Nastal koniec fyziky?

ať, ale tie sú v podstate abstraktné, čiže nepodstatné pre ľudské ambície. Stoja teda pred fyzikmi ešte nejaké naliehavé problémy, alebo by mali s nadhľadom prijať koniec svojej vedy?

Pochybnosti o budúcnosti fyziky nie sú nové. Už v roku 1890 niektoré osobnosti, ohliadajúce sa za storočiami úspešnej aplikácie Newtonovej mechaniky a Faradayovho a Maxwellovho elektromagnetizmu, vyhlasovali, že fyzika sa ako veda blíži k svojmu koncu. Nasledujúcich desať rokov im však nedalo za pravdu. Rádioaktivita, röntgenové žiarenie a objav elektrónu otvorili celkom nový, dovtedy neznámy svet. A zakrátko fyzika dospela k dvom revolučným pilierom 20. storočia: kvantovej mechanike a teórii relativity.

„Samozrejmé“ zákony

Aby sme pochopili, kam sa ešte fyzika môže dostať, musíme poznať, ako ďaleko sa už dostala. Fyzika vznikla v 16. storočí ako kvantitatívna, matematicky podložená sústava zákonov, pomocou ktorej mohli ľudia lepšie pochopiť neživý svet. Záhady, nad ktorými naši predkovia stáli v úžase, nahradil stále stručnejší súbor pravidiel, ktorými sa dal kvantitatívne vysvetliť napríklad let náboja, pád jablka zo stromu, dráha Mesiaca či planét Slnečnej sústavy.

Vďaka fyzike môžeme presne definovať priestor, čas, hmotu a energiu. Zložité javy – napríklad zatmenie slnka, kométy, príliv a odliv, vlastnosti hmoty, stabilita stavieb, správanie sa svetla, procesy spojené s tepelným tokom, teplota, farby dúhy, gravitácia či rádioaktivita, to všetko bolo roztriedené do niekoľkých „zákonov fyziky“.

Dvadsiate storočie prinieslo hlboké znalosti o vlastnostiach fyzikálneho sveta, ktoré dnes fyzika považuje za „samozrejmé“. Do pôsobnosti fyziky sa dostali hviezdy, galaxie, evolúcia vesmíru, ale aj súčasti patriace zdanlivo len biológii, ako sú proteíny, bunky alebo gény.

Čo teda ostáva fyzike dosiahnuť? Zamerajme sa na niekoľko oblastí, v ktorých môže počas nasledujúcich rokov a desaťročí prísť k významným zisteniam.

Základ sveta na tričko

V časticovej fyzike a kozmológii sú dnes na spadnutie odpovede na problémy, ktoré fyzike nedali spať už od staroveku: aké sú základné časti hmoty? Ako funguje vesmír a celý náš svet? Našou ambíciou je nájsť odpoveď takú elegantnú a prostú, žeby sa ľahko vošla na tričko. Doteraz sme síce došli k pôsobivému, avšak nedokonalému prehľadu, tzv. „štandardnému modelu“, ktorý celú našu realitu redukuje na asi tucet častíc a štyri základné sily v prírode.

Prečo má štandardný model nedostatky? Najzjavnejšia chyba je estetická – je príliš zložitý. Nehovorí nič o tom, prečo existuje toľko základných častíc a prečo sa od seba tak líšia. Ďalším kazom je to, že neobsahuje jednu zo základných síl v prírode, zemskú príťažlivosť. Stále preto musíme hľadať jednoduchú, všeobsiahlu teóriu, ktorá by všetky tieto sily uzmierila.

Pochopiť počiatok vesmíru

Toto úsilie je zvlášť dôležité pre kozmológiu, kde aby sme zistili, ako vznikol vesmír, potrebujeme zabezpečiť nerušený vzťah medzi relativitou, teda teóriou gravitácie, a kvantovou teóriou. V prvých chvíľach po veľkom tresku pred dvanástimi miliardami rokov bol vesmír neobyčajne malý a hutný a fyzikálne zákony riadili možno len jeden druh častice a jednu zo síl. Dôležitou úlohou pre fyziku je tak zjednotiť relativitu a kvantovú teóriu, aby sme pochopili priebeh prvých okamihov počiatku vesmíru, keď ďalšie častice a sily len vznikli.

Až keď toto zistíme, budú kozmológovia môcť objasniť, ako sa hutný vesmír začal rozťahovať a prečo viac ako 90 percent jeho hmoty stále uniká pozorovaniu našich prístrojov. Začneme odhaľovať základné funkcie vesmíru a budeme môcť vysvetliť, ako jediná udalosť pred toľkými miliardami rokov dala vziknúť nielen galaxiám, hviezdam a planétam, ale i atómom, z ktorých sa skladajú živé bytosti, ktoré sú schopné uvažovať o svojom zrode a zmysle.

Iste, sú hlasy, ktoré tvrdia, že fyzika nemôže dať odpoveď na evolúciu, proces, ktorý je základom biológie a medicíny. Ja si však myslím, že využitie fyzikálnych princípov v chémii a najmä biológii získa čoskoro omnoho väčší význam. S prerodom biológie na kvantitatívnu prírodnú vedu bude fyzika svojimi metódami, výpočtovými schopnosťami a zákonmi biológov stále viac ovplyvňovať.

Zjednotenie všetkých vied

Konečnou úlohou fyziky sa tak skutočne môže stať zjednotenie všetkého ľudského poznania. Významný harvardský biológ Edmund O. Wilson vo svojej knihe Zmierenie (Consilience) píše o konečnom zjednotení všetkých prírodných, spoločenských aj humanitných vied. Znie to možno až príliš revolučne, ale už dnes môžeme pozorovať náznaky toho v ľudskom vedomí. Zdá sa, že mozog funguje podľa fyzikálnych zákonitostí, ktoré pracujú s pravdepodobnosťou kvantovej vedy a zložitosťou teórie chaosu a ktoré teda môžu byť prístupné logickej analýze.

Odnesú so sebou tieto vedomosti cit, lásku, hudbu, umenie? Alebo zjednotenie vied obohatí chválu ľudského ducha? Musíme sa spolu s básnikom Keatsom obávať „rozseknutia dúhy“? Významný teoretický fyzik Richard Feynmann odpovedá prosto a výstižne: „Znižuje nejako naše chápanie chodu hviezd naše vnímanie krásy a veľkoleposti nočnej oblohy?“

Dr. LEON LEDERMAN
(Autor je laureát Nobelovej ceny za fyziku)
© Project Syndicate, apríl 2001