1942–1975
Hawkingův první rok na Cambridgi byl více méně katastrofa. Fred Hoyle měl už maximální možný počet doktorandských studentů a Stephena přidělili k Denisi Sciamovi. Sciama nebyl ve fyzice tak známé jméno jako Hoyle – po pravdě, Stephen o něm předtím nikdy neslyšel –, ale měl pověst dobrého učitele, jemuž na studentech velmi záleží. Také se v Cambridgi vyskytoval mnohem častěji než mezinárodně proslulý Hoyle, který trávil hodně času v observatořích po celém světě. Sciama i Hoyle byli zastánci teorie „ustáleného stavu vesmíru“. Hoyle byl spolu s Hermannem Bondim a Tomem Goldem autorem této teorie. Teorie brala v potaz rozpínání vesmíru, ale na rozdíl od teorie velkého třesku nevyžadovala, aby měl vesmír nějaký počátek. Podle této teorie se vesmír rozpíná, galaxie se od sebe navzájem vzdalují, zvětšující se prostory mezi nimi vyplňuje nová hmota, z níž postupem času vzniknou nové hvězdy a galaxie. Ve kterémkoliv okamžiku minulosti i budoucnosti vesmír vypadal a bude vypadat více méně stejně jako kdykoliv jindy. Teorii ustáleného stavu bylo souzeno prohrát souboj s teorií velkého třesku, ale nějakou dobu vypadala jako zcela životaschopný konkurent. S jeho chabým matematickým základem byla pro Hawkinga obecná relativita dost tvrdý oříšek a brzy začal hořce litovat, že se nechal od otce přesvědčit, aby si na Oxfordu nebral víc matematiky. Sciama navrhoval, že by se mohl zaměřit na astrofyziku, ale Stephen se pevně rozhodl pro obecnou
relativitu a kosmologii. Ze všech sil šlapal vodu a pustil se do rychlého, náročného procesu sebevzdělávání. Na londýnské King’s College vypsal Hermann Bondi kurz obecné relativity. Stephen tam, stejně jako několik dalších cambridgeských doktorandů, pravidelně dojížděl na přednášky. Relativita a kosmologie byly poměrně riskantní volbou i pro někoho s dostatečným matematickým vzděláním. Vědecká komunita pohlížela na kosmologii trochu s podezřením a nelibostí. Hawking po letech vzpomínal: „Kosmologie bývala považována za pseudovědu a doménu fyziků, kteří ve svých nejlepších letech dělali něco užitečného, ale na stará kolena podlehli mystice.“1) Byla to vysoce spekulativní disciplína, která se potýkala s nedostatkem dat, jež by dohady omezily, nebo jim daly tvar.2) Sám Sciama dva roky před tím, než k němu přišel Hawking, napsal, že kosmologie je „velmi kontroverzní obor, který disponuje minimem zákonů či vůbec žádné nemá“.3) Hawking si tyto obtíže uvědomoval, ale nemohl odolat příležitosti pracovat v hraničním teritoriu a odtud podnikat výpady do neprobádaných oblastí. Kosmologie a obecná relativita byly „v té době zanedbávané obory, zralé na převratný rozvoj. Na rozdíl od elementárních částic tu existovala jasně definovaná teorie, Einsteinova teorie relativity, považovaná za neskutečně obtížnou. Lidé měli takovou radost, když se dobrali nějakého výsledku (Einsteinových) rovnic gravitačního pole, že se vůbec neptali, jaký fyzikální význam mají (mají-li nějaký).“4) Einsteinova obecná teorie relativity skutečně byla, jak řekl Hawking, jasně definovanou teorií, která gravitaci vykládá jako zakřivení prostoročasru, ale s kosmologií měl Sciama pravdu. Stále zuřil boj o to, která teorie dokáže správně popsat dějiny vesmíru – jestli teorie Velkého třesku nebo teorie ustáleného stavu. Měl vesmír začátek, nebo ne? V jedenadvacátém století se zdá neuvěřitelné, že v roce 1962, kdy Hawking přišel jako doktorand do Cambridge, nebyl tento spor ani zdaleka rozhodnut. Boj s nedostatečnými matematickými znalostmi a fakt, že se jeho školitelem nestal Hoyle, byly nepříjemné, ale pro první ročník postgraduálního studia více než typické. Zatímco se však snažil dostudovat obecnou relativitu a prokousat se matematickým labyrintem, bez něhož se jí nedalo porozumět, zaskočil ho na podzim 1962 mnohem méně obvyklý, nemilosrdný problém, který mohl postavit na hlavu veškeré jeho úsilí. Nemotornost, kterou u sebe začal pozorovat rok předtím v Oxfordu, se zhoršovala. Ten první podzim v Cambridgi míval potíže se zavazováním
48
49
4 „Poznání, že mám nevyléčitelnou chorobu, která mě nejspíš během pár let zabije, bylo trochu šok“
Stephen Hawking Jeho život a dílo
1942–1975
