Stojíme na prahu zásadních vesmírných objevů, je přesvědčený uznávaný český teoretický fyzik Petr Hořava
Uznávaný vědec zabývající se teorií strun pracuje od roku 2001 v prestižní University of California Berkeley, od roku 2010 je zde ředitelem Centra teoreticke fyziky. Zároveň je členem teoretické skupiny v Lawrence Berkeley National Laboratory. V roce 2015 převzal Cenu Neuron za přínos světové vědě v oboru fyzika. Do teorie strun přispěl dvěma významnými teoriemi, které jsou nyní již běžně citovanými a přijímanými.
Teorie strun je věc, o které laik neměl donedávna sebemenší tušení, možná by si to spojoval spíše s hudební vědou než fyzikou. Zlomem je celosvětově nesmírně populární seriál Teorie třesku, jehož hlavní hrdina Sheldon Cooper se zabývá teorií strun. Viděl jste nějaký díl tohoto seriálu?
„Několik dílů jsem viděl“.
Pomáhá vědě, když se fyzika stane takovým televizním fenoménem, součástí pop-kultury?
„Určitě to pomáhá, vytváří to zajímavé otázky, na které je někdy jednodušší, někdy složitější laické veřejnosti odpovídat. Laická veřejnost je fascinovaná základními otázkami o historii a budoucnosti vesmíru, základních zákonů přírody. Takže je dobré, když lidé mají šanci vidět i prostřednictvím nějakého seriálu jak funguje myšlení teoretického fyzika, byť prostřednictvím seriálu, který se snaží tyto zákonitosti odhalit“.
Historici mívají často problém, když vidí na filmovém plátně zpracování historických témat, se špatným používáním výložek na uniformách. Když vy jako fyzik vidíte zpracování filmů jako např. Gravitace, co na to říkáte?
„Myslím, že Hollywood má v posledních letech velmi dobré poradce, kterým se daří ovlivňovat realistické prvky v tom filmu natolik, že fyzikové tolik problémů se zpracováním daného tématu nemají“.
Obraz fyzika v laické veřejnosti – člověk sedící nad různými vzorci. Nakolik je pro fyziku zásadní technologický pokrok?
„Technologický pokrok je absolutně zásadní. Bez experimentální fyziky by nebyla ani teoretická fyzika. K tomu, abychom zjistili, jaké jsou základní záhady, které se snažíme teoreticky vysvětlit, musíme mít experimentální data o tom, jak vesmír funguje. Ať už na té mikroskopické úrovni, kdy musíme stavět velké urychlovače částic jako je LHC v CERNu v Ženevě, tak v největších astronomických škálách, kdy se musíme snažit pochopit, jak se vyvíjí náš vesmír. K tomu je zapotřebí nejnovějších revolučních technologií. Dá se říct, že technologický progres pomáhá odhalování zákonů fyziky, tak ale i ten základní pud fyziků odhalovat nové zákony fyziky, experimentální horizonty. To pomáhá posouvat společnost technologicky dopředu. Ty technologie, které se vytvořili v CERNu, patří mezi vůbec nejsofistikovanější technologie“.
Můžete nějak jednoduše, pro naprosté laiky, vysvětlit, oč v teorii strun jde a čím konkrétně se zabýváte vy?
„Teorie strun je matematicky konzistentní aparát, který pomáhat sjednotit dvě zásadně odlišné představy o světě, které se vytvořily během 20. století. Na jedné straně je to obecná teorie relativity, která byla formulovaná Albertem Einsteinem jako teorie gravitace. Ta popisuje nejen gravitační síly, ale i vývoj našeho vesmíru na velkých škálách, v podstatě formuluje základní zákony kosmologie. Na druhé straně je mikrosvět elementárních částic, které spolu interagují základními interakcemi jako je například elektromagnetismus nebo slabá síla. Zákony, které popisují tuto říši zákony elementárních částic, jsou kvantově mechanické. Kvantová mechanika je druhým základním pilířem fyziky 20. století. Když se snažíte popsat náš svět jedním matematickým aparátem, musíte do toho být schopná zahrnout jak kvantovou mechaniku, tak i tu geometrii, prostor času. To se ukázalo být frustrujícím projektem pro teoretické fyziky až do objevení teorie strun. Od 70. tých let teorie strun funguje jako vedoucí příklad toho, že je možní popsat náš vesmír a zákony, které ho ovládají gravitací a kvantovou mechaniku pomocí jednoho popisu“.
Víme z historie, že i ve vědě jsou stoupenci různých vědeckých teorií. Má i teorie strun ve vědecké obci své odpůrce?
„Samozřejmě. Když jsem se tím začínal jako student v 70 letech zabývat, šlo o revoluční myšlenku, kterou málokdo přijímal. Od té doby se situace změnila. Dnes se teorie strun považuje za hlavní střední proud. Někteří z nás, kteří byli v počátcích revolucionáři, jsou z toho nervózní. I já osobně jsem si ještě nezvykl, že mám být součástí středního proudu. Proto někteří z nás hledají nové výzvy, nové horizonty, které by šly za teorii strun. Pak je tu část komunity, která zpochybňuje, zda teorie strun je správným přístupem. Podle mne žádný z protinávrhů ale není dostatečně rozvinutý. Teorie strun se zdá být zastřešovacím aparátem. V tom je teorie strun je spíše sémantickou technologií, abychom se snažili pochopit vesmír“.
V několika rozhovorech jste mluvil o tom, že teoretická fyzika stojí na prahu úžasných objevů. Čeho by se měly týkat?
