Experimentální filosofie jako efektivní cesta k revoluci ve fyzice

Jan Fikáček

Last academic affiliation: Institute of Applied Mathematics and Information Technologies, Faculty of Science, Charles University: Prague, Czech Republic. Email: jfikacek@gmail.com

Anotace:

Filosofie je základem přírodních věd v tom smyslu, že jim dala hlavní myšlenku jejich úspěšnosti, a to ověřování navrhovaných hypotéz realitou, konkrétně pozorováním či experimentem. V tomto smyslu přírodní vědy realizují program vytvořený filosofií. Úloha filosofie tímto ale nekončí, protože filosofie, zejména analytická, může mít i dnes velmi úzký vztah k reálnému světu, přestože je často zprostředkován jednotlivými vědami. Nicméně filosofie jako jediná může zobecnit poznatky z mnoha oborů (i přímé poznatky z reality). Z takové generalizace mohou vyplynout zákonitosti a axiomy, které mají obecnou platnost pro všechny vědní obory. Filosofie je schopna, díky svému celkovému přehledu, aktivně ovlivnit jednotlivé vědní obory, zejména řešení jejich obecných otázek, které jsou buď na jejich hranicích, nebo dokonce už za nimi. V textu jsou uváděny příklady takových otázek, a to na příkladu fyziky. Filosofie umí pomoci otevřít nové cesty zkoumání a také odhadnout, které cesty jsou slepé. Obecně se v textu navrhuje velmi úzké spojení filosofie s konkrétními vědami, třeba v případě filosofie fyziky, která v ideálním případě připraví tzv. filosofický experiment, což je vlastně obrys řešení nějakého obecného problému fyziky, jehož fyzikální rozpracování a fyzikální úspěch bude také ověření dané filosofické koncepce.

Abstract:

The study is called „Experimental philosophy as an effective way towards the revolution in physics“. Philosophy is the foundation of natural sciences, because it has given them the main idea for their success, which is the proposed hypothesis verification by reality, namely by observation and experiments. So, the natural sciences follow a program, created by philosophy. But the philosophical tasks can’t be concluded by them, because philosophy has even today a very intimate relation to the world, which is mediated by those special sciences. Nevertheless, only philosophy can generalize the knowledge of many different branches of scientific inquiry (and also direct information from reality). From this action, various laws and axioms emerge, having general validity for all special sciences. Thanks to its general view, philosophy is capable to actively influence particular sciences, especially bringing fresh solutions for their broad questions, which can be sometimes on their limits, or even beyond them. We present examples of such questions, namely in physics. Philosophy can help opening new ways of research in physics and also can estimate, which ways probably won’t lead to success. The article suggests a very close relation between philosophy and specific sciences, which e.g. in the case of philosophy of physics, can prepare (in the ideal case) a philosophical experiment. That’s an outline of a possible solution of a general physical problem, its elaboration and successfulness would also work as a verification of a given philosophical concept.

---

Krize fyziky

Současná teoretická fyzika se ocitla v tvůrčí krizi, která je, doufejme, pouze dočasná. Tato krize se projevuje tím, že v posledních více než čtyřiceti letech nevznikla ve fyzice žádná zásadní teoretická koncepce, která by zároveň byla experimentálně či observačně ověřena. Je to velký kontrast oproti minulému století, kdy byla vytvořena speciální teorie relativity (1905), obecná teorie relativity (1916) a kvantová mechanika (20. léta), které od základu změnily myšlenková paradigmata nejen fyziky. Nic extrémně nového nevzniklo ve fyzice už 90 let a to přesto, že se obecně vědecký a technický pokrok stále zrychluje.

I poslední nové zásadnější koncepce ve fyzice byly vlastně jen rozvíjením kvantové mechaniky (a teorie relativity). V roce 1967 vznikla teorie sjednocení slabé a elektromagnetické interakce z pera Stevena Weinberga, zejména Richard Feynman formuloval v roce 1965 finální podobu kvantové elektrodynamiky. V letech 1970 až 1973 vznikl standardní model elementárních částic a interakcí[1], což je kvantová teorie pole, popisující jednotně silnou, slabou a elektromagnetickou interakci. Standardní model je založen jak na kvantové mechanice, tak na speciální teorii relativity. V polovině sedmdesátých let byla završena kvantová chromodynamika, tedy teorie silné (jaderné) interakce.  A tím vše skončilo.

Existují sice mnohé nové koncepce, jako teorie superstrun, která má vysvětlovat podstatu všech elementárních částic nebo holografický princip, který se, kromě jiného, snaží popisovat způsob vzniku našeho trojrozměrného prostoru z dvojrozměrné[2] entity kvantovým provázáním, nicméně tyto koncepce se rozvíjejí už desítky let a stále nemají přesnou a jednoznačnou formulaci (M-teorie superstrun má neuvěřitelné množství možností, takže vlastně žádnou) a hlavně nedávají zatím ani náznak způsobů, jak je experimentálně ověřit.

Krize se projevuje například i tak, že se Nobelovy ceny za fyziku udělují za ověření velmi starých objevů. Například Peter Higgs napsal svůj článek v roce 1964 a poté, co byl Higgsův boson objeven a potvrzen v CERNu, dostal za něj Nobelovu cenu v roce 2013[3], tedy skoro za 50 let. Dá se také předpokládat, že Nobelova za fyziku bude udělena za objev gravitačních vln detektorem LIGO v roce 2015[4], ale tyto vlny byly Einsteinem předpovězeny už skoro před 100 lety z rovnic jeho obecné teorie relativity. Nebo se Nobelovy ceny udělují za teoreticky nevýznamné, spíše technické objevy (2014 – modré diody, 2015 – oscilace neutrin). Stačí se podívat do přehledu nositelů Nobelových cen za poslední desetiletí[5].

Tuto krizi popisují i přední světoví fyzici, jako je například Lee Smolin ve své i u nás vydané knize Fyzika v potížích. Můžeme argumentovat tím, že je přirozené, že je doba velkých objevů a pak doba klidu, ale i kdyby to byla částečně pravda, stále má smysl hledat cesty urychlení vývoje fyziky. I kdyby fyzika ztratila dech tak nějak přirozeně, je dnes opravdu v potížích. A tyto potíže mohou být i systémové, plynoucí například ze specializace věd a jejich diverzifikace, vyžadující speciální styly uvažování, které nejsou plně kompatibilní..

Záměr a cíle článku

Tento text se pokusí navrhnout jeden z postupů, který by mohl přispět k urychlení řešení základních fyzikálních problémů, a tímto postupem bude tzv. filosofický experiment jako prostředek silnějšího vzájemného ovlivňování fyziky a filosofie. Jde současně o snahu posílit empirický charakter filosofie, v souladu s plánem analytické filosofie, tedy ověřovat i platnost filosofických představ a nesetrvávat toliko u aristotelovsky kontemplativního přístupu. Opačný směr, tedy konkretizace některých filosofických zákonitostí a pojmů do fyziky, je vlastně to, co fyzika běžně dělá uvnitř sebe samé při hledání nových teorií, opírajíc se ale pouze o obecné fyzikální principy, například zákony zachování. U filosofického experimentu půjde pouze o hledání usměrněné ještě obecnějšími, tedy filosofickými zákonitostmi, která může být proto ještě efektivnější, neboť bude řešit problémy paradigmatu, které, když se podíváme do celé historie fyziky, nejvíce blokovaly zásadní vývoj fyziky, a právě jejichž vyřešení vedlo vždy k převratným změnám ve fyzice.  Filosofie by tedy měla spolupracovat na vykreslení obrysů nových fyzikálních teorií. Tato spolupráce povede v ideálním případě v úzkém sepětí s fyzikou až k fyzikálním experimentům, které by tuto fyzikální teorii pevně ověřily a zprostředkovaně tak ověřily i filosofické principy, které danou fyzikální teorii inspirovaly. Takovéto filosofické experimenty by mohl na jedné straně urychlit vývoj fyziky a na straně druhé pomoci zkvalitnit filosofii užším sepětím se skutečností. Jakási spolupráce fyziky a filosofie sice existuje v podobě filosofie fyziky, která je například studijním oborem na Oxfordu, organizují se filosoficko-fyzikální konference, ale neexistuje plánovitý vědomý přístup, který by logicky exaktně aplikoval filosofické zákonitosti do fyziky. A jestli někde částečně existuje, není to známo a tento přístup může být výrazně posílen. A jestli pak uspěje, pomůže začít překonávat nevraživost vůči filosofii ze strany fyziky, která je, podle některých názorů, jedním z bloků zásadních pokroků ve fyzice.

Problémem tady může být třeba, jak řečeno, specializace, která v poznávání světa došla tak daleko, že si mnohdy nerozumí nejen jednotlivé obory, ale dokonce ani specializace v rámci jedné disciplíny, například fyzici pevných látek s kosmology. Přitom se ale na druhé straně přechody mezi jednotlivými vědami či disciplínami jeví jako nejsilnější zdroje pokroku poznání, protože kreativita je často výsledkem střetů rozmanitosti. Svět je totiž jednotný, a tak jest patrno, že roztříštěnost poznání snižuje jeho efektivitu právě na mezi oborových hranicích. Ty nejsou příliš prozkoumány, neboť vyžadují multioborový přístup a ne specializace a syntézu různých typů úvah. Hezky to ilustruje „hydrodynamická“ interpretace[6] kvantové mechaniky. I když je zatím jen v podobě experimentální analogie, přesto má úžasnou schopnost vysvětlil prakticky všechny kvantové zvláštnosti a slibuje tak v budoucnu převrat v chápání kvantové mechaniky. Ten je však brzděn zastaralou pozitivistkou filosofií, kterou je prodchnutá mainstreamová ortodoxní Kodaňská interpretace kvantové mechaniky.

Ostatně, jak bude na příkladech uvedeno později, vlastně všechny zásadní pokroky fyziky, Newtonem počínaje a aktuálními pokusy o vytvoření kvantové gravitace konče, jsou převážně úspěšnou snahou o překonání takové roztříštěnosti ve fyzice, snahou o jednotné chápání nějaké oblasti světa, či v posledku světa celého. Z jiné strany lze takový unifikační postup chápat jako problémově orientovaný přístup: jde o to vyřešit daný problém a pro jeho řešení hledat a použít jakékoliv efektivní metody a nepřipustit snížení efektivity řešení jen proto, že se nějaká vhodná metoda nachází mimo hranice disciplíny, která až doposud daný problém řešila.

A protože se současná fyzika čím dále tím více dostává do takové obecnosti, kde naráží na nutnost řešení chápání např. podstaty času, prostoru, chápání pojmů realita, existence (viz třeba virtuální částice), pohyb, náhoda, kauzalita, determinismus a mnohých dalších, je evidentní, že role filosofie je zde nepostradatelná. Uvedené pojmy jsou totiž ve své podstatě pojmy filosofické. Například už prakticky 100 let trvající snahy o unitární fyzikální teorii kvantové gravitace, narážející na „nekompatibilitu“ v jistých ohledech diskrétního[7] přístupu kvantové mechaniky a spojitého přístupu obecné teorie relativity, vyžadují dobrou definici skutečnosti, kterou však fyzika hledá velmi obtížně, neboť realita neexistuje pouze ve fyzice, a tak je nutné hledat její definici ve spolupráci věd s filosofií. Navíc fyzika nemá dostatečně obecné znalosti a nástroje pro analýzu pojmu skutečnosti. Samozřejmě zde může filosofie přispět i svým pojetí relativity spojitosti a diskrétnosti a chápáním přechodů mezi nimi.

Hovoříme tu také o omezení variety možných řešení, které povede k efektivnějšímu hledání řešení, a to je možné třeba aplikací filosofických axiomů. Pro účel filosofických experimentů tedy navrhneme jasně formulovat tyto axiomy, z nichž zde kvůli omezenému prostoru odvodíme pouze dva: axiom neexistence nekonečna a axiom všeobecnosti emergence. Je jich však daleko více. Jak je zřejmě patrno, formulací těchto axiomů budeme naplňovat také empirické požadavky analytické filosofie, neboť nepůjde o libovolně definované axiomy v matematickém duchu, ale o axiomy vypozorované z reality.

V závěru textu nastíníme v současnosti jeden probíhající filosofický experiment a popíšeme jaké problémy s pojetím pojmů příčinnost, skutečnost a současnost (a tedy i pojmu času) v různých fyzikálních teoriích k němu vedly. Nastíníme také některé jeho dílčí závěry.

Analýza krize fyziky

Prozkoumejme trochu příčiny krize fyziky, abychom věděli, může-li filosofie skutečně fyzice prospět. Jistě, jeden z důvodů této krize je určitě ten, že všechny relativně snadné a nenákladné metody experimentování a ověřování a nalézání nových jevů, již byly vytěženy, a tak současné fyzikální přístroje vypadají v extrémním případě jako známý podzemní urychlovač částic v CERNu, jehož obvod činí 27 kilometrů. Cena stavby tohoto hadronového srážeče se vyšplhala na 8 miliard dolarů a každoroční běžný provoz stojí 19 miliónů eur. Zároveň se ale odhaduje, že k opravdu zásadním průlomovým objevům by vedl až urychlovač, který by obkroužil celou Zemi. Takže zde narážíme na limity a můžeme si i pomyslet, že velký hadronový srážeč v CERNu je tak trochu jako epistemologický Titanic a jeho hlavní přínos dnes spíše spočívá v koncentraci a interakci špičkových hlav než v samotném zařízení a jeho výsledcích.

Dnešní fyzikální přístroje, které razí poznání na předních liniích, jsou velice sofistikovaná zařízení, která jsou většinou nejen velmi drahá, ale vyžadují také spolupráci mnoha lidí. Je to tedy také otázka efektivní lidské kooperace. Narazili jsme, mimo jiné, na technologické, ekonomické a možná i organizační limity základního fyzikálního výzkumu, pokud uvážíme subjektivní stránku lidského faktoru. Příčiny mohou ale být i jinde.

