Krátký příběh nejslavnější rovnice všech dob.
V následujícím článku nebudeme pojednávat o životním příběhu Alberta Einsteina, jeho genialitě či zajímavém osobním životě. Naopak, zaměříme se na jeho práci, přesněji speciální teorii relativity, která se stala symbolem „složité vědy“.
Za vším stojí jeden muž – je extrémně stydlivý, hraje na housle, s úžasem sleduje vlaky a ještě raději světlo. Je jím fascinován, přemýšlí o jeho rychlosti. Když se podívá na věž s hodinami, vidí něco jiného než ostatní. Jednoho dne objeví energii tam, kde by to nikoho nenapadlo. Ve světle své doby se učitelé snaží Albertu Einsteinovi vtlouct do hlavy, že všechny formy energie již byly objeveny. Už zanedlouho se však přesvědčí o opaku. Mladý fyzik totiž definuje nejslavnější rovnici všech dob.
E = mc² – nejslavnější rovnice světa, slyšel o ní skoro každý, ale málokdo ví, co přesně říká. Je opravdu tak „jednoduchá“ a jak na ni mladý fyzik přišel? Vzorec vztahu energie, hmoty a rychlosti světla má tak revoluční potenciál a je natolik pozoruhodný, že ani Einstein si není na počátku jistý, zda je správný. Když na rovnici přijde, vrátí se domů k manželce Milevě. Ta na něm vidí, že je rozrušený. Začne jí vyprávět, že skoro celý den sledoval z okna vlaky a přemýšlel, kolik je v nich energie. Vysvětlí jí myšlenku a nechá si zkontrolovat výpočty. Následně popíše tři stránky v sešitu a nechá je vydat. Objeví „svatý grál vědy“.
Jenže jaké jsou dny, měsíce a roky před tím velkým dnem D? Jaký je člověk, který nejznámější rovnici světa vymyslí? Jaký je Albert Einstein? I přesto, že vykazuje geniální nadání pro matematiku a fyziku, škola ho nebaví a on nebaví školu. Jakmile v roce 1900 dostuduje, odchází s pověstí velkého lajdáka. „Nemůže si najít pořádnou práci. Chvíli uvažuje, že se stane pojišťovákem,“ říká autor knihy Fyzika nemožného Michio Kaku. Zároveň nemá ani příliš velké sebevědomí, v jednom z dopisů rodičům například píše, že „by bylo lepší, kdyby se vůbec nenarodil“.
Zatímco Einsteinův otec Hermann píše na všemožné univerzity a žádá o pracovní místo pro syna, Einstein žije ve svém světě světla a energie. Když Hermann Einstein v roce 1902 zemře, odchází s vědomím, že si jeho syn nemůže najít práci, ženu a je ostudou rodiny. Avšak právě v tomto období dohodí dobrý přítel Einsteinovi místo na hony vzdálené tomu, co vystudoval – stane se technickým asistentem na patentovém úřadě v Bernu. Na židli na třetím patře oprýskané budovy tráví šest dní v týdnu zkoumáním nejrůznějších patentů.
Na úřadě pracuje tři roky bez vidiny povýšení. Sní o vysoké matematice a fyzice, kterou ovládá pouze hrstka profesorů. Přemýšlí, co by věděl, kdyby byl strojvedoucím vlaků jedoucích rychlostí světla. Ze svého platu živí sebe, manželku a ročního syna Hanse Alberta. Nehladoví, ale ani si nevyskakují.
Právě v tomto roce 1905 – pravděpodobně nejzázračnějším období vědy – sepíše a vydá čtyři vědecké vizionářské práce. Období se také nazývá „Einsteinův zázračný rok“. První práce odpovídá na otázku, co je světlo (fotoelektrický jev, za který v roce 1921 získá Nobelovu cenu). Celkem neznámý fyzik objevuje, že světlo je proudem částic zvaných fotony, díky čemuž dnes máme televizi nebo laser. Druhou prací 26letý Einstein dokládá něco, co dnes považujeme za samozřejmost – existenci atomů (Brownův pohyb vyjadřující neustálý, neuspořádaný, chaotický pohyb částic) a dokonce ho změří.