„Podle mého názoru jak gravitace a mechanika zapadají do sebe. Dostáváme do situace, kdy experimentální fyzika se dostaly do fáze, kdy jsou znovu schopné předkládat nové experimentální výsledky. V této době je experimentální fyzika ve vůdčí roli, kdy máme dostatečné množství dat a můžeme konečně pochopit, jakým způsobem gravitace a kvantová mechanika zapadají do sebe“.
Vznikne nová teorie o vesmíru, která by zbořila dosavadní poznání?
„Určitě máme některé fundamentální otázky, na které neznáme odpovědi týkající se historie vesmíru, budoucnosti a to jak je vesmír zalidněný elementárních částic. Experimentálně se dostáváme do režimu, kdy budeme schopni odlišit různé teoretické scénáře a pochopit, který je na správné stopě. Od toho se dá čekat dramatická změna našeho pochopení toho, jak vesmír funguje a jaká je naše role v něm“.
Vesmír ukrývá ještě mnoho záhad, černé díry, nové vesmírné objekty. Co konkrétně zajímá vás?
„Konečně vidět do energií vyšších než ty které jsme byli doposud schopni experimentálně prověřovat. Dostáváme do režimu, kdy jsme schopni se ptát, co se děje v přítomnosti v okolí černé díry, v přítomnosti silných gravitačních polí. Ta experimentální data, která očekáváme, budou přínosná k pochopení toho, které teorie jsou na správné stopě. A jak správně formulovat základní zákony vesmíru“.
Od roku 2001 pracujete na University of California Berkeley, od roku 2010 jste zde ředitelem Centra teoretické fyziky. Postgraduální studium jste absolvoval v Chicagu na Institutu Enrika Ferminiho. Matematicko-fyzikální fakultu jste absolvoval v Praze. Liší se přístup k vědě v Česku a ve Spojených státech?
„Neřekl bych, že se nějak výrazně liší. Naše věda je globální. Samozřejmě jsou odlišnosti mezi univerzitami. Berkeley je na špičce v mnoha oborech fyziky, takže je snadné elementy výzkumu konzultovat přímo ve stejné budově. V tom je navázání spolupráce jednodušší“.
Dají se dnes velké vědecké objevy dělat pouze v českém prostředí nebo je dnes už víceméně podmínkou nadnárodní spolupráce?
„Možné to je. Máme takové konkrétní příklady I v Čechách došlo k výrazným objevům. I já jsem tady došel k objevu D-brán. Objevy, které výrazně ovlivní fyziku, je dnes možné provést kdekoli. Ale je nutný kontakt s celosvětovým prostředím. Tím se dá dosáhnout pokroku, ať už jste kdekoli“.
Nobelovy ceny za fyziku, ale i medicínu převážně směřují k vědcům, které působí na amerických vědeckých pracovištích. Ta si také stahovala špičkové vědce. Myslíte, že tomu tak bude i v budoucnu nebo se špičková věda částečně přesune například do Číny?
„Nevím, zda se dnes většina cen soustředí na americké instituce. Špičkové americké univerzity byli v minulosti úspěšné v lákání talentů. V posledních desetiletích lze sledovat trend, kdy se demokratizuje, vyrovnává důležitost institucí. Přístup k informacím je snazší, takže člověk nemusí být na špičkové univerzitě v USA. Jde jen o to, aby to prostředí bylo podpůrné vůči základní vědecké snaze, pochopit zákony přírody. K objevům dnes může docházet kdekoli. Americké instituce nedominují. Zvýraznila se role evropských institucí. A role čínských institucí se dramaticky mění. V určitých oblastech experimentální fyziky pevných látek se např. říká, že několik následujících Nobelových cen v oboru vysokoteplotní supravodivosti půjde za čínskými odborníky v Číně nikoli za čínskými odborníky na amerických univerzitách. Čína velmi výrazně investuje do moderních futuristických oborů vědy, aby umožnili špičkovým odborníkům se vracet do Číny a věnovat se tomu, co považují za důležité“.
Jste držitelem ceny Neuron. Jsou po vás pojmenované teorie, které mají tisíce citací v odborných časopisech. Jak jsou pro vědce důležitá vědecká ocenění?
Teorie Hořavy a Wittena (Horava-Witten Theory) a Gravitace Hořavy a Lifschitze (Horava-Lifschitz Gravity). Dvě práce s Edwardem Wittenem v polovině 90. let zásadním způsobem ovlivnily další rozvoj teorie strun a každá z nich má více než 2000 citací. V roce 2009 Petr Hořava sám (jméno Lifschitz je v názvu proto, že v práci je použit matematický pojem zavedený do fyziky tímto ruským teoretikem) formuloval nový přístup ke kvantování gravitace, jenž velmi originálním způsobem řešil základní problém jiných přístupů, okamžitě se stal předmětem mimořádného zájmu teoretických fyziků a nastartoval nový směr při snaze bezkonfliktně spojit kvantovou teorii s klasickou Einsteinovou teorii gravitace. Tato práce má již více než 1 000 citací.
„Vědecká ocenění nejsou něčím, co vás motivuje k práci. Oborem se zabýváte ne kvůli cenám, ale protože si nemůžete pomoc. Ta fundamentální podstata zákonů je natolik fascinující a možnost abychom použili matematické konstrukce, že lidé jsou hnáni prvotně touhou po poznání“.
Přesto zůstává Nobelova cena tím nejvyšším oceněním?
„Pravděpodobně tomu tak je. V poslední době se objevují ocenění, která mají větší finanční váhu, ale Nobelova cena asi zůstává tou nejprestižnější“.