tkaniček a někdy i s mluvením. Začal trochu mumlat, takže ti, kdo se s ním setkali poprvé, předpokládali, že trpí nějakou menší řečovou vadou. Když Stephen po prvním semestru v Cambridgi odjel na Vánoce domů do St Albans nemohl už zdravotní potíže před rodiči skrýt. Frank Hawking ho vzal k rodinnému lékaři. Ten je poslal ke specialistovi. K němu se objednali na konzultaci po svátcích. V lednu, krátce po jedenadvacátých narozeninách neodjel Hawking na letní semestr do Cambridge, ale zamířil do londýnské nemocnice svatého Bartoloměje na vyšetření. Situace nevypadala tak hrozivě, protože k Bartoloměji docházela na praxi jeho sestra Mary, která se rozhodla jít v otcových stopách a udělat kariéru v medicíně. Věren svým „socialistickým zásadám“ odmítl Stephen soukromý nemocniční pokoj, který mu chtěli rodiče zaplatit. V nemocnici mu specialisté odebrali vzorek svalové tkáně z paže, připevnili k němu elektrody, vstříkli mu do míchy rentgenokontrastní tekutinu, a potom s ním nakláněli lůžko a na rentgenu sledovali, jak putuje páteří nahoru a dolů. Po dvou týdnech ho propustili s neurčitým konstatováním, že jeho nemoc není „typický případ“ a že se nejedná o roztroušenou sklerózu. Doktoři mu řekli, ať se vrátí do Cambridge a pokračuje v práci. „Pochopil jsem,“ vzpomíná Hawking, „že počítají s tím, že se to bude dál zhoršovat a že nezmůžou nic jiného než mi předepsat vitaminy. A bylo mi jasné, že ani od nich nečekají nějaký velký účinek. Neměl jsem chuť vyptávat se na další podrobnosti, protože to evidentně nebylo nic dobrého.“ Isobel Hawkingová zprvu netušila, jak vážně je její syn nemocný. Zjistila to, až když s ní byl bruslit, spadl a nemohl vstát. Když se jí ho nakonec podařilo dostat z kluziště, odvedla ho do kavárny a naléhala na něj tak dlouho, až jí řekl, jaké má zdravotní problémy a co říkají doktoři. Vymínila si, že si osobně promluví s jeho doktorem, a od něj poté slyšela stejné zdrcující zprávy.5) Hawkinga postihla vzácná choroba, na niž neexistuje lék – amyotrofická laterální skleróza (ALS), které se v Británii říká nemoc motorických neuronů a v Americe Lou Gehrigova choroba. Způsobuje postupný rozpad nervových buněk v míše a mozku, které řídí ovlivnitelné svalové pohyby. Prvními symptomy jsou obvykle slabost, cukání rukou, mumlání a potíže při polykání. Jak se neurony rozpadají, začínají svaly, které řídí, atrofovat. Nakonec to postihne všechny ovladatelné svaly v těle. Člověk
se přestane pohybovat. Ztratí schopnost mluvit i jakkoliv jinak komunikovat. Hawking sice není jediným pacientem, který s touto chorobou přežívá po desítky let, ale v drtivé většině případů nastává smrt během dvou tří let v důsledku zápalu plic nebo udušení, když přestanou dýchací svaly pracovat. Nemoc nijak neovlivňuje činnost bezděčně fungujících svalů, jako je srdeční sval a hladké svalstvo ve vylučovací soustavě a pohlavních orgánech. A také mysl zůstává až do konce zcela jasná. Pro někoho je to výhodou, pro jiného největší hrůza. Pacienti v posledních stadiích nemoci často dostávají morfin, ne na bolesti – protože žádné nemají –, ale na paniku a deprese. Hawkingovi se obrátil život naruby. Svou reakci popisuje s typickou nadsázkou: „Poznání, že mám nevyléčitelnou chorobu, která mě nejspíš během pár let zabije, bylo trochu šok. Jak se mi něco takového mohlo stát? Proč mám takhle zemřít? Ale když jsem byl v nemocnici, viděl jsem, jak kluk, kterého jsem zběžně znal, na protější posteli umírá na leukémii. Nebyl to hezký pohled. Očividně se našli lidé, kteří na tom byli hůř než já. Z mojí nemoci se mi aspoň nedělalo zle. Vždy, když jsem se chtěl začít litovat, vzpomněl jsem si na toho kluka.“ Přesto Hawking zprvu upadl do hluboké deprese. Nevěděl, co má dělat, co s ním bude, jak rychle se jeho zdravotní stav zhorší, ani jak moc. Lékaři mu řekli, ať pokračuje v doktorském studiu, ale to se mu ani předtím moc nedařilo. Bylo pro něj téměř stejně deprimující jako onemocnění. Připadalo mu zbytečné dál usilovat o doktorát, kterého se nejspíš ani nedožije, říkal si, že je to jen pošetilý nástroj, jak zaměstnat mysl, zatímco tělo umírá. Zdrceně se uchýlil do svého pokoje v Trinity Hall a prakticky nevycházel, ale tvrdí: „V časopisech se psalo, že jsem tehdy moc pil, ale to je přehnané. Připadal jsem si jako tragická postava. Hodně jsem poslouchal Wagnera.