla ruská věda?

Na jednu stranu jsme se těšili naprosté intelektuální svobodě, mohli jsme pracovat, na čem jsme chtěli. Působil jsem tehdy v Lebeděvově fyzikálním ústavu. Jen v jeho teoretické části pracovalo 70 lidí, polovina z nich byli profesoři. Vládla tam velmi přátelská atmosféra. Když jsme se ale pokusili sdílet své objevy s kolegy na Západě nebo o nich s nimi diskutovat, pak se věci komplikovaly. Abychom mohli odeslat dopis na Západ, museli jsme získat povolení. A i když jsme ho dostali, dopis cestoval z Moskvy kamkoliv do světa včetně Československa alespoň měsíc a půl a překonal tak všechny myslitelné časové rekordy poštovního styku.

Vyrazit na konferenci do USA bylo asi nemožné.

Bylo to velmi obtížné. Ale i když jsme nemohli cestovat, ruská věda měla velmi dobrou úroveň. V mém oboru, jaderné fyzice, fyzice elementárních částic, kosmologii, jsme byli hned za USA. Lze to vidět právě na inflační teorii, která vznikala současně v USA a v Rusku. Jiné země – s výjimkou Británie, kde pracoval Stephen Hawking – zaostávaly. Teprve v posledních patnácti letech se ruská věda zhoršila. Věřím ale, že se zase zotaví. Ruská kultura je založena na respektu k inteligentním lidem. Ten se projevuje odmala – je důležité číst dobré knihy, chodit na dobré filmy, získat kvalitní vzdělání, respektovat vzdělané lidi.

Byl na vás někdy vyvíjen tlak, abyste zanechal teorie a pracoval na vývoji jaderných zbraní?

Ne, v mé době potřeba vyvíjet nové atomové zbraně už nebyla tak silná. Měli jsme víc bomb, než by si člověk přál. Na takovém výzkumu jsem se podílet nechtěl. Ale z trochu jiného soudku – víte, proč jsem přestal sledovat zápasy našeho národního hokejového mužstva?

Proč?

Jako dítě jsem našemu týmu hrozně fandil. Ale nedlouho poté, co Rusové přijeli s tanky do Československa, vysílala televize zápas obou národních mužstev a tehdy jsem si poprvé přál, abychom prohráli. Od té doby jsem se už na hokej nedíval.

Může nový vesmír vznikat právě teď, někde uvnitř našeho kosmu?

Ano, to je možné.

A mohli bychom takový jev pozorovat?

Existují dva odlišné přístupy k tomuto problému, které se někdy popisují týmž způsobem, ale ve skutečnosti jsou odlišné. Můžete mít rozpínající se vesmír v určitém stavu vakua. A tento stav může být nestabilní. V tom případě přejde do stabilnějšího stavu, na nižší minimum. Je to podobné, jako když se vaří voda a vypařuje se, vznikají v ní bubliny páry. Stejně tak mohou v kosmu vznikat bubliny nového, lepšího vakua, nového vesmíru. Kdyby se žhavá stěna takové bubliny přiblížila k vám, zabila by vás, vypařil byste se. Pro vás by to nebyla dobrá zpráva, ale mohla by to být dobrá zpráva pro ty, kteří by pak žili v tom novém vesmíru. To je jedna možnost.

A ta druhá?

Dejme tomu, že v této místnosti dojde k nějaké kvantové fluktuaci, z níž vzejde obrovský vesmír. A stane se legrační věc, on nebude expandovat na nás, nezabije nás. Bude se místo toho rozpínat z vlastních zdrojů. Představte si, že jste malinký skřítek a narazíte v lese na houbu. Spatříte z ní jenom velmi tenkou nohu. To ale neznamená, že na té noze nemůže být obrovský klobouk, který nevidíte. A podobné to může být s vesmírem: oblast, kde vznikne, bude nesmírně malá, ale uvnitř se skryje obrovský klobouk. Vy ho nevidíte, protože kdybyste ho chtěl spatřit, musel byste nejprve vyšplhat po noze oné houby. Navíc ta noha jeví tendenci zmizet, smrsknout se. Vesmír tedy vzniká jako balon, který je s naším světem spojen tenkou nohou houby, pak se ta noha smrskne, zmizí a cizí vesmír se vznáší kdesi, kde ho nevidíme. Mezi kosmology to ale není všeobecně přijímaná představa.

Je klobouk té houby, nový vesmír, skrytý v jiných dimenzích?

