Má pravdu Lenin nebo Prof. Kulhánek?

Je to otázka řešená už od Aristotela a Demokrita, jestli je svět dělitelný do nekonečna nebo existují jakési nedělitelné kousíčky, ze kterých je vše složeno. Aristoteles uvažoval o kontinuu, Demokritos a Leukippos vyznávali atomy.

Prof. Kulhánek ve své nedávné přednášce o Verlindeho pojetí gravitace rozebíral i Leninovo tvrzení, že "elektron je stejně nevyčerpatelný jako hmota sama". Nevím, jak přesně to Lenin napsal, tak budu vycházet z Kulhánkova tvrzení, jak je uvedeno výše (a v přednášce je v čase 52:15 - https://youtu.be/fGKk0MWldNA?t=3134). Pan profesor ji vyložil tak, že si Lenin představoval, že je elektron nekonečně dělitelný. A proti tomu přednášející postavil svoji představu, že látka nemůže být dělitelná do nekonečna a někde toto dělení končí. A že je informace vázaná na látku a do jejího konkrétního množství lze zaspat jen nějaké konečné maximum informace. Ten názor asi pochází od Verlindeho.

Zabývejme se ale zprvu samou myšlenkou dělitelnosti látky (tedy hmoty složené z částic, které mají hmotnost) samou a neřešme, jako Lenin přesně myslel. Představa nekonečné dělitelnost je empiricky netestovatelná, protože k testování této představy bychom se do této nekonečné strukturní hloubky museli nejdříve dostat. A protože poznání každé hlubší úrovně zabere nějaký nenulový čas, je jasné, že bychom se do hypotetické "nekonečné úrovně" mohli dostat jen za nekonečně dlouho, tedy nikdy. Jako netestovatelná představa je tohle tedy v empirické vědě, kterou je fyzika, nevědecká hypotéza. 

 Ovšem stejně dopadne představa Prof. Kulhánka, že dělení látky někde končí. Je to totiž vlastně tatáž představa jako představa antických atomistů, že existují nejmenší nedělitelné částice hmoty, atomy. Nesprávnost představy atomistů je možné ilustrovat už na vlastnostech jejich atomy, na tom, že mají například jakési háčky, kterými se navzájem spojují tělesa. Ovšem takové háčky už vlastně dokazují dělitelnost takových atomů. Ony háčky jsou totiž jejich části, tedy struktura atomů, bez níž by se pochopitelně nemohly vázat na jiné atomy. A vlastně by byly absolutně nezjistitelné. Háček určitě můžeme "ulomit" nebo "uřezat", prostě nějak oddělit. je to tedy v tehdejší představě část atomu.

Mají i elektrony "háčky" nebo něco, co vytváří jejich vazby? Elektrony působí elektrickým polem tak, že vyzařují virtuální fotony. To jsou jejich "háčky". Navíc je to něco, co emitují ze sebe, tedy i elektrony musí mít části. A i kdyby je braly jen z okolí, stejně musí mít uvnitř nějaký "mechanismus", kterým to dělají. Musí mít tedy nějakou strukturu, což je jejich vnitřní informace, která též nese jejich identitu. Kdyby kvarky a elektrony neměly vnitřní strukturu, nebylo by je možné od sebe také rozeznat. Nemohly by mít třeba různou hmotnost, což mají. Když máme dvě naprosto stejně vypadající koule a jedna je těžší, ani na vteřinu nepochybujeme, že jsou uvnitř jiné. To vše jen ilustruje obecný poznatek teorie systémů (kterou jsem vystudoval), že jakákoliv vlastnost objektu je projevem jeho vnitřní struktury. Představte si jakékoliv spojení, vazbu čehokoliv (třeba klíč a zámek), a zjistíte, že spojuje dvě věci, které mají části, strukturu (=informaci). Bez struktury totiž není možné mít žádný tvar.

Chtěl jsem tady podstrčit i nesprávný argument, že ve fyzice se má za to, že fotony nemají hmotnost. Když se totiž v přednášce neodlučitelně spojuje informace s hmotností/hmotou, znamenalo by to, že optická vlákna by nemoha přenášet informaci, např. naše emaily. Ale pan profesor mě v tomhle nadchnul. Na tuto otázku z pléna (čas 1:32:05) odpověděl, že fotony nemají hmotnost jen klidu, ale za pohybu ji mají. To mě opravdu potěšilo, protože už někdy od roku 2015 bojuju proti tomu nesmyslu, že fotony jsou čistá energie ne hmota, viz třeba blog Co je čistá energie bez hmoty, která vládne vesmíru. A něco takového jsou schopni prohlásit i světoznámí fyzici. Jen dodejme, že nulová klidová hmotnost je jen iluze, protože fotony nejsou nikdy v klidu. Mimochodem, hmota může být i to, co nemá hmotnost, třeba gravitační pole. Hmotnost je též emergentní vlastnost vznikající z něčeho, co hmotností není.

