Antropický princip

Tento pojem se objevil na konferenci, která se konala ku příležitosti oslav 500. výročí narození Mikuláše Koperníka v Krakově v 1973, když je zmínil kosmolog Brandon Carter, a to ve dvou verzích. "Slabá" verze konstatuje skutečnost, že svět je právě takový, že na něm mohl vzniknout život. "Silná" verze říká, že do základů vesmíru byly vloženy takové specifické informace, aby v něm zákonitě inteligentní život musil vzniknout.1

V současné době se nejčastěji hovoří o čtyřech verzích antropického principu, někteří autoři však uvádějí i jiné počty.2 K jednotlivým modelům i myšlenkovým východiskům se dostaneme vzápětí. Zajímavé je, jakým způsobem k nim přistupovat. Zdali na základě přírodovědeckého přístupu prokazatelnosti, jak nabádá současná pozitivistická věda, či pohledem aristotelovsky orientovaným, který by zajímalo spíše to, zda jsou tyto úvahy udržitelné tak, aby neodporovaly pozorovaným jevům.

Východiska Cartera nejsou nikterak filosofická, ale spíše kosmologická (ve smyslu fyzikálním) a matematická. Fyzikální povaha námi pozorovaného vesmíru, je určena několika základními fyzikálními konstantami (které ale nejsou vzájemně nezávislé), totiž:


  • rychlostí světla c;

  • Planckovou konstantou h;

  • gravitační konstantou G;

  • hmotností protonu mp;

  • hmotností elektronu me;

  • elektrickým nábojem elektronu e;

  • Hubblovou konstantou Ho;

  • průměrnou hustotou vesmíru σo.3

 

Sir Arthur Stanley Eddington(mj. významný astrofyzik)4 si všiml, že dáme-li některé z těchto konstant do vzájemného poměru tak, aby vznikla bezrozměrná čísla, tato čísla mají řády přibližně 100 nebo 1040 nebo 1080. Např. poměr elektromagnetické síly k síle gravitační5 je řádu 1040, poměr poloměru vesmíru k poloměru protonu6 je rovněž řádu 1040, zatímco poměr hmotnosti vesmíru k hmotnosti protonu je řádu 1080.

Toto zjištění (koincidence velkých čísel) vedlo k tomu, že někteří fyzikové začali hledat hlubší vysvětlení vztahu mezi těmito poměry a tím, jak vesmír vypadá. Eddington publikoval první takový pokus ve své knize New Pathways in Science v roce 19357 8. Paul Dirac roku 1937 zveřejnil teorii, podle níž by tyto koincidence měly platit nejen pro současný vesmír, ale i pro vesmír v minulosti a v budoucnosti.9 Podle této teorie by se pak musely některé konstanty (např. gravitační konstanta) měnit s časem.10 Proti této tezi v roce 1961 vystoupil Dicke11, podle kterého se konstanty s časem nemění, ale mění se jen zmíněné koincidence. Koincidence v našem vesmíru platí, takže umožňují (či připouštějí) existenci inteligentního pozorovatele.

V tomto kontextu je možné zmínit jednu z variant antropického principu, kterým je účastnický model. V kvantové mechanice platí, že pokud neprovedeme měření, neexistuje výsledek. Měření se tak stává integrální součástí měřeného jevu. Vesmír by tedy nemohl existovat, pokud zde nebude někdo, kdo by jej měřil či pozoroval. Jinak nemá o jeho existenci či stavu smysl cokoli vypovídat.12

Zmíněné konstanty mají zásadní vliv na to, jakého charakteru budou základní síly, mezi nimiž musí existovat určitá proporce, která umožňuje existenci vesmíru v takovém stavu, aby byl možný život. Například kdyby gravitační konstanta byla jen o několik řádů větší, hmotnosti hvězd a planet by byly podstatně menší, a tím by byla podstatně menší i jejich životnost. Kdyby tato konstanta byla o několik řádů menší, nemohly by vzniknout supernovy, které jsou nutné pro vznik těžších prvků než železo.13 Podobnou diskusi bychom mohli vést také o změnách velikostí dalších konstant, vždy s podstatě stejným výsledkem.


5.1 Antropický princip ano či ne?

K antropickému principu lze ale dnes přistupovat z daleko více úhlů pohledu. Příkladem může být dnes stále diskutovaná teorie superstrun, ve které se stále více projevují zastánci tohoto pojetí. Podle tohoto principu existuje ohromná paleta různých vesmírů s různými vlastnostmi elementárních částic. Náš vesmír se odlišuje od většiny ostatních tím, že v něm mohl vzniknout život. Obhájci antropického principu staví své argumenty na velkém množství řešení teorie strun, kterým mají být ony různé vesmíry. Mnozí zastánci tohoto principu tvrdí, že přesné parametry našeho vesmíru nikdy nebudeme schopni určit přesně, jelikož to nejsou základní vlastnosti přírody, ale spíše historickou nahodilostí.14

Tyto přístupy pak shrnuje do jedné definice antropického principu P. Kulhánek: Vesmír přesně takové parametry, aby vyhovoval člověku. Existuje-li více Vesmírů současně, žijeme právě v tom, kde se mohl vyvinout život našeho typu a proto se nemůžeme divit, že parametry našeho Vesmíru jsou nafitovány tak, aby mohl vzniknout život. Nepatrná odchylka od hodnot základních konstant či jiných parametrů by znamenala vznik úplně jiného Vesmíru, kde by nemohl existovat život tak, jak ho známe.15 Definice sice stírá rozdíly mezi jednotlivými variantami antropického principu a problematiku poněkud zjednodušuje, ale pro běžnou představu o tom, co tento princip říká, to jistě není krok špatným směrem.

Z výše uvedeného by mohlo plynout, že se jedná o teorii, která nemá žádné zásadní odpůrce. Tak tomu ale není, zvláště takzvaný silný antropický princip má řadu kritiků, především z řad speciálních věd. Je třeba pečlivě rozlišovat mezi antropickým principem jako přírodovědeckou teorií a jeho filosofickými či teologickými dopady. Právě ty jsou často terčem kritiky ze strany speciálních věd, ač se již nacházejí mimo oblast jejich kompetence.

