Světoznámý popularizátor vědy Brian Cox: Černé díry odkrývají tajemství prostoru a času

Nacházíme se uvnitř kvantového počítače? Zdánlivě bláznivou otázku před nás klade studium černých děr, podivných výtvorů gravitace v centrech galaxií a tam, kde dříve zářily nejhmotnější hvězdy. K jakým závěrům vede výzkum záhadných útvarů, z nichž nemůže uniknout žádná hmota ani světlo? „Podle mě jsou to možná nejzajímavější přírodní objekty vůbec,“ říká britský fyzik, světoznámý popularizátor vědy i bývalý úspěšný muzikant Brian Cox, spoluautor nové knihy o tajemstvích černých děr, která právě vychází česky. 

Než se dostaneme k černým dírám. Jak vzpomínáte na dobu na konci osmdesátých a začátku devadesátých let, kdy jste hrál v rockových kapelách na klávesy? Věděl jste už tehdy, že chcete studovat fyziku?

Jak daleko moje paměť sahá, vždycky jsem chtěl být astronom. Hudba mě začala zajímat asi v jedenácti a v osmnácti jsem začal hrát ve skupině, kterou založil klávesista skupiny Thin Lizzy (jmenovala se Dare – pozn. aut.). Dostali jsme šanci nahrát desku, takže jsem nešel na univerzitu. Natočili jsme pak dvě alba, jezdili po koncertních šňůrách po Evropě, v Británii jsme dělali předkapelu Jimmymu Pageovi a taky Europe, kteří tehdy hráli třeba hit Final Countdown. Bylo to pár skvělých let, po kterých jsem si ale uvědomil, že se opravdu chci věnovat astronomii a fyzice. Opustil jsem kapelu a nastoupil na Manchesterskou univerzitu. Hudbu mám rád pořád a pořád sporadicky hraju, ale po těch pěti letech, kdy jsem se jí věnoval naplno, jsem pochopil, že mířím jinam. 

Bylo těžké studovat obtížnou matematiku a fyziku ve vyšším věku?

Bylo to snazší. Měl jsem mnohem větší motivaci, než bych měl v osmnácti. Potřeboval jsem těch pár let dělat něco jiného, abych se pak mohl vrátit k tomu, čemu se opravdu chci věnovat. 

Proč mohou být černé díry klíčem k porozumění kosmu?

Podle mě jsou to možná nejzajímavější přírodní objekty vůbec. Nabízejí lepší vhled do toho, co jsou ve skutečnosti prostor a čas. Můžeme díky nim – byť zatím jen letmo – nahlédnout hlubší strukturu uspořádání přírody, než popisuje Einsteinova obecná teorie relativity. A zjišťujeme strašně zajímavou věc: techniky, které jsme museli vyvinout, abychom černým dírám porozuměli, souvisejí se znalostmi, nápady a vědomostmi, které potřebujeme, abychom mohli postavit kvantový počítač. To je fascinující. 

Kvantový počítač je fyzikální aparatura, která provádí výpočty či simulace určitých procesů a využívá při tom jevy z kvantového světa. Funguje tedy vesmír podobně? Co přesně nám zkoumání černých děr prozradilo?

Kvantová mechanika a obecná teorie relativity nedovolují, aby byla jakákoli informace zničena. Zároveň se ale zdálo, že použijeme-li obě teorie ke studiu černých děr, vyplývá z nich, že černé díry informaci ničí. Ukázal to důležitý počáteční výpočet Stephena Hawkinga z roku 1974. Dnes víme, že se Hawking mýlil. Veškerá informace o všem, co černá díra během života pohltí, se nakonec dostane ven obtisknuta v takzvaném Hawkingově záření. Nerozumíme přesně tomu, jak se to děje, ale zdá se, že existuje hlubší teorie času a prostoru, kterou může přiblížit následující analogie: o člověku můžeme říci, že je pouhou soustavou atomů. Nebo můžeme říci, že člověk je bytost, která má vědomí – a to vědomí se vynoří, objeví jako produkt této složité soustavy atomů. Podobně se díky studiu černých děr zdá, že se prostor a čas vynoří, objeví se jako produkt oné hlubší teorie. Jako produkt velmi malých stavebních kamenů – objektů, kterým někdy říkáme Q-bity, kvantové bity – jednotky kvantové informace. Jejich povahu neznáme, nevíme, co jsou zač. Známe jejich velikost, ale to je vše, co o nich víme.