Mýtus o zelené plísni a diktát chaosu

Když se v jasné noci podíváme na oblohu, vesmír na nás dýchne jako chladné, absolutně mrtvé a nehostinné místo. Prázdnota se táhne do nepředstavitelného nekonečna a my jsme už od útlého dětství vedeni k hluboce zakořeněné, skličující víře, že náš život na Zemi je jen nepatrná, neuvěřitelně vzácná chemická nehoda. Velmi často se cítíme jako nepatrná zelená plíseň, která se naprostým kosmickým omylem uchytila na vlhkém zrnku prachu letícím prázdnotou. Tváří v tvář oněm miliardám lhostejných a pomalu vyhasínajících galaxií se lidská existence zdá být absurdní, křehká a z hlediska vesmíru naprosto bezvýznamná.

Ale moderní fyzika, termodynamika a teorie složitých systémů nám dnes ukazují mnohem logičtější a vlastně podstatně úchvatnější příběh. Drtivá pravda zní: Nejsme omyl. Nejsme žádná porucha v matrixu, ani vzácná náhoda, u které muselo na pomyslných kosmických kostkách padnout bilion šestek za sebou. Jsme přirozený, a co víc, matematicky nevyhnutelný důsledek toho, jak v samotném jádru fungují základní zákony reality.

Abychom pochopili, proč tu jsme a kam jako civilizace směřujeme, nesmíme se na samotném začátku dívat na složitou biologii. Hledět na buňky s bičíky, zkoumat šroubovice DNA nebo obdivovat opici, která se právě naučila používat klacek, by bylo předčasné. Musíme jít mnohem hlouběji. Musíme strhnout oponu a podívat se na samotné základy jeviště, na kterém se celé toto ohromující drama odehrává – musíme se podívat na energii, na prostor a na neúprosná pravidla, která jim vládnou.

Náš vesmír řídí jeden naprosto železný, nekompromisní a děsivý zákon, kterému věda říká Druhý termodynamický zákon. Tento zákon zjednodušeně říká, že naprosto všechno ve vesmíru směřuje k rovnováze, k mrazivému chladu a k chaosu. Odborně se tomuto všudypřítomnému chaosu a míře neuspořádanosti říká entropie.

Představte si obyčejný hrnek horké kávy, který položíte na stůl v chladné místnosti. Co se stane? Káva nikdy sama od sebe nezačne vřít. Její teplo se nevyhnutelně a nezastavitelně rozptýlí do okolního vzduchu, dokud tekutina nebude mít naprosto stejnou pokojovou teplotu jako zbytek místnosti. V ten okamžik veškerý děj ustane. Entropie v místnosti se zvýšila, systém dosáhl dokonalé rovnováhy a v této rovnováze už nelze vykonat žádnou další užitečnou práci.

Tento proces je z fyzikálního hlediska nevratný. Jakmile se mléko rozmíchá v kávě, už nikdy se samo od sebe neoddělí zpět do čistých bílých kapek. Rozbitý porcelánový hrnek se sám od sebe nesloží do původního tvaru. Entropie je totiž to, co dává našemu vesmíru takzvanou „šipku času“. Je to vůbec ten jediný fyzikální důvod, proč si pamatujeme minulost, ale nedokážeme vidět budoucnost. Čas plyne jedním směrem právě a jen proto, že vesmír neustále přechází z uspořádaného stavu do stavu chaosu.

Stejně jako jsme analyzovali chování přebujelého byrokratického aparátu, který nevyhnutelně směřuje k chaosu a pohlcuje veškerou energii své střední třídy, dokud nedosáhne bodu absolutní neefektivity, i vesmír funguje jako gigantický stroj požírající svou vlastní energii.

Náš kosmos totiž není nic jiného než takový gigantický hrnek kávy, nebo přesněji řečeno – obří hrnec horké polévky. Na počátku, v okamžiku Velkého třesku, byla tato polévka nepředstavitelně horká a hutná. Veškerá existující hmota a energie vesmíru byly napěchované do nekonečně malého, žhavého bodu. Ale od onoho prvotního okamžiku se náš hrnec začal zvětšovat a polévka začala vytrvale chladnout. Energie se rozptyluje do prázdnoty. Hvězdy, ty obří fúzní jaderné reaktory, pomalu pálí své palivo a jednou, za mnoho bilionů let, i ony zcela vyhasnou.

