Záhadné informace (1); šedá zóna poznání |
| Tisk | |
leden 2005Podivné chováníZáhadnými informacemi nemáme v tuto chvíli na mysli nějaká tajemná sdělení, dejme tomu jakýchsi tajemných našeptávačů, ale chování informace jakožto fyzikální veličiny. Toto chování se totiž za jistých okolností stává dosti podivným. Nelze dokonce vyloučit, že na jeho základě by časem mohl být odhalen klíč k objasnění jevů, na které v našem světě někdy narážíme a považujeme je dosud za záhadné a nevysvětlitelné. InformaceČasto čteme či slýcháme, že žijeme ve věku, kterému vládnou informace. Odhlédněme však od tohoto laciného novinářského klišé i od takového významu slova “informace“, kterým je míněn pouze zprofanovaný mediální jev, tedy sotva víc, než se dá vyjádřit jadrným českým slovem “drby“. A pokusme se chápat informaci v užším, přesnějším, technickém pojetí, podobně jako třeba fyzikální veličinu. To nám umožní poodhalit skutečný význam, kterým se informace projevuje v přirozené realitě našeho světa. Především se můžeme dovědět, že [1]: “Informace je znalost o určitém stavu věcí a procesů v jisté části vnímané reality; k přenosu informace slouží zpráva, která je (v technickém smyslu) představována souborem znaků nebo stavů.“ Teprve správnou interpretací resp. dekódováním zprávy lze získat její vlastní informační obsah, tedy informaci. Z toho vyplývá, že je-li zpráva nesrozumitelná, nemusí to nutně znamenat, že neobsahuje žádnou informaci. Je jen třeba použít ten správný klíč ... Zakladatel kybernetiky Norbert Wiener (1894-1964) chápal informaci jako veličinu nezávislou na hmotě a energii, a tvrdil, že právě trojkombinace – hmota – energie – informace – představuje nejvlastnější základ naší technologické civilizace [1]. Informace a entropieNa jiném místě našich stránek hovoříme o entropii. Připomeňme zde proto, že chování entropie a informace je protikladné. Stručně řečeno, s rostoucí entropií (neuspořádaností) systému se snižuje (ztrácí) i v něm obsažená informace a naopak. Tato skutečnost vedla vědce k tomu, že začali interpretovat informaci jako negativní entropii, tedy tzv. negentropii. Případně se lze někdy setkat i se “zrcadlově převráceným“ pojetím tohoto vztahu, kdy entropie je označována jako “neginformace“. Zase ty karty …Komu by toto nestačilo, může si vzpomenout na náš “entropický“ balíček karet. Jeho nejvýše uspořádanému stavu, který jsme označili jako “všechny karty dobře“, odpovídá nejpřesnější informace. Víme totiž, že tomuto uspořádání balíčku jednoznačně přísluší přesná a jediná posloupnost karet. Jak je tomu však u méně uspořádaného stavu balíčku, který jsme označili “jedna karta špatně“? Zde nejsme schopni dovědět se nic jiného, než že, jak jsme jednoduše vypočetli, toto uspořádání balíčku může nabýt 2652 možných variant, v nichž bude vždy právě jedna karta umístěna špatně. A co platí pro balíček karet, platí i pro veškerou ostatní realitu. Lze to dokonce i matematicky popsat a dokázat; bez toho se zde však raději obejdeme. Pokročme nyní od našich karet někam úplně jinam. Totiž k samotnému Bohu. Nepotřebná hypotéza?Stále se vyvíjející přírodověda dospěla v závěru devatenáctého století k představě materialistického, zdánlivě jasného a bezrozporného řádu, založeného na newtonské fyzice. Byl tak vytvořen obraz mechanické funkcionality našeho světa, ve kterém se téměř vše zdálo být jasné, vysvětlitelné, vypočítatelné, dokazatelné nebo předpověditelné. Nebyl tak ponechán již téměř žádný prostor pro nejasnosti či tajemství, které by