Petr Kulhánek: 2005 – světový rok fyziky
Milí čtenáři,
jak asi víte, byl rok 2005 vyhlášen rokem fyziky. Uplyne sto let od roku
1905, který se stal jakýmsi zlomem mezi klasickou a současnou fyzikou. V roce
1905 byla publikována speciální relativita a vysvětlen fotoelektrický jev. Oba
objevy jsou neodlučně spjaty s jménem Alberta Einsteina a oba odstartovaly
revoluci ve fyzice, s jejímiž důsledky jsme se nevyrovnali dodnes.
Speciální relativita vyústila v roce 1916 v obecnou relativitu, moderní
teorii gravitace, která se obejde bez kontroverzního pojmu síly.
Tělesa svou přítomností zakřivují čas a prostor kolem sebe. Chod času
i geometrické vlastnosti prostoru závisí na přítomnosti těles. Každé těleso se
pohybuje v tomto zakřiveném časoprostoru po nejrovnějších možných drahách, tzv.
geodetikách. Trajektorie těles nejsou již dány silovým působením, ale zakřivením
času a prostoru. Zcela revoluční myšlenka, která přivedla lidstvo k černým
děrám, gravitačním čočkám, expandujícímu vesmíru a časoprostoru strhávanému
rotujícími tělesy.
Naopak vysvětlení fotoelektrického jevu bylo jedním ze startovních mechanismů
kvantové teorie. Za její zrod je možné považovat již rok 1900, kdy Planck pomocí
kvant energie vysvětlil záření absolutně černého tělesa. Tenkrát šlo ale jen
o pomocný matematický aparát k vysvětlení fyzikálního jevu. Albert
Einstein šel dále. V roce 1905 získala Planckova kvanta skutečnou podobu – podobu
částic, ze kterých se skládá světlo. Později se ukázalo, že tyto částice jsou
kvanta elektromagnetického pole zodpovědná za elektromagnetickou interakci. Kvantová teorie se postupně stala teorií tří interakcí –
elektromagnetické, slabé a silné. Opět nepoužívá pojem síly, interakce probíhá
prostřednictvím výměnných (polních, intermediálních) částic.
Rok 1905 tak odstartoval dvojí, trochu schizofrenní nazírání na svět. Obecná
relativita je vynikající teorií gravitace, kvantová teorie vynikající teorií
ostatních tří interakcí. Obě teorie slavily v průběhu uplynulých sta let
mimořádné úspěchy, obě se staly nejvýznamnějšími fyzikálními teoriemi vůbec.
V současné době samozřejmě probíhají intenzívní snahy o sjednocení obou pohledů na
svět. Většina snah vede na fascinující teorii strun ve vícerozměrném
časoprostoru.
Co nám tedy přineslo uplynulých sto let? Myslím si, že v budoucnosti bude
20. století spojováno především s obecnou relativitou, kvantovou teorií pole
a nástupem počítačů. To je třetí fenomén, kterého bych se chtěl dotknout. To, co
znamená nástup výpočetní techniky v běžném životě, vnímá velmi intenzívně každý
z nás. Počítač dávno není prostředkem k počítání. Díky internetové revoluci
umožňuje získávání informací všeho druhu, slouží k textovému, grafickému i logickému
zpracování informací. Jeho role ve fyzice má ale kromě informačního
zdroje i původní smysl. Počítače slouží k rozsáhlým výpočtům, numerickým
simulacím složitých dějů. V roce 1905 měla fyzika dvě neoddělitelné součásti –
experiment a teorii. V roce 2005 má tři – experiment, teorii a numerické
simulace. Každá z těchto tří součástí potřebuje ke svému životu ostatní dvě
a bez nich by byla bezcenná.
K nejpalčivějším problémům fyziky roku 2005 jistě patří sjednocení všech čtyř
interakcí do jednotného hávu, pochopení podstaty temné hmoty a energie,
rozluštění tajemství velkého třesku a pochopení vztahu mezi hmotou a antihmotou.
Doufejme, že příštích sto let ve fyzice bude stejně a snad i více plodných jako
století proběhlé.
WYP 2005 – logo světového roku fyziky. Má připomínat kužel
budoucnosti a minulosti pro událost ve speciální relativitě.
Server Aldebaran Vám bude nadále přinášet novinky z fyziky a astronomie,
budeme se s Vámi těšit z každého významného objevu a budeme se modlit, aby
fyzika na FEL ČVUT nezanikla právě v roce fyziky. Katastrofální stav výuky by si
právě v roce fyziky zasloužil důslednou reformu, která by přenesla výuku
fyziky do současnosti.
Mé novoroční přání? Ať se Vám všem daří v osobním i profesním životě. Ať
fyzika vzkvétá a rok 2005 je pro ni stejně významný jako byl rok 1905. A katedře
fyziky přeji reformu, která ji po promarněných létech opět přivede do centra
zájmu studentů.
Petr Kulhánek
|
