Juraj Tekel: Zamýšľam sa nad možnými dôsledkami kvantovej štruktúry časopriestoru

Meno teoretického fyzika Juraja Tekela sa stáva čoraz známejším. Ako popularizátor vedy a youtuber sa Juraj Tekel postupne približuje širšiemu záberu divákov. Rodák z Liptovského Mikuláša, autor knihy Fyzika v slepých uličkách a spolupracovník Vedátora pôsobí na Katedre teoretickej fyziky Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave.

Snažím sa vysomáriť z matematických rovníc

Ste teoretickým fyzikom? Čo si pod tým predstaviť?

Fyzika je veda o neživej prírode. Snaží sa pochopiť, aké procesy v nej prebiehajú, podľa akých pravidiel a s akým výsledkom. A to sa dá robiť dvomi principiálne rozdielnymi spôsobmi. Môžete chodiť po svete s meracími prístrojmi, zbierať o týchto procesoch dáta a snažiť sa z nich nejako “vysomáriť”. Alebo môžete sedieť v kancelárii a sa snažiť sa “vysomáriť” z matematických rovníc, ktorými by ste to všetko chceli dajako popísať. Prvá skupina ľudí sú experimentátori, druhá teoretici. No a ja patrím do tej druhej.

Ako presne to vysomárovanie vyzerá?

Záleží od toho, na akú časť prírody sa zameriavate. Je to iné, ak študujete medziplanetárnu hmotu, počasie, polovodiče, alebo kvantovú gravitáciu. Nástroje, či už experimentálne alebo matematické, sú rôzne, ale to približné delenie ostáva.

Samotná každodenná práca je ale často veľmi podobná každej inej bežnej práci. Človek si ráno spraví kávu a pozrie si zoznam vecí, ktorým sa dnes potrebuje venovať. A pustíte sa do nich. Zväčša to vyzerá tak, že pracujete na zopár veľmi konkrétnych problémoch, ktoré sa snažíte vyriešiť. Rád to prirovnávam k skladaniu mozaiky. Postupne si vytvárate kamienky, ktoré sa občas spoja do menšieho kúsku, zopár menších kúskov potom do väčšieho, až časom vznikne výsledné dielo. A fyzika ako taká, je veľká galéria takýchto výtvorov, niektoré sú dôležitejšie ako iné, niektoré väčšie a niektoré menšie, ale všetky prispievajú k porozumeniu svetu okolo nás.

Ako je to so slovom „teoretický“? Znamená to, že takýto fyzik len teoretizuje, ale do praxe nič neprináša?

Tu asi záleží od toho, čo sa myslí pod slovom prax. Do fyzikálnej praxe, čo je vlastne experimentálna fyzika, toho teoretici prinášajú veľa. A je to tak aj naopak, samozrejme. Napriek tomu, že sa to tak často prezentuje, teória a prax nie sú v protiklade. Ak robíte jedno správne, to druhé je pre vás veľmi dôležitým zdrojom informácií a inšpiráciou. Teória a prax sa v každom odvetví navzájom dopĺňajú a fyzika nie je výnimkou.

To, čo si väčšina ľudí predstavuje pod praxou, je ale skôr aplikácia fyzikálnych poznatkov v technickej praxi. Rôzne magnetické rezonancie, ohybné displeje alebo fotovoltaické články. Tu to ale nie je potom ani tak otázka teoretického verzus experimentálneho výskumu, ale základného verzus aplikovaného výskumu. Základný výskum študuje priamo fyzikálne zákony, aplikovaný výskum hľadá ich použite v technológiách. Tak ako základný, aj aplikovaný výskum môže byť teoretického aj experimentálneho charakteru. Ak hľadáte materiál, ktorý má požadované vlastnosti, môžete to robiť riešením rovníc. Takže ani tu si “teória” a “prax” neodporujú.

Ja robím teoretický a základný výskum, takže k priamym technickým aplikáciám majú moje výsledky zatiaľ ďaleko. Ale je možné, že jedného dňa niekto využije výsledky našej práce a vďaka porozumeniu prírode, ku ktorému sme prispeli, skonštruuje niečo, čo pomôže riešiť nejaký každodenný problém.

 Ste teoretickým fyzikom a la postavy zo seriálu Big Bang Theory?

Možno to bude znieť prekvapivo, ale ten seriál dobre nepoznám. Celkovo veľmi na seriály a filmy nie som. Každopádne si myslím, že mimo prácu som vcelku normálny človek, bavia ma také štandardné veci a keby ste ma len tak stretli na ulici, nič špeciálne si na mne asi nevšimnete. Občas možno mám “slabú chvíľku”, ale väčšinu času som človek z mäsa a kostí 🙂

Fyzika v slepých uličkách

Kedy a prečo ste sa začali venovať popularizácii fyziky?

Ani neviem kedy presne. Asi tak postupne už veľmi dávno, ešte ako študent na vysokej škole, som často čosi menej odborné o fyzike rozprával stredoškolákom na rôznych akciách. A preto, že ma fyzika jednoducho baví (úsmev). Mám radosť z toho, keď porozumiem nejakému kúsku sveta okolo seba a baví ma, s touto radosťou sa deliť a sprostredkovať ju niekomu ďalšiemu.