Za všechny kritiky stačí uvést známého matematika D. A. Shotwella, který se logicky ptá: „A proč právě člověka? Třeba chtěl Tvůrce vytvořit dinosaury a my jsme jen vedlejším, nevýznamným a nechtěným dítkem tohoto podnikání. Sám Shotwell ale sází spíše na úspěch nejpočetnější formy života, hmyzu, který časem získá inteligenci. Sotwell navrhuje "entomologický princip" „A proč by chtěl Tvůrce stvořit právě hmyz?? Inu, to nevím", odpovídá Shotwell, "ale právě tak nevím, proč by měl chtít stvořit právě člověka.16

Naopak poněkud poeticky laděnou obhajobu antropického principu můžeme nalézt u teologa a religionisty Karla Skalického: Avšak tím, že vesmír získal vlivem současné kosmologické vědy tuto novou tvářnost (zde je míněn odkaz na koincidence, pozn. autora), dochází v důsledku toho i k proměně samotné kosmologické vědy. Ta totiž v míře, v níž se blížíhranicímvesmíru, je jakoby nucena překračovat své vlastní metodologické hranice a začíná se snoubit s filosofií a teologií, které byly dříve od odděleny kompetenčními přehradami, účinně bránícími vzájemnému setkávání a oplodňování, což sice mělo tu výhodu, že bylo postaráno o jejich pokojné soužití, ale z druhé strany to vedlo ke sterilně lhostejné koexistenci uzavřených ghett či nespojitých nádob.17

Existují i další interpretace toho, proč mají fyzikální konstanty právě takovou velikost, jako například, že žádné jiné hodnoty nejsou možné, anebo hodnoty jsou výsledkem samoorganizujícího se procesu).18 Těm ale nebudeme věnovat na tomto místě větší pozornost a krátce se k nim vrátíme ještě v závěrečné části této kapitoly.

5.2 Konstanty

Diskuse o tom, zdali se fyzikální konstanty s časem mění, není stále vůbec rozhodnuta, stejně tak, jestli se koincidence zachovávají. Jiří Jersák nepřikládá antropickému principu žádnou speciální váhu; není totiž překvapující, že zrovna náš vesmír je obyvatelný, protože jinak bychom tady nebyli. Na tomto místě uvádí slabý antropický princip, který provádí silné omezení na možné hodnoty základních konstant fyziky v našem vesmíru. Jeho argument dále směřuje k tomu, že sám princip smysl, jen pokud uvažujeme koncepci mnohovesmíru, v něm každý své zákony a konstanty.19

V
oblasti kosmologie je snad nejznámější příběh vývoje kosmologické konstanty, kterou Einstein napřed zavrhl, neboť pro něj nebyla přijatelná představa jiného, nežli statického vesmíru. Když E. P. Hubble na základě pozorování zjistil, že se vesmír rozpíná, došlo k postupné „rehabilitaci“ kosmologické konstanty. Ač podstata, respektive úplná interpretace konstanty zatím není zcela uzavřená, ale zdá se, že by bylo logické, kdyby byla přijata mezi základní fyzikální konstanty.

Postupné sjednocování fyzikálních teorií poukazuje na vzájemnou souvislost základních konstant.20

Opět se zde objevuje antropologický rozměr. Proč je příspěvek konstanty lambda k hustotě energie stejného řádu jako příspěvek hmoty právě v epoše vývoje vesmíru, ve kterém žijeme. Jiří Jersák to přičítá určité náhodě – v raném vesmíru nad hustotou energie o mnoho řádů dominovala hmota, zatímco v budoucnu bude dominovat příspěvek kosmologické konstanty.21

Standardní model zavádí více než dvacet dalších konstant, z nichž některé jsme uvedli v soupisu výše. Jsou to především vazbové konstanty různých druhů sil mezi elementárními částicemi. Většina těchto konstant hraje roli jen při speciálních jevech studovaných na urychlovačích částic.22 Ty z nich, které bezprostředně ovlivňují náš každodenní život, nejsou ve standardním modelu nijak privilegované. Kdyby jedna z nich opravdu závisela na čase (jako například právě kosmologická konstanta), bylo by jistě oprávněné uvažovat o tom, zdali nejsou závislé i konstanty další.

Existuje ale také názor, že pro popis vesmíru nám stačí pouze šest čísel: N – poměr intenzity elektrické a gravitační síly, ε - pevnost vazby atomových jader, Ω - množství materiálu ve vesmíru (včetně temné hmoty), λ - kosmologická konstanta, která způsobuje zrychlování expanze vesmíru, Q - fluktuace hustoty hmoty a D - počet dimenzí.23 Jiný seznam jsme již zmínili u Eddingtona. Je tedy zřejmé, že při popisu se modelů vesmíru je důležité také to, jakým způsobem přistupujeme ke konstantám, které považujeme za základní pro celou kosmologii. My se v následujícím přidržíme soupisu, který byl učiněn na počátku této kapitoly, spíše pro přehlednost a jasnost úvah, než pro snahu o nějaký jednoznačný soud ohledně počtu a volby konstant.

Pokud by se konstanty lišily zhruba o 1% od svých pozorovaných hodnot, náš by vesmír vypadal podstatně jinak – nemohly by existovat základní stavební bloky pro život (např. uhlovodíkové struktury) v dostatečné hojnosti. Navíc by změny tohoto druhu ovlivnily samotnou stabilitu řady prvků.24

Diskuse okolo antropického principu se zdá být poměrně složitá a její důsledky autoři často považují za důvody, proč v něj věřit či nevěřit. Proto se nezřídka setkáme s poměrně emocionálně zaměřenými diskusemi nad tímto tématem. V části věnované vztahu teologie a fyziky se pak problematice vrátíme ještě jednou, diskusí o inteligentním designu, které je zvláště populární u biologů, ale své zastánce může najít i ve fyzice či chemii. Naší pozornost ale zaměříme na jinou, ale neméně důležitou otázku, tedy do jaké míry představuje antropický princip vědeckou teorii a nakolik je teorií spíše filosofickou.