Jedním z významných faktorů rozvoje fyziky byla její matematizace. Přesto se děl například rozvoj zkoumání elektřiny prakticky bez přispění matematiky po dlouhou dobu v 18. a 19. století (Leidenská láhve – 1746, 18. století – Luigi Galvani, Benjamin Franklin, 18.-19. sstoletí – AlessandroVolta (baterie – 1800), Michael Faraday). Přesto byly tyto „nematematické“ objevy zcela zásadní. Teprve v roce 1865 přesně a matematicky dosti náročně formuloval základy elektromagnetismu James Clerk Maxwell.[8]

Je sice pravda, že diferenciální počet vyvinuli už Newton s Leibnizem, takže byl v klasické mechanice používán od 17. století, ale i tak zde matematické formulaci fyzikální teorie předcházelo její přinejmenším částečné, základní fyzikální pochopení. Například u zmíněné elektřiny nemělo smysl používat nejen diferenciální počet, ale ani prostou algebru, dokud neexistovala alespoň hrubá představa, jak probíhají elektrické procesy. Bez fyzikálního pochopení nelze totiž ani určit, jaké matematické proměnné by ve formulích měly vystupovat a jak by měly spolu souviset. To platí zcela jasně o klasické Newtonově fyzice, stejně jako o zmíněné elektřině. To, že smyslové chápání předchází v těchto případech matematickému popisu, nebo v mezním případě asi postupovaly u Newtona ruku v ruce, je způsobeno tím, že dotyčné jevy existují v přirozeném lidském světě, a tak je možné je zkoumat smyslově. Smyslové vnímání je většinou pro lidské poznávání cesta daleko rychlejší a efektivnější, pokud je použitelné.

Jakmile je ale přirozený svět v podstatě prozkoumán (mechanika, elektřina, optika atd.), nastává nutnost zkoumat jevy více do hloubky, v čemž nám už smyslová zkušenost tolik nepomůže. Taková speciální teorie relativity je například neintuitivní, když vlastně tvrdí, že každé těleso je „v klidu“, ať se pohybuje seberychleji, tedy že neexistuje preferovaná klidová soustava, i když v přirozeném světě takovou soustavu vidíme v povrchu Země. V přirozeném světě se s velkými relativistickými rychlostmi nesetkáváme, proto není naše intuice relativistická. O neintuitivnosti kvantové mechaniky asi není potřeba už ani nikoho příliš přesvědčovat.

Jestliže nám ale začíná chybět při zkoumání přímá smyslová zkušenost, musíme stále více používat nástroje jiné. Do určité míry sice pomohou názorné analogie, které „překládají“ nový neintuitivní fyzikální svět do lidské podoby, viz třeba analogie černé díry a pádu prostoru do ní s vodopádem, nicméně čím je svět fyziky vzdálenější od světa přirozeného, tím méně dovoluje názorné chápání a také tím méně umožňuje názorné analogie. Navíc tyto metafory stejně bývají jen přibližné.

Pak velmi razantně nastupuje na scénu nový „smysl“, který v poznání do značné míry nahrazuje smysly přirozené a tím „smyslem“ je matematika. Je to ale tak trochu z nouze ctnost, i když na druhé straně jasná výhoda. Matematika umožňuje zkoumání i bez přirozené intuitivní smyslové představy, která je sice mnohem rychlejší v pochopení, protože je vytvořena a zdokonalována milióny let evoluce, nicméně v zásadě není tak přesná, jako matematika a má omezenější pole působnosti než matematika. Matematika je relativně autonomní svět, který si překvapivě vytváří svou vlastní matematickou intuici, ta ale zase není příliš fyzikální.

Fenomenologický princip ekvivalence a (matematická) abstrakce

Ale překvapivě není rozdíl mezi matematikou a přirozeně intuitivním (smyslovým) chápáním zase až tak nepřekonatelný. Argument čínského pokoje[9] se sice snažil ukázat, že algoritmické zpracování informace neznamená její chápání, ale otázkou je, jestli spíše neukázal opak, tedy jak emergentně toto pochopení vzniká:

Člověk, který neumí čínsky, je uzavřen v „čínském“ pokoji, kde jsou hypoteticky obsaženy všechny smysluplné čínské věty. Tento pokoj obsahuje taky algoritmy, pomocí kterých lze pomalu a mechanicky přiřadit čínské odpovědi každé čínské otázce, kterou zvenčí dostává. Odpověď pak předá ven. Dotyčný sice věty nechápe, ale celý systém věty chápe. Pro to, abychom přijali, že tento text chápe, chybí vlastně jen rychlost a uvedení čínských znaků do souvislosti s objekty reálného světa. Je snadné tohoto člověka včetně pokoje nahradit počítačem, který bude postupovat jako onen člověk, jen podstatně rychleji, a tak svými okamžitými reakcemi prokáže, že čínštinu v podstatě chápe. A když pojmy z čínštiny bude schopen uvést do souvislosti s objekty v realitě, což znamená, bude umět čínské znaky přiřadit k reálným pojmům podobně, jako to umí počítač firmy IBM s názvem Watson[10] v angličtině, je jasné, že projde obdobou Turingova testu[11], což je test umělé inteligence. Prostě jeho reakce budou nerozlišitelné od reakce Číňana, který čínštinu chápe, tedy bude čínštinu skutečně chápat. Je to velmi prostá úvaha, použitá jak v Turingově testu, tak i v principu ekvivalence, který použil Einstein jako základ své obecné teorie relativity[12]. Co se neliší, je prostě totéž, pokud zůstáváme na určité stejné fenomenologické strukturní úrovni[13]. Chápání, intuice, není zřejmě nic jiného než „okamžité“ uvedení do souvislostí, které vytvoří dojem bezprostředního „aha“.

Pro většinu lidí jsou matematické formulace hůře přístupné než intuitivní smyslové pochopení, chápou je daleko pomaleji (někdy až „nekonečně“ pomaleji). Nicméně při hodu kamenem musí i „nematematik“ bleskově provést jistou formu fuzzy výpočtu v podvědomí, neboť by se tím kamenem prostě netrefil, kam chce, kdyby tuto analýzu neprovedl. Tedy i ti, co propadají v matematice na základní škole, používají ve svém životě běžně „matematické“ výpočty. Námitka, že nemusí provádět abstraktní operace a mohou si jen pamatovat množství předcházejících pokusů je lichá, což snadno nahlédneme, když si uvědomíme, že každý hod je jedinečný, kameny jsou různé váhy (až několik kg), má se házet na různé vzdálenosti, a že vlastně kámen v ruce vážíme a vzdálenost odhadujeme, tedy vlastně měříme a měříme i sílu, kterou kámen hodíme. Postup je v principu stejný, jako kdybychom parametry fyzikálně přesně měřili a sílu hodu matematicky spočítali, jen celý proces není tak exaktní a sofistikovaný, ale v podstatě je v hlavě vytvořen obecný model vrhu. A i kdyby se měl jen mechanicky vybrat jeden z minulých pokusů, je nutné mít mechanismus výběru, který srovnává minulé pokusy se současným, což už je abstraktní algoritmické operace, která vyžaduje využití nerovností apod.

Názor, že v hlavě probíhá svého druhu abstraktní výpočet, dokládá také genetická epistemologie[14], která experimentálně ověřila, že lidská abstrakce fyzických operací vlastně není nic jiného, než „chomáč“ představ konkrétních fyzických pokusů (doplněný o algoritmus výběru), které jsou „zvnitřněny“ v mozku do obrovské rychlosti. Jsou povětšinou zatlačeny do podvědomí, takže ve vědomí se pak nalézá pouze abstraktní model, který je ale jen „frontmanem“, na nějž se soustředí pozornost, ale který se bez „kapely“ a „skladatele písní“ naprosto neobejde. Tito jsou vlastně neviditelní, ač odvádějí podstatu práce. Tím dalším aktérem je třeba onen vyhledávací algoritmus, jak již zmíněno, což ale už není jen množina pokusů samotná jako taková. Matematický vzorec pro šikmý vrh je vlastně také takovým implicitním souhrnem všech možných pokusů a metodou, jak dosazením změřených parametrů vybrat tu správnou možnost. Dosazením konkrétních parametrů do abstrakce se z ní stává konkrétní pokus.

Rozdíl mezi matematikou a intuitivním smyslovým odhadem je tak spíše jen v tom, že matematické vzorce se zpracovávají ve vědomí nebo v počítači, tedy explicitně, kdežto obdobné, svým charakterem kvantitativní, a tedy v podstatě matematické operace, se u hodu kamenem v přirozeném světě zpracovávají povětšinou mimo lidské vědomí, v podvědomí, tedy skrytě. Ani smyslové vnímání reálné situace se tedy bez jisté formy matematiky nemůže obejít. Nepřekonatelný předěl mezi abstrakcí a fyzickým světem je tak smazán a jeví se pouze jako relativní.

Limity matematiky

(Vědomá) matematika postupně svou úspěšností vytlačovala a vytlačuje intuitivní smyslové fyzikální uvažování. Samozřejmě, že se fyzika bez matematiky už absolutně neobejde, zejména bez její přesnosti a objektivitě. Matematika svou nezávislostí úspěšně doplňuje kritéria pravdivosti poznatků, i když zde má, ve srovnání s experimentem, stále jen sekundární roli. Obrovský úspěch matematiky je velmi přesvědčivý, i když i analytická matematika má své limity a některé zákonitosti neumí stručnými vzorci vyjádřit, a proto na věc musí jít numericky, to znamená, počítat vše iteračně, krok po kroku. Chybí zde okamžité celkové nahlédnutí, celkové pochopení ve formě „jednoho vzorce“ nebo soustavy rovnic. Dalo by se říci, že ani matematika tedy takový problém pro sebe „nechápe“.

Dnes už to trochu vypadá, že se matematika začíná přeceňovat, považuje se za všemocnou, a dokonce existují i poněkud naivní představy, že podstatou reality je sama matematika, či že matematika by mohla nahradit experiment jako hlavní verifikační kritérium. V češtině se můžeme s takovými názory seznámit třeba v knize Maxe Tegmarka Matematický vesmír. Na druhou stranu je ale logické, že takové názory vznikají. Matematika je totiž mnohdy hlavní „smysl“, který dobře „vidí“ do mikrosvěta, do kvantové mechaniky, nebo hlavní nástroj, který „vidí“ vesmír najednou v jeho makroúrovni, a i v celé jeho časové historii. Naše smysly a naše názorné představy tady opravdu selhávají nebo přinejmenším už nejsou průkopníky a snaží se spíše jen dodatečně vysvětlit a fyzikálně pochopit význam matematických rovnic.

Idea, že pravou podstatou reality je matematika, nicméně trochu připomíná dávnověké představy o tom, že hvězdy jsou jen světýlka na tmavé báni, která obklopuje Zemi. Tyto představy vznikaly proto, že na hvězdy jsme si nemohli sáhnout ani si je názorně představit, podívat se na ně alespoň v představě ze všech stran. Vzdálené hvězdy tedy nikterak nepřipomínaly tělesa na Zemi. Nepřipomínaly dokonce ani naše Slunce nebo náš Měsíc, neboť byly vizuálně velmi malé, a tedy nebylo možné ani tušit jejich strukturu. U Měsíce, když ho pozorujeme jako poprvé Galileo, slabým dalekohledem, stejně jako on rozpoznáme strukturu povrchu, takže si v principu pak už umíme představit, že je to těleso, na které si můžeme „sáhnout“, umíme si ho představit prostorově. U vzdálených hvězd jsme ani to dříve neuměli. Tam jsme byli dlouho nejen odkázáni pouze na vizuální vnímání, ale díky jejich vizuální nepatrnosti nebyla představa hvězd jako prostorových objektů přijatelná, respektive přijatá. Vnímal je jen jeden smysl, a to jen velmi jednostranně. Nebyla to interakce více smyslů (nejčastěji zraku a hmatu), kterou máme při vnímání obvyklých objektů, respektive si ji na základě této „sociologie smyslů“ v dětství, dokážeme domyslet u objektů, které jsou vnímány jen vizuálně. Proto jsme hvězdy interpretovali jen jako vizuální body a významně jsme jim nepřikládali hmotnou a prostorovou existenci.

Fenomenologicky podobná situace je i v případě objektů mikrosvěta, kam „vidí“ snad už jen matematika. Stejně jako jsme si dříve představovali, že světýlka na báni jsou prakticky jen vizuální objekty a nemají vlastně žádnou fyzikálně hmotnou podstatu, smyslově vnímatelný prostorový tvar, stejně tak dnes vznikají názory, že objekty v hloubce jsou jen matematické, a nikoliv fyzikální a že za touto matematickou podobou nebo vedle ní už nic neexistuje. Jenže pro správné poznání je zásadní ona „sociologie smyslů“, tedy jejich vzájemná kontrola, vzájemná interakce, která je teprve schopna efektivně vytvořit představu fyzikálního objektu[15], který nutně existuje ve fyzikálním prostoru, nejen v prostoru matematickém. Každý smysl osamoceně, i když tak dokonalý jako matematika, nutně podléhá smyslovým klamům, jejichž výsledkem je třeba i představa o matematické podstatě reality, což je tedy jen speciální „smyslový“ klam. Dobrým příkladem může být v případě našich fyziologických smyslů třeba tyč vložená do sklenice s vodou. Ta se našemu nejdokonalejšímu smyslu, zraku, který dává svou dominancí naší realitě převládající vizuální podobu, jeví jako lomená. Přesto nás „méně dokonalý“ smysl, hmat, přesvědčí o opaku. Přednost hmatu, i když dominantním zrakem vnímáme 80 % informací o okolí, je jeho kontaktnost, která eliminuje možnost zkreslujícího prostředí mezi pozorovaným objektem a pozorovatelem. Obecně lze říci, že každý smysl nebo „smysl“ má své přednosti, ale také své nedostatky, proto má kombinace více smyslů větší šanci na vytvoření správného modelu. Využití jen jednoho smyslu, i když tak dokonalého, jako je matematika, vyvolává svou jednostranností entropické, tedy degenerační tendence, které se podílejí na současné krizi fyziky.