Ne. Podstata je v tom, že náš vesmír může být velmi zakřivený. Nabídnu jinou analogii než tu s houbou: Představte si, že jste uvnitř čtverce a chcete přejít z jednoho rohu do druhého. Pokud je to normální čtverec a nepůsobí v něm žádná gravitace, pak zkrátka jdete přímo, všechno je v pořádku a každý váš krok je dlouhý, řekněme, tři čtvrtě metru. Ale teď si představme, že je přítomna silná gravitace, která prostor zakřivuje. Pak bude první krok měřit tři čtvrtě metru, druhý půl metru, třetí čtvrt a tak dále. Vy přitom děláte stále stejně dlouhé kroky a nerozumíte tomu, co se děje, ale vaše kroky – v porovnání se čtvercem – budou kratší a kratší a vy sám budete menší a menší. Jsme zvyklí pokládat sebe sama za měřítko všeho kolem nás. Jenže v určitém souřadnicovém systému se zmenšujeme a trvá nám nekonečně dlouho, než se dostaneme z jednoho bodu onoho čtverce do bodu druhého. V jednom bodu čtverce se tedy zrodí jiný vesmír, ten ovšem expanduje tak rychle, že zakřivuje prostor a vy se k němu nikdy nedostanete. Ačkoliv děláte stále stejné kroky, z pohledu Boha se zkracují. Přítomnost místa, v němž se zrodil nový vesmír, nemůžete nijak pocítit.

Věříte v Boha?

Musíme dávat velký pozor, co vlastně Bohem míníme. Pokud tím myslíte někoho, kdo žije kdesi v kosmu a stará se o celý vesmír, bylo by to asi velmi naivní. Pokud ale mluvíte o něčem na způsob univerzálního vědomí, kdo ví. Naše věda se o vědomí příliš nestará. Většinou se stará jen o hmotu. O částice, protony, elektrony. Když cítím bolest, vidíte, že se mi zkřiví tvář, a můžete zjistit, že se v mém mozku některé protony a elektrony pohybují odlišným způsobem. A řeknete si „aha, on cítí bolest“. Ale vy moji bolest necítíte, jen pozorujete procesy, které s ní souvisejí. Psychologové a lékaři jsou na tom podobně; mají před sebou pacienta, který je nešťastný, a chtějí jej vyléčit. Nepřemýšlejí o tom, co je to štěstí, ale o tom, jak vyvolat určité fyziologické změny, které by na pacientově tváři vykouzlily úsměv. Já tedy v tomto případě nemluvím o Bohu, ale o něčem, co je mu velmi blízko, vně standardního obrazu, který vykresluje svět jako cosi složeného pouze z hmoty. O něčem, co se zatím věda v podstatě nepokoušela studovat. Zajímá mě, odkud pocházíme a zda nás čeká smrt, nebo ne. To přímo nesouvisí s Bohem, ale s tím, co je to vědomí. S tím, jestli se fakt, že jsem živý, omezuje na živé tělo, nebo zda je tu něco víc. Většinou se domníváme, že je vědomí uvězněno tělem. Já si tím nejsem jist.

Nalézáte ve fyzice nějaký náznak, že vědomí může existovat dál, i když tělo zemře?

Takový náznak přímo nevidíme, ale nyní se setkáváme s určitou paralelou: Dříve jsme si mysleli, že okamžik, kdy vznikl náš vesmír, byl okamžikem stvoření z ničeho. Teď ale studujeme teorii chaotické inflace a ta říká, že může existovat možná až nekonečný řetěz stvoření. Pohlížíme-li pomocí teleskopu zpět v čase až téměř k velkému třesku, zřejmě nehledíme k počátku všeho. Vznikli bychom tedy z něčeho, co bylo už před velkým třeskem. Před pětadvaceti lety jsme tak nepřemýšleli. Není to nic víc než zajímavá analogie, ale podobně se můžeme ptát: Když se člověk narodí, máme důkaz, že se rodí poprvé? Třeba jen děláme stejnou chybu. Možná dítě nezačíná být živé v okamžiku zrození ani početí, ale svým způsobem existovalo už předtím. Až se naše poznání prohloubí, možná budeme interpretovat narození odlišně. Možná je příliš brzy, abychom přemýšleli o těchto otázkách. Časem třeba zjistíme, že jsme je formulovali chybně a velmi naivně. Možná jsou to otázky hloupé, nikdy se to ale nedozvíme, jestliže si je nepoložíme, a třeba nám tak něco podstatného unikne. Kosmologii mám rád proto, že nás učí, jak o podobných věcech přemýšlet. Přál bych si, aby analogická situace vládla i ve vědách, které se zabývají rozením dětí a vědomím.

