Je vesmír nekonečný ?

Nekonečno samo o sobě vzbuzuje silný pocit tajemna, ba přímo "náboženské" vášně a to dokonce i u většiny ateistů. Můžeme tohoto "boha" ateistů v našem vesmíru někde najít?

V tomto blogu se budeme pohybovat jen v naší dobré realitě, v našem vesmíru, tedy vlastně ve fyzice a pro dnešek se nebudeme pouštět do analýzy nekonečna v matematice, jak jsme to občas udělali v předchozím seriálu o nekonečnu.

Začněme třeba velikostí našeho vesmíru. A když na to máme jít z hlediska korektní fyziky, musíme požadovat experimentální důkaz nekonečnosti vesmírného prostoru, protože pro co neexistuje ve fyzice experimentální důkaz nebo praktické pozorování, to se bere jen jako nepotvrzená hypotéza. Museli bychom v tomto případě realizovat měření, které by změřilo nekonečnou délku.

Nejdříve musíme zjistit, jestli můžeme uskutečnit přímé měření. Přímé měření se provádí přiložením metru nebo jiného objektu, jehož délku známe, k objektu, který měříme a jehož délku neznáme a potřebujeme změřit. Asi je jasné, že nikde žádný nekonečný metr neseženeme, stejně jako je jasné, že jej nemůžeme vyrobit. Je tedy evidentní, že přímým měřením nekonečno délky prokázat nelze.

Pokusme se tedy o změření nekonečné vzdálenosti nepřímo, nekontaktně, což už, jak víme již z teorie relativity, nedává až tak spolehlivé údaje, protože je nutná interpretace. Můžeme to udělat třeba tak, že budeme měřit zorný úhel, pod kterým vzdálenost vidíme. Jenže v praxi zjistíme, že když koukáme z určité vzdálenosti na hodně dlouho tyč (řekněme 5 kilometrů), která je kolmá ke směru pozorování, zjistíme, že její konce už nevidíme. Naše oči nemají dost jemné rozlišovací schopnosti a tak se konce oněch tyčí "propadnou za nás horizont vnímání". To dobře známe ze situace, kdy se snažíme pozorovat, jak se rovné koleje perspektivou v dálce sbíhají a tam už nevidíme nic. Takže když nevidíme konce konečné tyče (třeba koleje), nemůžeme vidět konec nekonečné tyče ani omylem.

Můžeme zkusit místo našich očí nějaký přístroj, který vnímá světlo či jiné paprsky daleko citlivěji. Jenže opět narazíme na problém s limitem rozlišení. I ty nejdokonalejší astronomické dalekohledy vidí velmi vzdálené objekty rozmazaně, jak vidíme na obrázku. A dál už prostě nic nevidí. Je to vlastně prakticky stejný efekt jako u oněch kolejí. Každý optický či jiný pozorovací přístroj má nenulově "hrubozrné" pozorování.

Můžeme si ale hypoteticky představit, že máme zcela dokonalý dalekohled. Jenže v tu chvíli narazíme na limitní hranici přesnosti vnímání v našem prostoru a tou jsou Heisenbergovy relace neurčitosti kvantové mechaniky. Běžně nám brání v přesné lokalizaci vlnová délka pozorovacího záření, konkrétně záření nemůže "vidět" věci menší než je polovina vlnové délky tohoto záření. Tomu se říká difrakční limit. Ten působí i na druhé straně, na digitálním chipu dalekohledů. Limituje totiž nejen velikost pozorovaného objektu, ale i velikost pixelu chipu. Můžeme zvyšovat energii záření, kterým pozorujeme, čímž snižujeme jeho vlnovou délku a můžeme vidět jemněji a jemněji.

Ale když se jen snažíme snížit vlnovou délku záření, zvyšujeme tím jeho energii, jak řečeno, a v konečném důsledku narazíme na již zmíněné Heisenbergovy relace neurčitosti. Je vlastně limitována jemnost pozorování, která nemůže být nekonečná a vždy tedy existuje nenulová rozmazanost optického (či jiného) vjemu. To v praxi znamená nemožnost uvidět konec nekonečně dlouhé tyče. Důsledkem zmíněných relací je tzv. Planckova délka (1.6 x 10^-35 metru), která by měla být minimální délkou v našem prostoru. Ta, jak snadno pochopíme, limituje jemnost jakéhokoliv senzoru, ať už registruje elektromagnetické záření (třeba světlo) nebo nějaké těžší částice.
Je to jakási "relace neurčitosti nekonečna". Nemožnost dosáhnout nuly co do rozměru (absolutní přesnost by znamenala nekonečně silný impuls pozorovací částice, který by zničil každý přístroj), znemožňuje pozorování a experimentální důkaz existence nekonečné délky. Když to uvážíme, tak to dokonce dokazuje nemožnost existence nekonečné délky v našem vesmíru, kde platí kvantová mechanika.

Ať to vezmete kvantově nebo klasicky, je jasné, že nekonečná délka je principiálně nedokazatelná. A zároveň je ale i nevyvratitelná, protože vždy je možné argumentovat tak, že ona existuje, jen ji dosud svými konečnými schopnostmi nevidíme. Jenže, je-li nějaké tvrzení (či vlastnost) nevyvratitelné, není to již vědecké tvrzení, zejména, když je takové tvrzení navíc nedokazatelné. Česky řečeno, je to nesmysl a nic takového nelze brát ani jako vědeckou hypotézu. Nekonečno v realitě našeho vesmíru je pavědecká představa.
Podobným způsobem, jakým jsem se vypořádali s nekonečně velkým vesmírem, se můžeme zbavit představy o nekonečně dlouhé existenci vesmíru (asi se nikdo nedožije konce nekonečného dlouho existujícího vesmíru), nekonečně velké hustoty praatomu velkého třesku (vesmír jako celkem má konečnou hmotnost a praatom nemohl být menší než Planckova délka) a i jakéhokoliv jiného nekonečna. Takže můžeme s klidem uzavřít, že v našem vesmíru žádné nekonečno neexistuje a jestliže nám někde v rovnicích vychází, pak jen proto, že dotyčná skutečná vlastnost je hodně velká, ale ve zjednodušeném modelu se jeví jako nekonečná. Je to ale jen chyba nedokonalosti modelu. Nekonečno je jen idealizace a zjednodušenina. V životě se s ním nepotkáme.