Svět není ani matematický, ani vizuální, ani hmatový, ani sluchový ani závislý na jiném druhu vnímání, který teprve objevíme. Svět je na nich nezávislý, i když my dostáváme jen smyslově závislé informace. Ty je ale nutné vzájemně kontrolovat, aby se naše poznání nestalo jednostranným invalidou jednoho smyslu, i když tak dokonalého jako matematika. To ale zase na druhé straně nebrání oprávněnému dominantnímu postavení v některých oblastech, přesto však úplné vytlačení jiných typů vnímání vede k brzdění vývoje. I matematika má své limity, které může překročit jen nematematický postup. A matematika také vznikla zcela nematematicky, neboť před svým vznikem neexistovala, tak nemohla svými postupy stvořit sebe samotnou.

Sociologický „slave princip“ funguje i ve fyzice, tj. i ve fyzice existuje sociální tendence vědců unifikovat názory a styl uvažování, vytvářet i bez racionálních důvodů mainstream a vytlačovat tak rozmanitost názorů a přístupů, vytvářet a posilovat převládající názor. Tento převládající navyklý názor se pak následně zpětně psychologicky racionalizuje, tedy zdůvodňuje, i když fakticky zcela racionální není. Takovéto iracionální „shlukování“ je ostatně historicko-sociologický základ vytváření lidských skupin. V současnosti jsou například někdy obecnější úvahy, okamžitě nedoložené exaktně a matematicky, chápány ve fyzice většinou jako podezřelé až nevědecké, také kvůli převládajícímu typu uvažování ve fyzice. Byl by to racionální skeptický postup, kdyby jej nevedly i iracionální motivy. Někdy to dochází do takových extrémů, že fyzici mají filosofii za pavědu. Například Stephen Hawking je schopen napsat společně s Leonardem Mlodinowem ve své knize Velkolepý plán, že filosofie je dnes mrtvá, a ani trochu mu nevadí, že tuto filosofickou úvahu píše v knize, která je v podstatě scientisticky filosofická a rozebírá filosofická témata jako podstata a vznik času, podstata vědomí, je-li možná teorie všeho, apod. Přestože jsou některé jeho filosofické úvahy správné (např. že skutečnost je vždy model okolního světa), jiné jsou ve svém přílišném zjednodušení chybné (např. vznik vesmíru z ničeho), ale zejména jsou tyto úvahy eklektické, protože tu chybí celková filosofická koncepce. Dobrá filosofie vyžaduje filosofickou specializaci a zejména opakované promýšlení témat a nelze ji vytvořit jaksi mimochodem za krátkou dobu, když si člověk odskočí z jiného oboru. V tomto je filosofie stejná jako fyzika. A je také potřeba mít pro filosofii patřičné psychologické předpoklady pro obecné uvažování, které se mnohdy s předpoklady pro exaktní a matematické uvažování nepříliš snášejí, jak se i diskutuje ve fyzikální komunitě.

Paradigma a axiomy

Je samozřejmě jasné, že hlavní objem práce ve fyzice bude stále odvádět právě matematika a velmi exaktní přístup, neboť fyzika není zdaleka jen o obecném uvažování nad základními zákony. „Odmatematizování“ fyziky by byl nesmysl, znamenalo by to zbavit se nejefektivnějšího nástroje. Rezervy jsou ale patrné právě v obecném uvažování, takže podstatnější doplnění fyzikálních úvah o úvahy obecně fyzikální a filosofické by mělo přinést efekty. Zdá se totiž, že právě velmi exaktní analytický přístup není schopen vyřešit některé zásadní problémy, zejména typu změny paradigmatu, jak je chápe třeba Thomas Kuhn ve své Struktuře vědeckých revolucí.

Změny paradigmatu nelze dosáhnout matematickými prostředky, protože jde v podstatě o změnu axiomů či jednoho axiomu daného oboru. Matematický axiom nemá v danou chvíli matematickou strukturu, je to vlastně výchozí nematematické tvrzení daného matematického systému. Proto jej v podstatě nelze změnit či analyzovat matematickými postupy, neboť to vlastně ani není matematický objekt. Protože jsou třeba Euklidovy axiomy logickým základem jeho geometrie, musejí být v logickém slova smyslu formulovány před geometrií, a tedy musely být formulovány negeometricky, nematematicky, empiricky. A nic na tom nemění fakt, že historicky vznikaly zřejmě současně. V matematice existují vedle axiomů, které vycházejí z reality, ze zkušenosti, ještě ad hoc axiomy, které se definují bez vztahu k realitě. Tyto ale zde řešit nebudeme.

Fyzikální axiom, například absolutní čas a absolutní prostor, sice fyzikální strukturu má, ale není vůbec snadné ji odhalit (odhalit například, jak vzniká prostor z kvantové provázanosti, kteroužto cestu inspiruje právě hypotéza holografického principu[16]) a v daném historickém okamžiku, kdy je postulován, tato struktura nejenže není známa, ale dokonce obvykle není ani předpokládána. Ve fyzice, na rozdíl od matematiky, nám realita, experiment, pomůže starý axiom zlomit, i když třeba po více než 300 letech od jeho formulace (Newton I., Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, Londýn 1684). To je příklad Newtonových axiomů absolutního prostoru a času, jejichž překonáním se teprve povedlo v roce 1905 pochopit relativitu prostoru a času, ale stále po 110 letech nemáme ověřenou představu, proč axiomy speciální relativity, to jest výchozí postulát stálé rychlosti světla ve všech inerciálních soustavách a princip relativity, platí[17]. Nedaří se zatím dotáhnout a ověřit holografický princip, který by to z toho axiomu mohl udělat poznatek odvozený z hlubších kvantových principů, třebaže taktéž axiomatických. Nedaří se tedy zatím nijak fyzikálně vysvětlit hyperbolicitu Minkowského prostoročasu speciální teorie relativity. Axiomů se nelze nikdy zbavit, neboť tyto jsou vlastně základní body styku dané teorie s realitou. Můžeme sice nějaký axiom odstranit pochopením jeho struktury, ale takového pochopení je možné jen díky přinejmenším implicitním zavedení jiného či jiných axiomů. Axiomy jsou totiž styčné body poznané oblasti s oblastí zatím neprozkoumanou, a protože tato nepoznaná část bude existovat vždy, budou vždy existovat i axiomy. A právě takováto filosofická úvaha je pro fyziku užitečná v tom, že ukazuje, že axiom obvykle není žádná konečná, je často speciálním případem, který lze zobecnit (viz Euklidův axiom o rovnoběžkách, jehož zobecněním vznikly neeukleidovské geometrie, například Lobačevského a Riemanova, na nichž staví obecná teorie relativity). Nebo je možné axiom vysvětlit jako přirozený důsledek hlubších axiomů a nějaké logické koncepce.

Matematika a kvantová mechanika

Že má matematika opravdu zásadní nedostatky ve fyzikálním chápání, že jí prostě v některých případech dojde dech, je možné vidět na příkladu kvantové mechaniky. Její základní idea vznikla již před 117 lety, její relativně ucelený základní matematický model je starý asi let 90. Přesto je fyzika sama nespokojená s kvantovou mechanikou v tom smyslu, že vlastně nechápe, co se tam děje. Přitom matematika kvantové mechaniky je už tak dokonalá, že třeba kvantová elektrodynamika je nepřesnější fyzikální model reality, který existuje, nejdokonaleji popisuje vlastnosti a chování elementárních částic.

Nespokojenost fyziky je možné názorně a fakticky vyjádřit přehledem desítek možných interpretací kvantové mechaniky[18], což ale taky znamená, že žádná z nich není dostatečně uspokojivá a tím uznána za správnou. To je po 90 letech neuvěřitelná situace a ukazuje, že matematika není všemocným smyslem, „božím okem“, které vše vidí, a to i přes svoji uznanou superioritu. Fyzika tedy potřebuje i něco jiného, a to velmi podstatně, když v něčem takto zásadním matematika selhává.

Názorné smyslové představy jsou pro chápání člověka velice efektivní, což jsme již ukázali na příkladu hodu kamenem, kdy dokážeme ve zlomku vteřiny odhadnout jeho dráhu a máme-li trénink, je ten odhad velmi přesný. Kdybychom onen hod počítali matematicky, museli bychom mít spoustu detailních informací o fyzikálních vlastnostech naší ruky, odporu vzduchu, samotném kameni apod., provést spoustu fyzikálních měření, a než bychom je provedli a než bychom výpočet začali, už by vrabec, kterého jsme chtěli kamenem zasáhnout, dávno odletěl. Exaktní postupy jsou v některých případech velmi těžkopádné.

Jedním způsobem, jak pokročit vpřed tam, kde se fyzika a matematika „zadrhly“, je tak přece jen jakási názorná představa. Ta bývá podceňována kvůli zdánlivé všemocnosti matematiky, a neintuitivnosti moderní fyziky[19], ale může hrát větší roli, než se obvykle má za to, a to i tehdy, když není zcela přesná, dokonce i když je velmi zjednodušená. Stačí si připomenout až dětsky názorné Feynmanovy diagramy[20] interakcí elementárních částic, které byly zpočátku experty prudce odmítány právě pro svou jednoduchost a nyní se fyzika bez nich, díky jejich efektivnosti, vůbec neobejde. Nebo nás o tom může přesvědčit i nová názorná představa pohybů kvantových objektů, kterou můžeme vidět prostým okem. Je to v laboratoři realizovaná malinká kapka, která je unášena na povrchu kapaliny[21], a která na tomto povrchu svým kmitáním vytváří vlny, jež zpětně ovlivňují její pohyb. Takováto názorná představa umí přirozeně a tím velmi snadno a rychle vysvětlit většinu kvantových podivností, které byly až dosud tak tajemné. Je to sice jen analogie a metafora, ale velmi pomáhá pochopit principy kvantové mechaniky, a to i přesto, že přesný model kvantové mechaniky bude jiný, dokonce možná více než trojrozměrný. Tento staronový deterministický přístup ke kvantové mechanice v podobě interakce částice s pilotní vlnou je z druhé strany ve svém determinismu podporován everettovskou mnohasvětovou interpretací kvantové mechaniky. Ta oproštěná od naivní myšlenky vzniku miliard mnoha světů v každém okamžiku, se stává především svou vícedimenzionálností v Cambridgi a Oxfordu v současnosti usilovně rozpracovávanou slibnou možností. Tento nový explanační přístup ke kvantové mechanice, kde se spojuje představa vícedimenzionálního determinismu s představou pilotní vlny, si můžeme pracovně nazvat vícedimenzionální kvantovou super-hydrodynamikou. A jen poznamenejme, že se tu ověřuje filosofický princip jednoty světa, tentokráte spojující hydrodynamická zkoumání s kvantovou mechanikou, tedy dva obory, které jsou velmi vzdálené.

Názornými modely, a dokonce i jen grafy, ve fyzice zapojujeme onu velice efektivní smyslově intuitivní složku uvažování, která umí být v některých směrech stále daleko rychlejší než matematika, jde-li o pochopení. To je jedna z možností, a jak jsme ukázali výše, může někdy zásadně pomoci při vyřešení problému, se kterým si fyzika neví rady už skoro 100 let, i když je jedním z jejích hlavních témat. Zároveň tento příklad krásně ilustruje, jak jednostranná filosofie vytvářena fyziky, v tomto případě pozitivistická, může brzdit postup exaktní vědy po velmi dlouhou dobu. Jenže jestliže neadekvátní filosofie dlouhodobě blokuje správné řešení, může praktické prosazení lepší filosofie v daném oboru vývoj velmi urychlit. Ukazuje se, jak významný praktický faktor filosofie je. Filosofie vlastně má tu „výhodu“, že uvnitř sebe dovoluje leckdy prosazení nějaké koncepce kvůli její originalitě, viz například solipsismus, a na správnost se zase až tak nehledí. Je to výhoda tvůrčího brainstormingu, kde i velmi parciální adekvátnost dané koncepce, jednostranně upozorňující pouze na určitý faktor, má jistou půdu pod nohama. Nicméně, když je taková filosofická koncepce použita v praxi, zde ve fyzice, na konkrétní problém, vzniká otázka, je-li použita na správnou oblast či není-li třeba komplexnější filosofické koncepce.

Analytická fenomenologie

Zde je namístě velmi stručně nastínit filosofickou koncepci, o kterou se opíráme. Můžeme ji pracovně nazvat analytickou fenomenologií a při jejím vymezení vyjdeme z analytické filosofie a z postanalytické filosofie, ze kterých snahou o exaktní přístup vychází. Je to tedy koncepce empirická v tom smyslu, že jako hlavní kritérium pravdivosti se bere dotazování se okolního světa, například experiment, při uvědomění si toho, že i každý experiment má smysl pouze v rámci určité interpretace. Empirismus je tedy hlavní, ne však absolutní. Nutnost interpretace pokusu zdůvodňuje sekundární kritérium pravdivosti, tedy logickou konzistenci koncepcí, ať už filosofického paradigmatu nebo fyzikálních teorií, v rámci kterých se experimenty provádí. Už tento vztah naznačuje relativnost každého principu, včetně principu empirického. Fenomenologie je zde totiž chápána totálně v tom smyslu, že naprosto vše je pouhý jev, který se emergentně vynořuje z „hlubší“ fenomenologické /strukturní) „vrstvy“. Tato koncepce zcela odmítá ontologii, přesto že kvůli logické konzistenci vyžaduje absolutní princip, ten však je zcela nepopsatelný, neanalyzovatelný a neobsahuje (a nebude obsahovat) žádné známé vlastnosti. Je to jakási empirická, post-materialistická paralela negativní teologie, materialistická ne ve starém, absolutním slova smyslu, ale ve smyslu obecném, což obsahuje princip, že primární je vždy nižší strukturní úroveň, z níž vyšší emergentně vzniká. To lze ilustrovat třeba na příkladu toho, že běžná hmota (částice) vzniká z prostoru (tedy z kvantového vakua), což rozhodně není mechanicko-materialistický jev. Proto hovoříme o post-materialismu, což není úplná negace materialismu, ale pouze menšinová negace, tedy částečná relativizace tohoto nejsilnějšího základu.