Bude jednou v kosmologii objevena takzvaná finální teorie, která by propojila a vysvětlila všechny známé fyzikální jevy?

Záleží na tom, co myslíme slovem „finální“. Chceme-li testovat strunové teorie, které na čest stát se finální teorií aspirují, potřebujete energie miliardkrát větší, než jsou ty, jichž můžeme dosáhnout v nejsilnějších urychlovačích. Takže správnost rodící se finální teorie nebudeme moci nikdy zcela prověřit. Můžeme se ale dostat blízko k cíli, získat pocit, že jsme na správné stopě. Jak blízko se dostaneme, to nevím. Když se objevila inflační teorie, věděl jsem, že je správná, ačkoliv jsem neměl důkazy získané pozorováním. Věděl jsem to, protože inflační teorie dokázala vyřešit tak velké množství problémů, že by bylo velmi těžké nahradit ji něčím jiným. Myslel jsem si tehdy, že experimentální důkaz se nám nikdy nepodaří získat, že to prostě není možné, byl jsem skeptický. Pak se ale objevila měření pořízená sondami COBE a WMAP, která inflační teorii potvrzují. Lidé, kteří zpracovávali údaje satelitu COBE, získali loni Nobelovu cenu za fyziku. Jestli se něco podobného stane i se strunovými teoriemi, nevím. Mohu být opět skeptický, ale také se opět mohu mýlit. Jisté však je, že nikdy nezískáme zcela kompletní obraz.

Může se takové částečné testování finální teorie odehrávat už během příštích dvaceti let?

Dokonce už během příštích několika let. Strunová teorie se zakládá na myšlence supersymetrie, která říká, že by každá normální částice měla mít takzvaného supersymetrického partnera, jakýsi protějšek, dvojče. Například vezmeme-li proton, zjistíme, že se skládá z kvarků – a každý z těchto kvarků by měl mít protějšek nazývaný skvark. Tyto supersymetrické částice se ale zatím nikomu nepodařilo najít. Někteří lidé si to vysvětlují tím, že jsou velmi těžké, stokrát až tisíckrát hmotnější než proton, a proto dosud unikaly naší pozornosti. Může to být pravda, ale nemusí, a ukázat by se to mělo zanedlouho, protože v evropské laboratoři CERN nedaleko Ženevy začne brzy fungovat urychlovač LHC. Ten bude po supersymetrických částicích pátrat a je velmi důležité, zda uspěje, nebo ne.

Podle vaší teorie mohou existovat jiné vesmíry, v nichž platí odlišné fyzikální zákony. Jaké jsou filozofické důsledky této představy?

Představa, že vesmír jako celek je věčný, že se pravděpodobně skládá z více částí s odlišnými fyzikálními zákony, je jednou z nejpodivnějších věcí, o něž se naše chápání přírody obohatilo. Je to ale přitom jediný způsob, jak vysvětlit určité velmi přesné vyladění našeho světa. Proč je hmotnost elektronu tak nepatrná a proč, když bych ji jen malinko pozměnil, by život nemohl existovat? Proč není energie vakua nulová a proč se od nulové hodnoty liší jen nepatrně? Kdyby byla mnohem větší, než ve skutečnosti je, život by zmizel. A podobných příkladů bych mohl uvést víc. Kdyby existoval jen jeden vesmír, pak by takové jemné vyladění nedávalo smysl, opravdu byste potřeboval Boha, aby kvůli nám vše tak dokonale přesně nastavil. Pokud se ale vesmír skládá z různých částí, pokud sám vytváří všechny myslitelné verze sebe sama, pak zkrátka žijeme v té části, kde jsou podmínky pro život příznivé. Už nepotřebujeme nikoho, kdo by náš svět dokonale vyladil. Pokládám to za přesvědčivý důkaz, že vesmír skutečně může existovat v odlišných formách.

Ne všichni kosmologové s tím však souhlasí. Proč?