Už to by stačilo na nesmrtelnou slávu. Jenže Einstein přidá ještě speciální teorii relativity. Na jaře roku 1905 se veze autobusem do práce, když jeho zadumaný pohled sklouzne na slavnou věž s hodinami, která je dominantou Bernu. Začne si představovat, co by se stalo, kdyby autobus jel rychlostí světla. „V mé mysli propukla bouře. Najednou se všechno, úplně všechno řítilo vpřed,“ napíše později.
Ručičky hodin se zastaví, jako by zamrzly v čase. Einstein ale ví, že čas na hodinách běží normálně dál – jde o to, že světlo putující od věže nemůže doběhnout autobus uhánějící rychlostí světla. Vzniká tak přímá myšlenka, že čím rychleji autobus uhání prostorem, tím pomaleji se pohybuje časem.
To je speciální teorie relativity (speciální, protože vysvětluje pouze konstantní rychlost, nikoliv zrychlení), která se stane předvojem nejslavnější rovnice E = mc².
Jednoho studeného dne roku 1905 se Einstein jde projít se svým přítelem ze školy Michele Bessem. Zatímco si pohrávají s otázkou, jak dlouho by k nim putovalo světlo z různě vzdálených kostelních hodin, napadne Einsteina zázračná myšlenka: „Michele, právě jsem ten problém vyřešil,“ radostně vykřikne a utíká domů.
Na třech stranách, bez odkazů na odbornou literaturu a bez konzultace s vědeckými kolegy vydá čtvrtou práci. Jednoduše tvrdí, že energie a hmota jsou propojeny mocninou rychlosti světla a že „Energie a hmota nejsou odděleny. Energie se může změnit v hmotu a hmota v energii.“ Je to revoluční pohled na všechno kolem nás. Vznikne rovnice E = mc² (vpůvodní podobě tuto rovnici napsal ve tvaru m = L / c²), která říká, že každý kousek hmoty v našem vesmíru v sobě ukrývá nepředstavitelný zdroj energie.
Podívejme se na jakýkoliv běžný předmět z našeho okolí – například pero nebo víko od láhve. Kdyby se někomu podařilo rozložit a vypustit všechnu energii z předmětu, získali bychom tolik „nespoutané síly“, jakou oplývají atomové bomby.
Pro lepší pochopení si zkuste představit vlak jedoucí rychlostí světa. Strojvedoucí do něj pustí více a více energie, jenže vlak už jde maximální rychlostí, na tachometru ukazuje rychlost necelých 300 milionů metrů za sekundu (nebo 1 miliardu a 79 milionů km/h). Už nemůže jet rychleji. Otázka je, kam se „vypaří“ všechna ta nahromaděná a nadbytečná energie? Někde být musí... Nyní si zkuste představit, že se zmíněná energie vkládá do hmoty předmětů. Do oceli, dřeva, látky ve vlaku. Vlak tím je zákonitě těžší – hmotnost tělesa je tak mírou obsahu jeho energie.
Neuvěřitelná myšlenka, dokonce i samotný Einstein má pochybnosti. Svět však svou teorií neohromí, publikované články jsou bez odezvy. Postupem času se to ale změní, začne přicházet jeden dopis za druhým. Einstein a Mileva pracně celé týdny po večerech odpovídají na otázky zmateným a nedůvěřivým fyzikům. Až jeden se nakonec Einsteina zastane a podpoří ho – otec kvantové fyziky Max Planck, nejvýznamnější vědec tehdejší doby.
Vzorec E = mc² si mezitím žije vlastním životem, stane se zlatým grálem vědy, nejslavnější rovnicí všech dob. Einstein je názoru, že aby lidstvo rozbilo atom a získalo z něj energii, musí ještě proběhnout stovky let výzkumu. V té době se o atomu moc neví. Jenže Einstein ve svém světě výpočtů nevidí lidskou touhu po moci. Neuběhne ani 50 let a Einsteinova rovnice se promění v základ obřího atomového hřibu, který smete Hirošimu a Nagasaki z povrchu zemského.