“ „Tehdy jsem měl dost divoké sny,“ vypráví Hawking. „Než mi diagnostikovali ALS, hodně jsem se v životě nudil. Připadalo mi, že nic nestojí za námahu. Ale krátce po návratu z nemocnice se mi zdálo, že mě mají popravit. Najednou mi došlo, že je spousta věcí, které stojí za to dělat, jen kdybych získal odklad výkonu trestu. Jindy se mi zdálo, že obětuji vlastní život, abych zachránil druhé. Konec konců, když stejně musíte umřít, tak ať je to k něčemu dobré.“ Frank Hawking využil všechny známosti, které za svou lékařskou kariéru získal. Oslovil odborníky na všechny byť jen vzdáleně příbuzné ne-
50
51
Stephen Hawking Jeho život a dílo
1942–1975
moci, ale všechno bylo marné. Stephenovi doktoři doufali, že se jeho stav stabilizuje, ale nemoc rychle postupovala. Zanedlouho mu oznámili, že mu zbývají jen zhruba dva roky života. Tehdy požádal jeho otec Denise Sciamu, aby Stephenovi pomohl dokončit disertaci dříve, než je obvyklé. Sciama znal Hawkingův potenciál a nechtěl mu dovolit žádné kompromisy, i kdyby umíral – a žádost odmítl. Uběhly dva roky. Postup choroby se zpomalil. „Neumřel jsem. Nad mojí budoucností se neustále vznášel temný mrak, ale já s překvapením zjišťoval, že si vlastně život užívám víc než dřív.“ Musel chodit o holi, ale jeho stav nebyl nijak tragický. Úplná invalidita a smrt byly sice nepříliš vzdálenou jistotou, ale prozatím se odkládaly. Sciama navrhl, že by měl dokončit doktorskou práci, když bude žít déle, než se čekalo. Hawking získal kýžený odklad, ošidný a dočasný, ale život byl vzácný a plný věcí, které stálo za to uskutečnit. V lednu 1963, krátce předtím než šel Hawking na vyšetření do nemocnice, uspořádali Basil King a jeho sestra Diana v St Albans novoroční večírek. Tam se Hawking seznámil s Dianinou kamarádkou Jane Wildeovou,6) která právě ukončila střední školu v St Albans a přijali ji na Westfield College na University of London, kde měla od podzimu začít studovat jazyky. Jane později popisovala, jak na tom večírku vnímala Stephena: „Drobná postava, která se opírala o zeď v rohu, zády ke světlu, doprovázela každé slovo pohyby dlouhých štíhlých prstů – vlasy mu padaly do obličeje a přes brýle –, na sobě měl šedočerné sametové sako a červeného sametového motýlka.“7) Stephen vyšperkoval svoji historku z ústního pohovoru na Oxfordu (toho, co mu získal rozhodující jedničku) a líčil Jane a její kamarádce, jak provokoval zkoušející, aby mu dali výbornou a nechali ho jako trojského koně jít na konkurenční univerzitu do Cambridge.8) Na Jane zapůsobil ten neupravený doktorand jako nesmírně inteligentní mladík, trochu výstřední a dost arogantní. Ale byl zajímavý a líbilo se jí, že si ze sebe umí dělat legraci. Řekl jí, že studuje kosmologii. Nevěděla, co to je. Stephen a Jane se na večírku představili a vyměnili si adresy a pár dní nato přišlo Jane pozvání na oslavu narozenin – jeho jedenadvacátých, které připadaly na 8. ledna. Tento večírek byl pro Jane první příležitostí poznat výstřední dům Hawkingových na Hillside Road 14 v St Albans. Většinu členů rodiny znala od vidění, ale cítila se mezi nimi a jejich přáteli hrozně prostá, takže většinu večera strávila v rohu poblíž krbu, kde se v ledově chladném domě pokoušela trochu zahřát. A prakticky celou
dobu měla na klíně Stephenova malého bratra Edwarda. Ten večer nemohl za naprostý úspěch považovat ani Stephen. Své fyzické problémy už nemohl tutlat. Dělalo mu problém nalévat pití. Zhruba o měsíc později Jane zaslechla, jak se Diana Kingová s jednou kamarádkou baví o tom, že Stephenovi zjistili lékaři „nějakou strašnou paralyzující nevyléčitelnou chorobu… něco jako roztroušenou sklerózu, ale ta to úplně není, každopádně odhadují, že má před sebou maximálně pár let života“.9) Dianin bratr Basil byl Stephena navštívit v nemocnici. Proto Jane dost překvapilo, když týden nato potkala Stephena na nádraží v St Albans. Vypadal více méně stejně jako předtím, jen byl oblečený konvenčněji a měl upravenější vlasy. Oba čekali na vlak do Londýna. Cestou tam seděli proti sobě a povídali si. Když se Jane zmínila, že slyšela o jeho hospitalizaci, Stephen