V akom svete vlastne žijeme?

Nadmieru inteligentný a nepochopený vedec Sheldon Cooper sa v seriáli už dlhé roky zaoberá jednou z najrozvinutejších fyzikálnych hypotéz – teóriou strún. Sheldon sa prezentuje ako „vševediaci“ teoretický fyzik, ktorý bol už iba krok od toho, aby hypotézu objasnil a získal tak Nobelovu cenu a uznanie, ktoré mu podľa jeho názoru prináležia. V seriáli ale nakoniec priznal, že jeho výskum teórie strún nikam nevedie. Čím sa však táto teória v skutočnosti zaoberá a je reálne ju potvrdiť?

Tomáš Blažek, vedúci Katedry teoretickej fyziky a didaktiky fyziky FMFI UK vysvetľuje, že podľa teórie strún je častica v priestore roztiahnutým nelokálnym objektom. Matematicky teória strún opisuje takúto časticu rovnako ako stojatú vlnu na napnutej strune (napríklad gitarovej, zmenšenej milióny miliárd ráz, a to ešte na druhú) v kvantovej teórii.

„Opis je bez protirečení iba vo svete s　deviatimi rozmermi. Tak to vyjde z rovníc. Náš svet má tri rozmery: doprava-doľava, hore-dole a dopredu-dozadu. Tieto dva svety môžu byť v skutočnosti tým istým svetom, naším svetom, ak je zvyšných šesť rozmerov predpokladaných teóriou strún stočených s veľmi malým polomerom. Tak malým, že ho nedokážeme odmerať. Nie sme naň citliví,“ uvádza fyzik.

Analógiou je podľa vedca napríklad papier, ktorý často vnímame len ako dvojrozmerný, ignorujúc jeho hrúbku. Ak ho navyše stočíme do rúrky s　malým polomerom, budeme ho z diaľky vnímať ako jednorozmerný objekt.

Teória bez spätnej väzby

Aby sa teória strún dala experimentálne overovať, potrebujeme prístroje, ktoré budú na jej prejavy dostatočne citlivé. To je hlavný problém prijatia tejto teórie. V súčasnosti ju vedci nemajú ako overiť.

Vedec vysvetľuje, že teória bola rozpracovaná dôkladne a ďaleko, a dospela do štádia, keď by sa zišlo mať spätnú väzbu z experimentu. Len tak sa bude dať zmysluplne pohnúť ďalej z veľkého počtu alternatívnych, pre vedcov zatiaľ rovnako dobrých riešení.

„Takouto otázkou napríklad je, akým konkrétnym spôsobom sú nadbytočné rozmery stočené v našom svete. Skúmajúc túto otázku narazíme hneď na ďalšiu: vieme si predstaviť milióny rôznych spôsobov, ako sa zbaviť extra šiestich rozmerov, no nepoznáme princíp, ktorý by umožnil pochopiť, prečo sa to v našom svete udialo práve jedným z nich. Pritom nevieme, ktorý je ten správny, realizovaný v našom vesmíre. Ale aj keby sme to vedeli, bude nás ešte viac zaujímať, prečo práve tento“, hovorí Blažek.

Sheldon verzus Hawking

Keďže ide o značne zložitý výskum, laik ťažko odhadne ako pravdivo sú vedecké problémy v seriáli zobrazené. Veda  v ňom totiž hrá „vedľajšiu“ úlohu, napriek tomu, že niekedy je Sheldonovi problém rozumieť. Občas sa dokonca môžeme stretnúť s „fyzikálnymi vtipmi“, ktorým rozumie iba on sám.

Aj keď scenáristi vkladajú do deja málo vedeckých vsuviek, Tomáš Blažek upozorňuje na tabule v byte a v pracovniach hlavných postáv. Tie síce vždy vidíme iba na chvíľu, no dá sa z nich vyčítať, že scenáristi majú skvelých vedeckých poradcov.

Sheldonov výskum v praxi

Zdroj: Youtube

„Čo sa týka fyziky, seriál je unikátny - všetko je tam správne, aj s vypichnutím správneho dôrazu,“ hovorí Tomáš Blažek. „Nezachytil som žiadne vedecky prekonané vyjadrenie. S výnimkou originálnej piesne, ktorá je znelkou seriálu. V druhej slohe  piesne sa spieva, že rozpínanie vesmíru sa zastaví a priestor sa naspäť zrúti do pôvodného horúceho štádia veľkého tresku. Toto tvrdenie je dnes prekonané, kozmologické pozorovania sú konzistentné s vesmírom rozpínajúcim sa nevratne a navždy, do veľkého chladu (z anglického Big Chill). Možno preto sa druhá sloha nikdy v seriáli neobjavuje,“ vysvetľuje fyzik.

