Každý váš nádech obsahuje atom, který kdysi vydechla slavná herečka Marilyn Monroe. V horním patře budovy stárneme o něco rychleji než v přízemí a atom může být na mnoha různých místech zároveň, asi jako kdybyste byli v jeden moment v Praze i v New Yorku.
To všechno jsou věty z knihy Kvantová teorie nikoho nezabije od britského autora Marcuse Chowna (67). Na první pohled nedávají moc smysl, a přesto jsou všechny do jedné pravdivé. Jak je to možné? Protože kvantová teorie.
Máte v sobě T-Rexe
Svět je tvořen hmotou, tedy atomy, přičemž veškerá jejich hmota je soustředěna v neuvěřitelně malém jádru, které je stotisíckrát menší než celý atom. Z toho vyplývá, že astronomických 99,99999999999 procent objemu běžné hmoty představuje absolutně prázdný prostor.
Kdyby existoval způsob, jak toto prázdno vymáčknout z atomů našich těl, celé lidstvo by se bez problému vešlo do prostoru o objemu jediné kostky cukru. Další úžasnou a současně těžko uchopitelnou skutečností je samotná velikost částic.
Atomy jsou tak nepatrné, že kdyby se miliardy atomů obsažené v jediném vydechnutí rovnoměrně rozprostřely v zemské atmosféře, každý kousek vzduchu o objemu jediného nadechnutí by musel několik těchto částic obsahovat.
„Jinými slovy, každý váš nádech obsahuje alespoň jeden atom, který vydechl Albert Einstein, Julius Caesar, Marilyn Monroe, či dokonce poslední Tyrannosaurus Rex procházející se po Zemi,“ napsal Marcus Chown (67), renomovaný vědecký publicista a dlouholetý konzultant na poli kosmologie pro časopis New Scientist.
Navíc se ukazuje, že starodávní autoři Bible měli pravdu, když slavnému výroku o prachu dali křídla. Atomy zemské biosféry se totiž neustále samy recyklují. Když jakýkoliv organismus zemře, rozloží se a jeho stavební prvky se vracejí do půdy i do atmosféry, odkud je opět pozřou rostliny a zvířata.
„Atom uhlíku v mém srdečním svalu třeba někdy vězel v kůži dinosaura a atom vodíku na pokožce mého nosu kdysi patřil do chobotu slona,“ přemítá norský spisovatel Jostein Gaarder (74) ve svém slavném románu Sofiin svět.
Život je jako Lego
Atomy fungují v podstatě jako kostičky stavebnice Lego. Mají různé velikosti i vlastnosti, a když je pospojujeme nekonečným počtem způsobů, můžeme vytvořit růži, zlatou cihlu, psa nebo člověka. Vše závisí pouze na počtu a uspořádání různých kombinací.
Slavný americký fyzik a nobelista Richard Feynman nad tím kdysi zapřemýšlel z historického pohledu. „Kdyby při nějaké katastrofě měly být zničeny veškeré vědecké poznatky a pro budoucí generace mohla být zachována jen jedna jediná věta, řekl bych: Všechno se skládá z atomů,“ prohlásil vědec.
A stejně jako je pro lidstvo důležitá hmota, je nepostradatelné i světlo a jejich vzájemné působení. Mezi dva největší vědecké úspěchy posledního století patří Einsteinova obecná teorie relativity a kvantová teorie. Tyto koncepty vysvětlují prakticky všechno o okolním světě i o nás samých.
Kvantová teorie v podstatě stvořila moderní svět. Vysvětluje nejen to, proč máme pod nohama pevnou zem a proč svítí Slunce, ale stojí i za vznikem počítačů, laserů nebo jaderných reaktorů.
Fotony a vlnový paradox
Problém spočívá v tom, že světlo se někdy chová jako vlna a jindy jako proud částic, tedy fotonů. To bylo pro fyziky na počátku dvacátého století nesmírně těžké přijmout, ale příroda to tak prostě nastavila.
„V pondělí, ve středu a v pátek přednášíme vlnovou teorii a v úterý, ve čtvrtek a v sobotu teorii částic,“ vtipkoval anglický fyzik William Bragg už v roce 1921.
Sklo v okně není zcela průsvitné, propouští zhruba 95 procent dopadajícího světla a zbylých 5 procent odráží. Pokud je světlo vlna, dá se to pochopit velmi snadno, protože vlna se jednoduše rozdělí na velkou a malou část.
Pokud je ale světlo proudem částic, proč střet s oknem nepůsobí na všechny fotony stejně? Jak je možné, že část Identických fotonů projde a část se odrazí zpět?
Kostky s Bohem
Albert Einstein (60) si uvědomoval, že slovo identický má v mikroskopickém světě úplně jiný význam. Každý foton má přesně stejnou pravděpodobnost, že oknem projde, i to, že se odrazí. Neexistuje způsob, jak předpovědět, co se stane s jednou konkrétní částicí, protože vše závisí čistě na náhodě.
Zatímco v našem běžném světě se dá skoro všechno spočítat a předvídat, v mikroskopickém světě to neplatí. Je absolutně nemožné předpovědět chování jednoho fotonu, částice se chová zcela bezdůvodně.
Právě tato nepředvídatelnost je samotnou podstatou mikrosvěta. Kdykoliv se podíváte na okno, hledíte na ohromující pravdu, že celý vesmír stojí na principu náhody.
Einsteina tato myšlenka natolik rozčilovala, že se jí vzepřel a prohlásil: „Bůh nehraje s vesmírem v kostky.“ Kdepak, Alberte, bohužel hraje. Britský fyzik Stephen Hawking k tomu později suše poznamenal: „Nejenže Bůh hraje s vesmírem v kostky, navíc je vrhá i tam, kde je nemůžeme vidět.“