Protože se fenomenologie chápe jako totální princip, nelze ji omezovat pouze na oblast jazyka, jak to neempiricky dělá analytická filosofie, a používá se tedy fenomenologický princip i pro nejazykové, např. smyslové poznání, které má daleko silnější jevově deformační a filtrační efekty na naše poznání než jazyk. Toto soustředění se i/hlavně na fenomenologii smyslů, i když po vzoru Kantova apriorního přístupu vždy v rámci logického systému, se bere jako uplatnění empirismu na filosofii samotnou. Proto se soustředění pouze na jazyk chápe jako „nemateriální“, neempirické, vlastně odporující empirickému principu analytické filosofie. Je to tedy překonání logické nekonzistence analytické filosofie, tohoto jejího sporu mezi dvěma hlavními rysy a tom empirismem a zkoumání především přirozeného jazyka. Pozitivismus se chápe v analytické fenomenologii jako husserlovské epoché hlubšího zkoumání, které může být na nějakou chvíli v poznání efektivní, ale nepochybuje se o možnosti překonat libovolný, tedy i každý pozitivistický popis. Analytická fenomenologie se snaží překonat eklekticismus a scientismus analytické filosofie a vystavět logicky konzistentní koncepci světa (alespoň v hrubých rysech), tedy logickou konzistenci požadovanou analytickou filosofií realizovat i ve filosofii samé a neomezovat ji pouze na formálně logické postupy, neboť takové omezení ani není logicky konzistentní.

Tento text využijeme také k tomu, abychom, věrni empirickému étosu analytické fenomenologie, nastínili dva z jejich (empirických) axiomů, jakožto „body“ relativně nezprostředkovaného a tím velmi jistého obecného poznání. Další axiomy a celkovou logickou strukturu analytické fenomenologie nemůžeme zde, z důvodu rozsahu, publikovat.

Úloha filosofie ve fyzice

Filosofie pochopitelně nemůže řešit problémy konkrétních disciplín, ale může určitě vyloučit věci nemožné, jejichž nemožnost nevyplývá z dotyčné disciplíny, nebo přinejmenším je může označit za velmi málo pravděpodobné. Pomůže tak soustředit úsilí na nadějnější cesty.

Právě uvedený příklad kvantové mechaniky je z tohoto hlediska velmi poučný. Nejdříve nahlédněme do historie a popišme si základní filosofické chyby, které vytvořily nejvíce rozšířenou interpretaci kvantové mechaniky, Kodaňskou interpretaci[22]. Ona to dokonce ani žádná interpretace není, protože je to suché pozitivistické konstatování toho, jak se věci jeví. Je to tak trochu přístup, který by se dal charakterizovat metaforou: vidím, že je tyč vložená do sklenice s vodou lomená, je tedy ve skutečnosti lomená[23]. Samozřejmě, ona fyzikální opatrnost je zcela namístě, a je pravda, že jevový popis je po určitou dobu, dokud nemáme více informací, jediný jistý. Ale jestliže takový povrchní popis přeroste v představu, že daná jevová úroveň je ta definitivní a dál už nic není, je to až neuvěřitelně likvidační filosofie. Pozitivismus, resp. neopozitivismus, který zde byl v základě „fyzikální“ tedy neprofesionální filosofií, si neporadil s relativností reality a s její definicí, což stále má ve fyzice velmi negativní důsledky.

Neurčitost kvantových částic, a tedy i možnost jejich současné existence na mnoha místech je informace, kterou dává měření, nicméně těžko je možné obraz toto měření pozitivisticky vydávat za definitivní podobu reality, jak to dělá Kodaňská interpretace. Proti tomu argumentoval už např. Albert Einstein nebo nositel Nobelovy ceny za fyziku Murray Gell-Mann. Z této filosofie pak vychází tak nekonzistentní závěry, jako třeba nepřekonatelná absolutní kvantová náhoda[24] a tedy i účinek bez příčiny atd. Kvantová mechanika má velkou zásluhu na tom, že zpochybnila mechanické chápání pojmu realita, ale protože pro analýzu tohoto pojmu nemá vybavení, neboť pojem reality nespadá do fyziky a není fyzikálními postupy analyzovatelný, neuměla si s ním fyzika poradit. To skončilo v pozitivistickém bloku, brzdícím fyziku po mnoho let, který je navíc vydatným zdrojem esoteriky. Filosofie tak není mrtvá, jak se někteří domnívají, ale živá a reálně věci významně ovlivňuje, a ukazuje svou velkou praktickou sílu, a to i tehdy, když je to špatná filosofie.

Je nyní na filosofii, aby analyzovala pojem reality v mnoha oborech a podala jeho ucelený a empiricky logický výklad a tento pak pomůže uvolnit dotyčný fyzikální blok. Bohužel ve fyzice extrémně převládající detailně exaktní scientistické uvažování, které není podle všeho nejlepším předpokladem pro chápání filosofických úvah[25], může takovéto snahy blokovat, i když je ve fyzice samotné extrémně užitečné.

Přehled mylných filosofických názorů fyziků na nejobecnější fyzikální problémy, které brzdí vývoj fyziky, by byl poměrně dlouhý. Počínaje vznikem vesmíru z ničeho, již zmíněnou matematickou podstatou reality, představou nepřekonatelné bariéry kvantové náhody, nefyzikálního, nemateriálního chápání pojmů času a prostoru, přes chápání počátku času jako počátku všeho existujícího, chápání času jako iluze nebo dokonce pojetí neexistence času, až po představy o nekonečnosti vesmíru nebo času, nebo představu teorie totálně všeho. Na těchto názorech je celkem zřetelně viditelný nekorektní filosofický fundament, nedostatečný nadhled ve filosofickém uvažování, nedostatečná filosoficko-logická konzistence, kterou ale od speciálního oboru nelze ani požadovat. Filosofii zase na oplátku mnohdy chybí ona exaktnost a empirická podloženost, kterou disponuje fyzika.

Experimentální filosofie

Ke všem těmto tématům a mnoha dalším, může filosofie říci dnes podstatné slovo, ba co víc, bez dobrého filosofického přístupu bude vývoj v těchto otázkách pomalejší a s „objížďkami“. Jedině filosofie zde umí efektivně určit se svým velkým nadhledem a na základě filosofických zákonitostí, že některý směr uvažování má malou pravděpodobnost na dosažení úspěchu (např. absolutnost kvantové náhody), jiné ji mají podstatně vyšší. Filosofie, přestože nemůže předkládat fyzikální řešení, omezí varietu možných řešení, jak to formulovala kybernetika myšlenkami W.R. Asbyho[26], čímž nasměruje snahu blíže k řešení. Filosofie také umí být inspirativní a kreativní a umí navrhovat nová možná řešení. Příkladů by bylo mnoho. Za všechny uveďme představu, že je-li čas mírou pohybu, musí mít stejnou podstatu jako tyto pohyby, neboť vztah měření je možný pouze proto, že měřený i měřící mají společný komunikační kanál, tedy společný základ. Čas tedy není než jistý konkrétní druh fyzikálního pohybu, který proto, že je ve struktuře všech pohybů, tedy všudypřítomný, může být všeobecným ekvivalentem pohybu, když použijeme ekonomickou terminologii. Taková představa je už pak daleko hmatatelnější, empiričtější než současné idealistické chápání času ve fyzice, oboru, který by měl být daleko empiričtější než filosofie, ale opak je asi pravdou.

Pro tyto své možnosti by filosofie měla být ve své roli aktivnější, formulovat své nové zákonitosti, použitelné i ve speciálních oborech, k čemuž ale nutně potřebuje inspiraci studiem těchto oborů a také interakci s nimi. Té nejlépe dosáhne mimo jiné svým aktivním specifickým vkladem do jednotlivých vědních disciplín. Takovýto filosofický přístup můžeme nazvat pracovně experimentální filosofií, čímž se chápe nejen ono již zmíněné sepětí filosofie s jedním nebo více přírodovědnými či jinými obory, v našem případě vlastně hovoříme vlastně o filosofii fyziky, ale i přímo provádění filosofických experimentů.

Co lze pokládat za filosofický experiment? Jde v podstatě spíše o meta-experiment, tedy přístup, kdy filosofie důkladně zkoumá nějaký velmi obecný problém speciálního oboru, např. právě fyziky, a vytvoří si svými prostředky obecnou představu jeho řešení, pochopitelně pro fyziky příliš vágní. Nicméně se pokusí z této obecné představy (viz třeba zmíněné pojetí času) navrhnout obrys řešení daného fyzikálního problému, nebo přinejmenším omezí množství možností, které mají šanci na finální řešení. Bude-li pak dosaženo úspěchu a finální fyzikální řešení, které vzniklo z filosofických obrysů, bude ověřeno, bude možné s určitou pravděpodobností říci, že filosofický experiment ověřil platnost principů, ze kterých daný filosofický postup vycházel. V takovémto přístupu vlastně fyzika hraje roli empirickou, „nahrazuje“ svou rolí ve filosofickém experimentu realitu a filosofie pak hraje úlohu logickou, teoretickou, i když jde vlastně o meta-empirii a meta-logiku.

Neopominutelná úloha aktivní filosofie je dána tím, že nelze jen spoléhat na to, že vždy budou géniové, kteří budou schopni spojit obecné uvažování s velmi exaktním matematickým přístupem, jako byli Einstein nebo třeba Mach. Einstein totiž odvedl v případě speciální teorie relativity spíše filosofickou než fyzikální a matematickou práci. Jednak mu k popisu speciální teorie relativity stačila v podstatě středoškolská matematika, a zejména tato matematika byla už dávno hotová také z pera Hendrika Lorentze. To zásadní, co Einstein tady udělal, nebyla ani fyzikální představa, že čas dilatuje a délky se zkracují, neboť tuto představu měl už roku 1889 George Fitzgerald[27] a před Einsteinem ji odvodil i zmíněný Lorentz. To podstatné byla změna paradigmatu v tom smyslu, že přiznal těmto změnám reálnost a nepokládal je tedy pouze za pomocné, v realitě neexistující mechanismy, jak je pojímal právě Lorentz. Rozdíl byl v chápání toho, co je skutečné. Tento zásadní rozdíl v chápání, který byl v podstatě filosofický rozdíl, přiznal i Lorentz, a právě v tomto filosofickém kroku viděl Einsteinovu superioritu. Ta se projevila ve filosofii (neboli v epistemologii či metafyzice, jak ji Einstein nazýval) i v případě obecné teorie relativity, kde se fyzikální gravitační síla ukázala spíše jako zakřivení prostoročasu a prostoročas se tak „materializoval“ a změnil z abstraktní nehmotné entity ve fyzikální médium s konkrétními vlastnostmi. A mimochodem, právě filosofické úvahy Ernsta Macha o možné relační podstatě prostoru (a času), které se označují jako tzv. Machův princip, byly jedním z hlavních impulsů vzniku obecné teorie relativity. Machova tvrdá kritika Newtonova filosofického pojetí prostoru a času, tedy jejich absolutnosti, která je v rozporu s relativitou měření, se může ucházet o poctu filosofického podnětu vedoucímu ke vzniku speciální teorie relativity, i když Mach osobně odmítal roli „praotce“ speciální teorie relativity.

Oprávněnost filosofických experimentů si uvědomíme, když uvážíme, že i celá fyzika je vlastně jeden obrovský filosofický experiment, a to test empirického/(post)materialistického principu. Priorita okolního světa před našimi poznatky a teoriemi, před naším myšlením, je ten filosofický princip, který se ve fyzice, ale i v jejích praktických aplikacích, ukazuje po stovky let jako správný. Ten je základem toho, že je (nejen) fyzika experimentální věda. Ten je základem praktického úspěchu naší civilizace.

Filosofický princip jednoty světa zase stojí implicitně za Newtonovou teorií gravitace, protože ten hlavní aha efekt, který k ní vedl, bylo pochopení toho, že i padající jablko[28] se řídí stejnými zákony, jako pohyb Měsíce kolem Země. Stejný princip jednoty světa je ověřován fyzikou znovu a znovu, například ve sjednocení elektřiny a magnetismu, které završil Clerk Maxwell v roce 1865. Tento princip asi poprvé zcela vědomě sledoval Einstein, když se snažil v druhé polovině svého života o vytvoření unitární teorie celé fyziky. On osobně sice v tomto směru moc úspěšný nebyl, ale právě tato unifikační snaha stála za nejdůležitějšími úspěchy fyziky 20. století po vzniku kvantové mechaniky a teorií relativity: kvantová elektrodynamika (spojuje kvantovou teorii s elektromagnetismem), sjednocení slabé a elektromagnetické interakce, standardní model elementárních částic (spojuje speciální relativitu s kvantovou mechanikou, elektromagnetickou, slabou a silnou interakci), to jsou vlastně úspěšná ověření principu jednoty světa, v rámci filosofického „unifikačního“ experimentu. I všechny zatím neúspěšné pokusy o nalezení kvantové gravitace, jsou vlastně pokusy o teoretické sjednocení kvantové mechaniky a obecné teorie relativity, které v realitě evidentně „spolupracují“ v případě černých děr nebo velkého třesku. Fakt jednoty světa, který v tomto případě v realitě pozorujeme, je v rozporu s dichotomií dvou neslučitelných, přestože velmi úspěšných fyzikálních teorií: obecné teorie relativity, která je spojitá a kvantové mechaniky, která některé parametry chápe diskrétně. Svět je ale současně relativně diskrétní i relativně spojitý.

Axiom neexistence nekonečna

Buďme ale konkrétní a orientovaní na budoucnost a pokusme se navrhnout nějaký další potenciálně efektivní filosofický princip jako ilustraci možností filosofie. Je jich hodně, ale pro omezenost prostoru vybereme dva, z nichž první bude omezovat ve fyzice přípustná řešení velmi spolehlivě, tedy bude naplňovat první možnost vlivu filosofe na fyziku, zatímco druhý bude spíše uvolňovat zablokované cesty a bude cenný druhým zmíněným způsobem. Ten první bude navíc asi fyzikům docela konvenovat, což ilustrují třeba názory, plynoucími z fyzikální zkušenosti, jež by se daly shrnout asi takto: nekonečno vymysleli matematici proto, aby naštvali fyziky.

Když se fyzikovi objeví nekonečno jako řešení rovnice, ví, že nic neví. Ví, že to není smysluplné řešení a že to v podstatě znamená, že daný matematický model v tomto případě narazil na hranici své platnosti a snaží se ji překročit. Prostě nekonečná hodnota znamená jen, že hodnota není definována, nedává smysl.

