Jak uchopit vesmír, část I.

                Existuje mnoho vzájemně se vylučujících definic a modelů vesmíru a studie na toto téma by jistě byla velice zajímavá. Ale tím se dnes nebudeme zdržovat. Nás bude zajímat, jakými nástroji disponuje současná kosmologie, a jak vhodné jsou tyto nástroje k uchopení  vesmíru jako celku, neboť právě celek vesmíru je hlavním a specifickým tématem kosmologie. Postupně tedy společně s vědou klesejme z nebeských výšin až zpátky na zem.

Výchozí teze

                Kosmologie má mezi přírodovědnými disciplínami výsostné postavení - jako jediná je privilegována zkoumat jediný "dostupný" exemplář celku - tedy vesmír. Unikátnost jejího badatelského zájmu má svá úskalí, které žádná jiná přírodověda nemá. Zatímco speciální vědy mohou předmět svého bádání vymezit vůči celku a hledat v jiných disciplínách paralely, kosmologie si tento luxus nemůže dovolit. Proto potřebuje nástroje, které jí pomohou celek uchopit.

                Vzhledem k tomu, že ohledně výrazu vesmír existují mezi kosmology mnohé nejasnosti a metodologické rozdíly, budeme za vesmír považovat dosebeuzavřenou totalitu všeho, které není nic vnější, a která nedělitelně drží pohromadě. Tím bráníme vesmíru-celku odvolávat se na cokoliv mimo sebe, neboť celku není nic vnější. Nesnažíme se dosáhnout celku vesmíru skrze absurdní zobecnění nějaké jeho části, ale rovnou jej vymezujeme jako nepřekročitelný celek, čímž mimo jiné rušíme jakoukoliv možnost transcendence vůbec. Vesmír je tedy z definice to, co se nemůže odvolávat mimo sebe, ale pouze a jen na sebe. Diskuse o tom, zda a za jakých podmínek je vesmír konečný či nekonečný, si prozatím ušetříme, neboť to na vymezení celku jako celku nemá vliv.

Nástroj první - princip izolované soustavy

                Pro potřeby formulace zákonů zachování či pro popis entropie používá fyzika obrat izolovaná soustava. Tou je myšlen takový výsek celku, na nějž má okolí zanedbatelný vliv. Izolovaná soustava tedy pro účely experimentu není ničím jiným než dosebeuzavřenou totalitou všeho, celkem, kterému není nic vnější (a který jistě také drží pohromadě). Prohlásíme-li pak celý vesmír za izolovanou soustavu (zákony zachování platí pro vesmír jako celek), nedopouštíme se metodologického faux pas. Vztah obou nezávisle na sobě vzniklých vymezení (vesmír/izolovaná soustava) je natolik těsný, že je pro všechny praktické účely možno je vzájemně zaměňovat.

                Sluší se připomenout, že izolovaná soustava vliv okolí zanedbává, zatímco vesmír jako celek žádné okolí nemá. Co je však pro náš text klíčové: Zákony zachování patří k nejfundamentálnějším principům vůbec a bez nich by se celá fyzika, tak jak ji známe, zcela zhroutila, a bylo by nutno ji budovat znovu od začátku a radikálně jinak. Je pozoruhodné, že právě tyto nejfundamentálnější principy jsou definovány na izolované soustavě, která vykazuje zarážející podobnost s definicí vesmíru jako dosebeuzavřeného celku, kterému není nic vnější. Zdá se tedy, že princip izolované soustavy je velice obstojným nástrojem k uchopení vesmíru jako celku, přinejmenším nástrojem nejméně problémovým.  

Nástroj druhý - vědecká indukce (generalizace)

                Vědecká indukce je metoda, která na základě znalosti speciálního usuzuje na platnost obecného. Jak vědecká indukce probíhá? Inu, vezmeme si úzký výsek reality (část celku, nikoliv celek), na něm si namodelujeme teorii, která tento úzký výsek popisuje, a nakonec prohlásíme tuto teorii za model celku, a to ad absurdum až k nejzazším hranicím, tedy zpravidla od nuly do nekonečna. Richard P. Feynman na tuto metodu pěje chvalozpěvy a tvrdí, že bez ní by nebyl pokrok ve vědě možný [1]. Každá snaha se cení a rozhodně nechceme kosmologii upřímnou snahu alespoň nějakým způsobem uchopit vesmír jako celek upírat, ačkoliv zrovna na metodu indukce jako málokde jinde platí přísloví, že tonoucí se stébla chytá.  Stačí uvést pár příkladů, aby bylo zřejmé, jaká úskalí na nás při aplikaci této metody čekají.