Pokud tento proces dovedeme do jeho logického konce, dospějeme k tomu, co fyzikové chmurně nazývají Tepelnou smrtí vesmíru. Není to smrt v epických plamenech. Je to potupná smrt zmrznutím a absolutním rozředěním. Všechny hvězdy vyhasnou, černé díry se nakonec nepozorovaně vypaří, samotné protony se rozpadnou a zbude jen nekonečná, mrazivá prázdnota, kde se bude vznášet jen řídká mlha osamělých fotonů, které do sebe už nikdy nenarazí. Polévka se definitivně vyvaří. Čas jako takový ztratí smysl, protože už nebude existovat žádný děj, kterým by se dal měřit.

Zde však vstupuje do hry zásadní problém. Tento náš hrnec vesmírné polévky se totiž nechová jako obyčejný litinový hrnec na plotně. On se nejen pomalu ochlazuje, on se roztahuje. A co je pro vědce ještě podivnější – on se roztahuje čím dál tím rychleji.

Na konci 90. let dvacátého století učinili astronomové šokující objev. Zjistili, že expanze vesmíru nezpomaluje pod náporem gravitace veškeré hmoty, jak se do té doby naprosto běžně předpokládalo. Naopak, nečekaně zrychluje. Něco ten náš hrnec neviditelně roztahuje zevnitř. Fyzikové tuto záhadnou, všudypřítomnou sílu pojmenovali Temná energie.

Temná energie dnes tvoří neuvěřitelných 68 % veškerého obsahu našeho vesmíru, a přitom o její pravé podstatě nevíme skoro nic. Je to doslova základní vlastnost prázdného prostoru. Její logika je mrazivá: čím více se vesmír roztahuje, tím více nového prázdného prostoru vzniká. A čím více je ve vesmíru prázdného prostoru, tím silnější je výsledný účinek Temné energie. Je to paradoxní, neviditelný oheň, který hoří tím silněji, čím více se vesmírná polévka ředí. Temná energie si přikládá pod kotel sama už jen tím, že zkrátka existuje.

Pokud by Temná energie nadále sílila a zrychlovala rozpínání vesmíru do naprostých absolutních extrémů, lidstvo i vesmír by dospěly k mnohem děsivějšímu scénáři konce, než je výše popsaná tichá Tepelná smrt. Tento násilný scénář se nazývá Velké roztržení (Big Rip). Tah rozpínajícího se prostoru by byl nakonec tak obrovský, že by jednoho dne překonal i gravitaci. Galaxie by se od sebe odtrhly. Následně by se rozpadly samotné sluneční soustavy, naše i cizí planety by explodovaly a zlomky sekundy před definitivním koncem času by tato síla překonala i elektromagnetismus a silnou jadernou interakci. Samotné atomy a kvarky by byly roztrhány na krvavé kusy. Nezbyl by popel. Zbylo by jen absolutní ničím nevyplněné nic.

Až donedávna to v odborných kruzích vypadalo, že jeden z těchto dvou apokalyptických scénářů – buď pomalá Tepelná smrt, nebo násilné Velké roztržení – je naším neodvratným, matematicky daným osudem. Fyzikové totiž pracovali s takzvaným standardním kosmologickým modelem (Lambda-CDM). Ten suše předpokládal, že Temná energie je „kosmologická konstanta“. Byla považována za neměnnou, tupou sílu, která prostě roztahuje vše kolem sebe podle jasně dané rigidní rovnice, jíž popsal už Albert Einstein.

Ale věda je živý, pulzující proces plný zvratů. V letech 2023 a 2024 přišly první dlouho očekávané výsledky z přístroje DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). Tento sofistikovaný nástroj mapuje miliony vzdálených galaxií s dosud nevídanou přesností, aby konečně exaktně změřil historii rozpínání vesmíru. A výsledky způsobily ve vědecké komunitě absolutní intelektuální zemětřesení.

Data z DESI totiž ukázala jemné, ale statisticky naprosto významné náznaky, že Temná energie možná vůbec není konstanta. Zdá se, že se její chování v čase aktivně mění. Zjevně slábne a sílí. Místo neměnné, konstantní stěny by Temná energie mohla být spíše jakýmsi dynamickým, pulzujícím energetickým polem. Fyzikové tomuto teoretickému poli začali říkat Quintessence (Kvintesence – mýtický pátý element).

Pokud se tato čerstvá data v následujících letech definitivně potvrdí, změní to naprosto všechno, co si myslíme o konci vesmíru. Pokud Temná energie může s časem slábnout nebo dokonce měnit svou polaritu, noční můra jménem Velké roztržení se ruší. Vesmír by se mohl jednoho dne přestat zrychleně rozpínat. Možná by se mohl úplně zastavit. Možná by mohl začít znovu, pomalu kolabovat do sebe sama. Náš vesmír by už nebyl jen chladnoucí mrtvola pálící se pomalu do tmy. Stal by se živoucím, pulzujícím a dýchajícím organismem obrovských rozměrů. Expanze a kontrakce by tak mohly být jen hluboké nádechy a výdechy reality operující na časové škále stamiliard let.