nakrčil nos a neřekl nic.10) Dál o tom nemluvila. Zeptal se jí, jestli by s ním někdy nešla do divadla, když přijede na víkend z Cambridge domů. Odpověděla, že ano. Na první rande vyrazili na večeři a do divadla do Londýna. Večer se tak prodražil, že když nastupovali do autobusu, který by je dopravil na vlakové nádraží, Stephen zjistil, že je bez peněz. Tehdy neexistovaly žádné bankomaty. Poté co mladou dámu na první schůzce celý večer štědře hostil, musel ji požádat, aby za něj zaplatila lístek na autobus. Jane zalovila v kabelce a zjistila, že ztratila peněženku. A tak začalo jejich první společné dobrodružství. Vystoupili z autobusu dřív, než po nich někdo mohl chtít jízdenky, a zamířili zpět do divadla Old Vic. Dovnitř proklouzli služebním vchodem. Janinu peněženku našli pod sedadlem, kam jí spadla, a zdálo se, že se všechno zase obrací k lepšímu, když najednou úplně zhasla světla. Stephen ji vzal za ruku, po hmatu našli v naprosté tmě cestu k pódiu a přes ně zadními dveřmi ven z divadla. Jane vzpomínala, jak se tehdy „v tichém obdivu“ nechala Stephenem vést.11) Stephen rozhodně nebyl ten typ, který by dívku vzal na pizzu a do kina. Příště Jane pozval na Májovýples v Trinity Hall. Večeře a divadlo v Londýně a cambridgeský Májový ples rozhodně patřily k nejúchvatnějším schůzkám, jaké si děvče mohlo přát. Když Stephen v červnu* přijel pro Jane, aby ji doprovodil do Cambridge, s hrůzou zjistila, jak se jeho stav mezitím zhoršil. V duchu si říkala, jestli ji ta „drobná, křehká, kulhající postavička, která se chvílemi musela
52
53
*Májové plesy se v Cambridgi obvykle konaly v červnu.
Stephen Hawking Jeho život a dílo
1942–1975
vzepřít o volant, aby viděla přes palubní desku“12) bude schopná dovézt autem do Cambridge. Největším rizikem té cesty však nebylo Stephenovo postižení, ale to, jak rychle a lehkovážně řídil. Když dorazili na místo, Jane se zapřísahala, že zpátky raději pojede vlakem, než by si ten zážitek zopakovala.13) Trinity Hall je sice ve srovnání s jinými cambridgeskými kolejemi jako Trinity nebo St John’s malá, ale její Májový ples byl tak kouzelným zážitkem, jakým Májový ples být má. Trávníky a květinové záhony směrem k řece a „Backs“ se koupaly v romantickém osvětlení a všichni ve společenském oděvu vypadali podstatně lépe než obvykle. V různých částech koleje zněly různé druhy hudby, takže si každý mohl přijít na své. V elegantně obloženém salonku hrál smyčcový kvartet. V hlavním sále kabaret. Byl tu jazzband. Jamajský perkusní steelband. Šampaňské se podávalo z vany a občerstvení zajišťoval bohatý bufet. Zábava pokračovala hluboko do noci a zahrnovala druhý den ráno snídani a projížďku lodí po řece. Jane zprvu žasla a poté ji ohromilo, jak se s Hawkingem jeho přátelé v jednu chvíli do krve přou o nějaký intelektuální problém, aby se k němu kvůli jeho podlomenému zdraví vzápětí chovali nesmírně jemně a ohleduplně. Když bylo po všem, Stephen k Janině rozladění nechtěl ani slyšet o tom, že by se domů vrátila vlakem. Když přijeli do St Albans, byla Jane tak vyděšená a znechucená z jeho stylu řízení, že vystoupila z auta, nechala ho stát na chodníku a rozčileně odkráčela domů. Až po matčině naléhání ho pozvala dál na čaj. Přestože měli za sebou dvě extravagantní rande, stále to nebyla žádná romance. Hawking ovšem považoval Jane za „velmi hezkou dívku“14) a někdy v té době také Derek Powney nestačil žasnout, když jeho starý přítel náhle projevil zájem o elegie Johna Donnea, jedny z nejkrásnějších a nejexplicitnějších milostných básní, jaké kdy kdo napsal.15) Stephen a Jane se poté viděli ještě několikrát, tu s jeho rodinou, tu s její. V létě Jane odjela v rámci studijních povinností na Westfield College do Španělska. Když se vrátila, byl Stephen už zase zpět v Cambridgi, a Jane se krátce nato odstěhovala ze St Albans do Londýna, kde začala studovat. Znovu o něm slyšela až v listopadu. Zavolal jí, že je v Londýně objednaný k zubaři, a pozval ji na prohlídku Wallace Collection (což je slavná sbírka obrazů, nábytku, porcelánu, zbraní a zbroje), na oběd a na Wagnerovu operu Bludný Holanďan. Na této schůzce Stephen zakopl a spadl uprostřed Lower Regent Street. Jane mu s námahou pomohla na nohy.