Z oblasti filosofie poznání, pochází zcela (pro vědu) předpoklad, že fyzikální konstanty jsou skutečnou, na naší mysli nezávislou entitou25 a nikoli pouze pojmem, se kterým jsme si zvykli pracovat. To ale není samozřejmé. Barrow upozorňuje na to, že svět ve třech (respektive čtyřech) dimensích, tak jak jej běžně známe, nemusí být světem zcela skutečnýmco když existuje více rozměrů? Pak zřejmě námi zkoumané konstanty nebudou ničím fundamentální, ale jen zjednodušeným či zdegenerovaným případem konstant obecnějších.26 Jistě není možné, aby se fyzika, jako vědní disciplína pracující s hmotnými a reálnými jsoucny, podobnou problematikou zabývala, neboť se jedná o oblast ontologie či teorie poznání. Na druhé straně je nutné, aby si těchto svých principiálních omezení a filosofických předpokladů byla vědoma.


5.3 Antropický princip a lidské oko

Antropický princip je možné uplatnit také mimo čistou kosmologii. Například na otázku, jak je možné, že vidíme, respektive zdali by naše oko nemohlo být konstruováno pro příjem elektromagnetického záření na jiných vlnových délkách. Překvapivě se ukazuje, že benevolence, kterou příroda dala lidskému oku je velmi malá a zrak ve vzdálené infračervené oblasti či ultra fialové není možný a to z řady nezávislých fyzikálních důvodů, z nichž některé si na tomto místě stručně představíme.27

První důvod se zdá být mimořádně prostý. Uvažujeme-li o slunci jako absolutně černém tělese, což vzhledem k orientačním údajům a jisté volnosti v hodnotách můžeme, pak vzhledem k povrchové teplotě přibližně 5900 K, snadno nahlédneme, že Slunce svítí nejvíce právě ve vlnových délkách, které jsou pro naše oko viditelné.


Graf závislosti intenzity na vlnové délce a teplotě absolutně černého tělesa. S rostoucí teplotou se pík posouvá doleva a stává se ostřejším. To znamená, že těleso významně září na menším intervalu vlnových délek.


Na grafech je vidět vztah mezi vlnovou délkou a intenzitou, pro různé teploty. Pro záření černého tělesa platí Planckův vyzařovací zákon:

,

pro posun maxima je pak užit Wienův zákon:

,

a pro popis záření černého tělesa je možné užít také zákon Stefanův-Boltzmanův:

.

H je intenzita, T termodynamická teplota, c rychlost světla, h Planckova konstanta, λ vlnová délka světla, σ Stefanova-Bolzmanova konstanta a b je posouvací konstanta. Pro lidský zrak je také důležité, že pík je dostatečné úzký na to, aby emitované světlo mělo dostatečnou intenzitu.

Druhým, neméně významným důvodem proto, že můžeme dobře vidět, je malá absorpce světelného záření v atmosféře. Pokud by mělo elektromagnetické záření nižší energii, spotřebovalo by se na kmity molekul v atmosféře. Pokud by byla energie vyšší, došlo by absorpci na elektronových přechodech (pro uhlík 2,55 eV či pro kyslík 3,44 eV). Absorpce vysoko energetických fotonů v ozónové vrstvě je ostatně všeobecně známa.

Třetím argumentem pro to, že nemůžeme vidět příliš jiné oblasti spektra, je otázka konstrukce detektoru, tedy lidského oka. Zde jsou dva základní aspekty ostrého vidění. Předně je nutný detektor fotonů. Tuto roli hrají v lidském oku molekuly rodopsinu, které se při osvětlení transformují. Jelikož musí jít o vratný proces (abychom mohli vidět na jednom místě oka více než jednou), musí mít fotony energii, která vazby nezničí, ale přitom je možné ji detekovat. Tím se omezuje interval energií na vazby mezi 0,01 eV a 5 eV (van der Waalsova a kovalentní vazba). S konstrukcí oka souvisí také to, že aby ¨mohlo být dosaženo ostrého obrazu na sítnici, pomocí optické soustavy oka, musí mít fotony vhodnou energii, neboť index lomu je na vlnové délce závislý. Zajímavé také je, že index lomu organických látek je dostatečně různý od jedné.

Poslední argument, proti možnému posunu světla do infračervené oblasti je, že právě v ní tepelně září všechny objekty. Oko by tedy bylo zahlceno všudypřítomnou září a nic by nemohlo vidět. Je tedy otázkou, zdali je možné, aby toto všechno bylo čistě náhodné, nebo zda shoda všech fyzikálních konstant byla nutná či samozřejmá. Zajímavý příspěvkem k tématu lidského oka může být také otázka, zda je možné, aby toho člověk viděl podstatně více či ostřeji. Barrow odpovídá, že nikoli, neboť by musel být lidský mozek významně větší, což by mělo vliv na jeho možnosti přežití v přírodě.

Fenomenologicky orientovaný zastánce inteligentního designu28 by pak jistě použil také známý Keplerův argument s okem – je-li tak nesnadné vidět a spektrum tak omezené, je možné, aby se sofistikovaný detektor, tedy oko, vytvořilo prostou evolucí? Mohla by to příroda stihnout? Jaká je pravděpodobnost toho, že ano?

5.4 Model více vesmírů

Zajímavé je, že dnes stále více autorů vnímá antropický princip jako vědeckou teorii, které může napovědět hodně o vzniku a povaze světa, ve kterém žijeme. Nejčastěji se v této souvislosti mluví o více modelech vesmírů, které by dokázaly, alespoň částečně, vysvětlit problém existence koincidencí.

Úvaha je poměrně jednoduchá. Když věda po objevech Koperníka, Galileiho a Keplera zavrhla kosmologický model, v jehož středu stála planeta Země, posunula do středu pozorovatelného světa Slunce. To bylo po určité době nahrazeno modelem, ve kterém nemá Země ani Slunce žádné privilegované postavení v naší galaxii. Ale ani ta není v konečném důsledku ničím privilegovaná v rámci celého množství dalších galaxií. Jediné co ji může privilegovat, je náš antropologický pohled na vesmír, jako na místo, ve kterém žijeme. Takto privilegovaný pohled je subjektivistický a má význam jen čistě psychologický, nikoli fyzikální.

Naskýtá se otázka, zda musí naše pozorování světa skončit u jednoho privilegovaného vesmíru. A zde se rodí myšlenka vícevesmírového modelu. Představme si, že by vesmír byl jen dvojrozměrný. Můžeme si položit otázku, kolik takových vesmírů by se vešlo do trojrozměrného prostoru, aniž by se navzájem protínaly. Podobně můžeme říci, že existuje-li čtyřrozměrný prostor, pak do něj můžeme umístit různé 3D vesmíry, o kterých budeme předpokládat, že se liší právě v nastavení fyzikálních konstant. Tímto způsobem dostáváme model různých vesmírů.