To, že si tvorcovia dajú na správnom zobrazení vedy záležať, dokazuje aj fakt, že seriál doteraz navštívilo mnoho rešpektovaných osobností z oblasti vedy. Až v dvoch dieloch sa objavil svetoznámy astrofyzik Stephen Hawking, ktorý mal, ako inak, konflikt práve so Sheldonom. Okrem neho sa tam objavili aj spoluzakladateľ spoločnosti Apple Steve Wozniak, držiteľ Nobelovej ceny za fyziku George Smoot či astronaut Mike Massimino.

Sheldon stretáva svoj najväčší vzor - Stephena Hawkinga

Zdroj: Youtube

Tomáš Blažek hovorí, že počas výučby svojim študentom občas premieta zábery Sheldonovej tabule ako demonštratívnu pomôcku na oživenie hodiny.

Fyzikálne zdatní diváci si podľa vedca môžu všimnúť aj to, že témy na tabuliach sa v seriáli striedajú. Okrem teórie strún sa tam mihnú aj témy z časticovej, alebo štatistickej fyziky, či z teórie tuhých látok.

Čo prinesie budúcnosť?

Počas celého seriálu bol Sheldon už niekoľkokrát blízko k dokázaniu svojej teórie. Raz ho však Stephen Hawking upozornil na chybu, inokedy zas boli dáta z expedície na Severnom póle zmanipulované. Nakoniec sa teda Sheldon po dlhých rokoch vzdáva výskumu teórie strún. Je ale táto fyzikálna hypotéza odpísaná aj v reálnom svete?

„Ja určite teóriu strún neodpisujem. Čaká sa na génia, ktorý ju posunie o ďalší kus vpred. Sheldon to už nebude, ten chce ísť najnovšie na Mars. Neznamená to však, že tam za ním máme ísť všetci. Rovnako sa teda nemusí každý odvrátiť od teórie strún preto, že sa od nej odvrátila fiktívna postava zo seriálu“, hovorí fyzik.

Časticová fyzika nie je iba o strunách a Higgsovom bozóne

Čím sa v reálnom živote zaoberajú slovenskí časticoví fyzici? Podobá sa ich výskum tomu seriálovému? „Rovnako ako mnohí iní časticoví fyzici sa snažíme hlbšie pochopiť tie časti štandardného modelu elementárnych častíc, kde mu rozumieme iba povrchne. Dávame si otázky, prečo je elektrón 400 000 ráz ľahší ako top kvark, a pritom sú obidve častice rovnako bodové súčasti štandardného modelu. Táto hádanka je z tých naozaj ťažkých,“ vysvetľuje Tomáš Blažek.

Momentálne sa rozbieha hlavná éra Veľkého hadrónového urýchľovača a slovenský vedec verí, že práve ten im pomôže s odpoveďou na iné, o niečo ľahšie otázky. Hoci v experimente ide o signály nových častíc, cieľom podľa neho nie je objavovať ďalšie nové častice, ale nachádzať porozumenie a súvislosti medzi základnými fyzikálnymi zákonmi. Toto vedie k ozajstnému pokroku s konečným dosahom na zvyšovanie životnej úrovne ľudí na Zemi.

Na fakulte FMFI UK sa vedci v časticovom teoretickom výskume zúčastňujú na fenomenológii a moderných prístupoch ku kvantovaniu. V experimentálnych snaženiach participujú na dvoch veľkých a dvoch menších experimentoch v laboratóriu CERN. „Ja osobne vediem jeden z týchto tímov prispievajúci do NA62 experimentu v CERNe. Jednou nohou zostávam však aj ako teoretik a pracujem na možných supersymetrických rozšíreniach štandardného modelu. Venujem sa študentom so záujmom o teoretickú fyziku,“ hovorí Tomáš Blažek. „To považujem za dôležité, vo výskume sa to vráti, keď vaši doktorandi začnú byť vašimi partnermi a prichádzať s originálnymi výsledkami,“ zakončuje vedec.