Všimla si, že oč se pohybuje nejistěji, o to silnější a vzdornější má názory. Při této příležitosti, poměrně krátce po zavraždění amerického prezidenta J. F. Kennedyho, prohlásil, že zásadně nesouhlasí s tím, jak Kennedy řešil kubánskou raketovou krizi.16) Tu zimu jezdil Stephen často do Londýna na semináře a k zubaři a zdálo se, že má nepřetržitý přísun lístků do opery. Jane za ním také často jezdívala na víkendy do Cambridge. Tou dobou už byla „do Stephena zamilovaná, zvlášť do jeho poťouchlého smyslu pro humor. Jiskření v jeho očích na mě působilo jako magnet“.17) Ale odmítala s ním jít do nějakého krátkodobého románku. Nic delšího než krátkodobý vztah však nemohl Stephen slíbit a jejich víkendy nebyly moc šťastné. Jane se mnohdy vracela do Londýna v slzách. Problém částečně spočíval v tom, že Stephen sice ochotně mluvil o čemkoliv, ale o své nemoci a pocitech se tvrdošíjně odmítal bavit. Jane to tehdy sice trápilo, ale nenaléhala na něj. Až později pochopila, že tehdy vytvořila precedens mlčení, který jejich vztahu v budoucnu velmi uškodil.18) Jednoho dne na konci zimy ho potkala, když se vracel z návštěvy u zubaře na Harley Street. Když se ho zeptala, jak to proběhlo, „ušklíbl se“ a oznámil jí, že mu doktor řekl „ať se neobtěžuje vracet, protože pro něj nemůže nic udělat“.19) Konec diskuse. Janin první rok na Westfieldu se vyznačoval duchovním hledáním. Ten charismatický, intelektuálně brilantní mladý muž, vedle něhož si stále připadala trochu jako neohrabaná teenagerka, ji mohl celkem snadno přesvědčit, aby se stala agnostičkou nebo dokonce ateistkou. Ale Jane si nakonec podržela víru v Boha, kterou jí odmalička vštěpovala matka, a hluboce věřila, že všechno špatné může být k něčemu dobré. Dospěla k závěru, že bude muset „mít víru za nás za oba, jestli má z toho našeho smutného údělu něco dobrého vzejít“.20) Stephen sice nikdy nesdílel její víru, ale obdivoval její energii a optimismus, a postupně se jimi od ní nakazil. Ne všechno mělo vzestupnou tendenci. Přestože si v zimě byli tak blízcí, nedočkala se od Stephena za celé jaro 1964, které strávila ve Španělsku, odpovědi na jediný dopis. Když se na skok vrátila do St Albans, než zase odjela s rodinou na léto do Evropy, zašla Jane za Stephenem domů. Byl v hluboké depresi a cynický, na maximální hlasitost si pouštěl Wagnera, pro změnu se vůbec nesnažil skrýt pocit zmaru a zoufalství a dělal všechno pro to, aby ji rozčílil. Jak později Jane řekla jednomu životopisci: „Byl
54
55
Stephen Hawking Jeho život a dílo
1942–1975
v dost žalostném stavu. Myslím, že ztratil vůli žít. Byl dost zmatený.“21) Neviděli se většinu léta. V srpnu odjel Stephen se sestrou Philippou do Bayreuthu, kde shlédl Wagnerův cyklus Prsten Nibelungův, a odtud pokračovali za železnou oponu do Prahy. Na konci léta, před návratem z cest po kontinentu, čekala v hotelu v Benátkách na Jane pohlednice od Stephena. Sám o sobě to byl zázrak, že vůbec napsal, ale navíc psal vesele a informativně. Na pohlednici byla pevnost vypínající se nad Salcburkem a Stephen se rozplýval nad krásami salcburského festivalu, Bayreuthu a Prahy. S touto pohlednicí v ruce bloumala Jane po Benátkách jako v romantické mlze a nemohla se dočkat, až se vrátí do Anglie a za Stephenem. Když přijela do St Albans měl Stephen mnohem lepší náladu než na počátku léta, přestože si ve vlaku v Německu vyrazil přední zub – což byla celkem škoda vzhledem k tomu, kolik času předtím strávil v Londýně u zubaře. Zdálo se, že se jeho stav stabilizoval. Zase se odvážil dívat dopředu. Jednoho deštivého podzimního cambridgeského večera na začátku zimního semestru Stephen požádal Jane o ruku a ona řekla ano. „Chtěla jsem dát svému životu nějaký smysl,“ říká, „a nejspíš jsem ho našla ve vidině, že se o něj budu starat. Ale milovali jsme se a vzali jsme se, nezdálo se, že bychom měli jinou možnost. Prostě jsem se rozhodla, co udělám, a udělala jsem to.“22) Pochopili, že „společně můžeme v životě dosáhnout něčeho užitečného“.23) Pro Stephena se se zasnoubením „všechno změnilo“. „Zasnoubení mi změnilo život. Dalo mi důvod žít. Dodalo mi odhodlání žít. Bez Janiny pomoci bych nemohl dál, prostě bych neměl vůli žít.“ Janin otec se sňatkem souhlasil, pokud dokončí vysokou školu a nebudou na ni kladeny přehnané nároky. Frank Hawking navrhoval, že s ohledem na krátkou předpokládanou dobu dožití jeho syna, by si měli pořídit co nejdříve děti. Jako lékař Jane ujišťoval, že Stephenovo postižení není dědičné.24) S jednou překážkou manželství se museli vypořádat bezodkladně. Westfield College nedovolovala svým studentkám, aby se v průběhu studia vdaly. Tentokrát však udělala škola výjimku, protože existovalo riziko, že by se Janin snoubenec nedožil svatby, pokud by čekali, až dostuduje. Jane se však musela vystěhovat z areálu koleje a najít si v Londýně soukromé ubytování. Tam trávila pracovní týden a na víkendy jezdila