Mnohé jsou (nebo mohou být) velmi nehostinné, protože jsou v nich koincidence nastaveny nepříznivě – všechna hmota může být namačkána v jedné obrovskou kouli (při velké hodnotě gravitační konstanty oproti ostatním konstantám) nebo naopak může takový vesmír představovat jen jakousi jemně hmotnou mlhu (v případě opačném). Samozřejmě ale mohou existovat vesmíry, které jsou tomu našemu poměrně podobné.


5.4.1 Různé modely paralelních vesmírů

Na teorii paralelních vesmírů se můžeme dívat z různých pohledů, které dávají různé předpovědi. V následujícím neúplném výčtu se pokusíme stručně představit některé modely vícevesmírových teorií, které poskytují různé předpovědi, které lze fyzikálně alespoň částečně testovat – temnou hmotu či energii, slabost gravitační síly atp. Z původně téměř čistě filosofického problému se tak stává skutečný empirický problém, který je čistě fyzikální. A jako k fyzikálnímu tedy již můžeme přistupovat běžným aparátem experimentů, pozorování a dalšími nástroji, které běžně užíváme na testování jiných fyzikálních teorií.


5.4.1.1 Vesmíry zrozené v černých dírách

Teorie navržená Lee Smolinem29 spočívá v myšlence, že nové vesmíry vznikají oddělením z našeho vesmíru při vzniku černé díry.30 Hodnoty při vzniku všech parametrů se nepatrně mění. Mechanismus takového oddělení není znám, a nutno dodat, že se jedná o velmi spekulativní fyziku. Na druhou stranu tuto teorii je možné jednoduše testovat, neboť nejvíce vesmírů by mělo takové hodnoty parametrů, při nichž se černé díry vytváří nejlépe. Samozřejmě náš vesmír by se musel nacházet blízko „vrcholu“ funkce popisující četnost vzniku černých děr v závislosti na všech konstantách. Zbývá už jen spočítat hledanou funkci.31 Sám autor tuto teorii navrhuje s konstatováním, že není třeba Boha, neboť nám stačí vícevesmírný model.32


5.4.1.2 Mnohasvětová interpretace kvantové mechaniky

Při experimentech v kvantové mechanice nemůžeme předpovědět jejich výsledek, ale pouze jeho pravděpodobnost. Podle tzv. mnohasvětové interpretace Hugh Everetta III33 se realizují všechny možné výsledky, a tak se vesmír štěpí na příslušný počet stavů při každé kvantové události.34 To vede k naprosto bizarním představám o prudkém divergentním nárůstu počtu vesmírů. Každý z nás se tak nachází v řadě vesmírů současně. Protože ale aktuálně žijeme pouze v jednom vesmíru (a nevíme ve kterém), nemůžeme nic předpovědět s jistotou.35 Jedná se tedy o zajímavý pokus, jak interpretovat kvantovou mechaniku a přitom respektovat Kodaňskou školu. Můžeme v tomto přístupu vidět snahu návrat k Einsteinůvě předpokladu, že současná kvantová mechanika není úplná.36 Štěpení vesmíru by tento předpoklad vysvětlovalo poměrně uspokojivě.

Sám Hugh Everett III neskončil příliš šťastně. Teorie, kterou publikoval, jej v podstatě diskvalifikovala z komunity fyziků a na poměrně dlouhou dobu se tento výborný matematik, stal inspirací spíše pro autory sci-fi. Předčasně zemřel jako alkoholik frustrován z odborného nepřijmutí.37 Na straně druhé je nutné říci, že jeho teorie byly určitou částí vědecké komunity postupně akceptovány.


Schrodingerova kočka v mnohasvětové interpretaci kvantové mechaniky.38


5.4.1.3 Paralelní vesmíry z hlediska M-teorie39

Jednotlivé vesmíry by mohly existovat jako 3-brány v 11 nebo 26 rozměrném hyperprostoru. Každý vesmír by měl obecně různé velikosti konstant i zákony fyziky. Zajímavé je, že tato teorie dokáže vysvětlit i „slabost“ gravitační síly a existenci temné hmoty. Gravitační síla by se totiž mohla rozprostírat i do vyšších dimenzí. Gravitace „galaxie“ v blízkém vesmíru by mohla způsobit pozorované odchylky množství hmoty v našem vesmíru. Můžeme si to představit umístěním kuličky nad světem, který je jen dvojrozměrný. V něm tuto kuličku sice nevidíme, ale dokážeme změřit její gravitační účinky.


Složení našeho vesmíru. Odhady na základě pozorovaných jevů.40


Pociťovanými nedostatky M-teorie jsou doposud velmi neostré formulace principů, mnohoznačné předpovědi, matematická složitost a slabý vztah k experimentu. 41 Na druhou stranu se zdá, že by se tato teorie mohla jevit jako zajímavý nástroj na objasnění doposud nepříliš jasných jevů. Jedná se asi nejznámější teorii kvantové gravitace. M-teorie má ale také řadu kritiků, kteří zpochybňují teorii superstrun, ze které tato teorie vychází.42


5.4.1.4 Cyklický vesmír

Poměrně frekventovaná je také teorie cyklická (či oscilační představa) – tedy že vesmír (či vesmíry) vznikají opakováním velkého třesku a opětovného následujícího smrštění hmoty. Takto postavený model zastával ve třicátých letech také Albert Einstein. Naivně formulovaná teorie se ale poměrně rychle ukázala jako neudržitelná, neboť odporuje třetímu termodynamickému zákonu43 a poměrně dlouhou dobu se zdálo, že nemá šanci na záchranu. Nové možnosti ale někteří spatřují v existenci temné hmoty a temné energie, které jim umožňují problém s entropií řešit. Mezi nejznámější současné varianty toho modelu paří například Steinhardt–Turokův44 či Baum–Framptonův45 model. Liší se především v tom, jakým způsobem se vypořádávají s fází smršťování a velkým třeskem. Mezi velké aktuální problémy této teorie ale patří to, že ji nelze nijak fyzikálně testovat. Vysvětlovat existenci temné hmoty a temné energie lze, bez požadavku na testovatelnost, ale mnoha zcela rozdílnými hypotézami.