Když se v Newtonově mechanice nedal předpokládat nějaký rychlostní limit, tedy rychlost tělesa mohla být nekonečná, nevypadalo to jako problém. Taková možnost ale reálně neexistovala, jak v roce 1905 ukázal Einstein svou speciální teorií relativity, ze které plyne, že rychlost světla c je zároveň rychlostí limitní, jež nelze překročit. Tím se nekonečná rychlost ukázala býti nemožnou. Když se pokusíme nahradit konečnou rychlost světla nekonečnou a položíte c = ∞, pak rovnice speciální teorie relativity degenerují do rovnic newtonovské fyziky. Podobně se to má s kvantovou mechanikou, u které položíme-li Planckovu konstantu rovnu nekonečně malé hodnotě, tedy nule, degeneruje kvantová mechanika opět ve spojitou klasickou newtonovskou fyziku. V obou případech se tak ukazuje nekonečně velká či nekonečně malá hodnota jako iluzorní, tedy ukazuje se býti jen zjednodušením konečné, reálné, i když třeba extrémně velké či extrémně malé hodnoty. Jako by pokrok fyziky byl nejednou v tom odstraňovat zdánlivá nekonečna.

Proveďme další zkoumání nekonečna a zkusme uvážit, může-li být vesmír nekonečný v čase. Snadno nahlédneme, že nikdy nebudeme mít dostatek času tuto hypotézu v praxi ověřit, a že tedy je tato hypotéza (experimentálně či observačně) nedokazatelná, tedy nevyhovují hlavnímu a finálnímu kritériu pravdivosti ve fyzice, tedy ověření pozorováním a experimentem. Nelze tedy dokonce tuto hypotézu v rámci fyziky vůbec považovat za vědeckou. Náš vesmír je tedy nutně časově konečný, máme-li zůstat u vědeckých formulací, což nám může naznačit i naše tisíciletá zkušenost s libovolnými ději a s jejich všeobecnou konečností.

Zdůrazněme znovu, že zde mluvíme o nekonečnu jakékoliv vlastnosti, ale pouze v reálném světě, nikoliv v matematice[29]. Jestliže tedy vyjde nějaká nekonečná hodnota v rovnicích popisující fyzikální objekty či děje, není to žádný argument pro nekonečno v reálném světě, protože takovéto nekonečno bychom museli ověřit pozorováním, měřením nebo experimentem, tedy porovnáním s realitou, což je samo o sobě, dalo by se říci, post-materialistické uvažování. Matematický model je jen abstrakce, která nehraje roli definitivního arbitra pravdivosti.

Zdůrazněme ještě jednou, že v základu úspěchu fyziky a tím potažmo technologií a celé civilizace, je filosofická idea (post)materialismu/empirismu, tedy že je nutné se vždycky dotázat reality, jak se věci skutečně mají. Matkou exaktní posléze matematizované fyziky je tak poněkud obecná a neexaktní, rozhodně nematematická myšlenka empirismus. Právě tato filosofická myšlenka, poprvé výrazně použita v Galileových experimentech, má takovou sílu, že stvořila celou fyziku. Je tedy silnější než jakákoliv dnes oslavovaná fyzikální idea, neboť má daleko větší dopady než ona. Je těžké pak uvěřit názoru, že filosofie je mrtva, když fyzika vlastně jen neustále realizuje jednu z jejích hlavních idejí a nejpevnější základ fyziky na této filosofické ideji stojí. Není fyzika pouze krátkodobý frontman, na kterého se zaměřují světla ramp, zatímco to opravdu zásadní dlouhodobé změny se dějí v pozadí, ve filosofii?

Ale vraťme se zpět k formulaci axiomu neexistence nekonečna v reálném světě, a podpořme si jej poněkud euklidovským způsobem. Připomeňme ale nejdřív ještě názor jednoho z největších matematiků 20. století, Davida Hilberta, který se proslavil zkoumáním nekonečných množin, zavedením nekonečně rozměrného euklidovského prostoru, který dnes nese jeho jméno, a který je jedním ze základních nástrojů matematiky kvantové mechaniky. Citujme tohoto experta na nekonečno: „Nekonečno se podle všech zkušeností, pozorování a znalostí v realitě nikde nenachází.“[30] Teď ale k oněm euklidovským postupům. Euklidovy axiomy nevznikly jako výsledek nějakého formálního matematického aparátu, jak již řečeno, protože mu vlastně logicky předcházely, a proto musely vzniknout „nelogicky“. Vznikly na základě zkušeností z dlouhodobého pozorování světa, z poznatků z nespočtu operací s reálnými objekty, jak už naznačuje Hilbertův výrok. Podobně můžeme postupovat i zde, protože naše tisíciletá zkušenost jasně říká, že jsme nic nekonečného nikdy neviděli ani nezměřili. Nekonečna se v praxi objevují jen na horizontu našeho poznání, tedy vlastně tam kam nevidíme a kde neumíme dobře rozhodnout, co to vlastně vidíme. To je vlastně právě příklad časového nekonečna existence našeho vesmíru. Evidentně náš vesmír jednou zanikne, neboť vše vzniká a zaniká, ale protože bude zřejmě existovat opravdu hodně dlouho z hlediska lidských měřítek, je pro nás prakticky časově nekonečný. Přesněji v tuto chvíli relativně potenciálně nekonečný. Z našeho dnešního hlediska se doba zániku vesmíru jevově neliší od doby nekonečné, i když je konečná, jako vše, co jsme dosud poznali a „dělena“ skutečným nekonečnem, dává přesnou nulu. Pomineme-li tedy všechna nekonečna na horizontu jako neprokázaná (a na horizontu jsou všechna), zbývá nám jen neustále opakovaná konečná zkušenost, což je základ axiomu neexistence nekonečna v realitě.

Fenomenologie nekonečna

Všechna „nekonečna“ tedy mají pouze fenomenologickou povahu, jak by to asi formuloval třeba prof. Petr Vopěnka[31]. Jsou to přirozená nekonečna, tedy hodně velké hodnoty, které přesahují náš horizont, přesahují naše schopnosti je změřit, ověřit či pozorovat. Uvědomme si jasně, že to, co pozorujeme na horizontu, který nemůžeme v danou chvíli překročit, je jev, jehož podstatu zatím neznáme. Proto nelze spoléhat na náš výklad tohoto jevu. A nekonečna se, na rozdíl od miliard jiných jevů, opravdu vyskytují zásadně jen na horizontu. Nelze je tedy vůbec brát vážně. Různá nekonečna mizí, jak posunujeme horizont poznání, a ukazují se jako falešná, zdánlivá. Nekonečna je jen idealizovaná aproximace velké konečné hodnoty. Nekonečno je jen iluze.

Dokonce celý vývoj fyziky lze tak trochu parafrázovat jako postupné transformace všech zdánlivě nekonečných veličin, do veličin reálně konečných, jak jsme si už na několika příkladech ukázali (teorie relativity a kvantová mechanika) a ještě si ukážeme. Teď se ale budeme věnovat dalšímu příkladu neexistence nekonečna, a to konečnosti prostoru našeho vesmíru.

Myšlenkové ověření axiomu neexistence nekonečna

Mějme hypotézu nekonečného prostoru a pokusme se ji ověřit. Můžeme ji prakticky ověřit tak, že budeme mít nekonečné měřítko a tím se pokusíme vesmír změřit najednou. Takové ale nemáme a mít takové by vlastně už dopředu předpokládalo nekonečný prostor, což je ale právě to, co máme vyvrátit nebo dokázat. Tedy ani logicky nemůžeme vycházet z představy nekonečného měřidla. Zbývá nám tedy nekonečněkrát použít konečné měřítko, což je ale v praxi taky nemožné, protože každé „přiložení“ měřítka trvá nenulový čas, tedy bychom k celému měřícímu procesu potřebovali nekonečný čas, který mít nemůžeme, jak jsme si předvedli před chvílí. Všimněme si, že jediný logický způsob, jak dosáhnout nekonečna je tautologie, tedy vpašování nekonečna mezi výchozí předpoklady konstrukce nekonečna, neboť i třeba v případě konečného měřítka potřebujeme nekonečno zase v počtu opakování měření. Jenže tím se odkrývá podstata všech snah o konstrukci nekonečna. Chceme-li nekonečno zkonstruovat, jde to jedině tak, že je už hotové do konstrukce podstrčíme.

Při pokusech o stvoření nekonečna nám nepomůže ani matematický trik, kdy budeme mít základnu, ze které budeme postupně zvedat polopřímku, jejíž zvětšující se úhel se základnou bude směřovat k pravému úhlu. Po dosažení pravého úhlu by matematik předpokládal, že polopřímka konečným krokem, který zvětší úhel, dosáhne nekonečné vzdálenosti, pakliže sledujeme její průsečík s další polopřímkou. Uvedli jsme si ale, že matematika není tím spolehlivým finálním kritériem pravdivosti ve fyzice, takže jakýkoliv matematický model nám nepomůže jako konečný důkaz. Nehledě na to, že z obecné teorie relativity celkem zřetelně vyplývá, že náš prostor není žádná ideálně rovná entita, ale že je různě deformovaný, a navíc ještě kvantován. I u prostoru tedy dojdeme k závěru, že jediná pravdivá vědecká možnost je, že tento prostor je a bude konečný. Ke vzniku nekonečného vesmíru bychom potřebovali jeho časově nekonečně vzdálený počátek či nekonečnou rychlost rozpínání, čímž jsme opět zabředli do zmíněné logické tautologie nekonečna.

Nekonečno také neustále plodí neřešitelné logické rozpory, viz třeba zhroucení algebraických operací při vložení nekonečné hodnoty. Je banální exaktní postup považovat rozporné řešení za řešení nesprávné a to, které je logicky konzistentní, za správné. Je tu tedy jen jedno logicky čisté řešení: vytlačit představu nekonečna mimo náš poznatelný svět. Prohlásíme-li tedy, že v reálném světě žádná nekonečna nejsou, je najednou celý svět logicky konzistentní, bez rozporů.

K ověření nekonečnosti jakékoliv vlastnosti či parametru, bychom vždy potřebovali už mít měřící přístroj s nějakým nekonečným parametrem, což je vlastně nesmyslná tautologie. A protože nemáme toto první nekonečno, nemůžeme mít ani žádné další. Navíc ona tautologie je nekonečně krát zacyklená do sebe, protože i pro to výchozí nekonečno bychom potřebovali nekonečno mu předcházející, da capo al fine. Nezbývá než všechna nekonečna odmítnout. Jsme totálně uvězněni ve světě, kde není ani jedno nekonečno, jen samá konečna. Hle, toť vězení konečnosti.

I unitární teorie, tento Einsteinův celoživotní sen, tento svatý grál současné fyziky, tedy teorie všeho, co dnes známe (nikoliv úplně všeho, co existuje), vyžaduje, aby singularita v jádru černé díry neexistovala v dokonalé podobě s nekonečnou hustotou, protože všude musí platit jak obecná teorie relativity, tak ale i kvantová mechanika. A ta nedovoluje nulové, tedy nekonečně malé, rozměry žádného objektu svými Heisenbergovými relacemi neurčitosti, máme-li to formulovat fenomenologicky v duchu kvantového ortodoxního pozitivismu. Nulové rozměry singularity by vyžadovaly podle relací neurčitosti nekonečnou energii a takovou evidentně žádná černá díra nemá, protože by už dávno zničila celý vesmír, ba nedovolila by jeho vznik gravitací své hmotnosti, kterou by tato energie musela podle E=m.c² mít. Zcela evidentně musí mít tedy singularity černých děr nenulové rozměry, a to už nejsou ideální singularity podle rovnic obecné teorie relativity. Je třeba „nulové“ rozměry singularity nafouknout na nenulové rozměry strun, což je právě podstata super-strunové teorie, M-teorie, která má jistou šanci na to stát se časem unitární teorií. Logicky s tím souvisí stručný výrok Alberta Einsteina: „Co je přesně, není o realitě.“ Nula je v singularitě absolutně přesná hodnota, takže Einsteinův výrok je zde vlastně také sdělení, že se v tomto případě teorie relativity a realita rozešly.

Pochopitelně bychom mohli ve výčtu neexistujících nekonečen ve fyzice a fyzikálních důvodů, proč nemohou existovat, dlouho pokračovat. Nicméně doufáme, že už i tak jsme si vytvořili dostatečně podložený základ pro axiom neexistence nekonečna v realitě. Takovýto doložený axiom neexistence nekonečna pak můžeme jako břitvu použít při hodnocení fyzikálních hypotéz. Zřejmě je tedy nevědeckou hypotézou představa nekonečného počtu paralelních vesmírů. Může jich být evidentně jen konečný počet (pakliže vůbec jsou), třebaže neuvěřitelně obrovský. Stejně nekonečná velikost vesmíru, ve které by se vše opakovalo mnohokráte, včetně nás samých, dostává dost velkou trhlinu a je spíše nutné v budoucnu vesmír změřit a provést reálný výpočet, je-li nějaká naše kopie vůbec možná v konečném vesmíru dané velikosti z daného množství kombinací kompozic elementárních částic. Výpočty spíše ukazují, že není. Nehledě na šílené tvrzení, že při jakémkoliv typu nekonečnosti vesmíru (i časovém) by se i naše já a celá naše civilizace do nejmenšího detailu realizovala ne mnohokrát, ale nutně nekonečněkrát.

Nechceme-li se pouze spolehnout na axiom konečnosti v realitě, můžeme si snadno odvodit, že i nekonečně mnoho vesmírů nelze observačně ani nijak prakticky dokázat. Může to být jedině výsledek matematického modelu, který velkou hodnotu aproximoval nekonečnem.

Axiom emergence

Uveďme si ještě druhý slíbený příklad, který ukáže moc filosofie i v tak superiorním oboru jako je fyzika. Řekli jsme si, že tentokráte nepůjde o zablokování cest uvažování, které se jeví velice nepravděpodobné, ale naopak o otevírání zdánlivě nemožných cest.