Ako by ste predstavili Vašu knihu Fyzika v slepých uličkách? Pre koho je určená?

V knižke píšem o tom, ako ľudia prichádzali na mnoho vecí, ktoré sa dnes učíme ako fakty. Snažím sa ukázať, že cesta k týmto poznatkom nebola priamočiara, často sa naše poznanie muselo roky prepracovávať cez rôzne hypotézy a prístupy, až kým sme sa dostali k dnešnému pochopeniu. Preto slepé uličky, lebo tých nebolo málo. Ako celok je knižka aj prierezom fyziky ako takej a myslím si, že okrem histórie fyziky sa v nej dá naučiť aj o prírodných zákonoch ako takých. A určená je pre ľudí, ktorých baví populárna veda a radi sa v tejto oblasti dozvedajú nové veci. Okrem F=ma a E=mc² v nej nie sú žiadne rovnice, takže by mala byť prístupná aj ľuďom, ktorí mali matematiku už veľmi veľmi dávno.

Ktorý fyzikálny mýtus máte najradšej? Prečo?

Osobne ma veľmi bavia debaty, ktoré sa vedú okolo mechanizmu, vďaka ktorému lietajú lietadlá. Ak chcete v partii vedcov a vedkýň vzbudiť búrlivú diskusiu, toto je veľmi dobrý spôsob, ako začať (úsmev). Páči sa mi, že to nie je vôbec jednoduchý problém a neustále sa o tom dozvedáme viac. Nielen po technickej a konštrukčnej stránke, ale aj po stránke samotnej fyziky a prúdenia vzduchu okolo krídel. A potom je tu celý ten aspekt bombastických titulkov, ktoré hovoria niečo na štýl “Vedci nevedia vysvetliť, prečo lietajú lietadlá!!!” v rôznych médiách. To ma vždy pobaví.

Chcete medzi vedcami spustiť búrlivú diskusiu? Spýtajte sa ich, ako lietajú lietadlá.

No a ten mýtus je v tom, že sa často vysvetľuje, že to je z dôvodu zaoblenia krídla, že vzduch po hornej strane krídla musí prejsť za rovnaký čas väčšiu dráhu ako po spodnej strane, má preto vyššiu rýchlosť a na základne Bernoulliho rovnice menší tlak. Dá sa ale experimenálne overiť, že táto “hypotéza rovnakého času” nie je pravdivá. Alebo sa dá vidieť v telke, že lietadlá vedia lietať aj dole hlavou.

Fyzika je pre mňa viac o prírode ako o ľuďoch

Ktorý fyzik Vás najviac ovplyvnil?

V tomto som možno trochu zvláštny, ale nemám nejaké konkrétne vzory, ktoré by ma veľmi oslovili a motivovali. Fyzika bola pre mňa vždy viac o prírode, ako o ľuďoch, ktorí k našim poznatkom prišli. Ale jeden z dôležitých momentov bol napríklad seriál Vesmír Stephena Hawkinga a knižka, ktorá vznikla na základe tohto seriálu. Potom som si v knižnici požičal knižku Stručná história času a tam niekde si ma fyzika definitívne získala. Takže môžeme povedať, že tou osobnosťou ktorá ma najviac ovplyvnila, bol Stephen Hawking, ale hlavne skrz to, čo o fyzike rozprával.

Teória relativity a kvantová mechanika sa spolu nerozprávajú

 Čomu sa venujete vo svojej vedeckej a výskumnej práci?

Na najhlbšej úrovni rozumieme momentálne svetu skrz dve rôzne teórie. Gravitáciu, kozmológiu a veci s tým spojené popisuje všeobecná teória relativity. Správanie hmoty a interakcie jednotlivých elementárnych častíc popisuje kvantová mechanika. Problém je, že tieto dve teórie sa medzi sebou nerozprávajú. Nie sú kompatibilné a potrebujeme nájsť teóriu gravitácie, ktorá bude schopná zobrať do úvahy aj kvantové vlastnosti častíc. Tejto doteraz neobjavenej teórii sa hovorí, nie veľmi originálne, teória kvantovej gravitácie. Na jej hľadaní pracuje veľa ľudí po celom svete a napriek tomu, že ju ešte nemáme, čosi sme sa už o nej dozvedeli. Napríklad to, že na veľmi malých vzdialenostiach sa musí priestor, v ktorom žijeme, správať akosi čudne. Už nebude spojitý a nebude v ňom možné deliť vzdialenosti na ľubovoľne malé kúsky, ale bude v ňom akási granulovitá štruktúra a budú existovať základné stavebné bunky priestoru. No a my s kolegami sa zamýšľame nad niektorými možnými dôsledkami takejto kvantovej štruktúry časopriestoru. Aké dôsledky majú jej možné realizácie pre fyziku, či už na spomínaných malých vzdialenostiach, alebo aj na väčších škálach, ktoré budeme schopní jedného dňa pozorovať.

Nielen v čase daňových priznaní Vás prosíme o podporu – v tomto prípade o 2% z Vašej dane.

Ďakujeme!