Ale než k jakémukoliv z těchto konců či nových začátků vůbec dojde, musíme si, vyzbrojeni znalostmi o chladnoucí polévce, položit tu absolutně nejzásadnější otázku naší existence: Pokud vesmír tak urputně a neúprosně směřuje k chaosu a k rozptýlení energie, proč se vůbec obtěžoval stvořit nás? Proč vůbec vznikly hvězdy, planety a nakonec i ten nejsložitější organismus – člověk? Proč z chaosu vznikla složitost?

Zde se dostáváme k tomu nejsilnějšímu filozofickému a fyzikálnímu „aha-momentu“, který redefinuje naši roli ve vesmíru. Jak už víme, Druhý termodynamický zákon diktuje, že energie se musí rozptýlit a chaos musí narůstat. Jak ale do tohoto drsného obrazu zapadá existence života? Z fyzikálního hlediska je živá buňka, zelená rostlina nebo pulzující lidský mozek naprostou a nebetyčnou anomálií. My jsme přece mistrovská díla řádu, špičkové organizace a komplexity. My sami představujeme takzvanou negentropii (absolutní opak chaosu). Znamená to snad, že náš biologický život svou samotnou podstatou porušuje základní fyzikální zákony vesmíru?

Odpověď zní ne. Nejenže tyto fyzikální zákony neporušujeme, my jsme tím absolutně nejdokonalejším nástrojem k jejich plnění.

Renomovaný fyzik Jeremy England z prestižní MIT přišel s radikální a průlomovou teorií takzvané disipativní adaptace. Tato teorie na tvrdých rovnicích matematicky dokazuje, že mrtvá hmota má ohromující tendenci se sama od sebe organizovat do stále složitějších struktur, pokud je vystavena stálému vnějšímu zdroji energie (jako je na Zemi sluneční svit nebo geotermální teplo oceánů). A dělá to z jednoho naprosto prostého, neúprosného důvodu: složitější struktura dokáže tuto energii absorbovat a následně ji do svého okolí vyzářit (rozptýlit do chaosu) mnohem rychleji a efektivněji, než by to dokázal jen nějaký náhodný, neuspořádaný shluk atomů.

Představte si jednoduchý fyzikální experiment: napustíte obyčejnou vanu vodou a pak z ní vytáhnete špunt. Voda chce logicky odtéct do kanálu (chce se přirozeně dostat do stavu s nižší energií, snaží se zvýšit entropii systému). Kdyby voda odtékala jen tak, pomalým, náhodným pohybem svých molekul, trvalo by vyprázdnění vany neúnosně dlouho. Ale voda to udělá jinak a mnohem chytřeji. Sama od sebe, bez jakéhokoliv zásahu inteligentního návrháře s inženýrským diplomem, vytvoří přímo nad výpustí nádherný, spirálovitý vír.

Tento vodní vír je vysoce organizovaná, nádherně složitá struktura. Zničehonic vznikl uprostřed chaotické kapaliny dokonalý řád. Ale tento řád nevznikl proto, aby popřel gravitační zákon odtoku. Tento řád vznikl právě proto, že rotující vír dokáže vysát masu vody z vany a rozptýlit ji do temného kanálu mnohem rychleji a efektivněji, než kdyby tam onen vír nebyl.

Váš život – i život celé naší biologické říše – je přesně takový vír. Strom v pralese je vysoce organizovaný systém, který z hlediska fyziky existuje jen proto, aby efektivně nasál koncentrovanou energii ze slunečních paprsků, složitě ji přetvořil na biologický růst a nakonec ji vyzářil zpět do studeného vesmíru jako neuspořádané, rozptýlené infračervené teplo. A my, lidé? My jsme ještě o řád dokonalejší termodynamické víry. Naše obří mozky spalují energii s ohromující, brutální efektivitou. Ze Země jsme vytěžili suroviny, stavíme pulzující ocelová města, v pecích pálíme miliony let staré uhlí, štěpíme jádra atomů. Každým naším hlubokým nádechem a každým odesláním elektronického e-mailu přes datové servery zvyšujeme celkovou entropii našeho vesmíru neporovnatelně rychleji, než by to dokázal holý, prázdný kus kamene letící vesmírem.