Ovšem představa spojení informace s hmotností je nesprávná. Gravitační vlny přenášejí informaci a přisuzovat jim hmotnost je dost odvážné. Také kvantová provázanost přenáší informaci, jak dokazuje experimentálně potvrzené porušení Bellovy nerovnosti. Ta říká, že část korelace částic vzniká až když jsou provázané částice tak daleko od sebe, že se informace musí přenést nadsvětelnou rychlostí. Provázanost působí pod Heisenbergovými relacemi neurčitosti, takže jí přisuzovat hmotnost jde opravdu těžko. Zkuste si třeba dosadit nadsvětelnou rychlost do rovnic teorie relativity a podívat se, co to dělá s hmotností. Pod relacemi neurčitosti se tvoří také virtuální fotony, které přenášejí elektromagnetickou sílu a tím i informaci. Ty nemají přinejmenším částečně hmotnost, a někteří si představují, že vůbec. Ostatně jejich hmotnost je domyšlená, ne empiricky změřená, takže této představě nelze zcela věřit. Zejména když není nijak ověřena představa, že si hmotnost na chvíli půjčují právě z Heisenbergových relací. A poslední argument je, že i hmotnost musí být falsifikovatelná, tedy pak existují objekty, které nemají to, co dnes chápeme jako hmotnost. Falsifikatelnost je podmínkou vědeckosti a pravdivosti každé teorie i pojmu. Žádný pojem ani teorie nemají absolutní platnost, vždy přijde obecnější teorie a každý pojem se časem změní. Určitě je falsifikovatelná i informace, ale ta má zřejmě větší rozsah působnosti než hmotnost, viz argumenty výše. Informace sama, třeba číslo 2, také hmotnost nemá, má jí jen její nositel. Informace je zřejmě obecnější. Můžeme představit entity bez hmotnosti, ale bez informace asi ne, protože i tvar je informace.

Druhým argumentem proti konečnosti struktury je výše zmíněná falsifikatelnost. Nejde-li něco falsifikovat, tedy alespoň částečně překonat a ukázat jako zjednodušení, není to vědecká představa pléduje kamarád Einsteina Karl Popper. A tak představa, že dále už není nic, žádná informace, žádná struktura tedy nemůže být ani správná představa. Byl by to totiž jakýsi konec světa, i když ne extenzivní ale intenzivní.

Ale počkat, když nemůže být hmota (látka) ani nekonečně dělitelná, ani nemůže být někde konec tohoto dělení, tak jaké je řešení? Žádné? Tak trochu. Od určité konečné úrovně bude poctivé přiznat, že nevíme, jak je to dál. Ale konec světa tam někde určitě není, jak jsme si předvedli. Jako první přiblížení můžeme uvážit představu, že má hmota potenciálně "nekonečně" hlubokou strukturu. Potenciálně "nekonečné" je vždy konečné, ale vždy můžeme udělat krok dál. Onen konec je tedy dynamický. To už trochu naznačuje fyzika minulého století, která postupně poznávala stále hlubší a hlubší úrovně hmoty, přesněji látky.

Jenže i představa stále hlubší dělitelnosti pořád dokola nemůže být správná, protože by pak nebyla falsifikovatelná/změnitelná, tedy ani vědecká. Nezbývá než předpokládat, že sice každá částice vzniká emergentně (vynořuje se jako jev hlubší podstaty), ale ne nutně složením částí. Už takový neutron se sice jaksi skládá z kvarků, ale ty jsou v něm uvězněny a vydolovat z něj kvarky je hodně těžké. (Síla mezi kvarky se zvyšuje se vzdáleností.) To naznačuje změnu ve způsobu vytváření vyšších úrovní. Četl jsem kdesi určitě nesprávnou představu, že by některé částice mohly být jakýmsi průsečíkem 1D superstruny a 2D M-brány. To by byl už jiný emergentní "mechanismus" vzniku částice než složení z částí. Jsou to ale jen náznaky toho, že částice nebo obecně objekty mohou vznikat dosti rozmanitými způsoby.

Dá dokonce říci, že každý náš pojem je zjednodušený. Stačí si uvědomit, jak se falsifikoval/změnil třeba pojem prostoru a času od Newtona a jak je to dnes po Einsteinovi něco velmi jiného než tenkrát. Vydávat se do nekonečna s našimi pojmy, třeba právě v podobě uvažování o nekonečné dělitelnosti, je stejně chybné jako si představovat "konec světa" v libovolné podobě. Víme jen, že to bude nějak pokračovat, ale určitě ne tak, jak jsme byli zvyklí. A od určité vzdálenosti prostě nevíme vůbec nic. Naše současná paradigmata uvažování tam už neplatí.

Ale zpět k Leninově představě. On neříkal nic o nekonečné dělitelnosti, ale mluvil jen o nevyčerpatelnosti, což se dost blíží správné představě. Toto tvrzení totiž neobsahuje žádnou přesnější informaci o formě této nevyčerpatelnosti, třeba o nekonečné dělitelnosti. A není nevyčerpatelnost spíše jen dynamická, potenciální, oproti pevně nekonečnosti? Zdá se, že tento "souboj" Lenin vyhrál, naštěstí na rozdíl od těch politických. On je elektron velmi pravděpodobně skutečně nevyčerpatelný jako příroda sama, alespoň ve značné noetické vzdálenosti. Ono obecně, když se nějaký obor vydá mimo své pole působnosti, jak si zde fyzika vyrazila do teorie systémů, teorie informace a filosofie, nelze mu důvěřovat. Jeho paradigmata tam totiž neplatí, platí tam jiné zákonitosti.

Prof. Kulhánkovi jinak vděčím za mnohé informace, které jsem načerpal z jeho početných přednášek, jimiž představuje poslední světové fyzikální objevy, teorie a hypotézy. Toto poděkování ostatně bude v mé knize Konec nekonečna, která vyjde asi v březnu.

Jestli někoho fyzika zajímá, může se třeba podívat na mé tři nejčtenější fyzikální blogy:
Pochopte základní ideu Einsteinovy teorie relativity za pár minutCo skutečně znamená rovnice E=mc^2Proč je rychlost světla stále neměnná - relativita snadno a názorně...