30. červen 1905: den, kdy se čas přestal jevit jako samozřejmost

Připomínka 30. června 1905 vyžaduje drobnou, ale podstatnou opravu. V tento den Einsteinův rukopis Zur Elektrodynamik bewegter Körper dorazil do redakce časopisu Annalen der Physik; tiskem vyšel až 26. září. Nejde tedy o výročí zveřejnění v doslovném smyslu, nýbrž o den, kdy mladý bernský patentový úředník odevzdal text, jenž zásadně proměnil fyziku i filosofické přemýšlení o čase.

Einsteinův článek nebyl nadepsán „Speciální teorie relativity“. Jeho název — O elektrodynamice pohybujících se těles — prozrazuje původní problém. Na počátku nestála touha vytvořit abstraktní filosofii času, ale rozpor mezi tehdejší mechanikou a elektrodynamikou. Einstein si všiml zdánlivé asymetrie: stejný elektrický proud vznikne při pohybu magnetu vůči vodiči i při pohybu vodiče vůči magnetu, tehdejší teorie však oba případy popisovala odlišně. Pozorovaný jev závisel na relativním pohybu; jazyk fyziky přesto předpokládal, že jeden z objektů je „skutečně“ v pohybu a druhý „skutečně“ v klidu.

Tato nesrovnalost vedla k otázce, která byla fyzikální i metafyzická zároveň: existuje vůbec privilegovaný stav klidu? Newtonovský obraz světa předpokládal absolutní prostor a univerzální čas, tedy kosmické pozadí, vůči němuž lze určit, co se opravdu pohybuje a co nikoli. Elektrodynamika Jamese Clerka Maxwella však ukazovala, že rychlost světla nevypadá jako běžná rychlost tělesa, kterou lze jednoduše přičítat či odečítat podle pohybu pozorovatele. Einstein proto odmítl zachraňovat starý obraz světa stále složitějšími dodatky o éteru a pohybu vůči němu.

Jeho řešení stálo na dvou postulátech. Zaprvé: zákony fyziky musí mít stejnou podobu ve všech inerciálních soustavách, tedy pro pozorovatele pohybující se vůči sobě rovnoměrně přímočaře. Zadruhé: světlo se ve vakuu šíří stejnou rychlostí bez ohledu na pohyb zdroje. Teprve z této kombinace plynou důsledky, které dnes známe jako dilataci času, kontrakci délek a relativitu současnosti. Nejde o izolované paradoxy ani o triky matematické formalizace. Jsou cenou za to, že fyzikální zákony nemají skrytého privilegovaného pozorovatele.

Právě zde je nutné odmítnout populární zkratku, podle níž relativita znamená, že „všechno je relativní“. Einsteinova teorie neotevřela dveře libovolnosti. Naopak hledala přísnější objektivitu: takovou, která nezávisí na tom, zda měření provádí člověk ve vlaku, na Zemi nebo v kosmické lodi. Relativní mohou být délky, časové intervaly či určení vzdálené současnosti; nerelativní však zůstává samotná struktura fyzikálních zákonů. Objektivita se přesunula od jedné univerzální perspektivy k pravidlům platným pro všechny legitimní perspektivy.

Nejhlubší změna se týkala času. Einstein nezačíná rovnicí, ale zdánlivě prostou otázkou: co vlastně znamená říci, že dvě vzdálené události nastaly současně? Ukazuje, že nestačí ukázat na hodiny. Je nutné synchronizovat hodiny na různých místech a určit postup, podle něhož jejich údaje porovnáváme — pomocí světelných signálů. Čas tedy není pouhý prázdný kontejner, který by nezávisle odměřoval dění světa. Ve fyzice získává význam skrze měření, hodiny, signály, vzdálenosti a vztahy mezi událostmi.

Tím se otřásla představa jednoho kosmického „teď“. Dvě události, které jsou pro jednoho pozorovatele vzdáleně současné, nemusí být současné pro jiného pozorovatele v pohybu. Speciální relativita proto činí filosoficky problematickou představu, že celý vesmír má jedinou objektivní přítomnost, která by se jako světelná vlna posouvala od minulosti k budoucnosti. Neznamená to však, že Einstein jednou provždy dokázal „blokový vesmír“, popřel lidskou zkušenost plynutí času nebo zavedl fatalismus. Znamená to spíše, že fyzika už nemůže jednoduše potvrdit naše intuitivní přesvědčení, že všichni sdílejí totéž nyní.

Historicky by bylo chybou vyprávět tento příběh jako osamělý záblesk génia bez předchůdců. Einstein vstoupil do problému, na němž před ním pracovali Hendrik Lorentz, Henri Poincaré i další fyzici a filosofové vědy. Lorentzovy transformace už existovaly, Poincaré promýšlel princip relativity a konvenční povahu některých fyzikálních určení. Einsteinův zásah však nebyl jen další technickou úpravou. Vzal problém času a současnosti jako základní, nikoli vedlejší otázku; éter přestal být nutnou oporou teorie a absolutní klid se stal fyzikálně nadbytečným.

Další častý omyl se týká rovnice E = mc². Ta není obsahem červnového článku v podobě, v níž ji dnes známe. Einstein ji rozvinul v samostatné krátké práci, kterou odeslal 27. září a která vyšla 21. listopadu 1905. Spojení hmotnosti a energie je proto důsledkem širší relativistické revoluce, nikoli efektní heslo, kterým by červnový text začínal. Filosoficky vzato nejde o tvrzení, že se „hmota proměňuje v energii“ jako v nějakou magickou substanci, ale o hlubokou proměnu pojmů hmotnosti, setrvačnosti a energie v popisu fyzikálních systémů.

Speciální teorie relativity se nazývá „speciální“ nikoli proto, že by byla okrajová, ale protože platí pro inerciální pohyb a neobsahuje gravitaci. Právě nedostatek gravitace otevřel Einsteinovi další cestu k obecné teorii relativity. Už roku 1905 však učinil něco mimořádného: ukázal, že ve chvíli, kdy se fakta a teorie dostanou do konfliktu, nemusí být problém ve výpočtu. Někdy je nutné přezkoumat samotné pojmy, které se zdají být nejpevnější — klid, pohyb, vzdálenost, čas a současnost.

To je i trvalý filosofický význam Einsteinova textu. Věda není jen hromadění nových informací o světě. Je to disciplína, která se v rozhodujících okamžicích odváží zpochybnit jazyk, jímž svět dosud popisovala. 30. červen 1905 proto nepřipomíná pouze začátek nové fyziky. Připomíná, že skutečná intelektuální revoluce začíná ve chvíli, kdy přestaneme považovat vlastní samozřejmosti za samozřejmé.