snad ještě mohly být odhaleny, anebo by dokonce zůstaly, jako jakýsi víceméně trvalý opar vznešeného tajemna a nepoznatelnosti, vznášející se nad naším jinak prozaickým a poměrně mizerným světem. Stále více se prosazovalo odmítání i toho nejvyššího a nejtajemnějšího vlivu v našem světě, v nějž dosud věřily milióny. Jako typický pro tuto situaci bývá obvykle uváděn populární výrok francouzského matematika a fyzika Pierra Simona de Laplace (1749-1827), navazujícího ve svém bádání na svého velkého anglického předchůdce Isaaca Newtona (1643-1727). Traduje se, že když byl Laplace dotázán Napoleonem, proč v jeho díle nikde není ani zmínka o Bohu, jeho slavná odpověď zněla: “Pane, tuto hypotézu jsem nikde nepotřeboval.“ Stopy chaosuVývoj fyziky během dvacátého století, za nejvýznamnější z jeho vrcholů jmenujme zejména teorii relativity a kvantovou mechaniku, však ukázal, že přirozený řád našeho univerza bude patrně složitější, než se zdálo na základě původních newtonských představ. Postupně dokonce došlo k převratným změnám v názorech na hmotu, čas, prostor i vesmír. V souvislosti s entropií jsme již jinde hovořili o tom, že vůbec samotná existence přirozeného řádu našeho světa a života je zřejmě vykoupena jakousi zákonitou spojitostí s jeho protipólem, chaosem. Ano, jakoby tento řád byl navždy “okořeněn“ jistou nezbytnou dávkou chaosu, míněného zde samozřejmě ve smyslu fyzikálním. Nám však již nyní bude zřejmé, že za “stopou chaosu“, táhnoucí se naším světem, lze tušit nejen jistou ztrátu uspořádanosti, řádu, tedy nárůst entropie, ale zároveň i ztrátu informace. Což jinými slovy znamená výskyt neurčitosti, nepředpověditelnosti a tedy i nepoznatelnosti jevů. Ukazuje se tak, že na mikroúrovni hmoty i na makroúrovni vesmíru, tedy mimo “běžné dimenze“ našeho denního života, vnímatelné našimi smysly, existují jevy, které nelze poměřovat dřívějšími tradičními měřítky, založenými na jistotě, jednoznačnosti či absolutnosti. Začíná se tak zdát, že obraz nejhlubších přirozených základů našeho univerza, postupně odhalovaný pomocí vědy, nabývá překvapivě bizarních forem. Božská hra v kostkyO tom, že i velcí či největší fyzikové cítí potřebu, vyrovnat se vnitřně, lidsky a filosoficky s “praktickými“ důsledky těchto poznatků, shromážděných dnes převážně chladně neosobní vědou, svědčí např. známé výroky Alberta Einsteina či Stephena Hawkinga [2]. Připomeňme, že Einsteinova teorie relativity, jakkoliv byla revoluční, je řazena mezi klasické fyzikální teorie. Za takové jsou označovány teorie používající spojitě proměnných veličin, přičemž v principu je možné přesné stanovení jejich hodnot. Jinak řečeno, eventuální nepřesnosti měření prováděných v klasické fyzice jsou dány pouze nepřesností měřicích přístrojů či postupů. Průlom do těchto téměř idylických poměrů klasické fyziky provedla kvantová mechanika. Einstein (1879-1955) ji však při konstrukci své teorie relativity prakticky nebral v úvahu, což se dnes jeví jako jistý paradox v historickém vývoji fyziky. A to tím spíše, že Einstein se na počátečním rozvoji kvantové mechaniky velmi významně podílel. Ale později se od ní odvrátil a neměl ji rád. Byl v pravém smyslu slova klasickým fyzikem, či spíše završitelem klasické fyziky, zvyklým na exaktní a jednoznačné matematické vyjádření vztahů. Nesmířil se s neurčitým, “rozmazaným“ prostředím kvantové mechaniky a svůj rezervovaný vztah k ní vyjádřil známým výrokem: “Bůh nehraje v kostky.