Ukázka:

Pátrání po klíči k vesmíru

Člověk nemůže vzhlédnout k noční obloze, aniž by ho to majestátní a překrásné panorama neohromilo – táhlý oblouk Mléčné dráhy, nespočet blikajících hvězd, naléhavý, vytrvalý jas planet. Ta rozloha a spletitost je úchvatná. Po tisíciletí naši předci pozorovali úplně stejnou oblohu a hledali její vnitřní řád. Co je klíčem k jeho pochopení? Jak vesmír vznikl? A jak do souvislosti všech věcí zapadáme my, lidské bytosti?

Pro mnoho starých společností nebylo nalezení nebeského řádu pouze filozofickou a spirituální otázkou. Bylo to nezbytné i z praktického hlediska. Znát pohyby nebeských těles mělo pro člověka zásadní význam nejen při mořeplavbě, ale i při sezonním přesídlování, pěstování plodin a měření času.

Zájem našich dávných předků o přirozené cykly Slunce, Měsíce a planet je zřejmý z megalitických staveb, které vybudovali. Některé z nich zcela záměrně projektovali k souhře s astronomickými událostmi, jimž se často připisoval duchovní význam a které byly doprovázeny propracovanými obřady. Obloha byla považována za říši nadpřirozena. Některé kultury uctívaly Slunce, Měsíc a planety přímo jako bohy. Zřetelná pravidelnost pohybu astronomických objektů ale naznačovala úplně jinou interpretaci nebes. Nikoli jako hřiště bohů, ale jako mechanismus, jako důmyslné soukolí.

Hned jak se idea ujala, bylo nutné precizně proměřit, jak je tento mechanismus uspořádán a řízen. Nezbytnými dovednostmi k tomu byly aritmetika a geometrie. Vedle kněží a vládců se tak mocnými a společensky významnými osobnostmi stali i astronomové. Jejich pečlivá měření a analýzy ve fungování nebes postupně odhalily řád a harmonii, pravidla a formu, pro které bylo v průběhu staletí navrženo mnoho teoretických modelů.

Ve druhém století n. l. přehledně shrnul tehdejší představy dobře známý řecký astronom Klaudios Ptolemaios. Ptolemaiovská kosmologie se vyznačovala složitým systémem do sebe vzájemně vnořených sfér, které se různou rychlostí otáčejí kolem Země. Mechanistické modely vesmíru se sice vydaly správným směrem, ale nikdy se z nich jaksi nevytratil teologický podtext. Frustrující otázka počátku byla přítomna neustále. Jak vůbec vzniklo to ohromné vesmírné zařízení? Existoval nějaký prvotní hybatel, který ten komplikovaný stroj uvedl do pohybu? Nadpřirozený demiurg, který z chaosu vykouzlil řád? Bůh, který stvořil vesmír z ničeho?

V těchto prvních modelech se také nikdo nepokusil dát pohyby astronomických objektů do souvislosti s pohybem hmotných těles zde na Zemi. Ač je obojí plné pohybu, nebesa a Země zůstávaly zcela oddělenými doménami. V Evropě tento přístup přetrval přes celý středověk až do 17. století. A pak se zničehonic lidské chápání kosmu od základu změnilo. Malá skupina vizionářů zvaných „přírodní filozofové“ si uvědomila, že klíč k celému vesmíru nelze hledat v božím jednání ani v samotné geometrii jeho architektury, ale že spočívá spíše v přírodních zákonech, které fyzický svět přesahují. Působí v rovině abstraktní, našim smyslům nepřístupné, přesto jsou stále lidským rozumem postihnutelné.

Pravidla a forma, tak obdivované starověkými filozofy, se neprojevují pouze existencí konkrétních fyzikálních objektů či systémů, ale jsou vetkány do tajemných vzorů rozsáhlé mozaiky jakéhosi vesmírného zdrojového kódu, do přírodních zákonů samotných. Konceptuálně šlo o překvapivý zvrat představující přechod od pouhého popisu světa k jeho vysvětlení. Markantní skok v porozumění, který jej provázel, poeticky vyjádřil v roce 1632 Galileo: „Velká kniha přírody je napsána v jazyce matematiky, [bez něhož] člověk jen bloudí temným labyrintem.“

Jak řekl Galileo, klíčem k vesmíru je rozlousknout jeho matematickou šifru. To o tři století později zopakoval i astronom sir James Jeans, když prohlásil: „Zdá se, že vesmír navrhl čistokrevný matematik!“ Galileo sám už sice s úkolem odhalit skrytý matematický řád přírody započal, byla to však až generace následující, kdy se – zejména díky pracím Isaaca Newtona a Gottfrieda Leibnize – všechno konečně propojilo do jednoho celku. V jejich případě tehdy nešlo o žádný velkolepý a svědomitě organizovaný společenský projekt, jakým je vědecký výzkum dnes.

