Medzi knihami - čerstvé informácie z diania v knižnom svete

Věda možného a nemožného

Chiara Marletto

1. KAPITOLA ZE STEJNÉ LÁTKY, Z NÍŽ SPŘÁDAJÍ SE SNY (ukázka)

Kde vysvětluji, jak pohlížet na fyzikální zákony mnohem šířeji, včetně kontrafaktuálů (výroků o tom, které změny jsou možné nebo nemožné), a vy se setkáte s věděním definovaným pomocí kontrafaktuálů. Kupříkladu prostřednictvím informace, která je schopna držet si svou existenci.

Většina věcí ve vesmíru není trvalá. Skály se nezadržitelně obrušují, stránky knih se trhají a žloutnou, živé věci – od bakterií přes slony po lidi – stárnou a umírají. Důležitou výjimkou jsou základní prvky hmoty, jako elektrony, kvarky a ostatní elementární částice. Systémy, které jsou jimi tvořeny, se mění, ale tyto základní prvky zůstávají beze změny. Za tuto trvalost i netrvalost jsou zcela zodpovědné zákony fyziky. Uvalují silná omezení na vše v našem vesmíru: na vše, co se dosud stalo, a na vše, co se teprve v budoucnu stane.

Fyzikální zákony rozhodují, jak se planety pohybují po svých oběžných drahách, řídí rozpínání se vesmíru, elektrické proudy v našem mozku a v našich počítačích a také ovládají vnitřní mechanismus bakterie nebo viru, oblaků na obloze, vln v oceánu, tekuté, roztavené horniny v žhnoucím jádru naší planety. Jejich moc sahá až za to, co se skutečně ve vesmíru děje, a zahrnuje i to, co může nebo nemůže nastat. Co fyzikální zákony zakážou, toho nelze docílit, i když se budete velmi snažit. Například nelze postavit stroj, který by urychlil částici nad rychlost světla. Ani nelze sestrojit, jak už jsem zmínila, perpetuum mobile a vytvořit energii z nulové energie – protože fyzikální zákony říkají, že celková energie ve vesmíru zůstává konstantní.

Fyzikální zákony nám poskytují hlavní vysvětlení přirozeného sklonu věcí k netrvalosti. Příčinou této netrvalosti je, že nejsou nijak obzvlášť uzpůsobeny k zachovávání jiných věcí než základních prvků. Platí pro jednoduché částečky hmoty, ale nejsou vytvořeny nebo zaměřeny na zachování z nich vytvořených určitých souborů. Elektrony a protony se navzájem přitahují – to je základní interakce: tento jednoduchý fakt tvoří základ celé složité chemie našeho těla, ale do fyzikálních zákonů se tato složitost vůbec nepropisuje.

Fyzikální zákony, jako například ty v našem vesmíru, které nejsou speciálně určeny nebo uzpůsobeny k zachování něčeho konkrétního, kromě základních jednotek, budu nazývat ne-designové zákony. Podle ne-designových zákonů se komplexní soubory atomů, jako například skály, neustále mění díky vzájemné interakci se svým okolím, což způsobuje ustavičné změny v jejich stavbě. Z hlediska zachování stavby způsobuje většina této vzájemné interakce chyby ve formě malých závad, což časem vede k poškození každé komplexní struktury. Pokud nezasáhne něco, co těmto chybám zabrání a opraví je, celá struktura nakonec zmizí nebo se zhroutí. Čím složitější celý systém je a čím více se liší od základních prvků, tím těžší je vyvažovat chyby a udržovat ho v existenci.

Představte si starý způsob zachovávání rukopisů pomocí opisování. Čím delší a složitější je rukopis, tím vyšší šance, že se během opisu vyskytne chyba, a tím těžší je pro písaře vyhnout se jí – například zkontrolováním každého slova po jeho zapsání. Vzhledem k tomu, že fyzikální zákony jsou ne-designové, schopnost systému udržovat se v existenci (v měnícím se prostředí) je v našem vesmíru vzácná a pozoruhodná vlastnost. Protože je tak důležitá, dám jí jméno: odolnost. Mnozí básníci a spisovatelé zklamaně hořekují nad tím, že odolnost je ve světě tak těžko dostupná. Zde je mistrovská ukázka z Prosperovy řeči v Shakespearově Bouři: „Je konec představení. Hráli je, jak jsem už řekl, duchové a teď je z nich jen vzduch, jen pouhopouhý vzduch. Nejvyšší věže, skvostné paláce, vznešené chrámy, ano, celý svět se rozplyne a všechno, co je na něm, zmizí jak tenhle pomíjivý výjev – ani cár mlhy po něm nezbude. Ze stejné látky jsme, z níž spřádají se sny, a život je jen ostrůvek, co ze všech stran je obklopený spánkem.“