“ Velký fyzik současnosti, pátrající po nejhlubších tajemstvích hmoty, prostoru a času, Stephen Hawking, tento výrok o několik desítek let později trefně parafrázoval. Ve snaze o vyjádření obtíží, které musí vědec při objasňování tajemství našeho vesmíru překonávat, prohlásil: “... Bůh nejenže v kostky hraje, ale občas je hází i tam, kde je nemůže nikdo vidět.“ Ochrana tajných informací?V souladu s tímto výrokem poukazuje řada vědců v oblasti kvantové fyziky na podivné a jakoby zlomyslné chování kvantových částic, vyznačujících se, jak víme již ze školy, tzv. dualitou, tedy schopností nabývat za jistých okolností jak charakteru vlnění (záření), tak i charakteru hmotných částic; typický příklad představují fotony. Mimochodem zdá se, že dualisticky rozpolcený pohled na částice, poněkud mysteriózně považované, jak kdy, buď za hmotné objekty nebo za vlnění, by mohl být nakonec zase sjednocen, a to na základě tzv. teorie superstrun; to však jen na okraj. Zatím se však vědci museli a musí potýkat s pocitem, jakoby k přechodům částic do jedné či druhé podoby jejich dualistického charakteru docházelo během různě uspořádaných experimentů “záměrně“, a to vždy tak, aby informační výtěžek pokusu byl pro člověka co nejmenší [3]. Tyto poznatky vedou někdy k úvahám, zda do naší reality není zabudován jakýsi skrytý “systém ochrany informací“, který by měl člověku principielně znemožňovat odhalení právě těch nejhlubších přírodních tajemství. Uvědomělé částice?Ti nejromantičtější a nejdobrodružnější duchové pak dovádějí tuto myšlenku ještě o kousek dále. Neváhají uvažovat o možném stupni jakéhosi vědomí či vlastní vůle částic, které jsou nějakým tajemným způsobem napojeny na vědomí experimentátora. Částice se pak vždy “rozhodnou“ chovat se tak, aby informační výtěžek experimentu byl pro člověka minimální. Jak tomu tak bývá, existuje však i množství vědců “obyčejných“ a až suchopárně střízlivých. Ti jsou pak přesvědčeni, že podivné chování částic nastává prostě v důsledku zpětného ovlivnění (ať známé či dosud neznámé podstaty) sledovaného systému měřicí metodou experimentátora. V každém případě je ovšem jisté, že jakási ochrana, či spíše principiální nedostupnost určitých informací o vlastnostech hmoty, není žádnou fantazií. Alespoň jedna její naprosto konkrétní podoba byla zcela nepochybně prokázána a patří již zhruba osmdesát let k základnímu aparátu moderní fyziky; nazývá se: Heisenbergův princip neurčitostiNěmecký teoretický fyzik, jeden ze zakladatelů kvantové mechaniky, Werner Heisenberg, dokázal v roce 1927 princip, který pod jeho jménem vešel do dějin fyziky; vyplývá z něj: Je principiálně nemožné (není to tedy otázkou dokonalosti měřících přístrojů nebo metod) docílit přesného změření hodnot jistých párů veličin, typicky polohy a současně rychlosti (resp. hybnosti) elementární částice. Větší upřesnění jedné veličiny zákonitě přináší snížení přesnosti veličiny druhé. Hodnoty těchto veličin lze tedy charakterizovat pouze s jistou principiální nepřesností pomocí pravděpodobnosti [4]. Hle, typická podoba proslulé kvantové rozmazanosti. Mimochodem, již zmínění střízliví vědci se právě shodují v tom, že Heisenbergův princip je typickým a exaktně popsaným příkladem situace, kdy aktem pozorování je sledovaný fyzikální jev ovlivněn natolik, že nikdy nelze obdržet jakési zcela čisté a pozorovatelem neovlivněné hodnoty. Mnozí z těchto vědců dokonce považují tuto záležitost za obecně platnou. Takže jsou přesvědčeni, že vždy existuje principální neodlučitelnost vlivu pozorovatele od objektu měření [5]. Ta pak zákonitě