Opět se můžeme opřít o zkušenost z celé historie lidstva, že vše, co existuje, má své části a vazby mezi těmito částmi, ať jsou těmito částmi objekty nebo procesy. Struktura objektů v přirozeném světě je na první pohled patrná, jemnější strukturu postupně objevovala například chemie. Že molekuly nejsou nedělitelné se ukázalo poměrně brzy, ale prvky nějakou dobu dělení vzdorovaly a byla naděje, že naplní dávnou představu Démokrita, že se hmota skládá z nedělitelných atomů. Dnes víme, že to tak není a že i atomy mají strukturu, a vznikají jako emergentní objekty z neutronů, protonů a elektronů. A nakonec i ten proton a neutron z atomového jádra se skládá z kvarků, dynamicky spojovaných gluony. I ty nejelementárnější částice, zdá se, se opět skládají z různě vibrujících super-strun. Ale i kdybychom přeběhli ke konkurenční smyčkové kvantové gravitaci, smyčka je také struktura.

Nemusíme jít až tolik do hloubky, můžeme si obrovské množství případů, kdy nějaký celek vzniká synergicky spojením částí a vytváří tak nové kvality, které tyto části nemají, ukázat v přirozeném světě. Je to lidské tělo, složené z buněk, proud vody složený z jejích molekul, nebo auto, složené ze svých částí. Opět můžeme s klidným svědomím vyhlásit axiom emergence, tedy že vše vzniká z nějaké nižší strukturní úrovně (což je daleko širší formulace než mechanický materialismus, leč obsahující materialismus jako své zjednodušení, obstojně fungující až do 19. století), něco nového se vynořuje z částí, které to nové nemají. Nebo si to můžeme formulovat jako axiom všeobecnosti jevu, tedy že vše je pouze povrch, za nímž se skrývá podstata, která se od tohoto „povrchu“ liší. Vše je pouhý jev, nikoliv věc o sobě, použijeme-li Kantův termín. Velmi to koresponduje se závěrem skoro již zapomenuté teorie systémů, která to formulovala tak, že každá vlastnost objektu či obecněji řečeno systému, je jen a jen projevem jeho vnitřní struktury.

Je-li tomu tak, pak lze snadno pochopit, že absolutní kvantová náhoda jako nepřekonatelná hranice, je chybná představa a otevírá se nám odblokování téměř stoleté pozitivistické bariéry kvantové mechaniky, jak už bylo konkrétně doloženo výše. I kvantová náhoda nemůže být nic jiného než emergentní jev, tedy je nutné uvažovat o její struktuře, byť skryté, jako u každé náhody. Je strašidelné si představit, že v principech správná deterministická interpretace Louise De Broglie z roku 1927, vylepšená v roce 1952 Davidem Bohmem, je už 90 let u ledu. Nejde ale ani tak o konkrétní interpretaci, jako o to, že správná interpretace bude s velikou pravděpodobností deterministická, nebo přinejmenším překoná současné Heisenbergovy relace neurčitosti, a to navzdory zdánlivému vyvrácení skrytých parametrů Bellovou nerovností[32]. Jenže tato nerovnost vylučuje pouze lokální skryté parametry, ne ty nelokální, spojené například s kvantovou provázaností. To je ostatně příběh EPR, v němž Einstein mylně připojil k nutné ideji skrytých proměnných také představu jejich lokálnosti, čímž i ve svém omylu geniálně poukázal na kvantovou provázanost.

Pokračujme v ilustracích všeobecně platného axiomu (post-materiální) emergence. Jde-li o prostor, je jeho „materiálnost“, nebo řekněme fyzikální reálnost, postupně dokládána pokusy o jeho výklad na základě emergence z kvantové provázanosti. Tato hluboká fyzikální struktura se jeví jako nadějná podstata našeho prostoročasu také podle počítačových modelů, které se sice zaměřují pouze na speciální druh prostoročasu, tzv. anti-de Sitterův prostor, ale modelování našeho světa v nich probíhá zatím úspěšně[33]. Tedy prostor je zřejmě také pouze jev povstávající z hlubší struktury.

Nutně emergentní původ času se zase deformovaně projevuje přetaženými představami o iluzornosti času či dokonce o jeho neexistenci. Přitom je zřejmé, že na velmi podobném stupni „iluzornosti“ jsou i atomy, které se v tomto od času liší relativně málo, v podstatě tím, že mohou být ve velkém množství hmatatelné. Když uvážíme, že cokoliv, co existuje, existuje jen relativně, což axiom emergence vlastně logicky odvozuje, nemáme s relativní existencí času velký problém, neboť stránka jeho reálnosti, proti níž nic nezmůžeme, je v tom, že vše se stále hýbe, neboť čas jeho pohyb, z nějž jsou všechny pohyby vystavěny. Vše by muselo stát, aby čas neexistoval[34]. Tedy pochopení axiomu všeobecné emergence by napomohla vyhnout se evidentně nesprávným úsudkům v mnoha případech, na jejichž rozbor zde není prostor.

Filosofický experiment analyzující současnost a skutečnost ve fyzice

Doplňme teoretické úvahy trochou praxe (věrni empirickému principu analytické filosofie) a nastiňme v současnosti probíhající filosofický experiment, na němž se autor podílí. Ten začal vlastně u relativně prostého pojmu současnosti ve fyzice. Na začátku byla pochybnost o správnosti Einsteinovy definice současnosti a tím pádem i o správnosti definice skutečnosti (skutečného tvaru objektů) ve speciální teorii relativity. Tyto definice jsou totiž v rozporu s definicemi v kvantové mechanice. Kodaňská interpretace kvantové mechaniky chápe jako skutečnost to, co je měřeno a pozorováno a pozitivisticky nepředpokládá, že za tímto „povrchem“ existuje nějaká hlubší realita. Tedy onen přímo registrovaný povrch je pro ni skutečností. Kvantové částice například nemají žádnou přesnou polohu, dokud nejsou měřeny a do té doby existují v superpozici mnoha stavů. To odporuje Einsteinově „platónskému“ pojetí skutečnosti[35] a právě proto Einstein předpokládal, že pravděpodobnostní pojetí kvantové mechaniky nepopisuje skutečnost, ale dává pouze neúplný a tím zkreslený obraz skutečnosti, neboť náhoda byla podle něj pouze skrytá zákonitost, a tu hledal v podobě lokálních skrytých parametrů, které by upřesnily „rozmazanou“ podobu kvantové mechaniky.

Jeho speciální teorie relativity a z ní následně i obecná teorie relativity v rozporu s pojetím kvantové mechaniky za skutečnost považuje to, co je skryto přímému pozorování, což je již zmíněné „platónské“ pojetí. Vyplývá to zcela jasně z málo známého faktu, že speciální teorie relativity má dvě podoby. První z nich je podoba Einsteinem popsaná v roce 1905 v článku K elektrodynamice pohybujících se těles[36], což je také podoba vyučovaná na vysokých školách a prezentovaná v médiích. Fascinující na tom je, že tato podoba není přímo fyzikálně pozorovatelná, jak v roce 1924 upozornil Anton Lampa[37] a v roce 1959 nezávisle na sobě popsali James Terrell ve svém článku Invisibility of the Lorentz Contraction[38] a Roger Penrose[39]. Tato relativistická skutečnost, obsahující známou dilataci času a kontrakci délky a další klasické efekty, je tedy skrytá „platónská“ skutečnost, která nemůže být bezprostředně pozorována[40] ani teoreticky. To, co je v principu možné přímo pozorovat, je tvar objektů opticky deformovaný tzv. Terrellovou rotací[41]. Tuto „rotaci“ způsobuje fakt, že obraz, který vidíme, je vykreslován světelnými paprsky, které jsou různě zpožděné, neboť vzdálenost různých bodů pozorovaného, rychle se pohybujícího tělesa od oka pozorovatele je různá. Otázka, která je ve speciální relativitě řešena jednoznačně je, která podoba tělesa je skutečná, jestli ta, kterou popsal Einstein nebo ta, která je vykreslená různě zpožděnými paprsky, tedy řekněme Terrellova. Einstein jednoznačně chápal jako skutečnou podobu tu, kterou popsal on. Vypadá to velmi přirozeně, ale to neznamená jistotu, když si uvědomíme, že odmítnutí přirozené intuice vedlo na druhé straně ke vzniku speciální relativity.

Einsteinovo pojetí, tedy E-skutečnost, jak si ji můžeme označit, dobře odpovídá intuici z přirozeného světa, kterou si můžeme ilustrovat na banálním příkladu rovné tyče, vložené do sklenice s vodou. Tyč je rovná, ale lom světla ve vodě způsobí, že ji vidíme jako lomenou. Snadno se hmatem přesvědčíme, že lomená není. Hmat je smysl kontaktní, takže tím, že nepoužívá přenos informací přes potenciálně zkreslující prostředí, zdá se býti, za obvyklých podmínek, zcela spolehlivý. Proto se ostatně Einstein snažil postavit celou speciální relativitu na kontaktním pozorování či měření, což například při měření kontrahující tyče funguje relativně dobře[42]. Opírá se to o fakt, že současnost dvou těles v kontaktu, tzv. soumístných (bodových) těles je absolutní, tedy se lze o ni spolehlivě opřít. Problém ale je, že takový kýžený kontakt jde (i v myšlenkovém pokusu) udržet pouze lokálně, vlastně přesně řečeno bodově[43]. Nelze kontaktně měřit rozměry vzdálených těles a pozorovat časové údaje jejich hodin. Einstein se vlastně pokusil tento problém vyřešit zavedením všudypřítomnosti pozorovatele. Definuje svou současnost tak, že zavádí fiktivní pozorování nekonečnou rychlostí, neboť odrazí synchronizační paprsek vyslaný pozorovatelem od pohybujícího se tělesa a pak synchronizuje hodiny tělesa a hodiny pozorovatele tím způsobem, že dobu letu paprsku odečte, čímž oboje hodiny sladí[44]. Problém je ale v tom, že i když je toto pozorování nekonečnou rychlostí pouze fiktivní, porušuje základní postulát speciální relativity, limitní rychlost světla. Nekonečná rychlost také podezřele „zavání“ absolutností, na jejímž popření Einstein speciální relativitu vybudoval. Je tedy otázka, je-li Einsteinova definice současnosti v souladu s jeho teorií. Zároveň se ale na druhé straně hypoteticky nabízí kvantová provázanost, jako interakce, která je natolik rychlá, že v současnosti se má za to, že se realizuje nekonečnou rychlostí.

Každá teorie se musí opírat o některé axiomatické předpoklady, které se v dané fázi poznání dočasně jeví jako absolutní, takže tato absolutnost není až tak nečekaná. Otázkou ale je, jsou-li tyto axiomy zvoleny správně. Jestliže ano, pak by i speciální relativita byla vlastně kvantovým efektem, pokud se její současnost implicitně opírá o kvantovou provázanost. To by mohl být i jeden krok ke sladění obecné teorie relativity s kvantovou mechanikou, tedy krok k unitární teorii, která ale nutně vyžaduje jednoznačné stanovení jedné strukturní úrovně jako skutečné v obou teoriích[45] a tedy identický set axiomů, což výchozí teorie nemají.

Analyzujme ale Einsteinem použité přirozené kontaktní, „hmatové“ pojetí skutečnosti ještě z druhé strany. I když budeme v myšlenkovém experimentu uvažovat o šílené možnosti, že se pokusíme hmatem zjistit tvar a rozměry relativisticky rychle se pohybujícího tělesa po vzoru hmatu z přirozeného světa, zjistíme tu jeden velký problém. Když tento „hmat“ budeme realizovat libovolnými částice s nenulovou klidovou hmotností (a z takových jsou naše končetiny vytvořeny), nutně se budou tyto částice mezi tělesem a pozorovatelem pohybovat menší rychlostí, než je rychlost světla. Proto bude takový hmat dávat obraz tělesa, který bude ještě daleko zkreslenější, než obraz pozorovaný světelnými paprsky, a tedy deformovaný Terrellovou „rotací“. Hmat je tedy v relativitě daleko nespolehlivější, a ještě více deformující než světelné paprsky. „Hmatání“ dvou nesoumístných bodů tělesa opět vyvolává strašáka konvencionality současnosti[46].

Problém eternalismu neboli blokového vesmíru

Odstranění obou z těchto zkreslení a zpoždění (světelného a podsvětelného), které udělal Einstein, zase na druhé straně působí hodně absolutně v newtonovském slova smyslu, jak jsme již řekli. Einstein, jak už také řečeno, se vlastně pokusil vytvořit takový absolutní všudypřítomný „božský hmat“[47]. Toto absolutní pojetí vyvolává paradox tzv. blokového vesmíru neboli paradox eternalismu, ve kterém je možné velkou část minulosti i budoucnosti „vidět“ z jednoho okamžiku a jednoho bodu v našem prostoru a čase. Z Minkowského časoprostorového modelu speciální teorie relativity vyplývá, že je možné „vidět“ jen budoucnost a minulost mimo světelné kužely budoucnosti a minulosti, nikoliv veškerou minulost a budoucnost, jak se to často chápe. Tedy nelze „vidět“ například vlastní minulost nebo budoucnost, neboť ono fiktivní pozorování minulosti a budoucnosti je možné jen u vzdálených objektů. Dokonce čím bližší objekt je, tím menší část jeho minulosti a budoucnosti lze takto fiktivně vidět. Toto je v podstatě tzv. argumentu Rietdijka[48] a Putnama[49], který Roger Penrose později v popularizaci nazval paradoxem Andromedy.

