Zkuste dětem vysvětlit, že se dívají do minulosti. Pak už možná neusnete.

„Otče, věříš na duchy?“

Touhle otázkou začíná jedna ze scén seriálu Cosmos: A Spacetime Odyssey, která mi před lety uvízla v hlavě. Jsme na začátku 19. století a astronom William Herschel se v dramatizované scéně prochází po anglickém pobřeží se svým synem Johnem.

„Ano, synu,“ odpoví Herschel.

Ne však na duchy lidí. Ukáže chlapci na hvězdnou oblohu. Právě tam je jich podle něj plno. Myšlenka je prostá a zároveň nádherná. Světlo se nepohybuje nekonečnou rychlostí. Než k nám dorazí od vzdálené hvězdy, potřebuje čas – roky, staletí, někdy mnohem déle. A než k nám světlo některé hvězdy doletí, může už být hvězda úplně jiná, nebo dávno zaniklá. Vidíme její světlo. Vidíme její minulost.

MALÁ ODBOČKA

Herschelovi: rodina, která se dívala vzhůru

William Herschel (1738–1822) začínal jako hudebník. V Británii se ale postupně ponořil do astronomie, stavěl vlastní dalekohledy, roku 1781 objevil Uran a později také infračervené záření.

Jeho mladší sestra Caroline Herschel (1750–1848) mu zpočátku při pozorováních pomáhala, ale brzy se stala astronomkou sama o sobě. Objevila osm komet, pracovala na hvězdných katalozích, jako první žena v Británii dostávala královský plat za astronomickou práci a roku 1828 získala Zlatou medaili Royal Astronomical Society.

A John Herschel (1792–1871), chlapec z úvodní scény Cosmosu, nakonec v rodinné cestě pokračoval. Spolupracoval s otcem a později několik let mapoval jižní oblohu z Mysu Dobré naděje. U Herschelů zkrátka pohled na hvězdy nebyl koníček jednoho člověka. Byl to skoro rodinný způsob života.

Dalekohled, který se dívá zpátky

Na tu scénu s Herschelem jsem si vzpomněl jednou pozdě večer, když mi došlo, že mě ráno čekají dvě hodiny fyziky. Právě jsme probírali rychlost, zrychlení a gravitaci a já přemýšlel, jak dětem vysvětlit rychlost světla tak, aby pro ně nebyla jen dalším nepředstavitelně velkým číslem na tabuli. Herschel se k tomu najednou hodil dokonale. Začal jsem si v hlavě skládat hodinu – co věděl on, co dokážeme pozorovat dnes, jak daleko se vlastně díváme, když hledíme do vesmíru, a co nám o něm ukazuje James Webbův vesmírný dalekohled.

A někde mezi Herschelem, rychlostí světla a Jamesem Webbem se z přípravy na vyučování stalo něco úplně jiného. Už jsem nepřemýšlel nad tím, co zítra napíšu dětem na tabuli. Začal jsem uvažovat nad tím, co vlastně vidíme, když se díváme vzhůru.

Udělal jsem chybu, kterou občas dělám. Začal jsem o vesmíru přemýšlet pozdě večer. A některé otázky je opravdu lepší si před spaním nepokládat. Třeba tu, co vlastně znamená, když řekneme, že Webb dokáže zachytit světlo galaxií z velmi raného vesmíru. U některých objektů mluvíme o světle, které se vydalo na cestu před více než třinácti miliardami let. To už moje představivost začíná protestovat.

Nejde přitom o počítačovou rekonstrukci ani o obrázek vytvořený podle toho, jak si myslíme, že tehdejší vesmír vypadal. To světlo opravdu celou tu dobu cestovalo. A nakonec jeho nepatrná část dopadla na detektor přístroje, který jsme poslali do vesmíru.

Díváme se do minulosti.

Čím dál se podíváme, tím hlubší minulost můžeme pozorovat. A přesně v tu chvíli obvykle přestávám připravovat hodinu pro děti a začínám to znovu vysvětlovat sám sobě. Protože vědět něco je jedna věc. Opravdu si představit, co to znamená, je věc úplně jiná.