zabraňuje získání objektivních, “čistých“, lidskou aktivitou nezkreslených informací. Pozorovatel a vesmírNěkteří vědci se dokonce domnívají, že obecný princip spojitosti mezi pozorovatelem a pozorovaným objektem platí i pro celý vesmír. Tedy že člověk vědecky pozorující a zkoumající vesmír s ním vytváří jakousi společnou soustavu, která se, exaktně vzato, chová poněkud jinak, než by se choval vesmír sám o sobě, pokud by nebyl pozorován. Tito vědci neváhají tvrdit, že [5]: “Pozorovatel je pro vznik vesmíru stejně podstatný, jako je vesmír podstatný pro vznik pozorovatele.“ Jinak řečeno, jak k tomu na vysvětlenou dodává Jiří Grygar [5]: “Vesmír, který neobsahuje pozorovatele, jakoby ani nebyl.“ Dle tohoto názoru, k tomu aby bylo s vesmírem vše v pořádku, musí být vnímán. Vesmír a pozorovatel, navzdory jejich jakékoliv vzájemné nesouměřitelnosti, spolu tak vlastně tvoří jakousi prapodivnou avšak nerozlučnou jednotku, jejíž obě součásti se vzájemně ovlivňují a podmiňují. SingularitaMožná, že jiným příkladem jakési “automatické ochrany informací“ může být nemožnost objasnění “samého počátku“ velkého třesku. Dnes se má zato, že k němu, tedy ke vzniku našeho vesmíru, došlo před 15 miliardami let. Tehdy proběhla expanze z původní singularity, vedoucí ke vzniku časoprostoru, jehož chování lze popsat fyzikálními zákony. Singularita sama ovšem představovala extrémní podmínky, v nichž nemohl existovat čas ani prostor, ani neplatily fyzikální zákony. Obvyklý teoretický aparát (zákony popsatelné rovnicemi) k poznání a popisu příslušných procesů zde tak prostě chybí. Má-li však být fyzika fyzikou, nechtějí se vědci spokojit s tímto stavem. Dokáží sice popsat zákonitosti dění až v jistých, byť nepředstavitelně nepatrných okamžicích po velkém třesku, ale ten nejdůležitější moment, ve kterém a jak “to vlastně začalo“, jim stále uniká. Boj o informaceSlavný britský fyzik Steven Hawking píše o svém úsilí o “zprůhlednění“ počátků velkého třesku na základě kombinace teorie relativity s kvantovou mechanikou, přičemž zároveň předpokládá kvantový charakter času i gravitace. Hovoří o dvou pravděpodobných cestách k řešení, tedy o teorii kvantové gravitace, a dále o kvantové teorii formulované jako “součet přes historie“, jejíž základ původně navrhl americký fyzik Richard Feynman. Feynman vycházel z představy, že každá částice v kvantovém systému nemá pouze jedinou historii v časoprostoru, jak bychom zcela samozřejmě předpokládali v klasickém pohledu na svět, ale naopak projde všemi možnými historiemi, které jsou podřízeny jistému pravděpodobnostnímu uspořádání. Pro matematické řešení “součtu přes historie“ na úrovni vesmírného časoprostoru zavádí Hawking veličinu tzv. imaginárního času, který by bylo možno znázornit na ose kolmé k ose reálného času. Konečné výsledky by pak měly být zpětně transformovatelné do soustavy “našeho“ časoprostoru s reálným časem. Velký fyzik k tomu dodává, že imaginární čas má své fyzikální opodstatnění a není pouhým trikem formální matematiky [2]. Ačkoliv bližší pochopení těchto vztahů leží zcela mimo naše možnosti i schopnosti, přesto se alespoň můžeme ptát: Podaří se tímto, nebo snad nějakým jiným “teoretickým trikem“, jednou analyzovat nejvlastnější počátek našeho univerza? Anebo zde vědci opět narazí na jakousi principielní informační bariéru? Experiment EPRTato tři písmena pocházejí z počátku příjmení tří velkých fyziků dvacátého století, tedy Alberta Einsteina, Borise Podolského a Nathana Rosena. Již v roce 1935 se zabývali