Oficiální časopis Akademie věd ČR

 


Z monitoringu tisku

 

Akademický bulletin 2010–2015

Plakat_obalky_web.jpg



Stopy AB v jiných titulech

Stopa AB v dalších médiích a knižních titulech

Abicko  > archiv  > 2003  > říjen  > obsah

Svět čísel a částic

V rámci nedávné mezinárodní konference Fyzika na LHC (míněno nový urychlovač protonů, který se nyní staví v Evropské laboratoři pro jaderný výzkum – CERN – u Ženevy) navštívil Prahu i velmi vzácný host: profesor Frank Wilczek z Centra pro teoretickou fyziku Massachusettského technologického institutu (MIT) ve Spojených státech amerických.

Frank Wilczek je považován za jednoho z nejvýznamnějších teoretických fyziků současnosti. Zásadním způsobem přispěl k rozvoji kvantové chromodynamiky, zavedl pojem axion, vynalezl a rozpracoval novou kvantovou statistiku anyonů. Kromě toho je i významným popularizátorem nejnovějších vědeckých poznatků, pravidelně přispívá do časopisů Physics Today a Nature. Vystupuje také s přednáškami pro širokou veřejnost i pro odborníky. Jednu z nich přednesl i na půdě Univerzity Karlovy v Praze. Před přednáškou mu byla udělena pamětní medaile MFF UK.

Svou přednášku na Univerzitě Karlově jste nazval "Číselný recept na svět" (The World’s Numerical Recipe). V úvodu jste připomněl Pythagora, který asi 600 let př. n. l. zjistil, že to, jak člověk vnímá hudební harmonii, úzce souvisí s poměry mezi čísly. A pokud mohu hodně zjednodušit, pokračoval jste v líčení lidského snažení nalézt číselnou podstatu věcí. Myslíte si, že je možné zredukovat všechny složité jevy ve světě, od hvězd k nepatrným částicím, od květin k lidským touhám, na čísla?

Dovolte, abych odpověděl velmi opatrně. Máme, myslím, opravdu velice dobré důkazy, že Pythagorova vize, totiž že na určité úrovni jsou všechny věci zjednodušeny na čísla nebo alespoň na pojmy, byla a je pro fyziku velmi plodným řídícím principem. Zdá se, že mnohé ze základních interakcí mezi nejzákladnějšími stavebními kameny vesmíru – kvarky, leptony a gluony, s nimiž si hrajeme –, jsou určovány velmi symetrickými rovnicemi, které můžete odvodit téměř výhradně z pouhých pojmů. Můžete tedy vypracovat velmi přesné modely světa téměř výhradně z čirých pojmů a potřebujete k tomu navíc jen velmi málo empirických faktů. To vypovídá o základních zákonech, o tom, jak jsou sestavena atomová jádra, jak jsou v zásadě sestaveny atomy, a pokud dokážeme provádět výpočty, tak i o chemii. Samozřejmě však jsou výrazné hranice mezi vědomostmi tohoto druhu a mezi tím, když mluvíme například o stavbě těla žáby nebo o barvě květin… Je mnoho věcí, jako historie, vývoj, složitost a chaos, které se neredukují na tyto základní principy. Základní zákony tedy považujeme – a nejen považujeme, je prokázáno, že takové jsou – za pozoruhodně přínosné a pravdivé, takže můžeme vytvářet svět téměř čistě z pojmů. Když se však pokoušíme nalézt řešení rovnic, jež mají skutečně popsat svět, musíme čelit faktu, že svět je veliký a složitý a spousta věcí se nedá určit pouze z rovnic. Existuje tedy mnoho a mnoho možných řešení – a jaké vám svět skutečně přinese, to může vydat na obsáhlou samostatnou studii jinou než rovnice.

V minulých pěti nebo šesti desetiletích vědci objevili mnohé o nepatrných elementárních částicích, o jemné struktuře mikrosvěta. Mnohé však stále zůstává neodhaleno. Proto se nyní vkládají velké naděje do urychlovače částic LHC, který se staví v CERNu. Jaké nové poznatky může, podle Vašeho názoru, tento urychlovač přinést?

Díky úspěchům dosaženým v 70. letech minulého století, které vedly k pochopení tolika aspektů interakcí elementárních částic, jsme dokázali zformulovat nesmírně silné myšlenky a otázky. Máme představy o sjednocení všech sil v přírodě, o základním rozsahu symetrií prostoru a času, tzv. teorii velkého sjednocení, o teoriích supersymetrie, které už mnoho let velmi toužíme prověřit a najít pro ně důkazy. Zatím jsme však neměli dostatečně výkonné přístroje schopné dosáhnout energií, při nichž se podle našich předpokladů tyto teorie budou ověřovat. Vše napovídá, že urychlovač částic LHC je tím pravým zařízením, kde můžeme nakonec tyto představy dobře uchopit. Umožní ještě více sjednotit popis přírody způsobem ještě techničtějším a ještě více založeným na pojmech. Také nám pravděpodobně dovolí ještě lépe pochopit povahu celého vesmíru, protože jsme zjistili důležitou věc: že totiž struktura vesmíru je z velké části určena ve velmi raných fázích jeho existence, velmi brzy po velkém třesku. Ve chvíli velkého třesku byly energie, teploty a hustoty mnohem a mnohem vyšší, než jsou teď a než můžeme snadno studovat. A přesto velká část struktury vesmíru byla určena právě tehdy. Klademe si otázky: "Proč je nyní ve vesmíru víc hmoty než antihmoty?" nebo "Co je ta záhadná skrytá hmota, kterou nyní astronomové zřejmě pozorují? Hmota, která má nějakou neznámou formu?". Máme představy, které mohou být a budou testovány v LHC. Všechno vypadá velmi svůdně a my doufáme, že poté, co se v roce 2007 LHC otevře, budeme v následujících letech znát některé odpovědi na tyto velmi ambiciózní otázky.

