Kdy se fyzika přestala ptát a začala vymýšlet

Předmluva

Tento text není kritika. Je to poděkování lidem, kteří se ptali správně — a nekrolog zvyku, který po nich zemřel.

Newton (1687)

Gravitace. Jedna síla, jeden zákon, celý vesmír.

F = GMm/r².

Tak jednoduchý, že s ním počítáme dodnes. Vysíláme sondy k Plutu, přistáváme na kometách, navigujeme satelity — Newton. Tři sta čtyřicet let a stále funguje.

Neřekl proč gravitace existuje. Řekl jak se chová. A to stačilo na tři století fyziky.

S Newtonem stále počítáme. V konvenčním modelu i v tom našem. To o něčem svědčí.

F = GMm/r² — 340 let a stále funguje. V konvenčním modelu i v tom našem

Mendělejev (1869)

Měl před sebou chaos. Šedesát známých prvků, žádný řád, žádný systém.

Udělal něco geniálního: seřadil prvky podle hmotnosti, všiml si periodicity, a — a to je klíčové — nechal prázdná místa. Řekl: tady něco chybí. Nevím co. Ale vím, jaké to bude mít vlastnosti.

Gallium objevili o šest let později. Přesně tam, kde nechal díru.

Mendělejev viděl řád v přírodě dřív, než existovaly nástroje na jeho pochopení. Nevěděl proč ta periodicita existuje — neměl kvantovou mechaniku, neměl orbitaly, neměl elektronovou konfiguraci. Viděl vzorec a důvěřoval mu. To chce odvahu.

Mendělejev nechal prázdná místa v tabulce — a měl pravdu. Viděl vzorec dřív, než existovaly nástroje na jeho pochopení

Einstein (1905–1915)

Dva příspěvky, které změnily všechno. A oba jsou dodnes nepochopeny — paradoxně těmi, kdo ho citují nejčastěji.

První: Těleso zakřivuje časoprostor.

To není abstraktní matematika. To je přímé tvrzení: tam, kde je hmota, je prostor jiný než tam, kde hmota není. Každá hvězda, každá galaxie, každý cluster mění geometrii svého okolí.

Tohle je definice nehomogenního vesmíru. Einstein to řekl v roce 1915.

A co udělala kosmologie? Vzala jeho rovnice a řekla: ale na velkých škálách je vesmír homogenní. Kosmologický princip. Vyhladíme všechno — filamenty, voidy, clustery — a budeme počítat s průměrem.

Vzali Einsteinovu teorii a první co udělali bylo, že popřeli její základní důsledek.

Druhý: E = mc².

Energie je hmota. Hmota je energie. Jsou to dvě strany téhož.

A co udělala astrofyzika? Když počítá rotační křivky galaxií, sčítá hmotu. Hvězdy, plyn, prach. Viditelnou hmotu.

Ale Einstein řekl, že energie je hmota. Každý foton, každé magnetické pole, každý kosmický paprsek, veškerá kinetická energie, veškerá radiace — to všechno přispívá ke gravitaci. E = mc² neznamená jen, že bomba funguje. Znamená, že při výpočtu gravitace galaxie musíte počítat s veškerou energií, ne jen s tím, co vidíte v dalekohledu jako hvězdy.

Oni ignorují polovinu Einsteinovy vlastní rovnice a pak se diví, že jim chybí hmota. A místo aby se vrátili k E = mc² a spočítali to celé, vymyslí temnou hmotu.

Einstein by plakal.

Kosmologie popřela oba základní důsledky Einsteinovy teorie — nehomogenitu prostoru i energetickou ekvivalenci hmoty — a pak se divila, že jí nesedí rovnice

Hawking (1974)

Geniální matematik. Možná nejlepší, jakého moderní fyzika měla.

Ukázal, že černé díry nejsou černé — září. Mají teplotu. Vypařují se. Spojil kvantovou mechaniku s gravitací na horizontu událostí a otevřel informační paradox, který dodnes nemá řešení.

Nebál se rozbít to, co sám pomáhal budovat.

Ale — a tady je ta tragédie — pracoval v rámci konvenčního modelu. Měl matematické nástroje na to, aby viděl dál. Ale rámec, ve kterém se pohyboval, ho držel. Počítal v hranicích, které si sám nestavěl.

Oběť génia uvězněného v paradigmatu.

Hawking měl nástroje vidět dál — ale paradigma konvenčního modelu ho drželo v hranicích, které si sám nestavěl

Feynman

A pak přišel někdo, kdo se na to všechno podíval jinak.

Path integrals. Částice nejde z bodu A do bodu B jednou cestou. Jde všemi cestami současně. Každá cesta má svou amplitudu, svou fázi. A realita — to co pozorujeme — je součet informací ze všech cest.

Tohle není pravděpodobnost jako hod kostkou. Tohle je informační struktura reality.