myšlenkovým experimentem, co se stane, jestliže částice složená ze dvou protonů se rozpadne, a od místa rozpadu se uvolněné protony začnou vzdalovat v navzájem opačných směrech [3]. Již tehdy ti tři slovutní pánové začínali na základě pravidel kvantové mechaniky, která právě objevovali, tušit něco šokujícího. Totiž, že ať se ony protony od sebe jakkoliv vzdálí, v jistém smyslu mezi nimi stále zůstane jakési spojení. Následující rozvoj techniky pak umožnil přejít od myšlenkového pokusu k reálnému. Tak je již po desetiletí vědci laboratorně ověřován experiment EPR s různými částicemi a s různou a stále dokonalejší instrumentací. Kvantová telepatie?Nedávno byly populárně naučným tiskem (a přiznejme si, z jiných zdrojů je sotva kdo z nás schopen příslušné informace čerpat) referovány EPR experimenty prof. Antoina Suareze z Ženevské university (2004); mimochodem, navazují na dřívější a samozřejmě jednodušeji instrumentované pokusy francouzského fyzika Alaina Aspecta (1982) [6]. Průchodem laserového paprsku krystalem generoval Suarez se svým týmem dvojici fotonů, které byly dále odděleně vedeny na dvě shodné “překážkové dráhy“, sestávající z rafinovaně uspořádaných dalších krystalů a zrcadel. Obě dráhy umožňovaly několik cest, kterými mohl foton procházet. Dalo by se očekávat, že každý z obou fotonů bude zcela náhodně “volit“ některou z možností průchodu. To se však nepotvrdilo. Ba právě naopak. Mnohé reprodukce pokusu dokázaly, že fotony vliv náhody eliminují. Oba zvolily vždy zcela shodnou variantu průchodu dráhou. Jakoby se mezi sebou mohly nějak “domlouvat“, jakoby mezi nimi existovalo nějaké informační spojení, probíhající okamžitě, bez jakéhokoliv zpoždění, tedy jakoby mimo čas. Sám prof. Suarez neváhá tento jev pracovně nazvat “kvantovou telepatií“. Jak se však vůbec může šířit informace mezi dvěma částicemi řítícími se rychlostí světla? A to dokonce i v tom případě, pokud se od sebe vzdalují v navzájem opačných směrech (tedy přesně podle “klasického scénáře“ EPR), což bylo docíleno příslušným uspořádáním jejich “překážkových drah“. Informace mezi fotony by se pak musela šířit přinejmenším dvojnásobkem rychlosti světla. To však Suarez vylučuje. Jak tedy vlastně dochází k přenosu informace? Vědec uvažuje o možných relativistických efektech, zároveň však naznačuje i další domněnku [6]. Pokusme se o její přiblížení, ale ponechme celou záležitost raději pouze ve formě otázek. Informační síť?Vyjděme přitom ze dvou faktů: Jednak je pro rozmazaný svět kvantových částic příznačné, že ve své vlnové podobě jsou delokalizovány, tzn. jejich výskyt v prostoru je v podstatě neohraničený, má však pravděpodobnostní charakter. Laicky řečeno, v jistém smyslu se tak částice může vyskytovat zároveň “všude a nikde“. Či poněkud přesněji, tam, kde se částice projevuje jako účinná, je její pravděpodobnost výskytu (a zároveň i její “částicová hustota“ [4]) nejvyšší. Zároveň však nic nebrání tomu, aby se s nižší pravděpodobností (a hustotou) vyskytovala částice i kdekoliv jinde. Dále vezměme na vědomí, že Suarezovou prozatím zřejmě nejmodernější verzí experimentu EPR byla skutečně prokázána jakási okamžitá, jakoby bez závislosti na čase probíhající výměna informací, k níž za jistých okolností dochází mezi dvěma částicemi. Nabízí se tedy otázka: Lze tento jev zobecnit na veškerou hmotu našeho světa? Vždyť ta konečně nesestává z ničeho jiného, než z obrovských uspořádaných souborů kvantových částic, zrozených velkým třeskem. Částice hmoty koncentrované