Není náhodou náš reálný vesmír jen abstrakce?

Slyšeli jste někdy termín holografický vesmír? Tato hypotéza předpokládá, že náš 3D vesmír je pouze projekce jeho 2D hranice. Něco jako skutečný hologram, který je sice vlastně 2D obrazem, ale vidíme v něm 3D objekty.

Je docela těžké tuto holografickou představu pochopit do hloubky, ale základní princip je jasný: máme plochý obraz například na zdi, ale ten vytváří dojem, že vidíme trojrozměrné objekty, nebo sledujeme 3D film na plátně kina, a to plátno je pouze dvourozměrné. Tyto trojrozměrné objekty nejsou ale reálné, naopak reálný je onen plochý obraz.

Představa holografického vesmíru je ovšem jen neověřená, i když velmi zajímavá hypotéza. My se ale v tomto blogu budeme naopak zabývat spolehlivě ověřenou teorií, podloženou množstvím experimentů, která nicméně vede překvapivě k velmi podobnému závěru jako holografický princip. Vede totiž ke stejnému závěru, že náš trojrozměrný svět, náš vesmír, není reálný, ale je to jen (do značné míry) abstraktní entita. Zatímco holografický princip má za to, že abstraktní 3D vesmír vzniká jako produkt 2D hranice, my budeme zkoumat možnost, že náš 3D vesmír je jen virtuální řez 4D entity.

Začněme ale něčím zcela běžným v našem obvyklém světě. Představte si, že máme normální objekt v našem obvyklém trojrozměrném prostoru, třeba hrnek nebo kouli, jako vidíme v následující animaci:

Nepochybujeme celkem o tom, že ona průhledná koule je reálný objekt, ani o tom, že řez touto koulí, který provedla na videu zobrazená světelná rovina, reálný objekt není, ale že je to pouze abstraktní kruh. Asi těžko můžeme tento řez například ohmatat stejně, jako můžeme ohmatat onu kouli.

Shodneme se tedy na tom, že ona koule je reálný objekt a onen kruh je jen abstraktní? Jestliže ano, použijeme stejnou úvahu v situaci o jednu dimenzi vyšší. V roce 1905 napsal Albert Einstein článek s názvem K elektrodynamice pohybujících se těles, kterým světu představil svoji speciální teorii relativity. Tato teorie byla od té doby experimentálně ověřena na tisícero způsobů. Například ani GPS by nefungoval správně, kdyby nebyl čas hodin GPS družic stále korigován také na dilataci času speciální teorie relativity. Bez této korekce by za den GPS ukazovala o několik kilometrů vedle.

Zajímavou interpretaci dal speciální teorii relativity svou přednáškou v roce 1908 Einsteinův učitel matematiky Hermann Minkowski. On ji totiž vysvětlil hlouběji tak, že vytvořil její čytřrozměrný matematický model, který popisuje tzv. čtyřrozměrný prostoročas. Minkowski ve své přednášce doslova uvedl: „Prostor sám a čas jsou napříště odsouzeny ke zmizení do pouhých stínů, a pouze spojení obou si zachová skutečně nezávislou existenci.“ Už tato věta říká, že náš prostor a objekty v ní jsou vlastně jen jakési stíny, protože nepovažujeme za reálné objekty ani stíny 3D předmětů, promítané světlem na zeď, což ilustruje třeba Platónova jeskyně (viz obrázek níže).

Když na chvilku zapomeneme, že se ona 4D entita ve speciální teorii relativity nazývá prostoročas, a nebudeme zkoumat odlišnost času od (3D) prostoru, ale představíme si tuto entitu jen jako 4D prostor, nabízí se nám velmi prostá analogie. Náš 3D prostor je v teorii relativity jen 3D řez 4D prostorem (prostoročasem), tedy i každý 3D objekt v našem obvyklém prostoru je jen řez 4D objektu, který se nazývá časoprostorová trubice. Je to vlastně analogická situace jako ve videu výše, které si připomeneme obrázkem níže. (Uvažme ještě, že jsou poměrně dobré důvody si myslet, že ona 4D entita, o které tu mluvíme, není prostoročas, ale 4D prostor - viz blog Proč neexistuje prostoročas.) 

Naše 3D objekty jsou stejně abstraktní řezy 4D reálnými "trubicemi", jako je 2D kruh na obrázku jen abstraktním řezem 3D koule. Reálné 3D objekty se tak ukazují jako pouhé abstrakce/řezy ve 4D prostoru (prostoročasu). Nelze to říci jinak, než že naše 3D realita není nic jiného než abstrakce ve 4D prostoru (prostoročasu). (3D) realita pak musí být jen druh abstrakce, o které nevíme, že je to abstrakce, neboť je na horizontu našeho poznání a hlubší realitu neznáme či aktuálně nevnímáme. Realita je tak jen model okolního světa. Taková může být/je každá realita.

Nereálnost 3D objektů dost silně naznačují už i relativistické efekty speciální teorie relativity, tedy třeba kontrakce/zkracování délky. Mění se vlastně všechny fyzikální vlastnosti tělesa, roste i jeho hmotnost a s tím i jeho energie a impuls, zpomaluje se jeho čas. Lze tedy říci, že celá podoba tělesa se mění a je tedy relativní, závisí na inerciální rychlosti tělesa vůči pozorovateli.

--------------------------------------------------------------------------------------------

Dodejme ještě filosofický závěr. Očividně je pro nás, 3D pozorovatele, 3D těleso reálné, nicméně z pohledu 4D prostoročasu je abstraktní. Nelze tedy říci, že je naše 3D těleso zcela "nereálné", abstraktní, neboť i ve 4D prostoročase má určitou malou reálnost. Názorně si to můžeme přiblížit úvahou, že když budeme chtít uskutečnit onen 3D řez na obrázku, budeme k tomu potřebovat skutečné fotony, které řez vytváří. Řez sice nebude hmatatelný, ale bude se skládat s fyzických atomů interagujících s fyzickými/reálnými fotony. Fyzický řez jen tak vlastně do určité míry, nenulově reálný.

A i kdybychom si takový řez jen představili v hlavě, bude taktéž nenulově reálný, i když méně než řez fyzicky provedený laserovou rovinou. Jak to? I matematická abstrakce je nenulově reálná, protože třeba matematická rovnice vždy musí mít reálného nositele, ať už je to kniha, magnetický záznam v paměti počítače či neurochemický záznam v lidské hlavě (viz blog Proč je matematika hmotná a váží milióny tun). Dá se dokonce obecně říci, že cokoliv je nenulově abstraktní a současně nenulově reálné a jediné, co je možné, je pouze porovnávat míru abstraktnosti a reálnosti nějakých entit.

Abstrakce je více abstraktní než realita, realita je abstraktní méně. Není však nic, co by bylo zcela abstraktní nebo zcela reálné. Můžeme si třeba pro přesvědčivost udělat řadu v blogu entit od nejabstraktnějších po nejreálnější: a) představa 2D řezu 3D tělesem, b) reálný řez 3D koule laserovou rovinou, c) 3D těleso d) 4D světotrubice.