5.4.1.5 Ekpyrotický model

Ekpyrotický model navrhli v roce 2001 již zmínění Neil Turok, Paul Steinhardt, Burt Ovrut a Justin Khoury jako alternativu k inflačnímu modelu. Jedná se o variantu oscilačního vesmíru. Název znamená „z ohně pocházející“. Model vychází ze strunové teorie, v níž jsou částice lineárními útvary v mnohorozměrném světě. Základem ekpytotického modelu je tvrzení, že Vesmír představuje méněrozměrný objekt ve vícerozměrném světě (tzv. bránu).46 Některé dimenze vnímáme (tj. prostor a čas), jiné jsou svinuté neboli kompaktifikované a my je nevidíme (v nejjednodušších modelech jde o 6 svinutých dimenzí). Mimo to, se počítá ještě s jednou makroskopickou dimenzí (v nejjednodušším modelu jedenáctá), v jejímž směru se mohou nacházet další, nám nedostupné vesmíry. V této dimenzi může prosakovat gravitace z našeho vesmíru (brány) a interagovat s jinými vesmíry (branami).47

Podle ekpyrotické kosmologické teorie vesmír vznikl srážkou dvou membrán. Pokud se na tuto srážku podíváme podrobněji, může říci, že vesmír (tedy membrána, ve které žijeme) byl chladný, pak se srazil s jinou membránou a touto srážkou vznikla energie, hmota a vesmírná struktura. V tomto scénáři vesmír nezačal svoji existenci z nekonečně horké singularity, jak to tvrdí teorie velkého třesku. Svoji existenci započal z konečné velikosti a teploty, které byly na počátku stálé a teprve po srážce se začaly zvětšovat.48 K tomuto setkáním dvou bran dochází v místě největší kvantové fluktuace.

Základní přírodní konstanty (gravitační, Planckova, rychlost světla) mohou být v různých bránách obecně různé. Po doteku dojde v „naší“ bráně k prudké expanzi, kterou můžeme vnímat jako velký třesk (s odlišnostmi popsanými výše). Postupně pak dochází tvorbě mlhovin, galaxií, hvězd a dalších objektů, tak jak je známe z běžných závěrů současné astronomie. Pokračující expanze zředí látku v bráně a gravitační síla působící i v dimenzi kolmé na náš Vesmír přitáhne opět druhou bránu a dojde k dalšímu dotyku. Výsledkem je jednoduchý model dvou oscilujících bran, který předpovídá, že při doteku bran vzniknou gravitační vlny.49

Tento model jako jeden z mála kosmologických modelů více vesmírů nabízí dvě předpovědi, které by jeho důvěryhodnost mohly podstatně zvýšit a obě se týkají reliktního záření. První předpokládá interakci reliktního záření s gravitačními vlnami, což by mělo vést k jeho polarizaci, druhá předpověď se týká toho, že fluktuace tohoto záření by neměly být gaussovské.50


5.4.1.6 Červí díry

Dalším zajímavým modelem, který představuje například Barrow, je model více vesmírů, které jsou navzájem spojeny červími děrami velmi malých rozměrů (srovnatelných s Planckovou délkou), takže příliš neovlivňují zákony zachování uvnitř námi pozorovaného vesmíru. Tyto zákony ve skutečnosti ale platí jen ve všech vesmírech dohromady.51

Tento model je navrhován jako jeden z možných důsledků teorie strun, která musí vysvětlit, proč se třem (s časem čtyřem) dimensím podařilo dosáhnout makroskopických rozměrů a jiným nikoli a zůstaly jen na úrovni mikroskopických struktur.

Klíčovou otázkou této teorie je to, jak se červí díry chovají. Již jsme předeslali, že se předpokládá, že jsou velmi malé a že transport hmoty či energie skrze ně je sice možný, ale že je poměrně velmi řídký. Kolik ale těchto děr je? Chovají se jako zředěný plyn (takže spolu nijak neinteragují a představují tak přímou spojnici mezi dvěma vesmíry) nebo jsou velmi hustě rozsety a vzájemně propletené, takže jedna má vliv na druhou?

Dalším zajímavým důsledkem této teorie je vztah ke konstantám a možnosti navrhnout „teorii všeho.“ Pokud by tento model platil, v zásadě nic nepředepisuje konstantám jejich velikost, neboť jsou ovlivněny počátečními podmínkami a více měně náhodným rozmístěním červích děr – to jaké jsou konstanty u nás (a zda se opravdu v čase nemění) nemůže vypovědět nic o kosmu jako celku. Teorie všeho se tedy stává nedosažitelným projektem.52 Ve vztahu k determinismu vesmíru to má za následek to, že nelze budovat nějaké dlouhé kauzální řetězce, neboť do nich vstupují náhodné a zcela nepředpokládatelné parametry.



5.4.1.7 Další modely

Z dalších modelů je možné zmínit čtyřvrstevný vesmír, který je založený na předpokladu univerzálnosti matematického popisu světa. Možné jsou pak všechny vesmíry, které je možné dostatečně dobře matematicky popsat. Tomuto modelu je vytýkáno, že matematický popis dostatečně přesně nedefinuje a jedná se tak více o vágní teorii, nežli o konzistentní a kompletní kosmologický popis vesmíru.

Zajímavý, ale zcela neověřitelný model představuje snaha vnímat vesmíry jako velké, navzájem se neovlivňující bubliny.53 Dalších modelů je ale celá řada a poměrně často je jim vytýkána jen obtížná (pokud nějaká) experimentální ověřitelnost. Již z uvedeného výčtu je patrné, že mnohé teorie jsou si navzájem poměrně podobné a navzájem se často odlišují jen v relativních detailech. V tomto prostředí je často poměrně obtížné určit, kde leží hranice, mezi jednotlivými modely.

Dnešní trend jdoucí směrem k vícedimensionálnímu popisu vesmíru a snaha o propagaci teorie strun je více než patrný. Naskýtá se otázka, zdali tyto popisy nejsou až zbytečně složité a komplikované v oblastech, kde se nemohou nijak opřít o experiment, což jejich možnou důvěryhodnost poměrně snižuje. Stojíme v aristotelovském postoji potřeby zachránit a vysvětlit jevy, bez ohledu na možnosti verifikace či falsifikace svých tvrzení? Ač za těmito modely stojí řada významných fyziků a matematiků, je možné mít z pohledu filosofie vědy značné pochybnosti o tom, zda-li zvolená cesta je opravdu tou, po které by se měla moderní věda stojící na pozitivistických a empirických základech vydávat.