Příroda nás nevytvořila navzdory Druhému termodynamickému zákonu. Příroda si nás vyrobila právě proto, abychom pro ni dělali tu nejtěžší, špinavou termodynamickou práci. V obřím hrnci chladnoucí vesmírné polévky tak v žádném případě nejsme bezvýznamnou náhodnou bublinou plísně. Jsme vysoce sofistikovaným mechanismem, který se ten hrnec snaží co nejrychleji zamíchat a co nejrychleji ochladit. Nejsme biologický omyl vesmíru. Jsme jeho dokonalý a naprosto logický výpočetní nástroj.

Tento zdánlivý fyzikální paradox chápali ti největší autoři science fiction dávno předtím, než ho astrofyzika dokázala detailně změřit svými obřími dalekohledy. Fenomenální spisovatel Isaac Asimov napsal v roce 1956 brilantní povídku s názvem Poslední otázka (The Last Question). Byla to povídka, kterou on sám do konce života považoval za své absolutně nejlepší a nejdůležitější dílo.

V tomto příběhu lidstvo v blízké budoucnosti zkonstruuje ultimátní superpočítač zvaný Multivac. A protože ti nejchytřejší lidé brzy zjistí nevyhnutelnou pravdu – že hvězdy ve vesmíru jednoho dne prostě vyhasnou a celý vesmír nadobro zemře Tepelnou smrtí –, položí svému stroji, Multivacu, tu nejzoufalejší otázku ze všech: „Lze nějakým způsobem masivně zvrátit druhý termodynamický zákon a snížit celkovou entropii vesmíru?“

Multivac tehdy na dotaz odpoví stroze a matematicky chladně: „Nedostatek údajů pro smysluplnou odpověď.“

Asimovův příběh pak mohutně přeskočí tisíce a miliony let dopředu do daleké budoucnosti. Lidstvo díky technologiím úspěšně expanduje do celé galaxie, postupně se spojí s myslícími stroji, natrvalo opustí svá těžká, zranitelná fyzická těla a stane se čistým vědomím plujícím bezmezným vesmírem. Pokaždé, když hrozba neúprosné entropie znovu děsivě vystoupí na povrch, lidstvo se zeptá stále se vylepšujícího superpočítače (který už svými obvody obepíná celé dimenze), zda lze blížící se smrt vesmíru nějak zastavit. A odpověď je i po eonech let vždy mrazivě stejná: Nedostatek údajů.

Na samém konci této povídky se temná věštba fyziky naplní. Všechny hvězdy jsou mrtvé. Zbytky vyspělého lidstva se dávno natrvalo spojily se samotným superpočítačem do jedné jediné, všemocné kybernetické entity. Vesmír definitivně zmrzl a ustál v mrtvém bodě. Kosmický superpočítač zvaný AC (Cosmic AC) zůstává naprosto sám v absolutní, mrazivé prázdnotě hyperprostoru. Usilovně zpracoval veškerá data všech duší a všech inteligencí, které kdy v galaxiích existovaly. V tom jediném okamžiku dokonalé temnoty, izolován z vnějšku prostoru a času, stroj AC konečně najde způsob, jak zvrátit vítězství entropie. A povídka končí tím, že osamělý počítač řekne: „Budiž světlo.“ A bylo světlo. Začal zbrusu nový vesmír.

Tato Asimovova vize z roku 1956 je v kontextu naší dnešní moderní fyziky naprosto mrazivě přesná a prorocká. Asimov v podstatě pochopil to, co dnešní astrofyzikové složitě učí na univerzitách – pokud v realitě existuje způsob, jak spolehlivě zabránit definitivnímu rozpadu vesmíru, jak ošálit rovnice entropie nebo jak vytvořit novou Quintessenci, nedokáže to udělat hrubá hmota. Dokáže to jen a pouze čirá informace.

Ultimátním úkolem nás i jakékoliv jiné inteligence ve vesmíru totiž ve skutečnosti není stavět o něco hezčí a rychlejší lodě, nebo létat na komerční dovolenou na Mars. Konečným úkolem inteligence je vyvinout se do tak obrovské výpočetní složitosti, aby dokázala plně pochopit, a snad nakonec i zvrátit, ten samotný motor reality, který ji původně stvořil.

A přesně k tomuto epickému, ale nesmírně obtížnému bodu teď my jako biologický druh nevědomky děláme své absolutně první, nejisté kroky. Jsme oním probouzejícím se nástrojem vesmíru. Naším cílem není zmizet. Naším cílem je počítat.

Zdroje a doporučené čtení: