Fyzik Thomas Hertog patří mezi špičku světových kosmologů. Díky tomu, že úzce spolupracoval se Stephenem Hawkingem, pokračuje i nyní v rozvoji a vylepšování jeho myšlenek. V rozhovoru pro Českou televizi vzpomínal na to, jak jejich společný výzkum začal – a kam pokročil pět let po Hawkingově smrti.
„Hledáme evoluci, která vytvořila fyzikální zákony,“ popisuje Hawkingův spolupracovník
Rozhovor s Thomasem Hertogem (zdroj: ČT24)
Se Stephenem Hawkingem jste se poprvé setkal v roce 1998 během vaší doktorandské práce v jeho laboratoři. Jak ten rozhovor probíhal?
Byl to tehdy pracovní pohovor. Šlo o trochu zvláštní záležitost, protože jsem byl mladý kluk, měl jsem 22 nebo 23 let a chtěl jsem porozumět vesmíru jako všechny mladé děti. A tak jsem se šel podívat na Stephena Hawkinga do Cambridge, protože on byl samozřejmě velká hvězda. A v té době u nás v Belgii žádná kosmologie nebyla.
Tak jsem vstoupil do jeho kanceláře, ale Stephen už v té době ztratil hlas a mluvil s pomocí počítače, což zabere spoustu času. A tak samozřejmě zpočátku nic neříkal. A já byl trochu nervózní. Na ploše jeho počítače by spořič obrazovky, byl to hodně starý spořič obrazovky a na něm bylo napsáno „směle jít tam, kam se i Star Trek bojí vkročit“.
Thomas Hertog je belgický kosmolog působící na univerzitě KU Leuven a byl klíčovým spolupracovníkem profesora Stephena Hawkinga. Působil jako vědecký pracovník na University of California - Santa Barbara ve Spojených státech a na Université de Paris VII ve Francii. V roce 2005 se stal pracovníkem CERN v Ženevě. V říjnu 2011 byl Hertog jmenován profesorem na Ústavu teoretické fyziky na KU Leuven prostřednictvím programu Odysseus vlámské vlády.
Vedl výzkumnou skupinu, která se zabývala vztahem mezi velkým třeskem a teorií strun s tím, že pojmy jako prostor a čas ztrácejí svůj význam. Zdůraznil také poznatek Georgese Lemaîtra, že velký třesk je ústředním bodem Einsteinových gravitačních vln. Hertog spolupracoval v oblasti kvantové kosmologie a teorie strun s Jamesem Hartlem a Stephenem Hawkingem. V roce 2011, po letech výzkumu, dospěli k novému poznatku spojením matematiky kvantové kosmologie a matematiky teorie strun.
Thomas Hertog
Ale pak Hawking začal mluvit o svých teoriích o velkém třesku a kosmologii a multivesmíru a všech možných věcech, které teď vidíme ve filmech. Zabýval se výzkumem těchto velmi hlubokých otázek, jako například odkud jsme se v tomto vesmíru vzali. A mě moc zajímalo setkání s vědcem, který používá matematiku a pozorování a fyziku k pochopení těch filozofických otázek, o kterých jsem přemýšlel. To mě dostalo. A zbytek je už historie, spolupracovali jsme spolu dvacet let.
Položil vám prý docela zajímavou otázku. Jaká otázka to byla?
Otázka, která mu ležela na srdci a kterou mi položil během rozhovoru, zněla: „Proč je náš vesmír vhodný pro život? Proč je náš vesmír zdánlivě navržený tak, aby v něm mohl existovat život?“
Je to velmi zvláštní otázka, když ji dostanete na pracovním pohovoru. A neměl jsem na ni odpověď, nicméně byla to zajímavá otázka. Zkoumá starou záhadu: „Proč existujeme v tomhle obrovském vesmíru?“ A když se nad tím zamyslíte z hlediska vědy, z hlediska fyziky, uvědomíte si, že částice a hmota a rozpínání vesmíru, že to všechno je ideální pro to, aby se vesmír stal obyvatelným a aby existoval život. Je to opravdu velmi hluboká záhada. Jaká je vlastně souvislost mezi fungováním vesmíru a tím, že existujeme? To byla otázka, kterou mi položil Stephen při mém pracovním pohovoru.
V té době používal svůj „počítačový hlas“, ale v pozdějších fázích života a během spolupráce byl i tento druh komunikace velmi, velmi obtížný.
Správně.
Takže jak jste spolupracovali? Jak jste dávali dohromady knihu?
Když jsem se s Hawkingem setkal na konci devadesátých let, tak už ztratil hlas. Ale mluvil s pomocí jakési počítačové myši. Řídil tak slovník na obrazovce, takže koncem devadesátých let mluvil počítačovým hlasem. Fungovalo to docela dobře. Mohl mluvit relativně rychle. Řekl bych, že ne úplně rychle, ale dobře, tak deset slov za minutu.
Samozřejmě, že v pozdější fázi života, tak kolem roku 2009 se už komunikace stala velmi obtížnou. Ale se Stephenem jsme zjistili, že jsme si za ty roky vytvořili jakýsi společný jazyk, protože jsme spolu hodně mluvili. Teoretická fyzika je velmi společenská, a tak jsme si rozuměli i bez mnoha slov. Já jsem mu dával otázky a pak jsem se snažil číst v jeho tváři a on rozvíjel několik úrovní ano a několik úrovní ne. Tak jsme se mohli orientovat a snažit se diskutovat tímto způsobem.
A k našemu překvapení to docela fungovalo. Používali jsme to, protože jsme se tak přibližovali k odpovědím na naši základní otázku – jak velký třesk vytvořil vesmír, který je vhodný pro život. A tuto otázku jsme probírali z tolika úhlů pohledu, s tolika modely a tolika teoriemi, že se nám myšlenky tak nějak propojily. Bylo to velmi příjemné.
To musely být velmi drobné pohyby jeho mimiky.
Ano, byly to nesmírně drobné pohyby. Spousta takových drobných pohybů.
V roce 2007, když měl možnost vyzkoušet si stav beztíže, opustil na chvíli invalidní vozík. A jeho tehdejší úsměv říká úplně všechno.
Ano.
Jak na tento zážitek reagoval?
To bylo typicky hawkingovské, řekl bych. Měl velký talent pro dobrodružství ve vědě, ale také v ostatním životě. Takže chtěl neustále zkoušet nové věci, chtěl třeba letět do vesmíru. A ten let měl být jenom začátek…
Jeho radost ze života neměla hranic. A také byl velmi, možná to zní divně, ale byl to velmi společenský člověk. Neustále vyhledával kontakty a večírky a tak.
Co nejdůležitějšího jste se od něj osobně naučil?
Nemůžete se naučit víc než nevzdávat se. Byl to v tomto ohledu opravdu pozoruhodný člověk. Přestože byl upoutaný na invalidní vozík, tak jsem ho zažil jako intelektuálně svobodného člověka, jako optimistu. Optimistu ve vědě, optimistu v životě, optimistu v tom smyslu, že on opravdu předával dál pocit, že když se lidstvo dá dohromady, tak dokážeme všechno. Měl takovou vizi pro lidstvo v daleké budoucnosti, jakousi svou kosmickou vizi. Myslím, že to bylo nesmírně silné, nesmírně inspirující.
Na základě svého výzkumu jste vydal knihu Původ času: Konečná teorie Stephena Hawkinga. S jasným odkazem na Darwinovu knihu O původu druhů.
Ano.
Proč právě tento odkaz?
To je moc dobrá otázka. Proč? Protože tohle je jádro naší hypotézy. Darwin vysvětloval biologickou evoluci jako přírodní proces, který zahrnuje náhodnost a výběr. A to, co jsme s Hawkingem zjistili při studiu velkého třesku, bylo, že v nejranějších fázích kosmologické evoluce se odehrálo něco podobného. Ne na úrovni biologie, v té době pochopitelně žádný život neexistoval, ale na hlubší úrovni, na úrovni samotných fyzikálních zákonů.
Podstata naší hypotézy spočívá v tom, že částice a síly a hmota a prostor a čas nejsou pevně dané věci – nejsou dané Bohem nebo nějakým designérem nebo stvořitelem. Také ony jsou výsledkem evoluce, výsledkem vývoje, který proběhl hluboko v minulosti, těsně po velkém třesku. Tak jsme dospěli k jakémusi darwinistickému chápání kosmologie, proto ten název. Myslím, že je to nesmírně zajímavé, jde o jakousi evoluční podobu fyziky. Jakmile se vesmír dal do pohybu, fyzikální zákony vykrystalizovaly a zůstaly od té doby stejné.
Myslíme si, že fyzikální zákony byly vždycky takové. Ale to není pravda. Když se ponoříte do nejranějších fází vesmíru, zjistíte, že i tyto zákony jsou výsledkem vývoje.
Jak si můžeme představit takový rozdíl? Jak velký rozdíl byl mezi současnými fyzikálními zákony a těmi v počátcích kosmu?