Velké množství vesmírů či opakujících se velkých třesků je odpovědí na antropický princip jen částečnou. Poskytují určitou pravděpodobnostní odpověď na to, jak je možné, že je náš vesmír k nám přátelský natolik, že jej můžeme inteligentně pozorovat. Odkud by se zde ale všechny tyto vesmíry vzaly, a jaké by byly ony fyzikální konstanty či počáteční podmínky, které by jejich existenci vůbec umožňovaly, je ovšem již jiný problém.

Vícevesmírové modely tak nejsou definitivní odpovědí na to, zda-li je tím, kdo nastavil fyzikální konstanty vesmíru, Bůh. Jen posouvají kauzální řetězec o jeden článek dále. Otázka existence Boha tak zůstane vědou navždy nezodpověditelná.54

Dost možná by se chtělo říci, že důkazy Boží existence jsou svým způsobem konzistentnější a racionálnější, než prezentované kosmologické modely. Stejně jako ony jen obtížně hledají možnosti pro svůj empirický důkaz nebo podání přírodovědné předpovědi. To, že se prezentují jako filosofické konstrukty, je v posledku otázkou upřímnosti, neboť, alespoň prozatím, multivesmírové modely nejsou ničím jiným, nežli dílem přírodní filosofie.


5.4.2 Kritika vícevesmírového modelu

Také vícevesmírový model má řadu kritiků Stanley J. Jaki k tomuto poznamenává: “O mnohosti vesmíru, kolem které mnozí vědci vyplýtvali tolik inkoustu, postačí jedna elementární úvaha. Tyto vesmíry se buď vzájemně ovlivňují nebo ne. V prvním případě tvoří jeden vesmír. V druhém jsou vzájemně nepoznatelné, a proto bezvýznamné pro vědu”55 Na druhou stranu nevylučuje inflační model.

John Leslie tvrdě kritizuje teorie více vesmírů a považuje je za druh intelektuální lenosti a upozorňuje, že věda nepodporuje hypotézu souborů více světů o nic víc než existenci Boha.56 Ať již se silným antropickým principem souhlasíme či nikoli, je mu možné přiřknout přinejmenším dvě zajímavé zásluhy o rozvoj vědy. Předně přišel s diskusí o tom, zda by byl možný jinak vypadající vesmír a jak by vypadal. Diskuse ohledně konstant je možné hodnotit jako obecně vědecky přínosné a zajímavé. Na druhou zásluhu upozorňuje Merleau-Ponty, když říká, že se jedná o pohled na vesmír ze zcela jiného úhlu pohledu než bylo doposud zvykem a že odvážný antikoperníkovský pohled na vesmír může přinést jistě mnoho podmětného. Aavšak stále nevíme, jak diskuse okolo tohoto principu dopadnou.57


5.5 Kritické shrnutí

Pokud jde o současné hodnocení slabého antropického principu, tak nejčastěji se objevuje námitka, že se jedná o tautologii - větu, která nepřináší nic nového, proč by neměla být nazývána principem.58 Tento názor zastává například nizozemský filosof Willem Dress. Většina akademické obce se ale dnes přiklání k názoru, který říká slabý antropický princip může být pojímán jako vědně bezrozporný a svým způsobem přínosný závěr. Peter Kirschenmann v něm vidí metodologické síto pro kosmologické teorie, Fred Hallberg upozorňuje na to, že má slabý princip charakter podobný jako Kantovy transcendentální dedukce. Vymezuje tak prostor pro dialog vědy a víry, jako vzájemně ne nutně rozporných východisek.59

O mnoho zajímavější je diskuse okolo silného antropického principu. E. Krupolc shrnuje základní argumentace uváděné v literatuře proti tomuto principu do následujících bodů:60


  • Silný antropický princip není vědecká hypotéza, nelze ji verifikovat ani falsifikovat. Jedná se o metafyzický či náboženský konstrukt, který nemá s vědou nic společného.

  • Vychází z teologického či epistemologicky idealistického chápání vesmíru.

  • Silný antropický princip je subjektivistický, antropomorfní a vysvětluje stav vesmíru a posteriori, tedy jen na základě zkušenosti, není schopen predikce.

  • Je spekulativní, neověřitelný, riskantní a vědecky nepřijatelný.


Pokud se podíváme na jednotlivé body, pak je možné na řadu z nich najít poměrně jednoduché námitky. Při pohledu na současné modely vzniku vesmíru, pak jen málokterý je schopen predikce principiálně. A pokud již predikci či schopnost ověření nabízí, není možné je dnes úspěšně měřit. V jistém slova smyslu jsou problematické i další námitky a to především ve smyslu Gödelových axiomů o neúplnosti. V rámci žádného logické systému není možné dokázat všechno - vždy budeme vycházet z určitých axiomů. Axiomy je možné vyvrátit jen nějakým protipříkladem, tedy důkazem, že vedou k určitému sporu. To se ale u existence “plánu stvoření” nedaří již více než tři sta let.


5.6 Inteligentní design a problém vědomí

V polovině dvacátého století se začala poměrně silně rozvíjet teorie inteligentního designu, která se snažila (poněkud jinou cestou nežli antropický princip) vysvětlit vztah stvoření a stvořitele. Rozvoj paleontologie, fyziky či biologie v tomto období akcentoval úžas nad tím, že je se na zemi vyvinul život v inteligentní formě. V zásadě lze mluvit o třech základních modelech tohoto vztahu.

Prvním je striktní materialismus, který se odvolá na metodologické omezení fyziky – co bylo před velkým třeskem, je experimentálně nedostupné a nemá smysl o tom vědecky hovořit. Nic mimo měřitelné veličiny neexistuje a je pouze zdáním. Žádný stvořitel není – vesmír jest a jediné o čem má smysl přemýšlet, jsou jednotlivé mechanismy, které v něm fungují.