Feynman neřekl: svět je náhodný a my počítáme pravděpodobnosti. Řekl: svět je úplný a my vidíme jen projekci. Každý výsledek experimentu je stín celku, který nemůžeme pozorovat přímo — ale můžeme ho spočítat.

A pak řekl něco ještě důležitějšího: „Pokud to neumíte vysvětlit jednoduše, tak tomu sami nerozumíte.“

Zkuste jednoduše vysvětlit temnou hmotu. Temnou energii. Inflaci. Multivesmír.

Nejde to. Protože tomu nikdo nerozumí.

Feynman otevřel dveře k informační vrstvě reality. K pochopení, že pod hmotou, pod energií, pod silami je ještě něco fundamentálnějšího. Struktura. Geometrie. Informace.

Tam se chceme dostat.

Feynman otevřel dveře k informační vrstvě reality — pod hmotou, energií a silami je struktura, geometrie, informace

Co se stalo potom

Tady se příběh láme.

Zwicky (1933)

Galaxie v kupě Coma rotovaly příliš rychle. Nesedí to.

Rozumná hypotéza: je tam hmota, kterou ještě nevidíme.

Bylo to před devadesáti lety. Stále ji nevidíme.

Rubin (1970s)

Rotační křivky galaxií. Hvězdy na okrajích rotují příliš rychle. Systematicky. Všude.

Místo aby se někdo vrátil k Einsteinovi a spočítal veškerou energii — přidali víc neviditelné hmoty. Kolem každé galaxie. Pětkrát víc než všeho viditelného.

Perlmutter, Schmidt, Riess (1998)

Vesmír se rozpíná a zrychluje. Nobelova cena za pozorování. Zasloužená.

Interpretace: přidáme temnou energii. Sedmdesát procent vesmíru. Nikdo neví co to je.

Inflace (1981)

Vesmír je příliš rovný. Řešení: v prvních 10⁻³⁶ sekundy se vesmír exponenciálně rozepnul. Poháněno polem, které nikdo nepozoroval a které zmizelo beze stopy.

Multivesmír (2000s)

Kosmologická konstanta je příliš přesná. Řešení: existuje 10⁵⁰⁰ různých vesmírů.

To už není fyzika. To je rezignace.

Vzorec

Newton: pozorování → jednoduchý zákon → funguje 340 let.

Mendělejev: chaos → řád → prázdná místa → potvrzení.

Einstein: rozpor → změna perspektivy → jednodušší teorie.

Hawking: paradox → nová matematika → otevřené otázky.

Feynman: nový pohled → informační struktura → cesta k pochopení.

Temná hmota: nesedí → přidáme neviditelné → 90 let hledáme → nic.

Temná energie: nesedí → přidáme neviditelné → nevíme co to je.

Inflace: nesedí → přidáme neviditelné → zmizelo beze stopy.

Multivesmír: nesedí → přidáme 10⁵⁰⁰ neviditelných → nedá se testovat.

Vidíte ten zlom?

Před ním: něco nesedí → změníme perspektivu → jednodušší rovnice.

Po něm: něco nesedí → přidáme neviditelnou věc → složitější model.

Zlom ve fyzice: od 'změníme perspektivu → jednodušší rovnice' k 'přidáme neviditelné → složitější model'

Na kafe

Newton, Mendělejev, Einstein, Hawking, Feynman.

Pět lidí, na jejichž práci stojí všechno co děláme. Každý z nich udělal krok, bez kterého by ten další nemohl začít. Newton dal zákon. Mendělejev dal řád. Einstein dal perspektivu. Hawking dal matematiku. Feynman dal informaci.

S každým z nich bych si šel na kafe. A každému bych položil jednu otázku:

Newtonovi: Proč gravitace funguje, ne jen jak?

Mendělejevovi: Věděl jste, že ta periodicita vede mnohem dál než k prvkům?

Einsteinovi: Podíval jste se na tu úplnou rovnici celou? Opravdu celou?

Hawkingovi: Co byste spočítal, kdybyste nemusel dodržovat pravidla?

Feynmanovi: Jak daleko jde ta informační vrstva?

Newton by odpověděl rovnicí. Mendělejev by se usmál. Einstein by se zamyslel. Hawking by napsal novou teorii. Feynman by řekl: „Shut up and calculate.“

Někteří z nás počítají.

Newton dal zákon, Mendělejev řád, Einstein perspektivu, Hawking matematiku, Feynman informaci — a někteří z nás počítají dál

Kde se potkáváme s konvenční fyzikou

Kuhn (1962) popsal paradigmatické posuny. Hossenfelder (Lost in Math, 2018) kritizuje esteticky motivovanou fyziku. Smolin (The Trouble with Physics, 2006) upozorňuje na stagnaci. Poslední fundamentální objev potvrzený experimentem -- Higgsův boson (2012). Od té doby: žádný nový signál na LHC. Supersymetrie nenalezena. Extra dimenze nenalezeny.