Vy jste významnou měrou přispěl k rozvoji tohoto vědního oboru, který je, dovolím si říci, vyhrazen jen několika málo desítkám vědců. Nakolik je možné vysvětlit cíl a účel Vašeho výzkumu široké veřejnosti? A jak se daří získávat na tento výzkum finance? Postavit urychlovač LHC a podobná zařízení není levná záležitost. Jak přesvědčujete veřejnost, aby na takové projekty dala peníze?

Za prvé je podle mne trošku nadsazené říci, že je to obor vyhrazený několika desítkám vědců. Na poli fyziky vysokých energií pracuje několik tisíc lidí, a pokud sem zahrnete i kosmologii, je jich ještě víc. Opravdu žádáme veřejnost o velkou podporu, co se týče peněz, protože technika potřebná ke zkoumání těchto hlubokých otázek, technika pro tvorbu vysokoenergetických částic, zjišťování jejich interakcí a pro jejich analýzu vyžaduje obrovské investice do magnetů, detektorů a vysoce výkonných počítačů a všemožných dalších věcí – a to je drahé. Je proto potěšující, že se zejména Evropě prostřednictvím CERNu podařilo společným úsilím podpořit tuto vědu, vrcholem bude urychlovač LHC. Sdělit technické podrobnosti o naší práci široké veřejnosti je obtížné. Pokud opravdu chcete vědět, co děláme, musíte několik let studovat. Na druhé straně můžeme a musíme tvrdě pracovat na tom, abychom svůj obor alespoň trochu přiblížili. Rozhodně můžeme předvést přístroje: jsou velice inspirující a ukáží vám, jaké úsilí vyžaduje zkoumání zmiňovaných problémů. Můžeme také pořádat veřejné přednášky, poskytovat rozhovory a podobně, abychom alespoň vytvořili povědomí, o co nám jde. Snažíme se tedy objevit nejzákladnější zákony interakcí elementárních stavebních bloků vesmíru a aplikovat je, abychom důkladněji porozuměli hmotě. To také souvisí s původem struktury a uspořádání vesmíru. Jelikož otázky tohoto typu inspirují velké úsilí velice chytrých lidí, také vždy přinášely pozoruhodné technické vedlejší produkty, které v jistém smyslu ospravedlňují investice dokonce i z čistě ekonomického pohledu. Je mnoho příkladů, uvedu jeden: velká část techniky využívané v počítačích pro paralelní zpracovávání dat, která se nyní používá k mnoha a mnoha účelům ve spojích, při řízení letadel, při plánování všeho možného, byla vyvinuta v souvislosti s analýzou velice složitých dějů v částicové fyzice a obrovského toku dat. Jedním z důležitých počinů při vzniku internetu a světové počítačové sítě byly snahy Tima Bernerse-Leeho, který pracoval v CERNu, umožnit spolupracujícím badatelům vzájemně komunikovat. A v LHC se vyvíjí jakýsi internet vyšší úrovně – tzv. grid, který umožní, aby počítače nejen sdílely soubory, ale také aby tak říkajíc fungovaly jako jeden mozek. Když se budou používat různé osobní počítače, centrální procesor umožní vzájemný přístup k datům a počítače budou moci pracovat společně. A kdo ví, kam až to může vést? Podobně technologie magnetů – mohl bych pokračovat, ale i když jen sčítáte dolary, jde o investici, která se vyplatila víc než jakákoli jiná.

Jaké jsou vaše osobní naděje a přání do budoucna, co se týče Vaší vědecké práce, Vašeho výzkumu?

Mám hodně želízek v ohni. Silně se samozřejmě angažuji v supersymetrii. Rozvinul jsem nějaké své dřívější nápady, jsou tu představy o tom, jak najít interakce tzv. Higgsova bosonu, takže vkládám velké naděje do LHC. Také uvažuji o zcela nových věcech, které se na LHC mohou objevit. Hluboce přemýšlím o jednom problému: Myslím, že nejvážnější záležitostí, které nerozumíme z hlediska základních fyzikálních zákonů, je nyní fakt, že astronomové objevili velmi záhadnou formu energie, která, jak se zdá, tvoří většinu energie ve vesmíru, tzv. skrytou energii. Neznáme její povahu, má velmi zvláštní vlastnosti – a já se snažím odhalit, co by to mohlo být.

JANA OLIVOVÁ