za Stephenem do Cambridge.25) Stephen musel také opustit Trinity Hall a najít si bydlení jinde. Hawkingovi se vrátila radost ze života. Přišel na chytrý způsob, jak volat do Londýna za cenu místního hovoru po Cambridgi, a v dlouhých telefonních hovorech se „choroba stala jen drobnou, vedlejší nepříjemností v diskusích o vyhlídkách na pracovní uplatnění, bydlení, svatebních přípravách a první cestě do Spojených států… na niž jsme měli vyrazit jen deset dní po obřadu“.26) Hawking konečně začal dělat pokroky ve studiu. Usoudil, že má ohromné štěstí, že mu nemoc nikdy nezatemní mozek, přestože mu časem může zcela paralyzovat tělo. Na teoretickou fyziku mu téměř výlučně stačila čistá mysl. Bylo to jedno z mála povolání, v jehož výkonu by mu tělesné postižení nemělo příliš bránit. Tento postoj zní odvážně, ale Stephen Hawking by byl na rozpacích, kdyby mu to někdo řekl. Podle jeho názoru by bylo odvahou a projevem neskutečně silné vůle, kdyby si tuto těžkou cestu vybral cíleně, ale tak to samozřejmě nebylo. Jednoduše udělal to jediné, co se dalo. Jak sám říká: „Člověk musí být dospělý, aby pochopil, že život není fér. Prostě musíte vytěžit maximum ze situací, do nichž vás postaví.“27) V roce 1964 zastával názor – a zastává ho dodnes –, že čím méně se dělá z jeho fyzického postižení, tím lépe. Kdyby se celá tahle kniha věnovala jen jeho vědecké práci a vůbec se nezmínila o tom, že pro něj taková práce znamená asi přece jen víc než pro většinu ostatních, byl by naprosto spokojený. Jednou z nejdůležitějších věcí, kterou se o něm můžete dovědět, je, jak nedůležitý je jeho tělesný handicap. Není přesné o něm mluvit jako o nemocném. Zdraví se netýká jen tělesné schránky a v širším slova smyslu byl Stephen Hawking po většinu svého života jedním z nejzdravějších lidí široko daleko. Tento postoj vyzařuje ze všech jeho knih i knih napsaných o něm a ještě jasněji si ho uvědomíte, když jste s ním. Takový je Hawkingův obraz, a přestože bychom měli brát vážně jeho varování „Nevěřte všemu, co se píše“, není to falešný obraz. Ale zpět. Svatba nepřicházela v úvahu, dokud neměl práci, a práci nemohl získat, dokud neměl Ph.D. Začal hledat nápad, který by mu pomohl dokončit disertaci.
56
57
Výzva budoucnosti Od zimy 1963, kdy mu diagnostikovali amyotrofickou laterální sklerózu, se Hawkingův život obrátil naruby, ale podlomené zdraví ani rostoucí
Stephen Hawking Jeho život a dílo
1942–1975
1965
zájem o Jane Wildeovou nemohly zastínit jeho zájem o kosmologii. Kancelář na katedře aplikované matematiky a teoretické fyziky měl hned vedle Jayanta Narlikara, kterého Hawking potkal na letním kurzu před nástupem na Cambridge. Narlikar byl jedním z Hoyleových studentů a pracoval s Hoylem na možných úpravách obecné relativity, které by uvedly stacionární model do souladu s nedávnými pozorováními, které jej zpochybňovaly. Tato výzva vzbudila Hawkingovu pozornost. V červnu 1964, krátce před publikací práce, na níž dělal s Narlikarem, uspořádal Hoyle přednášku v Královské společnosti. Hawking se vypravil do Londýna, aby se jí zúčastnil. Když Hoyle po přednášce otevřel diskusi, Hawking se s pomocí hole zvedl ze židle a zpochybnil jeden z jeho závěrů. Užaslý Hoyle se ho zeptal, jak může posoudit, zda je jeho závěr správný, nebo mylný. Hawking odpověděl, že „si to spočítal“. Hoyle ani nikdo z posluchačů v sále netušili, že Hawking o těchto závěrech mnohokrát diskutoval s Narlikarem a že provedl řadu vlastních výpočtů, a tak předpokládali, že to ten neznámý student „vypočítal“ z hlavy během přednášky. Publikum žaslo, Hoyle byl zlostí bez sebe. Hawking si tím kupodivu neznepřátelil Narlikara. Každopádně tehdy položil základy své pověsti brilantního, a poněkud neomaleného vědce a začal se intenzivně zajímat o výpočty a spekulace kolem rozpínání vesmíru. Hawking se seznámil s teorií britského matematika a fyzika