Druhým extrémním postojem je kreacionismus, který je populární zvláště v USA. Jedná se o poměrně rozmanitý proud názorů a přesvědčením, který se odvolává na stvoření světa v šesti dnech, tak jak jej známe z první knihy Bible Genesis. Jde v zásadě o odmítnutí evoluce. Toto názorové stanovisko je velmi problematické směrem k vědě, neboť neumožňuje vysvětlit vznik vesmíru ani jeho fungování na základě soudobých vědeckých teorií.

Někde mezi nimi se nachází prostor pro inteligentní design. Tvůrce netvoří v šesti dnech, ale evolucí, je tedy tím, kdo vhodně nastavuje parametry světa tak, aby v něm mohl vzniknout člověk. Opět je možné hovořit o řadě variant inteligentního designu, které mají různý vztah k problematice duše, nebo samotnému mechanismus vzniku světa. Rozumným způsobem chápaný inteligentní design není v rozporu s vědou, neboť do pole její působnosti nijak nezasahuje.61


5.6.1 Problém vědomí

V předchozích výkladech jsme na problém vědomí narazili již vícekráte v různých podobách. Poměrně pěkně jej ilustruje příklad se slepým optikem. Člověk od narození slepý vystuduje optiku, zná všechny její známé zákony, aktivně se věnuje fyziologii lidského zraku a o vidění jako takovém ví vše, co dnes může člověk vědět. Můžeme - bez ztráty na obecnosti – předpokládat, že zná také řadu dnes ještě neprozkoumaných jevů a je skutečně výborným odborníkem. Přesto, když mu bude operací dán zrak, jeho subjektivní prožitek bude zcela kvalitativně jiný, než soubor zákonů, pouček a pravidel. To, že vidí, by jej nemělo nijak překvapit, ale překvapí. Jde zde o prožitek vědomí.62

Přírodní vědy mají s vědomím potíž, neboť jej lze jen velmi obtížně nějak pojmout metodologicky.63 Stojíme před problémem, jak vysvětlit vztah mysli (či duše nebo vědomí) a těla, aniž bychom narušili zákony zachování energie a další fyzikální principy. Postoj, který by redukoval svět na čistě materiální, je metodologicky velmi obtížný. Jak zdůvodnit, že jeden zdroj zkušeností nadřadíme jinému? Je možné říci, že zjištění zraková jsou hodnotnější než zakoušení pocitu svobodné vůle? Nejsou to při metodologické materialismu v konečném důsledku rovnocenné vzruchy v mozkové tkáni?

Osobně si myslím – stejně jako Jiří Vácha, že zde leží zásadní argumentační břemeno krajního materialismu, se kterým je jen velmi obtížně možné pohnout materialisty přijatelnými prostředky. Jak rozumným způsobem říci, že by zkušenost svobodné vůle měla být méně významná či hodnotná, nežli sledování periodického pohybu kyvadla? Osobně nevím a myslím, že udržitelná pozice, bez užití filosofie pouštějící se mimo hmotná jsoucna, není.

Stojíme tedy před problémem vědomí a toho, jak je možné, že lidská vůle může zasahovat do procesů hmotných. Zatím zřejmě žádné dobré vysvětlení neexistuje, ale objevují se různé zajímavé pokusy. Představme si, že máme kužel ve velmi labilní pozici (dokonalý kužel stojící na svém vrcholu). Pak i velmi malá změna – fyzikálně neměřitelná – může mít důsledky jednoznačně zachytitelné a měřitelné, jako je například pád kuželu.64 Jistě si lze najít dobrý způsob jak zajistit přesné splnění všech fyzikálních zákonů na modelu „jemně šťouchající duše.“

Leibniz říkal, že i kdybychom se mohli velmi zmenšit – a to tak, že bychom mohli procházet mozkem a pozorovat, jak pracuje, nemohli bychom zjistit žádný prožitek, zachytit myšlenku nebo najít něco, co celý mozek řídí.65 Člověk bez vědomí by byl jen zombie, která může chodit, pracovat, dělat různé úkony, ale přesto bude dosti odlišná od člověka. Slovy de Chardina, i když člověka rozebereme na jednotlivé atomy, každý nakopírujeme a sestavíme znovu, nezískáme člověka. Něco zde bude chybět. Toto vědomí bude jistě velmi zajímavé při experimentech s teleportací, kterou známe z sci-fi filmů, kde jsou přenášeny postavy, kterým je zachována jejich identita nejen tělesná, ale také duchovní.


5.7 Závěr

Zdá se, že jakkoli je antropický princip komplikovanou a komplexní problematikou, představuje jeden ze zajímavých mostů, které se mezi filosofií a fyzikou nacházejí. Je ukázkou toho, že původní, čistě fyzikální otázka existence Eddingtonových koincidencí se stala námětem filosofického bádání a kosmologických konstrukcí, aby vyvolala nové fyzikální modely, které již opět do světa fyziky neodmyslitelně patří.

je silný antropický princip spíše otázkou metafyziky a kosmologie filosofické, je dobré se na něj podívat optikou fyziky a ptát se, zdali nemůže pro ni přinést něco zajímavého, inspirativního či objevného.66 Ze současného studia okolo antropického principu se silně ukazuje, že život ve vesmíru je čímsi mimořádně vzácným a nelze vědecky rozhodnout, zdali ještě někde jinde, v našem vesmíru existuje. Život je vzácným jak v našem vesmíru, tak také v dalších, myslitelných vesmírech, tak jak by je předpokládal mnoha vesmírový model.

Rozhodnout, zda-li je či není antropický princip (v různých verzích a silách) vědeckou teorií či nikoli není snadné. Bude totiž záležet na tom, z jaké pozice filosofie vědy k němu budeme přistupovatzdali z pozice neopozitivisty Carnapa, pak se zdá, že bychom mohli za vědní opravdu označit. Řada experimentů a zajímavých předpovědí je možné pomocí tohoto principu provést a další možná objevíme v průběhu času. Druhým hlediskem by mohlo ale být kritérium falsifikovatelnosti, které staví jako základní kámen vědy Popper. V tomto kontextu by zřejmě antropický princip neuspěljen těžko si lze představit experiment, který by umožnil jej falsifikovat v podmínkách našeho vesmíru.


5.8 Doporučená literatura pro další studium

BARROW, John D; NOVOTNÝ, Jan. Nové teorie všeho : hledání nejhlubšího vysvětlení. 1. vyd. v českém jazyce. Praha : Argo, 2008. 271 s. ISBN 9788073631864.

