Teorie všeho

Co když nejsou síly ve vesmíru skutečně odlišné? Co když gravitace, elektromagnetismus i silné a slabé jaderné interakce nejsou samostatné zákony, ale jen různé projevy jediné dynamiky — snahy vesmíru vyrovnat nerovnováhu mezi energií a entropií?

Moderní fyzika popisuje svět jako síť zákonů, které se týkají energie, prostoru a času. Energie zakřivuje prostor, prostor určuje pohyb, a čas měří jejich vývoj. Entropie se v tomto systému často objevuje jen jako doprovodný parametr – míra neuspořádanosti, jakási statistická poznámka pod čarou. Jenže právě tato „poznámka“ se ukazuje být klíčem.

Entropie neznamená nepořádek v běžném smyslu slova. Je to spíš počet možností, kolika různými způsoby může být systém uspořádán, aniž by se změnily jeho viditelné vlastnosti. Vesmír, který se rozpíná, tak neustále zvyšuje svoji entropii – tedy svou informační kapacitu.

Každý fyzikální proces, od rozpadu radioaktivního jádra po vznik galaxií, se dá chápat jako přirozený pokus systému dosáhnout rovnováhy mezi strukturou (energií) a neurčitostí (entropií). A právě tato rovnováha – nebo spíš její porušení – je to, co vnímáme jako pohyb, sílu nebo čas.

V jádru této myšlenky stojí jednoduchý vztah, který je znám z termodynamiky i fyziky kontinua.
Vyjadřuje, že změna entropie v čase se rovná toku entropie z daného místa a její lokální produkci:

Síly jako různé projevy jedné rovnováhy

Z tohoto pohledu se všechny známé interakce jeví jako různé tváře téhož principu:

Gravitace vzniká tam, kde dochází k lokálnímu poklesu entropie – kde se hmota soustředí a prostor se stává „přehlednější“. Okolí reaguje tím, že se snaží entropii zvýšit, a výsledkem je pohyb hmoty k sobě. Přitažlivost je tedy ve skutečnosti snaha prostoru obnovit entropickou rovnováhu.

Kladné a záporné náboje představují oblasti opačného entropického napětí – různé směry, v nichž se struktura snaží vyrovnat nerovnováhu. Tok entropie mezi nimi se projevuje jako elektromagnetické pole.
Světlo, elektromagnetická vlna, je dokonalým případem: čistý pohyb entropie bez trvalé změny struktury.

Na úrovni atomových jader jde o procesy, které přerozdělují entropii mezi částicemi na velmi krátkých vzdálenostech. Silná síla drží jádro pohromadě, protože udržuje nízkoentropické uspořádání kvarků. Slabá síla naopak entropii uvolňuje – je to mechanismus, který umožňuje přeměny a rozpady částic.

Z entropického hlediska se i velkorozměrové děje vesmíru jeví v novém světle.

Počáteční vesmír byl stavem extrémní energetické koncentrace a minimální entropie. Prudká expanze – inflace – nebyla „náhodným“ jevem, ale přirozenou reakcí systému, který se snažil nerovnováhu rychle vyrovnat. Dnešní zrychlená expanze vesmíru by pak byla pokračováním téhož procesu, jen v jemnější podobě: entropický tlak roste, prostor se rozpíná.

Černé díry jsou maximálně uspořádané objekty – koncentrace energie do minima prostoru. Zároveň mají obrovskou entropii danou svým povrchem, nikoli objemem. Rovnice předpovídá, že existuje horní hranice této entropie – a tím i hmotnosti černé díry. Po jejím dosažení se kolaps zastaví: prostor už není schopen dále růst v neuspořádanosti.

Vysokoenergetické částice z vesmíru se často chovají, jako by látka kolem nich téměř neexistovala. Pokud je okolní prostor silně entropický – tedy „vyčerpaný“ v možnostech, jak přijmout další neuspořádanost – pak se částice pohybuje bez odporu. Interakce mizí, protože není kam další entropii přidat.

V kvantové mechanice se svět chová pravděpodobnostně. Každý systém existuje v superpozici různých stavů, dokud se neměří. Z entropického hlediska je tato neurčitost přirozená – představuje entropický rozptyl všech možných konfigurací.
Měření, které „kolabuje“ vlnovou funkci, je pak přechodem systému z entropické nejistoty do konkrétního uspořádání – tedy snížením entropie, které musí být vyváženo jejím růstem jinde.

Tak se propojuje kvantový svět s makroskopickým: obojí je jen rozdíl v měřítku téhož procesu, neustálé výměny energie a entropie.

Z tohoto úhlu pohledu lze i pojem času chápat nově.
Čas plyne jen tam, kde se mění rovnováha mezi energií a entropií. Tam, kde je dokonalá rovnováha, čas přestává mít smysl. Proto uvnitř ideální černé díry – teoretického stavu maximální entropie – čas v našem smyslu neexistuje.

Vesmír pak není pasivní soubor částic, ale aktivní systém, který se „učí“ udržovat rovnováhu. Každý děj – od pohybu planet po kvantové tunelování – je projevem stejného principu.
Síly, zákony a konstanty nejsou pevně dané, ale představují ustálené způsoby, jak tento systém vyvažuje svou energii a entropii v různých měřítkách.

Tento pohled spojuje fyziku a termodynamiku, geometrii i informace do jednoho rámce.
Vesmír se neřídí souborem oddělených sil, ale jediným procesem – neustálým vyrovnáváním energie a entropie.
Každá interakce, každý pohyb a každé měření jsou jen různými projevy tohoto univerzálního zákona.

Možná tedy není potřeba hledat „teorii všeho“ – možná už ji vidíme, jen jsme ji doposud přehlíželi, protože vypadá příliš prostě.
Vše, co existuje, je jen rovnováha, která se sama hledá.