Řešení tohoto paradoxu je následující. Paradox Andromedy je založen na fiktivním pozorování nekonečnou rychlostí, přesně podle Einsteinovy definice současnosti. Kdyby takového pozorování fyzikálně existovalo (například kvantová provázanost se zatím jeví jako prakticky nekonečně rychlá „interakce“), pak by sice „vidělo“ minulost a budoucnost v jednom okamžiku, jenže tato budoucnost a minulost by byla velmi odlišná od skutečně prožité minulosti a budoucnosti. Do paradoxu Andromedy byl totiž vložen nezdůvodněný předpoklad, že minulost i budoucnost jsou pořád stejné a nemění se, přítomnost, jakmile se stane minulostí, by měla navěky „ztuhnout“. Podobně se u budoucnosti neoprávněně předpokládá, že je dávno hotová a jen čeká ve strnulém stavu, až se k ní dostaneme. Tento zřejmě chybný nebo přinejmenším sporný předpoklad nehybnosti 4D prostoročasových objektů plyne ze zkušenosti s naší pamětí, která si minulost pamatuje v podstatě bez vývoje. Tuto subjektivní představu nehybné minulosti neoprávněně přenášíme do reality. Není ale žádný důvod předpokládat, že je skutečná minulost nebo budoucnost na věky nehybná „fotografie“. Daleko pravděpodobnější a přirozenější je předpoklad dynamičnosti minulosti i budoucnosti, spolehneme-li se třeba v Hérakleitově duchu na všeobecnost pohybu. Minulost může být, metaforicky řečeno, jako brázda za lodí, která zmizí, přestane-li být přítomností a uchová se jen v paměti (třeba našeho fotoaparátu). Nedává dobrý smysl z obsahu takovéto paměti usuzovat na to, že brázda je na onom místě stále anebo že tam byla předtím, než jsme tam dojeli lodí. Minulost může zmizet, poté co přestala býti současností, nebo se prostě může minimálně jen dynamicky měnit.

Pro dobré pochopení si můžeme pomoci ještě metaforou promítání diapozitivů. Dříve existovaly diapromítačky, kde byly diapozitivy v rámečcích v řadě za sebou a promítání se dělo posouváním celé řady diapozitivů snímek po snímky. V této analogii je náš čas právě pohybem od snímku ke snímku. Tento pohyb v jednom směru ale neznemožňuje vyjmutí již promítnutého diapozitivu, tedy vlastně zničení minulosti. Nebo je možné onen diapozitiv nahradit jiným. Prostě minulost nemusí být v současnosti, co bývala v minulosti a budoucnost v současnosti není to, co budoucnost opravdu v budoucnosti opravdu bude. Postup právě promítaných snímků odpovídá našemu času a snímky mimo promítaný obraz jsou neviditelné, podobně jako Einsteinovy efekty speciální relativity. Nemůžeme proto zatím rozhodnout, jsou-li minulost a budoucnost neměnné.

Tato nepozorovatelnost je ostatně podstata problému blokového vesmíru. Ten je fyzikálně nepozorovatelný, tedy předpokládat jakékoliv jeho vlastnosti, které nejsou logicky konzistentní, nemá smysl, neboť je nelze empiricky prokázat, tedy je jediná možnost se předběžně spolehnout na logické argumenty a jeho předpokládané vlastnosti, vedoucí k paradoxním závěrům vyloučit. To je možné zejména proto, že Minkowského model dává zcela stejnou speciální teorii relativity, když předpokládáme blokový statický 4+D[50] vesmír nebo budeme tvrdit třeba, že tento 4+D vesmír vytváří přítomnosti právě v okamžiku přítomnosti a budoucnost předtím fyzicky neexistuje a stejně tak minulost po průchodu přítomnosti okamžitě mizí. To, co lze fyzikálně pozorovat je to, co lze vidět nejrychleji světelnými paprsky, a to je terrellovsky deformovaný svět, ne blokový vesmír. Samozřejmě nechceme pozitivisticky zůstat pouze u Terrellovy jevové podoby světa, otázka ale je, jestli je Einsteinem popsaný obraz světa popsán správně. Existuje více možností post-pozitivistického relativistického světa než ta jedna popsaná Einsteinem, a všechny tyto možnosti dávají zcela stejný terrellovský svět. Cílem popisovaného filosofického experimentu je, kromě jiného, popsat více takových quasi-einsteinovských možností a navrhnout fyzikální experiment, který by mezi nimi rozhodl.

Dichotomie současnosti a řešení paradoxů cestování v čase

Zkoumáme zde dichotomii, dvojitou podobu relativistického světa, einsteinovskou a terrellovskou, která je závislá na dichotomii definice současnosti. Einsteinova definice odpovídá fiktivnímu pozorování nekonečnou rychlostí a je pojetím „hvězdy vidíme v minulosti“, fenomenologická definice chápe současnost jako to, co je současně světlem pozorováno neboli je to pojetí „hvězdy jsou skutečně takové, jaké je vidíme, nevidíme jejich minulost“. Zajímavé je, že Einstein má dokonce ve svém původním článku z roku 1905 uvedeny obě definice současnosti (tím potažmo i obě skutečnosti). Jak tu svoji „platónskou“ s fiktivním pozorování „nekonečnou“[51] rychlostí, kterou si můžeme nazvat E-současností, tak onu současnost, kdy se za současné považují informace o tvaru tělesa či času hodin, které dorazí světleným paprskem současně do oka pozorovatele. Tuto současnost si můžeme nazvat současností fenomenologickou a označovat ji tedy jako F-současnost[52]. Obě definice jsou fyzikálně korektní, možná definice F-současnosti je dokonce fyzikálně korektnější, protože neobsahuje nefyzikální fiktivní pozorování nekonečnou rychlostí, ale Einstein si z praktických důvodů efektivity a nezávislosti na místě pozorovatele, vybírá E-současnost[53], čímž vlastně provádí piagetovskou decentraci. Otázka po skutečnosti se nám teď jeví v podobě otázky, je-li skutečný E-tvar tělesa nebo F-tvar tělesa. Protože je ale E-tvar tělesa stabilnější, přesněji je při dané rychlosti v vůči pozorovateli stabilní, jeví se více pravděpodobně jako skutečný. Nicméně jeho tvar se mění s měnící se velikostí inerciální rychlosti tělesa a hledáme-li něco skutečně neměnného, pak musíme opustit 3D prostor a skutečnost hledat ve 4D prostoru, který dnes bývá označován jako prostoročas. Otázkou tedy je, je-li vůbec nějaký 3D tvar tělesa skutečný. Ladíme s názorem Hermana Minkowského, když prohlásíme, že 3D tvar je pouhý „stín“ skutečného 4D tvaru.

Vrátíme-li se na chvíli ještě k paradoxu Andromedy, je dobré si všimnout, že ten je obvykle řešen tím, že právě současnost dopadajícího paprsku je kontaktní a tedy jednoznačná, a to jak v pojetí E-současnosti, tak F-současnosti, přesto že se tři soumístní pozorovatelé z tohoto paradoxu liší různou inerciální rychlostí. To je dáno tím, že všichni tři pozorovatelé dotyčný paprsek přijmou najednou, neboť se kontrakce a dilatace se v různých inerciálních soustavách „vyruší“. Nejednoznačnost vzniká jen tehdy, když pro tyto tři pozorovatele použijeme E-současnost pro nesoumístné události. Použijeme-li F-současnost, vědomi si Einsteinovy námitky o závislosti F-současnosti na poloze pozorovatele, nemáme v případě paradoxu Andromedy problém, protože zmínění 3 pozorovatelé jsou v momentě pozorování právě soumístní. Naopak použitím E-současnosti dostaneme problém, neboť vlastně vypadneme z našeho 3D prostoru, tedy oblasti, kterou pozorujeme rychlostí světla. A je vhodné si všimnout, že E-současnost vytváří libovolné množství „fiktivních“ 3D prostorů.

Ještě upozorněme, že naše řešení paradoxu Andromedy třeba i v podobě hypotetického pozorování „nekonečně“ rychle se šířící kvantové provázanosti, nejenže řeší problém blokového vesmíru, ale také řeší paradoxy cestování v čase. Ilustrativně řečeno, když opustíme právě promítaný diapozitiv, tedy běh našeho času, a vrátíme se k místu, kde byl „diapozitiv“ s naším dědečkem, abychom ho zabili a tím zabili i sebe, nic takového jako diapozitiv s dědečkem tam nebude, ten už bude totiž dávno „vyjmut“, přesněji nebude existovat. Takzvaný paradox dědečka při cestování v čase přestane existovat. Totéž platí pro ostatní paradoxy způsobené cestováním v čase.

Nereálnost Minkowského modelu

Při věčném hledání skutečnosti[54], zde abychom dosáhli neměnného tvaru tělesa, musíme nutně přejít do 4D, jak to udělal Minkowski, neboť např. prostorová délka tělesa se s různou inerciální rychlostí kontrakcí také mění a skutečný tvar tělesa nemůže být proměnlivý. Speciální relativity je tak zřejmě rychlostí způsobená 4+D časoprostorová perspektiva. Minkowského časoprostorový diagram je ale podobou blokového vesmíru, neboť světočáry a světotrubice v něm mají pevný, neměnný tvar, který je pouze krájen postupem času na 3D řezy, tedy naše objekty, které se pohybují. To ale ukazuje, že tento diagram není fyzikálním popisem reálné situace, ale pouze jejím grafem, když uvážíme nesprávnost eternalismu. Stejně jako graf, do kterého na osu x budeme vynášet čas a na osu y budeme vynášet rychlost pohybujícího se auta, nebudeme považovat za model reálného pohybu auta po silnici, protože neobsahuje informaci, kudy na mapě auto jelo. Minkowského diagram je něco jako cílová fotografie běhu na 100 metrů, což není fotografie pořízená v jednom okamžiku, ale obraz složený z pruhů zaznamenaných v různých, leč po sobě následujících okamžicích. Taková fotografie není fotografií pořízenou v jednom momentě, ale vlastně filmem vtěsnaným do jednoho filmového políčka. Zatímco u běžné fotografie jsou oba rozměry prostorové, u této „časové fotografie“ je jedním rozměrem čas a druhý je prostorový (u Minkowského jsou ale, oproti fotografii, dvě prostorové dimenze navíc). U cílové fotografie také nebudeme tvrdit, že deformovaná těla běžců ukazují jejich skutečný tvar.

Všechny výše uvedené myšlenky směřují k reinterpretaci speciální teorie relativity při zachování platnosti všech jejích ověřujících experimentů. Tato reinterpretace vede k vysvětlení, a ne pouhému konstatování hyperbolicity Minkowského diagramu, souvisejícímu s tzv. holografickým principem[55], který vykládá vznik našeho 3D prostoru z 2D entity na základě kvantové provázanosti. Stále je ve hře možnost nahrazení Minkowského modelu modelem nehyperbolickým, kde hyperbolicita vzniká jako fenomenologický jev terrellovského světa, vzdáleně připomínající přirozené 3D perspektivní zkreslení v přirozeném 3D prostoru. Tento přístup naznačuje možnost několika překvapivých fyzikálních efektů, které by bylo možné potenciálně ověřit ve fyzice experimentálně. Dalším výstupem je vysvětlení toho, proč platí základní axiomy speciální teorie relativity, tedy princip relativity a princip stále rychlosti světla, tedy ukazuje strukturu těchto axiomů a odvozuje je jako závěry z vlastností 4D prostoru, který je chápán jako svého druhu kvantová supratekutina[56].

Z důvodu omezeného prostoru a zaměření média zde neuvádíme konkrétní matematické modely, které experiment navrhuje, stejně jako neuvádíme skryté fyzikální mechanismy, které vytvářejí vnější podobu speciálně relativistických efektů, jak je popsal Einstein. Obojí je tady jen zmíněno nebo naznačeno.

Nicméně, uvážíme-li všechnu argumenty dokazující sílu konzistentní filosofie, a chceme-li parafrázovat Feynmanův výrok, který se bere jako myšlenkový startovní bod zkoumání nanotechnologií, a to, že „tam dole je spousta místa“, můžeme ve prospěch filosofie říci, že i tam nahoře je místa mnoho.

Literatura

Bell, J., On the problem of hidden variables in quantum mechanics, in: Rev. Mod. Phys., 38, 1966, s. 447–452.

Bush, J., The new wave of pilot-wave theory, in: Physics Today, 8, 2015, s. 47-53.

Einstein, A., Zur Elektrodynamik bewegter Körper, in: Annalen der Physik, 17 (10), 1905, s. 891–921.

Einstein, A., On the relativity principle and the conclusions drawn from it, in: The collected papers of Albert Einstein. Vol. 2: The Swiss years: writings, 1900–1909, Princeton 1989.

Ellis,G., On the philosophy of cosmology, URL: http://www.math.uct.ac.za/sites/default/files/image_tool/images/32/Staff/Emeritus_Professors/Prof_George_Ellis/Overview/philcosm_18_04_2012.pdf [cit. 18.04.2012].

Fikáček, J., Minulost už není, co bývala, in: Mensa, 4, 1994, s. 21-23.

Hawking, S., Mlodinow, L., The Grand Design, New York 2010, český překlad Velkolepý plán, Praha 2011.

Hegel, G.F., Dějiny filosofie, Praha 1961 a 1965.

Heiseberg, W., Část a celek, Olomouc 1996.

Heisenberg, W., Physics and Philosophy, London 1958.

Hilbert, D., On the Infinite, in: Philosophy of Mathematics, Ed. P Benacerraf and H Putnam, 134, 1964.

Husserl, E.: Krize evropských věd a transcendentální fenomenologie, Praha 1972.

Kaiser, D., Physics and Feynman’s Diagrams, in: American Scientist, 93, 2005, s. 156.

Kant, I., Kritika čistého rozumu, Praha 1979.

Kofler, J., Schlosshauer, M., Zeilinger, A., A Snapshot of Foundational Attitudes Toward Quantum Mechanics, URL: https://arxiv.org/abs/1301.1069 [cit. 06.01.2013].

Kuhn, T.S., Struktura vědeckých revolucí, Praha 1997.

Kuchař. K., Základy obecné teorie relativity, Praha 1968.

Lampa A.: Wie erscheint nach der Relativitätstheorie ein bewegter Stab einem ruhenden Beobachter?, Berlin/Heidelberg 1924.

Lorentz, H., Electromagnetic phenomena in a system moving with any velocity smaller than that of light, in: Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences, 6, 1904, s. 809–831.

Oerter, R., The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics, London 2006.

Piaget, J., Psychologie inteligence, Praha 1970.

Mach, E., Science of Mechanics, Chicago 1883.

Merali, Z., What is really real? A wave of experiment is probing the root of quantum weirdness, in: Nature, 521, 2015, s. 278-280.

Patočka, J., Evropa a doba poevropská, Praha 1992.