Když se vrátíme v čase do nejranější fáze vesmíru, zjistíme, že různé zákony, různé částice, různé síly, které máme dnes, tak se tak nějak prolínají. A tak zákony, ty původní zákony mizí. Stejně jako mizí zákony biologie, když se vrátíme ke vzniku života. Podobně u velkého třesku mizí fyzikální zákony, když se vrátíme až zpět v čase. Je to nepředstavitelně jiné.
Musíme tedy Hawkingovu slavnou Stručnou historii času chápat jinak? Je třeba ji zcela přepsat?
V mé knize už jsem ji přepsal.
To je pravda. Ale co ta Stručná historie času? Je slavná, koupily si ji desítky milionů lidí.
Tak je to ve vědě vždycky. Když přejdete od Isaaca Newtona k Albertu Einsteinovi, změní se teorie gravitace. A tak si řekneme „Ach jo, chudák Newton“. Ale tak či onak, Newtonova teorie je vlastně zahrnutá do Einsteinovy teorie, i když vypadá úplně jinak. Jen Einsteinova teorie je jednoznačně lepší. Vysvětluje černé díry a všechny ty věci, které Newtonova teorie nezná.
Trochu stejné je to s touto mou novou knihou proti Stručné historii času. Stephen si uvědomil, že jeho teorie velkého třesku, kterou předložil ve Stručné historii času, je špatná. To neznamená, že Stručná historie času není dobrá kniha. Je to skvělá kniha! Je to úplně první model velkého třesku, který navrhl. Ale je špatná, protože model velkého třesku ve Stručné historii času předpovídá prázdný vesmír – bez hvězd, bez planet, bez života. Hawking si to samozřejmě uvědomoval.
Když jsem se s ním setkal, tak jsme probírali, proč je ve vesmíru život. Uvědomoval si, že je to otázka důležitá, protože jeho teorie ve Stručné historii času na ni nedokázala odpovědět. Začali jsme tedy pracovat na lepší teorii a tohle je výsledek. Odpověď je trochu zvláštní, protože odpověď, kterou máme nyní, zní, že fyzikální zákony jsou výsledkem vývoje, který mohl být jiný. Ale my tomu rozumíme, díváme se na vesmír zevnitř, z této současné perspektivy.
A tak docházíme k jakési darwinovské perspektivě jako odpovědi na tuto otázku.
Je ale přece těžké pozorovat něco, čeho jsme součástí.
To je pravda. Nebo jinak řečeno, když se snažíme pochopit vesmír, musí fyzika najít způsob, jak do něj zahrnout prosté pozorování, že jsme součástí vesmíru, že se díváme vzhůru, rozhlížíme se kolem sebe a snažíme se zjistit, odkud pocházíme.
Fyzika měla posledních pět set let ve zvyku snažit se dívat na systémy a snažit se je pochopit, jako bychom byli vně, jako bychom se dívali na nějakou částici nebo na náš experiment zvenčí. V kosmologii to ale samozřejmě nejde. Právě o tom jsem se Stephenem diskutoval dvacet let.
Kvantové teorii se tento přístup také nelíbí.
Přesně tak. Kvantová teorie vám poskytuje způsob, jak do ní dostat pozorovatele, pokud si to přejete.
Mimochodem, pokud jde o Hawkinga, chtělo to od něj velikou dávku pokory, přijmout tak významný, nechci říct omyl, ale tak významný vývoj svého názoru a změnit podle toho svůj náhled a pohled na věc.
S tím souhlasím. Vzpomínám si na ten okamžik a píšu o tom ve své knize. Jednou mi Hawking prostě řekl: „Změnil jsem názor.“ Což je opravdu pokorné a vlastně úžasné. A takhle věda funguje.
Víte, většinu času jsme s Hawkingem během těch dvaceti let byli ztracení. Byli jsme na pochybách. Snažili jsme se dospět k ucelenému obrazu. Ale jednou za čas dostane člověk skvělý nápad a pak je to velká zábava. Takhle to je ve vědě pořád. Je to úžasné, je to téměř způsob života. Chceme pořád zpochybňovat svět a postupně odhalovat další a další vrstvy reality.
Jak říkáte, jsem přesvědčený, že Hawking byl v první řadě skutečný hledač, skutečný dobrodruh.
Jedna věc mě zaráží. Jak můžete vymyslet takovou zastřešující teorii, když neznáte všechny její části? Protože existují přinejmenším temná energie, temná hmota, které jsou jenom předpovězené, a to ani nemluvě o silách, které mají tyto jevy řídit.
Skvěle, opravdu skvěle! Tohle je totiž ta klíčová část. Myslím, že s naší teorií velkého třesku jsme tak trochu ve stejné pozici, v jaké byl Darwin v 19. století. Darwin měl pár zkamenělin a pár náznaků a přišel s novou velkolepou vizí evoluce. Jsme tak trochu ve stejné situaci. Máme několik náznaků, několik klíčových pozorování, která nápadně poukazují na souvislost mezi fungováním fyziky a naší existencí ve vesmíru. A tyto náznaky jsme využili k tomu, abychom dospěli ke změně paradigmatu.