Protože se nechtějí vzdát myšlenky, že fyzika jednoho dne vše dokonale vysvětlí a predikuje. Když jsem žil jako malý chlapec v Rusku, toužil jsem pochopit, proč jsem měl takové štěstí; proč jsem se narodil v nejlepší zemi na světě a mohl se v ní stát pionýrem. Zdá se, že podobný přístup je mezi fyziky velmi rozšířen. Chtějí zjistit, proč žijí v tom nejlepším z možných světů. Touží vysvětlit všechny jeho vlastnosti jako nutnost, jako něco, co lze odvodit z fundamentálních principů. Komunismus měl být také nezbytný a měl zvítězit nad vším ostatním. Ostatně všechny ideologie si myslí, že zvítězí. Vidíme to s válkou v Iráku. Někteří politici měli náboženské vize o tom, co je správné a co není. A chtěli ty vize vynutit násilím. Na teorii více vesmírů mě přitahuje to, že nabízí demokratičtější pohled na přírodu. Ve fyzice neplatí, že ten, kdo si myslí něco jiného než vy, je váš nepřítel; nicméně představa, že obecné zákony musí být nastaveny určitým způsobem, se tu projevuje, má hluboké kořeny. Myslím, že takový přístup má vzdáleně něco společného s monoteistickou tradicí. Existuje buď křesťanský bůh, nebo bůh muslimský. Ale je pouze jeden. Ten druhý bůh musí být omyl. Tendence zjednodušovat přírodní zákony a redukovat je na zákon jediný je velmi zdravá. Jenže i jediný zákon, jediná teorie mohou vypadat v různých částech vesmíru jinak. Voda se může vyskytovat v pevném, kapalném i plynném skupenství. Lidé, kteří žijí poblíž jižního pólu, by neměli trvat na tom, že jiná voda než led neexistuje.

Když jste přišel do Spojených států, už jste byl uznávaným vědcem. Bylo pro vás obtížné začínat tady na Stanfordu?

Bylo to těžké i snadné zároveň. Snadné, protože je tu přívětivé počasí a přátelští, inteligentní lidé. Ale protože pocházím z jiné kultury, ocitl jsem se přece jen v úplně odlišném prostředí. Když se ocitnete v cizím světě, čeká vás adaptační šok, i když se vám dostává pomoci všech kolem. Znám ruské vědce, kteří přišli do Ameriky a byli tu velmi úspěšní, ale znám i jiné, kteří přestali produkovat jakékoliv výsledky nebo změnili obor. A znám taky hodně ruských studentů, kteří zjistili, že se tu příjemně žije, neměli ale víza, která by jim umožnila působit v jejich oboru, a tak začali pracovat třeba v počítačových firmách.

Musíte se jako profesor Stanfordovy univerzity ucházet o granty na výzkum?

Podpora, které se mi dostává, pochází ze dvou zdrojů. Prvním je učení, jsem placen za devět měsíců výuky. Pak se obracím na Ministerstvo energetiky USA nebo na Národní vědeckou nadaci (National Science Foundation) se žádostí o podporu na výzkum, kterému se věnuji v létě. Tu můžete dostat a nemusíte. Učení je tedy důležité, ale prioritou je pro mne výzkum. Univerzitě na našem výzkumu záleží, ale ona pochopitelně získává peníze hlavně od rodičů studentů, hlavním zdrojem peněz je pro ni výuka.

Můžete srovnat současnou vědu v Rusku a v USA? Finanční podporu, které se jí dostává, to, jak ji vnímá veřejnost...

Příliš objektivně srovnávat nemohu, protože do Ruska jezdím jen jednou či dvakrát do roka. Hodně vynikajících lidí ze země odešlo, fyzici musejí mít často několik zaměstnání, aby se uživili – i když teď se to možná už trochu mění. Doufám, že se vědecká kultura zase zotaví.

Co to přesně je vědecká kultura?

Víte, jak získávám informace o tom, co se v mém oboru děje? Každý den v pět hodin odpoledne spěchám k počítači, protože přesně v pět se zveřejňují nové odborné články. Tak se teď publikuje. Sleduji celkem čtyři různé internetové vývěsky, například „fyzika vysokých energií“ nebo „astrofyzika“. Dohromady se na nich denně objeví 60 až 70 nových článků. To je více než 25 tisíc článků ročně. A jen velmi malé procento z nich je důležitých. A teď si představte, že jste student. Co si s takovou záplavou počnete? Všechno přečíst nemůžete, a tak musíte jít za svým učitelem, aby vám řekl, co si z toho vybrat. Pokud je učitel dobrý, pak se student může věnovat dobré fyzice. Ale pokud učitel dobrý není, student jen ztrácí čas čtením zbytečností. Kolik z těch pětadvaceti tisíc článků je důležitých? Malé procento. Zbytek píší lidé, kterým se nedostalo dobrého vzdělání, neměli dobré učitele. Celé roky se něčím zabývají, něco produkují, ale jen marní život. Když se vědecká kultura jen malinko naruší, trvá velmi dlouho, než se zotaví.

(Respekt, www.respekt.cz)