Rogera Penrosea, která vysvětluje, co se stane, když hvězda vyčerpá veškeré své jaderné palivo a pod tíhou vlastní gravitace se zhroutí. Penrose stavěl na práci takových fyziků, jakými byli Subrahmanyan Chandrasekhar a John Wheeler, a tvrdil, že i když zhroucení není dokonale plynulé a symetrické, hvězda se změní v maličký bod nekonečné hustoty a nekonečného zakřivení prostoročasu – v singularitu v srdci černé díry. Hawking se z tohoto bodu vydal opačným směrem. Představil si bod o nekonečné hustotě a nekonečném zakřivení prostoročasu – singularitu –, která exploduje a expanduje. Co kdyby, navrhoval, vesmír začal právě takhle. Co kdyby prostoročas, původně svinutý do nepatrného, bezrozměrového bodu vybuchl, prodělal to, čemu se říká velký třesk, a rozpínal se až do dnešního stavu? Mohlo to proběhnout takhle? Muselo to proběhnout takhle? S těmito otázkami se Hawking vrhl do intelektuálního dobrodružství, které pokračuje už více než pětačtyřicet let. Jak sám říká: „Poprvé v životě jsem začal tvrdě pracovat. S úžasem jsem zjistil, že mě to baví. Ale možná není úplně fér říkat tomu práce.“
V zimě 1965 si Hawking zažádal o místo odborného asistenta na cambridgeské Gonville & Caius College. Jane přijela na víkend z Londýna, kde stále žila a studovala na Westfield College, a Hawking hlásil: „Doufal jsem, že mi Jane žádost napíše na stroji, ale krátce předtím si zlomila ruku a měla ji v sádře. Musím přiznat, že jsem ji nelitoval, jak jsem asi měl. Naštěstí to byla ale levá ruka, takže mohla moji žádost aspoň napsat a já si ji pak nechal od někoho jiného přepsat na stroji.“ Janina zlomená ruka ovšem nebyla Hawkingovou největší překážkou na cestě za místem na Caiusu. Byl požádán, aby jmenoval dva lidi, kteří mu mohou dát doporučení. Denis Sciama navrhoval Hermanna Bondiho. Stephen sice chodil na Bondiho přednášky o obecné relativitě na King’s College London, ale moc dobře ho neznal. „Párkrát jsem se s ním setkal a jednu moji práci doporučil Královské společnosti. Po přednášce v Cambridgi jsem ho požádal (o doporučení). Podíval se na mě trochu rozpačitě a povídá, že ano, že mě doporučí. Očividně si mě vůbec nepamatoval, protože když mu ze školy napsali, zda by mě doporučil, odpověděl, že o mně nikdy neslyšel.“ To mohlo Hawkingovy naděje zcela pohřbít. Dnes by to tak dopadlo, protože je o místa odborných asistentů na univerzitách velký zájem. Ale Hawking měl štěstí. „Byly to klidnější časy. Z Caius Colllege mi napsali o trapné odpovědi mého údajného doporučitele. Můj vedoucí zašel za Bondim a osvěžil mu paměť. Nato mi Bondi napsal doporučení, které bylo nejspíš mnohem lepší, než jsem si zasloužil. Každopádně jsem to místo dostal.“ Další vzpruha pro Stephenovu kariéru přišla na jaře 1965, když získal od (Gravity Prize Competition, financované ze soukromých zdrojů, „pochvalné ocenění“. Kdyby neprošvihl termín žádostí, mohl získat víc než jen „pochvalu“, ale s blížící se svatbou uvítal i 100 liber. 28) Na jaře toho roku potkal Stephen na mezinárodní konferenci o obecné relativitě a gravitaci v Londýně – což byla první akce toho druhu, jaké se zúčastnil – Kipa Thornea z Kalifornského technického institutu. Thorne už měl Ph.D. z Princetonu. Udělalo na něj dojem, jak ten mladý muž, který chodil poněkud vratce o holi a lehce se zadrhával, využil technik aplikovaných na obecnou relativitu Rogerem Penrosem a upravil je, aby mu pomohly zkoumat strukturu a dějiny vesmíru. Tehdy na konferenci, při diskusi nad čajem položili základy celoživotního přátelství. Thorne je jedním z mála Hawkingových přátel, možná jediný, s kým se kdy otevřeně a věcně bavil o svých neradostných vyhlídkách.
58
59
Stephen Hawking Jeho život a dílo
Čtrnáctého července 1965 se Stephen Hawking a Jane Wildeová vzali, nejprve při civilním a druhý den při náboženském obřadu v kapli Trinity Hall. Teoretická fyzika je plná paradoxů. Proto by asi nemělo překvapit, že u jednoho z největších teoretických fyziků probudila radost ze života až tragédie, která ho z logiky věci měla zničit a po níž měl zatrpknout. A že na počátku jeho meteorického vzestupu ve vědeckých kruzích byla praktická potřeba najít téma disertace, bez níž nemohl sehnat práci a oženit se. Jak to Hawking jednoduše shrnul: navzdory Wagnerovi, tragicky hrdinskému obrazu sebe samého a roku – ne-li víc – hluboké deprese… „jsem byl najednou šťastnější než kdy předtím“.