v jakémsi imaginárním bodě vytvořily během rozpínání vesmíru jak naše tělo, tak např. vzdálené galaxie. Díky efektu delokalizace se však přitom částice mohou v jistém smyslu vyskytovat i mimo tyto objekty, prostě kdekoliv v prostoru. Může pak překryv informačních polí delokalizovaných částic vytvářet jakousi “přenosovou vlnovou síť“, rozprostírající se podobně jako samotné částice, tedy s jistými výkyvy pravděpodobnosti či hustoty, v celém našem vesmíru? Umožnila by takováto struktura za jistých okolností přenos informací mezi jakkoliv vzdálenými částicemi v nulovém čase? Šokující kvantaAč taková domněnka zní fantasticky, zdá se snad být přece jen přijatelnější, než představy o částicích nadaných vědomím. Profesor ovšem přiznává, že skutečná podstata shodného chování fotonů při jeho experimentech je dosud zcela nejasná. Nevyhýbá se dokonce ani zmínkám o pocitu přítomnosti “mohutné neviditelné inteligence“, stojící v pozadí. Jisté je prozatím pouze jedno: Tyto záležitosti jsou šokující. Jakoby v předtuše toho kdysi prohlásil slavný dánsky fyzik Niels Bohr [6]: “Kdo není kvantovou teorií šokován, ten jí neporozuměl.“ Postoj většiny z nás má bezpochyby blíže ke “zdravému selskému rozumu“, než k vědomostem Nielse Bohra. Dovolme si proto jakousi vlastní parafrázi jeho výroku: “Kvantové teorii sice nerozumíme, což nám však nebrání v tom, abychom jí přesto nebyli šokováni.“ Šedá zóna poznáníCo říci na závěr? Člověk usiluje o poznání přirozeného řádu našeho univerza. Věda svými současnými prostředky dobývá pracně a tvrdošíjně, krok za krokem, příslušné informace z temnoty neznáma, aby je pak předložila světlu lidského poznání. Zdá se však, že tyto informace člověk nebude mít nikdy zcela pod kontrolou. Pokusili jsme se to velmi zjednodušeně přiblížit na několika příkladech, přičemž by bezpochyby bylo možno nalézt i další. Vybrané příklady ovšem ukazují, že při pátrání po přirozeném řádu našeho světa lze narazit na:
V souvislosti s posledně jmenovaným jevem se i seriózní vědec Suarez odhodlává doplnit svou poznámku o “neviditelné mohutné inteligenci“ ještě dalším šokujícím výrokem o záhadném chování kvantových částic; toto chování totiž [6]: ... ukazuje na to, že v pozadí našeho viditelného světa rozhodují síly zcela se vymykající lidské kontrole.“ Člověk tak tedy poprvé naráží na zřejmě závažné meze svého poznání. Asi se bude muset smířit s tím, že na rozhraní světla poznání, rozšiřujícího se zvolna na úkor temnoty neznáma, zůstane, pravděpodobně navždy, jakási šedá zóna. Budeme ji sice umět vymezit, ale nikdy se nám nepodaří do ní proniknout. A dokonce se budeme možná muset smířit i s tím, že někde v jejích hlubinách se rodí a občas na náš svět pronikají i jakési “informačně-inteligenční“ aktivity, které jsou na nás nezávislé a námi nekontrolovatelné. Není proto divu, že tato šedá zóna, vyznačující se tajemným chováním veličiny, před několika desetiletími ještě zcela neznámé či nepotřebné, totiž informace, inspiruje nejen některé přírodovědce, ale i filosofy, k dalším podivuhodným úvahám. Někteří z nich pátrají po souvislostech mezi děním v šedé zóně a dalšími záhadnými jevy našeho světa, které jsme si zvykli označovat jako paranormální. Jiní uvažují o již zmíněné “neviditelné mohutné inteligenci v pozadí“, jako o moderním a realistickém obrazu Boha. O obě tato témata se pokusíme v následujících dílech našeho pojednání. Literatura1. Krueckeberg F., Spaniol O.: Lexikon Informatik und Kommunikationstechnik. VDI-Verlag, Düsseldorf, 1990. |