Někde tady začínají ony nebezpečné pozdně večerní myšlenky. Představme si Zemi před sto lety. Je rok 1926. Lidé jdou do práce, děti běží ze školy, někdo právě vychází z domu, jiný sedí na lavičce, někdo se směje a někdo se loučí s člověkem, kterého už nikdy neuvidí.

Na všechny dopadá světlo. Část se ho odráží a míří vzhůru. Do vesmíru. A letí dál. Za rok je jedna jeho nepatrná část jeden světelný rok od nás. Za deset let deset světelných let. Za sto let sto světelných let.

Někde na pomyslné sféře ve vzdálenosti přibližně sta světelných let od Země tedy právě teď prostorem putuje část světla, které naši planetu opustilo v roce 1926. Ta věta stojí za druhé přečtení. Část světla Země roku 1926 stále existuje. Jen už dávno není tady.

Teď musíme na chvíli opustit svět techniky, kterou skutečně máme, a půjčit si něco ze science fiction. Představme si, že bychom se dokázali okamžitě přenést sto světelných let od Země a měli tam dalekohled s naprosto nemožným rozlišením.

Otočili bychom ho směrem domů. Co bychom viděli? Nikoli Zemi roku 2026. Přicházelo by k nám světlo, které naši planetu opustilo přibližně před sto lety. Dívali bychom se domů do roku 1926.

Samozřejmě, skutečná fyzika nám okamžitě pokazí film. Ze sta světelných let žádným dnešním ani realisticky představitelným dalekohledem neuvidíme jednotlivého člověka kráčejícího po návsi. Ale teď nám nejde o konstrukci dalekohledu.

Jde o tu myšlenku. Minulost totiž v určitém smyslu nezmizela. Informace nesená světlem o některých jejích okamžicích dál putuje prostorem. A od téhle chvíle už je nejlepší jít spát. Já jsem tu chybu udělal a přemýšlel dál.

Kolik světelných let bych musel urazit, abych se mohl podívat na své dětství? A kdybych našel správné místo ve správné vzdálenosti, mohl bych znovu spatřit člověka, který už dávno nežije? Jen na okamžik. Třeba jak vychází ze dveří. Jak jde po zahradě. Jak zvedne ruku. Nemohl bych na něj zavolat. Nemohl bych se ho dotknout. Nemohl bych ho před ničím varovat. A hlavně bych nemohl změnit jedinou vteřinu toho, co se už stalo. Mohl bych se pouze dívat. To není cestování časem. Je to něco možná ještě podivnějšího. Pozorování času. A vlastně to v mnohem skromnější podobě děláme každou noc. Stačí se podívat nahoru.

A pak mě napadla další hloupost. Světlo z Andromedy k nám potřebuje asi dva a půl milionu let. Já dokážu být myšlenkou u Andromedy právě teď. A za vteřinu u galaxie vzdálené miliardy světelných let. A potom zase doma. Takže je lidská myšlenka rychlejší než světlo?

Bohužel ne. Bylo by to krásné. K Andromedě jsem neposlal vůbec nic – žádný signál ani informaci. V mém mozku pouze vznikla její představa. A přesto se mi na tom něco líbí. Myšlenka totiž nemusí vzdálenost překonávat. Máme v hlavě model světa a v něm můžeme během okamžiku přeskočit z jednoho konce vesmíru na druhý. Stejně snadno můžeme být ve vlastním dětství, představovat si budoucnost nebo vytvořit svět, který nikdy neexistoval.

Asi někde tady začíná science fiction. Ne u rakety. U otázky: Co kdyby?

A teď už můžeme naši představivost pustit úplně ze řetězu. My stavíme stále dokonalejší dalekohledy a snažíme se jimi zachytit nejstarší světlo vesmíru. Co kdyby někde existovala civilizace, která je v tom jen mnohem dál?

Nemusela by umět cestovat časem. Stačilo by, kdyby se uměla neuvěřitelně dobře dívat. Sto světelných let od nás by na správném místě právě přijímala světlo Země z roku 1926. Tisíc světelných let daleko by k ní přicházelo světlo středověké Země. Ve správné vzdálenosti by kolem nějakého pozorovatele právě procházelo světlo Země antické. A ještě mnohem dál světlo planety, po které nechodil jediný člověk.