JERSÁK, Jiří.  Mohou být základní fyzikální konstanty proměnlivé?. Vesmír 83, leden 2004 str.13-15.

KRUMPOLC, Eduard. Antropický princip v perspektivě dialogu mezi přírodní vědou, filozofií a teologií. 1. Univerzita Palackého v Olomouci, 2002, 214s. ISBN 80-244-1523-2.

PRIGOGINE, Ilya. Řád z chaosu : nový dialog člověka s přírodou. 1. vyd. Praha : Mladá fronta, 2001. 316 s. ISBN 8020409106.

ŠVANDOVÁ, Blažena; NOVOTNÝ, Jan. Dialog nejen o antropickém principu. Vesmír. 1992, 71, s. 527-529. ISSN 0042-4544.


3 Nejde o konstantu v pravém slova smyslu, neboť se s časem mění. Přesto je zde uváděna jako jeden z klíčových parametrů, který má vliv na možnost vzniku inteligentního pozorovatele.

5 Vztažené na stejné, nabité částice v konstantní vzdálenosti od sebe.

6 Poloměr protonu je diskutabilní pojem. Jeho (alespoň elementární) popis najdeme v části věnované příkladům.

8 Zajímavé je, že již v roce 1930 publikoval knihu z názvem „Why I Believe in God: Science and Religion.“ Je tak oprávněné se domnívat, že hledání koincidencích velkých čísel pro něj mělo náboženskou motivaci.

9 Dirac, P.A.M.: The Cosmological Constants. Nature, 139 (1937), p. 323.

11 Dicke, R.H.: Dirac's Cosmology and Mach's Principle. Nature, 192 (1961), p. 440-441.

12 Grygar, J.: Pád, nebo sláva antropického principu?, str. 170-172.

18 Šild, V:. Zamyšlení se nad antropickým(nepatří sem slůvko:entropickým?) principem, str.4.

19 Jersák, J.:  Mohou být základní fyzikální konstanty proměnlivé?, str.13-15.

21 Jersák, J.:  Mohou být základní fyzikální konstanty proměnlivé?, str.13-15.

22 Jersák, J.:  Mohou být základní fyzikální konstanty proměnlivé?, str.13-15.

23 Hlavatý, M.: Text k přednášce Paralelní světy.

24 Barrow, J. D.: Teorie všeho, str. 124.

25 Barrow, J. D.: Teorie všeho, str. 128.

26 Barrow, J. D.: Teorie všeho, str. 131.

27 Zpracováno podle přednášky Zdeňka Bochníčka Viditelné světlo, v rámci předmětu Fyzika v živé přírodě.

28 Zatímco tradiční zastánce antropického principu se věnuje konstantám, lidé studující inteligentní design jsou obvykle zaměření na konkrétní fenomény – lidské oko, mozek, DNA. Ukazuje se, že obvykle jde o systémy, které není možné efektivně fyzikálně popsat, neboť jsou příliš složité. Zastánce inteligentního designu by zřejmě nejčastěji argumentoval tak, že Designer v okamžicích možné bifurkace zvolil „správnou“ variantu. Jde o jakési „šťouchání“ do systému s „nulovou silou.“ Například jednotlivé fluktuace náhodné být nemusí, ač jako statistický celek vykazují nahodilé hodnoty.

31 Do značné míry je popis jednotlivých modelů převzat z Michal Hlavatý, Text k přednášce Paralelní světy, 2007. <http://74.125.155.132/scholar?q=cache:X8wi8LFem-EJ:scholar.google.com/+Antropick%C3%BD+princip&hl=cs&as_sdt=2000>.

34 Teorii pak podrobněji rozpracoval J. B. Zeldovič.

35 Je to podobné jako v kvantové mechanice. Vlnová funkce je dána superpozicí všech možných stavů objektu, ale při měření je zaznamenán pouze jediný z nich. Pokud je měření možné jen jedno nemá smysl mluvit o pravděpodobnosti, ale jen o aktualizaci nějaké z potenciálních možností.

36 Novotný, J.: Dialog nejen o antropickém principu.

39 Viz např. Michio Kaku: Introduction to superstrings and M-theory.

43 Pokud uvažujeme o vesmíru jako o plynu, což s dobrou přesností můžeme, není možné, aby se plyn expandující do volného prostoru začal po čase smršťovat. Tím, že se rozpíná roste entropie systému. Pokud narůstají vzdálenosti, klesá intenzita gravitační síly, takže není nic, co by umožnilo opětovné stlačení vesmírné hmoty.

47 Kulhánek, P.: Na úsvitu času.

50 Kulhánek, P.: Na úsvitu času.

51 Barrow, J. D.: Teorie všeho, str. 137.

52 Barrow, J. D.: Teorie všeho, str. 140.

53 Novotný, J.: Dialog nejen o antropickém principu.

54 Vácha, M.: Stvořil Bůh vesmír nebo ne?

55Krupolc, E.: Antropický princip v perspektivě dialogu mezi přírodní vědou, filozofií a teologií, str. 83.

56Tamtéž

57 Krupolc, E.: Antropický princip v perspektivě dialogu mezi přírodní vědou, filozofií a teologií, str. 85.

58Krupolc, E.: Antropický princip v perspektivě dialogu mezi přírodní vědou, filozofií a teologií, str. 70.

59Krupolc, E.: Antropický princip v perspektivě dialogu mezi přírodní vědou, filozofií a teologií, str. 71.

60Krupolc, E.: Antropický princip v perspektivě dialogu mezi přírodní vědou, filozofií a teologií, str. 78.

61 Vždy ale záleží na tom, jaká pozice je v rámci inteligentního designu zastávána. Může jít například o představu, že designér v rámci určitých fluktuací zasahuje do systému tak, aby se vyvíjel „správným směrem,“ ale tyto zásahy jsou statisticky kompenzovány jinými fluktuacemi, například v případě nerovnovážných termodynamických procesů.

62 Vácha, J.: Inteligentní plán není zcela mrtev, str. 116.

63 Vácha, J.: Inteligentní plán není zcela mrtev, str. 116.

64 Vácha, J.: Inteligentní plán není zcela mrtev, str. 117.

65 Vácha, J.: Inteligentní plán není zcela mrtev, str. 118.

66 Novotný, J.: Dialog nejen o antropickém principu.