Tyto verše mají tak krásnou formu a rytmus, že při prvním čtení nám může něco důležitého uniknout. Představují jenom zúžený a jednostranný pohled na realitu a opomíjejí její základní prvky. Když je vezmeme v potaz, uvidíme, že Prosperův pesimistický tón a závěr nejsou na místě. Ale tyto fakty nejsou bezprostředně zřejmé. Abychom si jich všimli, musíme uvažovat o něčem navíc, než co se samovolně děje v našem vesmíru (jako je netrvalost, občasná odolnost, planety a „nejvyšší věže“ našich měst). Budeme muset uvažovat o tom, co může a nemůže nastat: o kontrafaktuálech, které v posledku také podléhají fyzikálním zákonům, jak jsem už řekla.

Nejdůležitější aspekt, který Prosperova řeč opomíjí, je, že i v oblasti působení ne-designových zákonů lze odolnosti dosáhnout. Neexistuje záruka, že jí bude dosaženo, protože tyto zákony pro to nejsou určeny, ale dosaženo jí být může, protože to zákony fyziky nezakazují. Okamžitě se o tom můžeme přesvědčit, když se porozhlédneme kolem trochu pozorněji, než bylo možné v Shakespearově době. Opravdu existují entity, které jsou do určité míry odolné, a hlavně, některé jsou odolnější než jiné. Některé o hodně víc. A nejsou to, na rozdíl od rčení a obvyklých mouder, skály a kameny, ale živé entity.

Živé věci se obecně vyznačují tím, že mají mnohem větší vlohy pro odolnost než třeba skály. Zraněný živočich se může často opravit, ale skála ne. Jednotlivý živočich nakonec zemře, ale jeho druh může přežít mnohem déle než skála. Vezměme si například bakterie. Už na zemi existují nezměněné více než tři miliardy let (a to se stále vyvíjejí!). Přesněji řečeno, téměř se nezměnily určité sekvence příkazů, které kódují, jak vytvořit bakterii ze základních prvků, a které se nacházejí v každé bakteriální buňce: nazvěme to návod. Tento návod je obsažen v molekule DNA, která je klíčovou součástí každé buňky. Je to řetězec chemických látek čtyř různých bází. Tento řetězec funguje přesně jako dlouhá řada slov, skládajících se z abecedy o čtyřech písmenech: každé slovo odpovídá zhruba jednomu příkazu v návodu. Biologové nazývají skupiny těchto základních příkazů „geny“. A právě konkrétní struktura, nebo vzor, zkrátka DNA bakterie, zůstala po celou dobu téměř stejná.

Naproti tomu během stejné doby se uskupení a struktura skal na zemi nesmírně změnily, celé kontinenty se přeskupily díky hlubinným pohybům pod zemskou kůrou. Představme si, že na zemi v její rané prehistorii přistáli mimozemšťané, odebrali DNA z bakterií (třeba ze sinic) a také si naši zemi vyfotili z vesmíru, a nyní se vrátí se stejným úkolem. Na obrázcích naší planety bude všechno jinak. Vzájemná poloha kontinentů a oceánů je zcela jiná. Ale struktura DNA oněch bakterií je téměř nezměněná. Takže určité věci v našem vesmíru, jako třeba návody zapsané v DNA, mohou dosáhnout vysokého stupně odolnosti.

...................

překlad Marcel Tomeček

Chiara Marletto

teoretická fyzička na Wolfson College v Oxfordu. Zabývá se teoretickou fyzikou se zvláštním důrazem na kvantovou teorii výpočtů, teorii informace, termodynamiku, fyziku kondenzované hmoty a kvantovou biologii. Získala doktorát z matematiky na Matematickém institutu Oxfordské univerzity. Je průkopnicí v oblasti teorie konstruktorů, která je zobecněním kvantové teorie informace.