Penrose, R.: The Apparent Shape of a Relativistically Moving Sphere, in: Proceedings of the Cambridge Philosophical Society, 55 (01), 1959, s. 137-139.

Peregrin, J., Logika ve filosofii, filosofie v logice, Praha 1992.

Putnam, H., Time and Physical Geometry, in: Journal of Philosophy, 64, 1967, s. 240–247.

Rietdijk, C., A Rigorous Proof of Determinism Derived from the Special Theory of Relativity, in: Philosophy of Science, 33, 1966, s. 341–344.

Russel, B., Problémy filosofie, Praha 1927.

Sedlák, B., Štoll, I., Elektřina a magnetismus, Praha 2013.

Smolin, L., The Trouble with Physics, Boston 2006, český překlad Fyzika v potížích, Praha 2009.

Spinoza, B., Metafyzické myšlenky, Praha 2000.

Susskind, L., The Black Hole War: My Battle with Stephen Hawking to Make the World Safe for Quantum Mechanics, New York 2008, český překlad Válka o černé díry, Praha 2013.

Susskind, L., The World as a Hologram, in: Journal of Mathematical Physics. 36 (11), 1995, s. 6377–6396.

Tegmark, M., Our Mathematical Universe, New York 2013, český překlad Matematický vesmír, Praha 2016.

Terrell J.: Invisibility of the Lorentz Contraction, in: Physical Review, 116 (4), 1959, s. 1041–1045.

Terrell, J., The Terrell effect, in: American Journal of Physics, 57 (6), 1989, s. 9-10.

Vopěnka, P.: Úhelný kámen evropské vzdělanosti a moci, Praha 2000.

Votruba, V., Základy speciální teorie relativity, Praha 1969.

Wolchover, N., Fluid Tests Hint at Concrete Quantum Reality, URL: https://www.quantamagazine.org/20140624-fluid-tests-hint-at-concrete-quantum-reality/ [cit. 24.06.2014].

Poznámky

[1] Oerter, R., The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics, London 2006.

[2] Což ovšem trochu míjí poznatek už speciální teorie relativity, že reálný je čtyřrozměrný Minkowského prostoročas.

[3] https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2013/

[4] http://www.nature.com/news/gravitational-waves-1.19321

[5] https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/index.html

[6] Bush, J., The new wave of pilot-wave theory, in: Physics Today, 8, 2015, s. 47-53. (viz http://math.mit.edu/~bush/wordpress/wp-content/uploads/2015/08/Bush-PHYSICS-TODAY2015.pdf) a Merali, Z., What is really real? A wave of experiment is probing the root of quantum weirdness, in: Nature, 521, 2015, s. 278-280.

[7] Kvantová mechanika sice některé veličiny kvantuje, jiné však chápe spojitě.

[8] Sedlák, B., Štoll, I., Elektřina a magnetismus, Praha 2013

[9] Harnad, S., What’s Wrong and Right About Searle’s Chinese Room Argument, in: M.; Preston, J., Views into the Chinese Room: New Essays on Searle and Artificial Intelligence, Oxford 2001

^[10] http://researcher.watson.ibm.com/researcher/view_group.php?id=2099

[11] Turing, A., Can Automatic Calculating Machines be Said to Think?, in: Copeland, B. Jack, The Essential Turing: The ideas that gave birth to the computer age, Oxford 1952

[12] U Einsteina jde o rovnost tíhové a setrvačné hmotnosti (viz Einstein, A., On the relativity principle and the conclusions drawn from it, in The collected papers of Albert Einstein. Vol. 2: The Swiss years: writings, 1900–1909, Princeton 1989), ale princip je logicky konzistentní, takže je možné ho použít kdekoliv.

[13] Každý model, každá analogie, podobnost či shoda, je platná jen do určité strukturní hloubky. I matematický model je v tomto smyslu pouze povrchní, třeba mnohdy velmi přesné „zobrazení“ nějakého objektu, pomíjející potenciálně nekonečně mnoho strukturních úrovní.

[14] Viz Piaget, J., Psychologie inteligence, Praha 1970.

[15] Objekt je vlastně možné chápat jako integrovaný „chomáč“ počitků různých smyslů.

[16] Susskind, L., The Black Hole War: My Battle with Stephen Hawking to Make the World Safe for Quantum Mechanics, New York 2008, český překlad Válka o černé díry, Praha 2013

[17] Jde vlastně o jeden axiom, protože stálá rychlost světla ve všech inerciálních soustavách plyne z principu relativity, to jest z principu rovnocennosti všech inerciálních soustav.

[18] Kofler, J., Schlosshauer, M., Zeilinger, A., A Snapshot of Foundational Attitudes Toward Quantum Mechanics, URL: https://arxiv.org/abs/1301.1069 [cit. 06.01.2013].

[19] Myslíme si navíc, že se neintuitivnost dnešní fyziky přeceňuje, neboť se po změnách paradigmatu kvantovou mechanikou a teorií relativity očekávají jen samé podivnosti. Mnohé věci je možné ale řešit velmi přirozeně.

[20] Kaiser, D., Physics and Feynman’s Diagrams, in: American Scientist, 93, 2005, s. 156.

[21] Bush, J., The new wave of pilot-wave theory, in: Physics Today, 8, 2015, s. 47-53. (viz http://math.mit.edu/~bush/wordpress/wp-content/uploads/2015/08/Bush-PHYSICS-TODAY2015.pdf) a Merali, Z., What is really real? A wave of experiment is probing the root of quantum weirdness, in: Nature, 521, 2015, s. 278-280.

[22] Heisenberg, W., Physics and Philosophy, London 1958.

[23] To by bylo dokonce logicky korektní sdělení, pokud bychom nemohli používat jiné smysly než zrak a nemohli bychom měnit polohu pozorovatele a sklenice.

[24] Ani poznání, že za kvantovou nahodilostí se skrývá hlubší determinovanost, nevede k představě absolutního determinismus ve fyzice. Jednak i v klasické mechanice při každém měření dochází nevyhnutelně k neurčitosti, a to už proto, že žádné měřítko není absolutně přesné. Například u přirozeného měření délky je nutno uvážit omezenou rozlišovací schopnost oka či kamery, tedy i nutně nenulovou tloušťku rysky měřícího metru. Takováto zásadní neurčitost existuje u každého měření, neboť každé měření má limitovanou citlivost, v závislosti na konstrukci přístroje (nebo smyslu) a vlastnostech pozorovacích částic. Ostatně, když vyženeme přesnost přirozeného optického pozorování k samé hranici, narazíme právě na kvantování světla Planckovou konstantou. Relace neurčitosti se tak jeví pouze jako extrémní případ vždy nutně nenulové rozmazanosti přirozeného měření. U kvantové mechaniky prostě jen neumíme použít „jemnějšího“ pozorovacího prostředníka. Kvantová mechanika má ale svou neurčitost pouze relativně principiální, protože zatím všechny přístroje a pozorovací částice, které k měření používáme, jsou z kvantového, ne z sub-kvantového světa. Na základě tohoto výkladu je nicméně jasné, že každý deterministický systém musí v nenulové míře obsahovat náhodu, a pakliže absolutní determinismus platí, může platit jen ve „fiktivním“ absolutním světě, tj. hmotném světě, z něhož náš vesmír tvoří přesně 0 %. To se rovná tvrzení, že nemůže platit v žádném systému, který my kdy poznáme.

[25] Einstein, A.: „Proč by se měl nadaný přírodovědec zabývat epistemologií? Nenajde se cennější práce v jeho specializaci? To slyším od mnoha kolegů a u ještě většího počtu z nich cítím, že tak smýšlejí. Tento pocit však nemohu sdílet. Když si vzpomenu na své nejschopnější studenty […] mohu potvrdit, že měli o epistemologii hluboký zájem.“ in Langer, J., Mach a Einstein, URL: http://www.press.muni.cz/media/23999/mach179.pdf .

[26] Pavlík, J., Informace, ontologie, entropie, in: E-logos, 2004, URL: http://nb.vse.cz/kfil/elogos/epistemology/pavl1-04.pdf.

[27] Fitzgerald, G., The Ether and the Earth’s Atmosphere, the letter to the Science journal, 1889

[28] Jde s velkou pravděpodobností pouze o mýtus, že Newton spojil pohyb Měsíce s pohybem jablka právě ve chvíli, když mu jablko spadlo na hlavu, nicméně je to mýtus velmi zábavný.

[29] Aktuální nekonečna neexistují ani v matematice, jsou tam jen nekonečna potenciální, tedy vlastně konečna. Důkaz této myšlenky by si ale zde vyžádal příliš prostoru.

[30] Hilbert, D., On the Infinite, in: Philosophy of Mathematics, Ed. P Benacerraf and H Putnam (Englewood Cliff, N. J.: Prentice Hall), 134, 1964.

[31] Vopěnka, P.: Úhelný kámen evropské vzdělanosti a moci, Praha 2000.

[32] Bell, J., On the problem of hidden variables in quantum mechanics, in: Rev. Mod. Phys., 38, 1966, s. 447–452.

[33] Cowen, R., The quantum source of space-time, in: Nature, 10, 2015, URL: http://www.nature.com/news/the-quantum-source-of-space-time-1.18797.

[34] Hezky s tím koresponduje Feynmanův výrok: „Čas je to, co se děje, když se nic jiného neděje.“

[35] Nikoliv ve smyslu, že skutečné jsou ideje, ale v tom smyslu, že vidíme jen jevy a skutečnost je skrytá za nimi.

[36] http://www.apache1.webz.cz/relativita/str-preklad-1.pdf

[37] https://link.springer.com/article/10.1007/BF01328021?no-access=true

[38] https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.116.1041

[39] https://www.cambridge.org/core/journals/mathematical-proceedings-of-the-cambridge-philosophical-society/article/apparent-shape-of-a-relativistically-moving-sphere/DD30A7EBF858269BB2B258C29037AC67

[40] Drobnou výjimku tvoří příčné pozorování pohybujícího se tělesa, a to na velkou („nekonečnou“) vzdálenost, neboť v tom případě mají všechny pozorovací paprsky zpoždění v podstatě stejné.

[41] Terrell, J., The Terrell effect, in: American Journal of Physics, 57 (6), 1989, s. 9-10. A poznamenejme, že rotace není nejvhodnější termín, neboť nejde pouze o rotace, ale obecně o deformace, které jsou například při pohybu tělesa přímo k pozorovateli nerotační, požíváme tedy raději termín Terrellovy deformace, nebo Terrellův efekt, jak jej nazýval sám autor.

[42] Pomineme-li konvencionalitu současnosti.

[43] Viz konvencionalita současnosti.

[44] Nedokazatelným zde zůstává implicitní předpoklad, že paprsek má v obou směrech stejnou rychlost, což se řeší tak, že se stejná hodnota, tedy izotropie této rychlosti určí definitoricky, tedy vlastně konvencí, což se právě označuje jako konvencionalita současnosti.

[45] Věrni všudypřítomnosti emergence, jak to chápe analytická fenomenologie, máme každý axiom či axiomatický pojem za jevovou úroveň, za níž v dané době nejsme schopni jít, a tuto dočasně proto považujeme za absolutní, přesněji za relativně absolutní. To je relativita axiomů.

[46] Petkov, V., Conventionality of Simultaneity and Reality, URL: http://philsci-archive.pitt.edu/3986/1/elsevier2.pdf.

[47] Pokoušeje se v tomto ohledu realizovat Piagetovu decentraci, která je ke korektnímu pohledu nutná.

[48] Rietdijk, C., A Rigorous Proof of Determinism Derived from the Special Theory of Relativity, in: Philosophy of Science, 33, 1966, s. 341–344.

[49] Putnam, H., Time and Physical Geometry, in: Journal of Philosophy, 64, 1967, s. 240–247.

[50] Označením 4+D vesmír se myslí nejméně 4D vesmír, neboť čtyři dimenze pro Minkowského model postačují, ale vesmír jich může mít i víc, třeba 11 nebo 26, jak předpokládá super-strunová hypotéza.

[51] Spoléháme zde na zdůvodněný axiom neexistence nekonečna a považujeme tuto rychlost pouze za zdánlivě nekonečnou, tedy velmi rychlou i ve srovnání s rychlostí světla, i kdyby měl Einstein pravdu.

[52] Einstein A.: „Mohli bychom se zajisté spokojit s takovým ohodnocením událostí v čase, že pozorovatel nacházející se i s hodinami v počátku souřadnic, přiřadí událostem tu polohu hodinových ručiček, při níž k němu dospěje prázdným prostorem světelné znamení. Jak víme ze zkušenosti nedostatek tohoto přiřazení spočívá v tom, že není nezávislé na místě pozorovatele s hodinami. K praktičtějšímu stanovení dospějeme následující úvahou.“

[53] Je ale zajímavé, že Einsteinovo zlomové pochopení základu speciální teorie relativity se na jaře 1905 událo při uvažování na základě F-současnosti. Einstein si totiž cestou autobusem od věže s hodinami v Bernu, kde pracoval jako patentový úředník 3.třídy, představoval, že kdyby se autobus od hodin vzdaloval rychlostí světla, paprsky by jej nemohly dohonit, resp. letěly by společně s autobusem a Einstein by tedy viděl stále stejný čas na ručičkách hodin a čas by tedy stál. Navíc existuje podezření, že si Einstein vybral ze dvou fyzikálně korektních současností E-současnost jednak kvůli matematické jednoduchosti podoby E-STR (Einsteinovy formulace speciální teorie relativity) oproti podobě F-STR, ale sekundárně i kvůli tomu, že jako patentový úředník často posuzoval patenty na synchronizaci železnice v různých městech, kde společný stejný čas, i když newtonovský, byl naprosto zásadní. Ovšem společný čas, o který se dokonce Einstein ve svém článku z roku 1905 pokouší, nedává dobrý smysl, protože se okamžitě rozpadá různou rychlostí času na různě rychle se pohybujících tělesech, tedy dilatací času.

[54] Každá konkrétní skutečnost je, jako vše, jev, a tedy je jen „stínem“, projekcí skutečnosti hlubší.

[55] Susskind, L., The World as a Hologram, in: Journal of Mathematical Physics. 36 (11), 1995, s. 6377–6396.

[56] Supratekutost je kvantový jev.