                Jak vznikla představa, že Země je placatá? Inu, vědeckou indukcí: pokud je země placatá tady a teď, pak je placatá vždy a všude. Hranicí absurdity zde není nekonečno, ale Ókeanos. Obdobně vznikl mýtus o Adamovi a Evě: Každý člověk má své rodiče a lidí je pořád víc, dříve jich bylo méně, kolik nejméně? Dva, Adam a Eva. Kde se vzali? Bůh stvořil. Nazdar, vymalováno. Byla by to úsměvná historka, která do kosmologie nepatří, kdyby naprosto totožná metodika rozvažování nevedla k teoretickému modelu velkého třesku.

                Ruský meteorolog Alexandr Fridman jako první z Einsteinových rovnic vydedukoval, že Newtonův nekonečný vesmír odjakživa je neudržitelný. Astronomové pak pozorováním zjistili, že objekty se od nás vzdalují tím rychleji, čím jsou vzdálenější. Vesmír teď a tady se tedy rozpíná. To je smysluplná interpretace tvrdých dat. Vědecká indukce nám umožní následující rozvahu: pokud je vesmír do budoucnosti stále větší, tak směrem do minulosti byl stále menší a menší. Jaký nejmenší? Inu, nekonečně hustý a žhavý bod.  Kde se vzal? Kdo ví, byl tu odjakživa, Bůh stvořil... Ejhle, teorie velkého třesku.

                Metoda indukce se tu najednou vyjevuje jako mocný nástroj, neboť nás zbavila předchozího a neudržitelného teoretického modelu nekonečného vesmíru odjakživa, kde neexistují rychlostní limity, tedy modelu, který světu představil sir Izák. A jak že na svůj model přišel? Světe div se, vědeckou indukcí: můžu-li zrychlovat tady a teď, pak jsem tak mohl činit odjakživa (vesmír nemá časový počátek), mohu tak činit kdekoliv (vesmír je nekonečný) a mohu tak činit jakkoliv dlouho (neexistuje horní limit pro rychlost).

                Jistě nechceme říci, že vědecká indukce je nástroj zbytečný či neužitečný, pouze konstatujeme, že není problém tahat z rukávu příklady, kdy je použití této metody přinejmenším problematické. Může přinést zajímavé výsledky (model velkého třesku), ale také hrozí blamáží (plochá Země, nekonečné rychlosti, atd.).

Nástroj třetí - platónský dualismus světa idejí a světa forem

                Jak postupně klesáme po žebříku z nebeských výšin k zemi, setkáváme se se stále méně spolehlivými nástroji, respektive s nástroji, které jsou stále problematičtější. Příkladem vzrůstající neschopnosti uchopit vesmír jako celek je dualismus model vesmíru-vesmír, který je ryzím ztělesněním Platónova rozdělení světa na ideje (teorii) a formu (fyzikální realitu). Na začátku jsme uvedli, že pracujeme pouze a jen s tezí, že vesmír je dosebeuzavřenou totalitou všeho, které není nic vnější. Zde však narážíme na fundamentální teoretický problém, neboť metoda model vesmíru zde-vesmír tam je očividným překročením vymezeného rámce. Těžko hledat zářnější příklad transcendence - vždyť tímto dualistickým pohledem popisujeme celek vesmíru pomocí modelu, který se na vesmír dívá zvně!

                Má-li přitom kosmologie být reflexí celku (a není-li, pak není práva být nazývána kosmologií), nemůže sama sebe z dosebeuzavřené totality všeho vyčleňovat. Aby kosmologie mohla zůstat kosmologií, musí bezpodmínečně zahrnout do předmětu své reflexe i sebe sama, neboť mimo totalitu všeho, tedy mimo celek, pro ni není místo. A upřímně, která kosmologie tak činí? Této problematice se budeme podrobněji věnovat v některém z příštích textů.

Prozatímní shrnutí

                Kosmologie jako nauka o vesmíru jako celku nemůže sebe sama z tohoto celku vyčleňovat, jinak přestává být kosmologií. Vědecká indukce je nástroj velice frekventovaný, ale k dokonalosti má na míle daleko. Nejpoctivějším nástrojem, na nějž jsme zatím ve svém bádání narazili, je princip izolované soustavy, a to především proto, že definice izolované soustavy a námi zastávané vymezení vesmíru jako celku vykazují tak zásadní podobnost, že je pro všechny praktické účely možno tyto dva fenomény ztotožnit.

                Tím naše výprava zdaleka nekončí. Ale protože nás čeká velké téma, kterým je budování axiomatických teorií, necháme si jej na samostatný díl.

Domini Herzán

[1] Richard P. Feynman - O povaze fyzikálních zákonů, Aurora, 1998, str. 174n: "Měli bychom, a vždy to zkoušíme, rozšiřovat působnost zákonů tak daleko, jak jen můžeme, až do míst, kde již jiné zákony říkají, co můžeme očekávat. Ano, je to nebezpečné a nejisté. Ale je to jediný způsob, jak dosáhnout pokroku."