Samozřejmě jsme opět hluboko ve science fiction. Zachytit světlo Země neznamená sledovat Caesara při cestě do senátu nebo tyranosaura při lovu. Ale dovolme si na chvíli nemožné. Představme si civilizaci, která ten problém nějak vyřešila. Možná právě sleduje stavbu pyramid. Možná některé z prvních kroků našich dávných předků v Africe. Možná dinosaury. A možná je na celé té představě nejpodivnější něco úplně jiného. Co když se někdo dívá na nás? Ne na nás dnešní. Na naši minulost.

Praktický význam celé téhle úvahy je téměř nulový. Proto ji mám rád. Žijeme ve světě, kde se často ptáme, k čemu nám nějaká znalost bude. Jestli se objeví v testu. Jestli ji využijeme v práci. Jestli nám něco vydělá. Jenže člověk se přece nemusí ptát pouze proto, aby něco získal. Někdy je dobré se ptát prostě proto, že je svět neuvěřitelně zajímavé místo. Možná tak začíná věda i dobrá science fiction.

Dítě se podívá na něco, co dospělý už dávno považuje za samozřejmé, a položí otázku, která mu nedá spát. A dospělý najednou zjistí, že odpověď vlastně není samozřejmá vůbec. Takže až se vás někdy dítě zeptá, jak je možné dívat se do minulosti, máte dvě možnosti. Můžete mu vysvětlit rychlost světla. Nebo můžete udělat ještě něco lepšího. Chvíli se nad tím podivovat společně.

Protože někdy je možná nejpoctivější odpověď učitele: „To je zatraceně dobrá otázka.“

O SÉRII

Učitel pozdě v noci

Volná série textů o otázkách, které začínají docela nevinně při přípravě na vyučování – a končí někde úplně jinde. Ve fyzice, chemii, astronomii, biologii nebo prostě v hlavě učitele, který si měl už dávno jít lehnout.

Každý díl vychází z podobné situace: něco potřebuji druhý den vysvětlit dětem, začnu si to skládat pro sebe a najednou zjistím, že ta nejzajímavější část začíná právě tam, kde učebnice obvykle končí.

Scéna s Williamem Herschelem a jeho synem Johnem pochází ze 4. dílu seriálu Cosmos: A Spacetime Odyssey (2014), nazvaného A Sky Full of Ghosts. Jde o dramatizaci, nikoli o doložený doslovný historický rozhovor. Dostupný přepis epizody uvádí rok 1802, zatímco jeden z doprovodných výukových materiálů Cosmos Studios uvádí rok 1809; proto v článku používám pouze obecné „začátek 19. století“. Williama Herschela v anglickém originále namluvil Patrick Stewart.

• NASA Science – How Can Webb Study the Early Universe?  – Vysvětlení, proč při pohledu na velmi vzdálené galaxie zároveň hledíme do minulosti; světlo nejvzdálenějších galaxií pozorovaných Webbem cestovalo přes 13 miliard let.

• NASA Science – Early Universe (James Webb Space Telescope) – Přehled Webbova výzkumu raného vesmíru a současných rekordně vzdálených galaxií.

• NASA Science – Messier 31 (Andromeda Galaxy) – Vzdálenost galaxie v Andromedě: přibližně 2,5 milionu světelných let.

• IMDb – Cosmos: A Spacetime Odyssey, A Sky Full of Ghosts – Obsazení Patricka Stewarta jako Williama Herschela a přepis klíčové dialogové scény o „duších“ hvězd.

• The Royal Society – William Herschel – Biografické údaje, hudební dráha, objev Uranu a další astronomická práce.

• Royal Astronomical Society – Caroline Herschel – Biografické údaje k její astronomické práci, objevu osmi komet, královskému platu a Zlaté medaili RAS z roku 1828.

• Royal Museums Greenwich – Sir John F. W. Herschel – Biografické údaje k Johnově spolupráci s otcem a mapování jižní oblohy z Mysu Dobré naděje.

Při redakčním zpracování textu a jako pomoc při dohledávání a ověřování podkladů byl využit ChatGPT (OpenAI).