Jsme jen na začátku. Chybí ještě tolik částí, které je třeba doplnit, stejně jako tomu bylo v biologické evoluci. Teď máme ten velký strom života se všemi těmi větvemi a všechno to visí dohromady a my můžeme pochopit souvislosti a větvení a tak dále. Známe ale ve fyzice jenom několik větví tohoto stromu a je jich mnohem víc. Pokud se zamyslíte nad temnou hmotou ve vesmíru, je jí sedmkrát více než viditelné hmoty, jako jsou elektrony a protony.
Je jasné, že tam bude zapojeno mnoho sil mezi všemi těmito částicemi. A to jsou ty větve, které zatím neznáme. Myslím si, že ve 21. století budeme rozvíjet a vlastně rekonstruovat strom fyzikálních zákonů. U biologické evoluce se můžeme rozhlédnout tady na Zemi a najít všechny ty zkameněliny a prostě si všechno ověřit. V kosmologii potřebujeme podobné zkameněliny, ale měly by to být zkameněliny rané evoluce. Evoluce, která utvářela fyzikální zákony. A ty zkameněliny jsou kolem nás, ve vesmíru.
Jsou tu sice pozůstatky této fáze, ale je hrozně obtížné je najít. Musíte mít velmi dobré dalekohledy, anebo se musíte naučit měřit gravitační vlny, vlnění samotného vesmíru. Takže musíme nějak rozšířit schopnosti našich teleskopů, abychom nakonec zjistili náš původ.
Zmínil jste gravitační vlny. Myslíte si, že na současné úrovni je detekce těchto vln dostačující, anebo potřebujete lepší technologii, lepší teleskop? Existuje jeden projekt ESA, který právě míří tímto směrem.
Přesně tak. Pokud jde o gravitační vlny, jsou to moc záhadné vlny. Nejsou to ani vlny částic, je to abstraktní vlnění samotného prostoru, které vzniká například při srážce dvou černých děr. Velký třesk také vygeneroval spoustu gravitačních vln. Celá tato revoluce vygenerovala záblesky gravitačních vln, ale pak přicházely slabší vlny.
A ty mi zatím neumíme změřit. Pomocí observatoří, které jste zmínil, vidíme jen ty nejsilnější gravitační vlny. Špičku ledovce. Ale ESA, tedy Evropská kosmická agentura, pracuje na tom nejfuturističtějším experimentu, jaký si jen dokážeme představit.
Je to experiment, který zahrnuje družice a vzdálenost mezi nimi je dva miliony kilometrů. Budou obíhat Zemi kolem Slunce a vytvoří obrovský disk kolem Slunce. Pokud gravitační vlna z Velkého třesku projde naší Sluneční soustavou, uvidíme ji. Bude to fantastické. Ale to bude až za dalších deset nebo patnáct let.
Přirovnáváte svou práci k Darwinovi a jeho knize. Můžeme tedy vaši ambici s vaší teorií nazvat, řekněme, darwinovskou – i s jejími možnými převratnými důsledky?
No, to musíte říct vy, ale ano, to je naše ambice. Chceme změnit téměř epistemologii fyziky, změnit chápání toho, o čem fyzika a kosmologie ve skutečnosti jsou. V podstatě chceme naše lidské podmínky tady na Zemi dostat do našich rovnic popisujících vesmír.
Je to obrovská změna pro fyziku a zatím nevím, k jakému novému pohledu na svět to nakonec povede. To zatím nemohu vědět, ale cítím a věřím, že je to skutečné jádro něčeho nového. Ale nemůžu zatím vidět širší obraz, ke kterému to může vést. I když samozřejmě, jak říkáte, že taky máme nějaké sjednocení mezi fyzikou a biologií, což nás vede k tomu Darwinovi. Kam nás to povede? Uvidíme.
Říkal jste, že Stephen Hawking byl ambiciózní. Můžeme jako určitý výraz této ambice vnímat to, že jeho popel je uložen ve Westminsterském opatství mezi Newtonem a Darwinem?Nejsem si jistý, co tím měl kněz ve Westminsterském opatství na mysli. Ale je to opravdu silný symbolický čin, protože s naší novou teorií velkého třesku tak trochu propojujeme Newtonovu matematiku a hlubokou Darwinovu myšlenku, že je to všechno vzájemně propojená evoluce. Takže, když o tom přemýšlím, je to vlastně velmi vhodné.