Vidíme hvězdy v minulosti, nebo v současnosti?

Jedno oblíbené klišé populárních astronomických a fyzikálních pořadů je, že hvězdy vidíme v minulosti, tedy zpožděně o dobu, po kterou letí paprsky od hvězd k nám. Jenže i samotný Einstein zmínil i jinou možnost.

To, že hvězdy vidíme v minulosti, je představa založená na Einsteinově definici současnosti (označme si ji jako E-současnost), jak ji vyložil ve svém článku "K elektrodynamice pohybujících se těles" v roce 1905. Ano, je to ten známý článek, kterým světlu světa představil svoji speciální teorii relativity se zkracováním délek, dilatací času atd. Všechny tyto efekty jsou založeny na jeho definici současnosti.

Ta tak nějak přirozeně předpokládá, že když například uhodí blesk, jeho zvuk má určité zpoždění a nemůžeme prohlásit, že blesk udeřil v okamžiku, kdy ho uslyšíme, ale že udeřil třeba několik vteřin předtím. Proto také počítáme vteřiny od okamžiku, kdy jsme blesk zahlédli a víme, že za každé 3 vteřiny uletí zvuk asi kilometr. Byl-li blesk třeba 2 km daleko, uslyšíme hrom se zpožděním 6 vteřin. Za okamžik, kdy blesk skutečně udeřil, považujeme moment, kdy jsme blesk viděli. Pro naše obvyklé rychlosti na Zemi totiž v podstatě postačuje zjednodušení, že je rychlost světla prakticky nekonečná. Když rozsvítíme lampu ve tmě, zdá se nám, že je světlo všude okamžitě.

Z toho vychází naše intuitivní představa, že současnost je absolutní, tedy že skutečná podoba objektů je ta, která je v daném okamžiku, ať je těleso jakkoliv vzdálené, i když je např. hvězda vzdálená třeba milión světelných let. Je to vlastně představa, že kdybychom se mohli pohybovat nekonečnou rychlostí a mohli bychom skočit ihned k dotyčné hvězdě, viděli bychom, jak v současnosti vypadá. Tahle naše a také Einsteinova představa ovšem tak nějak svou nekonečnou rychlostí odporuje jeho speciální teorii relativity, kde je maximálkou rychlost světla a nic se nemůže pohybovat rychleji. (Teorie relativity objevila, že je současnost relativní, ale ve své definici současnosti vlastně uvádí, že je prostorově absolutní, že je to něco podobného, co Einstein nazval "strašidelným působením na dálku".)

Ano můžeme argumentovat tím, že takovýto okamžitý skok ke vzdálené hvězdě je jen představa, fiktivní pohyb, ale pak jsme vlastně zase vypadli z fyziky a tím pádem i oné teorie relativity a ocitli jsme ve spekulacích, jež nejdou experimentálně nebo observačně ověřit. Máme tedy jen dvě možnosti. První je uvažovat, že existuje nějaká skutečná fyzikální interakce, která je ve fyzice (stejně jako světlo v našem běžném životě) prakticky "nekonečně" rychlá. Jediný dnes známý kandidát je asi kvantová provázanost, která údajně "ihned" spojuje dvě, třeba světelný rok vzdálené částice. I zde budeme, na základě našich přirozených zkušeností, předpokládat, že rychlost přenosu není skutečně nekonečná, ale jen prakticky "nekonečná" (ale zřejmě to bude s touto rychlostí složitější). V každém případě je tato úvaha o provázanosti pouze velmi hypotetická. Nicméně, kdyby byla pravdivá, pak by i speciální teorie byla kvantovým efektem.

Druhou možností je pokorně se spolehnout na pomalé světlo a současnost definovat tak, že současné je to, co vidíme současně. Tedy, že se rozhlédneme po hvězdné obloze a prohlásíme, že všechny hvězdy vidíme v současnosti, ne v minulosti. Tahle zdánlivě nesmyslná představa je překvapivě obsažena i ve zmíněném Einsteinově článku. Konkrétně Albert píše: "Mohli bychom se zajisté spokojit s takovým ohodnocením událostí v čase, že pozorovatel nacházející se i s hodinami v počátku souřadnic, přiřadí událostem tu polohu hodinových ručiček, při níž k němu dospěje prázdným prostorem světelné znamení." Tuto současnost, označme si ji jako F-současnost (fenomenologickou, jevovou současnost), vyřazuje jako nepraktickou, nikoliv však fyzikálně nekorektní. Má nejen proto šanci na úspěch.

Obě současnosti mají své slabé stránky. Daň za "nefyzikální" Einsteinovu současnost je, že jsou efekty teorie relativity fyzikálně nepozorovatelné (např. viz článek Rogera Penrose). Tedy je Einsteinova relativita tak nějak neviditelná. Daň za F-současnost je zase, že teorie relativity bude vypadat výrazně jinak, než jsme zvyklí, tělesa se budou kroutit, nejen zkracovat, ale i natahovat, apod. tzv. Terrellovou deformací, viz obrázek výše. Nicméně vše bude nejen fyzikální, ale také nikoliv mimo teorii relativity, jako E-současnost, bude to fyzikálně solidnější. :-)

Chcete-li toto téma prozkoumat hlouběji, začtěte se do článku "Experimentální filosofie jako efektivní cesta k revoluci ve fyzice", konkrétně podkapitoly "Filosofický experiment analyzující současnost a skutečnost ve fyzice" nebo shlédněte video z přednášky "Je čas pouhá iluze?".