Ako odlíšiť ilúziu od reality?

Ak žijeme vo vesmíre s nepredstaviteľnými rozmermi, ako môžeme odlíšiť ilúziu od reality? Ak uvažujeme o začiatkoch modernej fyziky, môžeme začať Galileom alebo Newtonom – hovoríme pritom o období niekoľkých stoviek rokov. Úžasné je, že za tie storočia sme sa posunuli z úplného nepochopenia fungovania sveta k vývoju Newtonových rovníc. Vďaka nim môžeme robiť mimoriadne presné predpovede o zatmeniach Slnka a Mesiaca, pohyboch planét a podobne.

Počas nasledujúcich stoviek rokov sme postúpili od zosúmarovania viditeľných vzorov k vývoju nového fyzikálneho systému – kvantovej mechaniky. Táto teória je natoľko protichodná našemu intuitívnemu vnímaniu, že opisuje svet vlastnosťami, ktoré nikdy nevidíme voľným okom. Napriek tomu môžeme pomocou matematiky tvoriť presné predpovede, ktoré sú následne potvrdené experimentmi. Je ohromujúce, že my – bytosti v Mliečnej dráhe – dokážeme pomocou papiera a ceruzky vypočítať magnetické vlastnosti elektrónov s presnosťou na desať desatinných miest. Je to niečo, čo by sme si mali vážiť ako mimoriadny úspech nášho druhu v obrovskom vesmíre.

Veľké a malé vo vesmíre

Vždy sme dokázali kategorizovať vesmírne objekty – od masívnych galaxií až po najmenšie atómy. Naše chápanie sa rozvíjalo storočiami, no existuje oblasť, ktorá nezapadá do klasického vnímania – svet kvantovej mechaniky. Prečo je kvantová mechanika taká protichodná našim skúsenostiam? Dôvod je jednoduchý: naša intuícia sa nevyvinula pre pochopenie správania elektrónov. Naši predkovia, ktorí by sa zaoberali úvahami o kvantovej mechanike, by nepřežili. Sme potomkovia tých, ktorí boli úspešní v chápaní fyziky makrosveta – a preto máme tendenciu vnímať svet cez klasickú, newtonovskú optiku.

Môžeme pochopiť kvantovú mechaniku?

Pri všetkých našich prieskumoch vesmíru zostáva kvantová mechanika záhadou. Vedie nás to k otázke, či ju niekedy skutočne pochopíme. Môžeme ju vnímať rovnako hlboko ako iné prírodné koncepty, alebo zostane mimo náš dosah? Boli by sme schopní zažiť tieto odlišné oblasti natoľko intenzívne, že by sa naša prirodzená intuícia začala meniť? Že by sme kvantovú oblasť pochopili podobne ako Newtonovu fyziku? Aspoň si predstavujem, že je to možné. Čo by to vyžadovalo a či náš druh prežije dostatočne dlho na také ovplyvnenie našej intuície, neviem. Ide však o prežitie a skúsenosť. Evolúcia nás naprogramovala nie na pochopenie skutočnej povahy sveta, ale na prežitie – a to sú dva radikálne odlišné ciele. Na prežitie nepotrebujeme poznať podstatu reality.

Kvantové prepletenie a superpozícia

Pozrime sa na jeden z najfascinujúcejších aspektov kvantovej mechaniky: kvantové prepletenie. Predstavte si dve častice, ktoré spolu interagovali. Aj keď ich od seba oddelíte na obrovskú vzdialenosť, zmena jednej častice okamžite ovplyvní druhú – bez akéhokoľvek signálu medzi nimi. Einstein to nazval „strašidelným pôsobením na diaľku“, pretože to spochybňuje naše chápanie vesmíru. Medzi časticami neprechádza žiadny signál, akoby vedeli o stave toho druhého. Laboratórne testy potvrdili, že ide o reálnu vlastnosť vesmíru, ktorá vyvoláva otázky o povahe priestoru, času a vzájomného prepojenia.

Ďalším úžasným konceptom je superpozícia. V bežnom živote veci buď sú, alebo nie sú – vypínač je zapnutý, alebo vypnutý. No vo kvantovom svete môžu byť veci oboje súčasne. Častica môže existovať vo viacerých stavoch naraz, kým nie je pozorovaná. Po pozorovaní si vyberie jeden stav. Tento jav bol experimentálne dokázaný, napríklad testom s dvoma štrbinami. Spochybňuje naše klasické vnímanie reality. Ak môže niečo existovať v dvoch stavoch súčasne, čo to vypovedá o podstate reality?

Kvantové udalosti a existencia

Keď odhalíte podstatu vecí – ako majú veci farbu, elektróny tancujú medzi orbitálami a emitujú fotóny presne definovaných vlnových dĺžok – otvára sa vám úžasný pohľad. Zvážte sériu kvantových udalostí od Veľkého tresku až po súčasnosť, ktoré museli prebehnúť presne takto, aby sme my mohli existovať. Každá z týchto takmer nekonečných udalostí sa mohla odohrať inak a viesť k vesmíru bez nás. A napriek tomu sme tu. A to je dôvod na oslavu.

Záhady kvantovej mechaniky

V znepokojujúcom svete kvantovej mechaniky existujú záhady, ktoré naďalej mätú aj tie najjasnejšie mysle. Problém merania kladie otázku, prečo sa častice usádzajú do určitého stavu len vtedy, keď sú pozorované. Navyše, kvantové tunelovanie ukazuje, ako častice prechádzajú cez bariéry, ktoré by v klasickej fyzike boli neprekonateľné.

Vedci sa snažia pochopiť povahu kvantovej gravitácie a zosúladiť pravidlá kvantového sveta s rozľahlosťou kozmu. Podľa môjho názoru sú najväčšími záhadami hlboké vnútro čiernej diery a otázka pôvodu vesmíru. Môžeme sa pýtať: Prečo je tu niečo a nie nič? Môžu nás vyvíjané teórie priviesť k odpovedi? Aj keby sme presne vedeli, čo je Veľký tresk, stále by zostávala zásadná otázka: „Vysvetlili ste síce proces, pri ktorom malý úlomok vesmíru môže podstúpiť rast prinášajúci svet okolo nás, ale odkiaľ sa vzali základné prvky ako kvantové polia, hmota či energia?“

Je pozoruhodné, že diskusia o udalostiach milióntinu sekundy po Veľkom tresku už nie je taká kontroverzná. Hoci v oblasti teórií raného vesmíru existuje veľa nezodpovedaných otázok a vyhrotených argumentov, v období tesne po začiatku vesmíru sme na relatívne stabilnom vedeckom základe. Nie je to úžasné?