VII. Proč si myslíme, že platí nějaké přírodní zákony?

Svět, ve kterém žijeme, se občas může zdát hodně složitý. Ale vystupují v něm i jednoduché opakující se jevy. Například střídání dne a noci, rovnoměrný pohyb Slunce po obloze a mnoho jiných. Rovnoměrný pohyb nebo periodické jevy mají tu vlastnost, že se u nich dá předvídat budoucí stav. Přičemž k takovému předpovídání budoucnosti není potřebná žádná magie, není k tomu dokonce potřebný ani rozum. Stačí jednoduchá neuronová síť, jakou mají už dost primitivní organizmy. I pro ně je schopnost předvídat, co se za chvíli stane, nebo alespoň co se může v určité situaci pravděpodobně stát, nejen velmi užitečná, ale někdy i nutná pro přežití. V hledání souvislostí a snaze předpovídání, co se stane, není tedy nic typicky lidského. Není to žádný problém ani pro počítačové neuronové sítě, které jsou schopné předvídat i mnohem složitější jevy. Podobně jako lidský mozek třídí vše do kategorií, ale lidský mozek si navíc pro všechny kategorie tvoří názvy, a právě neustále slovně formuluje vše, co se dá. Člověk si to mnohdy ani neuvědomuje, že neustále k sobě mluví. A všechny poznatky a tvrzení formuluje ve slovech. Na tomto místě je dobré si připomenout, jak vznikají nová slova, jak jsou nepřesně definovaná a zároveň si uvědomit, že jazyk dává možnost nejen formulovat tvrzení, která mají být pravdivá, ale též dává možnost si vymýšlet a lhát.

Například lidé od pradávna viděli, že roční doba nějak souvisí s výškou slunce nad obzorem, čili že dění na zemi nějak souvisí s tím, co se děje na nebi. Takže byl důvod zkoumat pohyby těles na obloze a hledat souvislosti s děním na zemi. Ale pokud přijmeme náš předpoklad, že hnací silou rozvoje inteligence byla snaha získat moc ve společnosti, dá se též předpokládat, že rychlejší cesta než dlouhá léta zkoumat složité vztahy mohlo být něco si vymyslet. Takže je pravděpodobné, že dlouho předtím, než mohly být nějaké poznatky prakticky použitelné, již se objevily různé výmysly, které dávaly výhodu hned. Každý sám se může pokusit představit si, co všechno bylo možno vymyslet, a jaké výhody tím získat (jen tak mimochodem: zajímavý problém může být to, zda se inteligentní počítač naučí lhát).

Nechme teď stranou nepravdivé výmysly, ale i všechno to, co považujeme za pravdivé, a pokusme se udělat si představu o vesmíru jen na základě toho, co vnímáme. Zároveň se můžeme snažit si představit, jaký model světa by si z údajů, které máme k dispozici, mohl utvořit počítač (nebo nějaký hypotetický inteligentní tvor).

Co vidíme? Země se nám zdá nehybná a více méně rovná, ve dne se Slunce pohybuje po obloze rovnoměrnou rychlostí od východu na západ, v noci se nad námi otáčí nebeská klenba s hvězdami.

Na této úrovni bychom mohli přijmout za základní přírodní zákon třeba to, že se pravidelně střídá den a noc. Když budeme chtít vysvětlit, proč tomu tak je, můžeme připustit, že příčinou může být svítící Slunce, které obíhá kolem Země. Mohl by být problém určit, co se děje se Sluncem v noci, když se nám zdá, že pod Zemí nemůže být prázdno, ve kterém by se Slunce mohlo přemístit. I dnes, kdy víme, že je Země kulatá, každý si sebe obvykle představuje na té kouli nahoře, a je velmi těžké si představit, že jsme na té kouli třeba zboku nebo dole. Již na této úrovni se dostáváme k problému, že naše zkušenost nám může překážet v přijetí nějakého modelu, který vyplývá z rozumové úvahy, ale neodpovídá naší zkušenosti.

Máme tedy model, ve kterém okolo Země obíhá Slunce a máme zformulovaný zákon, že se stále střídá den a noc. Tento zákon platí v rámci našeho modelu, ale pokud bychom měli možnost raketou vyletět do kosmického prostoru, náhle bychom zjistili, že střídání dne a noci obecně neplatí.

Tak to je s každým přírodním zákonem. Na základě naší zkušenosti a našich vědomostí tvoříme model a formulujeme zákony. Ale náš model je vždy pouze určité přiblížení skutečnosti odpovídající našemu poznání a zákony, o kterých si myslíme, že platí obecně, platí vlastně pouze v našem modelu.

Složitější model budeme potřebovat, pokud budeme chtít vysvětlit pohyby planet, které na obloze kreslí složité křivky. Důmyslný model, který celkem dobře předpovídal polohy planet, vytvořil Ptolemaios. Trochu zjednodušeně se dá říct, že pro každou planetu určil kružnici kolem Země, po níž se pohyboval střed další kružnice, po níž se pohybovala planeta. Předpoklad, že se planety pohybují po kružnicích kolem Slunce, nedává lepší předpověď polohy planet než model Ptolemaia. Lepším se stane teprve tehdy, když připustíme pohyb planet po elipsách. Tu je dobré si uvědomit, že planety se ve skutečnosti nepohybují ani přesně po elipsách. Je zde mimo jiné vidět, jak důležitá je odpovídající přesnost (nebo vlastně nepřesnost) vstupních údajů, abychom mohli dojít k nějakým závěrům.