Zakladatelé toho, co dnes nazýváme vědou, byli spíše členy jakési výsadní, nekonvenčně zbožné, popudlivé a sebestředné sekty či tajného společenství, které se – stále ještě – zaobíralo starověkou mystickou tradicí. Galileo byl průkopníkem pozorování nebes nově vynalezeným dalekohledem; to mu umožnilo měřit pohyby planet a tvary jejich oběžných drah daleko přesněji než dříve. Podobně jako on, i Newton obrátil svou pozornost na Sluneční soustavu, aby odhalil matematické zákony, jež by zde na Zemi platily stejně jako ve vesmíru a které by šlo metodami pozorování a měření ověřit. K tomu však bylo nutné najít správný matematický klíč, a ten nebyl k nalezení ani v ohromných spisech starořecké aritmetiky a geometrie, ani ve spisech novějších, středověkých. Proto si ho vyrobil sám. Teorii fluxionů, jak ji Newton nazval, dnes známe pod pojmem diferenciální počet.

Záhy po dovršení svých dvaceti let, nepochybně i díky nucené izolaci doma v Lincolnshiru během londýnské morové rány v letech 1665–1666, použil své fluxiony k formulaci pohybových zákonů a zjistil, jak gravitace, ta záhadná síla působící na všechna tělesa napříč celým prostorem, slábne přesně nepřímo úměrně čtverci vzdálenosti mezi nimi. Lidstvo náhle disponovalo úplně novým výkladem nebes. Křivolaké paraboly komet, půvabné elipsy planet, pravidelné kroužení Měsíce – všechny ty jemné vzory různých oběžných drah v něm do sebe vzájemně zapadly jakoby propojeny neměnnou logikou pevných matematických vztahů.

Nikdy nezapomenu na to vzrušení, když jsem poprvé jako student použil Newtonovy zákony na pohyb planety okolo Slunce a z výpočtů na mě vykoukl vzorec elipsy! Bylo to jako kouzlo. Představte si ten úžas, jaký asi prožíval sám Newton, když z vlastnoručně sestavených rovnic získal právě ty geometrické obrazce, které astronomové tak svědomitě zaznamenávali na základě dlouholetých pozorování. Ačkoli to byl skutečně impozantní pokrok, Newtonova vize byla ještě mnohem větší. Když vysvětlil Sluneční soustavu, jal se svůj gravitační zákon aplikovat na celý vesmír. Že se vesmír hvězdami jenom hemží, bylo jasné od chvíle, kdy Galileo namířil na Mléčnou dráhu svůj teleskop. Jak jsou v něm ale rozmístěny? Jsou seskupeny ve velikánském, ale konečném mračnu, nebo jsou naopak neomezeně rozptýleny v nekonečném prostoru?

Newton si vesmír představoval jako obrovský hodinový strojek, jehož vnitřní strukturu formuje právě gravitace. Tato univerzální přitažlivá síla v něm vytrvale poutá všechny objekty k sobě, a tak jej doslova drží pohromadě. Stability je dosaženo tam, kde gravitaci vzdoruje pohyb těles po zakřivených drahách, jako je tomu v případě Země obíhající okolo Slunce. To naši planetu sice přitahuje, ona však do něj nespadne. Co ale vesmír jako celek?

Jak to, uvažoval Newton, že se hvězdná soustava neslepí v mohutnou jednolitou masu, když ji nic nepodepírá? Navrhl řešení, pro které by musel být vesmír nekonečný. Bez hranic a bez zřejmého těžiště se ve vesmíru nenachází žádné význačné místo, do kterého by se mohl zhroutit. Daná hvězda by byla přitahována do všech směrů stejně, síly by se vyrovnaly: „[síly] protichůdnou přitažlivostí ruší své vzájemné působení,“ jak to Newton poněkud kuriózně vyjádřil. Byl to sice chytrý úhybný manévr, přece jen však pouhý intelektuální trik. Tato křehká rovnováha totiž ve skutečnosti není stabilní, jak uznal sám Newton: „Považuji to totiž za tak nesnadné, jako postavit nikoli jednu, ale nekonečné množství jehel … naprosto přesně na jejich hrot.“ Zdálo se, že by jeho nekonečný vesmír jenom balancoval na hraně kolapsu. Newton se však jako člověk věřící (i když svým vlastním výstředním způsobem) nezdráhal dovolat Boha, aby své vlastní stvoření v případě potřeby podepřel. A tím celá záležitost vyšuměla. Trvalo ještě dvě století, než se objevilo správné řešení. Z historického hlediska je dnes ale jasné, že odpověď se celou tu dobu skrývala přímo před našima očima – vlastně přímo nad naší hlavou.

překlad Tomáš Nosek