Všechny přírodní zákony formulujeme v našem jazyku, na základě našeho vnímání světa a v souladu s našimi potřebami. I náš jazyk i naše vnímání světa jsou nepřesné a naše potřeby se mění, takže i všechny přírodní zákony, které jsme zformulovali, jsou platné pouze v omezené míře, a pravděpodobně budou postupně stále nahrazovány lepšími, přesnějšími a obecnějšími.

Z praktického hlediska není důležité, zda to, co považujeme za přírodní zákon, platí pouze v podmínkách, jaké panují na Zemi, a například při milionkrát větší gravitaci by vyžadovalo modifikaci nebo nějaké zobecnění. Též nám nevadí, jestliže zákon neplatí absolutně, pokud výjimky mohou nastat jednou za několik miliard let. Ale z teoretického hlediska je dobré si uvědomit, že platnost všech přírodních zákonů, jaké známe, vyniká pouze z našeho omezeného pozorování a přesvědčení, že jestliže se něco doposud stále opakovalo, bude se opakovat i v budoucnu. Přitom naše chápání podstaty času je stále dost primitivní.

Hledat různé pravidelnosti a závislosti ve vstupních údajích a formulovat zákony, kterými se tyto závislosti řídí, může i současný počítač. Člověk ale kromě toho, že chce vědět, jakými zákony se svět řídí, by též chtěl umět odpovědět na otázku „proč?“. Kepler zformuloval zákony pohybu planet, ale nebyl schopen vysvětlit, proč se pohybují právě po elipsách. Najít teorii, která by to vysvětlovala, to už je úplně jiný problém. Jedno z možných řešení navrhl Newton svou gravitační teorií. Teorií vysvětlujících nějaký jev nebo zákon může být spousta a na rozdíl od přírodního zákona, který formulujeme na základě pozorování skutečného světa, nemusí mít se skutečností nic společného. Newton si vymyslel gravitační sílu, kterou nikdo neviděl, která působila nekonečnou rychlostí, ale která vysvětlovala spousty jevů. Einstein vymyslel zakřivení časoprostoru, které je těžké si představit, ale kterým se dá vysvětlit ještě mnohem víc. A amplitudy pravděpodobnosti v kvantové teorii si už nikdo ani nesnaží představovat.

Naše představy o skutečných příčinách některých jevů mohou být hodně zkreslené. Vraťme se na chvíli k buněčným automatům a připomeňme si hru života. Z jednoduchých počátečních pravidel tam mohou vznikat stále nové objekty, které se rovnoměrnou rychlostí přemisťují po ploše („střelci“ a „kluzáky“). Pokud bychom mohli pozorovat pouze tu část prostoru, přes kterou se rovnoměrně přemisťují „kluzáky“, mohli bychom to uznat za nějaký přírodní zákon. Ale správné vysvětlení tohoto jevu by bylo hodně obtížné. Protože objekty jsou identické, pak v případě, že bychom viděli vždy jen jeden „kluzák“, bychom mohli předpokládat, že naše plocha je zakřivená a že kolem nás obíhá jeden takový objekt jako slunce. Jednoduše by se dala předvídat každá jeho příští poloha, teorie by byla praktická, ale vůbec by neodpovídala skutečnosti.

Hledání příčin nějakého jevu může být obecně neřešitelné. To, co se nám zdá na první pohled logické a samozřejmé, vůbec nemusí být pravda. Celá naše představa o příčinnosti může být mylná. Podle kvantové teorie některé jevy nemusí mít žádnou příčinu. Ale z druhé strany - náhodné jevy nemohou být periodické, takže pokud se něco pravidelně opakuje, pak se zdá, že to musí mít nějakou příčinu.

Pro vysvětlení různých jevů máme v současné době různé teorie, které dobře vysvětlují některé jevy, ale jsou v rozporu s jinými teoriemi, které dobře vysvětlují jiné jevy. Nemáme jednotnou teorii, která by v sobě zahrnovala jak jevy makrosvěta, tak jevy mikroskopické. Někteří lidé se domnívají, že jestliže se povede takovou teorii vytvořit, dostaneme již model světa právě identický se skutečností. Pravděpodobně nedostaneme. Bude to pouze nový model, který v sobě bude zahrnovat pouze to, co již dnes o vesmíru víme. A z toho, že dnes víme o vesmíru mnohem více, než se vědělo před sto lety, se dá spíše předpokládat, že za sto let toho budou lidé vědět mnohem víc než my, než že se již nic nového neobjeví.

Kromě toho, dá se vůbec říci, že rozumíme kvantovým jevům, jestliže máme pouze model, který je popisuje, ale nemáme teorii, která je vysvětluje?

Jedním z dalších kosmologických problémů je rychlost pohybu vzdálených hvězd a galaxií. Z pozorování se nám zdá, že rychlost jejich pohybu neodpovídá klasické představě o gravitaci a rozložení hmoty ve vesmíru. Rychlost rotace spirálních galaxií je tak velká, že známá hmota by nebyla schopna je udržet pohromadě. Jedno z možných řešení je přijmout existenci temné hmoty a energie. Ale je možné, že ve skutečnosti je všechno úplně jinak. Zdá se, že nemusí být úplně neužitečné vymýšlet nové modely vesmíru, které by vysvětlovaly některé jevy různými jinými způsoby. Několik úvah na téma možné geometrie vesmíru uvedeme v následující kapitole.

VIII. Úvahy o geometrii vesmíru