5 „Největší otázkou bylo: byl nějaký začátek nebo ne?“
Po svatbě a krátkých líbánkách v Suffolku, což bylo maximum, co si mohli dovolit, vyrazili Stephen a Jane přes Atlantik do Ameriky, kde Stephena čekala na Cornell University ve státě New York letní škola o obecné relativitě. Hawking tam měl další příležitost poznat špičkové odborníky ve svém oboru. Na tuto zkušenost však vzpomíná jako na „chybu“. „V našem manželství to vyvolalo dost silné napětí, zvlášť když jsme museli bydlet na koleji plné párů s hlučnými malými dětmi.“1) Jeden večer na Cornellu, když si vyrazili ven na čerstvý vzduch – který je v tomto zeměpisném pásu poměrně chladný i v létě –, dostal Hawking najednou záchvat kašle. Věděl, že s něčím takovým musí počítat, ale jelikož se s Jane o své nemoci rezolutně odmítal bavit, ona to nečekala a nevěděla, jak mu pomoci. Nakonec pochopila, že se jí zuřivou gestikulací snaží říct, ať ho silně praští do zad. Tím se vyřešil bezprostřední problém, ale Jane ta zkušenost otřásla, a najednou pochopila, jaké mají před sebou vyhlídky. „Démonický charakter choroby o sobě dal vědět.“2) V říjnu nastoupil třiadvacetiletý Hawking jako odborný asistent na cambridgeský Caius. Jane Hawkingová před sebou měla ještě rok studia na bakalářský titul na London University. Podle dohody se o sebe Hawking přes týden staral sám. Na víkendy jezdila Jane za ním. Jelikož nebyl schopen daleko chodit ani jezdit na kole, museli mu najít bydlení v blízkosti katedry. Před odjezdem do Ameriky si zažádali o byt v budově, kterou stavěli
60
61
Stephen Hawking Jeho život a dílo
1942–1975
na Market Square. Nikdo jim neřekl, že ty byty vlastní Hawkingova kolej, což by při žádosti hrálo v jejich prospěch. Nakonec na tom ale nezáleželo, protože stavební firmě se byty nepodařilo uvést před začátkem zimního semestru do obyvatelného stavu. Kvestor na Gonville & Caius College už dříve Stephena informoval, že kolej nemá ve zvyku svým výzkumníkům pomáhat shánět ubytování. Nakonec se přece jen trochu nechal obměkčit a nabídl jim pokoj na ubytovně pro doktorandy, přičemž jim však účtoval dvojnásobek, protože v něm měli o víkendech bydlet dva. Tři dny poté, co se nastěhovali na ubytovnu, objevili v Little St Mary’s Lane domek, který si mohli pronajmout na tři měsíce. Byl to jeden z řady malebných venkovských domků postavených přes ulici proti kostelu Little St Mary’s a kostelním zahradám. Do budovy katedry Aplikované matematiky a teoretické fyziky (DAMTP) v Silver Street, kde dostal Stephen kancelář s dalším mladým fyzikem, Brandonem Carterem, to měl odsud Stephen jen sto metrů. Takovou vzdálenost dokázal dojít a kvůli cestám do Astronomického ústavu za městem si pořídil malé auto o třech kolech. Na sklonku podzimu, když se jejich tříměsíční pronájem blížil ke konci, Stephen zjistil, že je prázdný jeden ze sousedních domků v ulici. Ochotný soused vyhledal v Dorsetu jeho majitelku a pokáral ji, že má volný dům, když mladý manželský pár nemá kde bydlet. Majitelka souhlasila, že jim dům pronajme. Záchvaty kašle přicházely čím dál pravidelněji. Stephenova sestra Mary, která ještě stále studovala medicínu na London University, navrhla, že by mu mohlo pomoci teplejší sušší podnebí. To byl jeden z důvodů, proč Hawkingovi v prosinci, na konci zimního semestru, využili příležitosti vypravit se podruhé za oceán. Stephen se zúčastnil astrofyzikální konference v Miami a odtud s Jane odletěli do texaského Austinu, kde strávili týden s jeho přítelem z doktorandského studia George Ellisem a jeho ženou. Do Anglie se vrátili na Vánoce a právě včas, aby se stačili přestěhovat do druhého, dlouhodobějšího podnájmu v Little St Mary’s Lane. V prvním roce manželství měli Stephen i Jane velmi nabitý program. Hawking si stále palčivě uvědomoval svou nedostatečnou matematickou průpravu. Jelikož byl – jak ho charakterizovala i jeho matka – odmalička „samouk“, rozhodl se využít lety prověřenou doktorandskou metodu, při níž se navíc dá i něco vydělat: když se chceš nebo musíš něco naučit, uč to. A tak si vzal kromě práce na disertaci na starost i výuku matematiky pro magistry.3) Jane pendlovala mezi Londýnem a Cambridgí, zor-
ganizovala stěhování z jednoho domu do druhého a přepisovala na stroji manželovu doktorskou práci. V březnu 1966 oslavili Stephenovo Ph.D., a nebyl to jediný důvod k oslavám. Hawkinse přihlásil se studií „Singularity a geometrie prostoročasu“ do soutěže o prestižní Adams Prize, kterou udělovala cambridgeská St John’s College jménem Johna Couche Adamse, spoluobjevitele planety Neptun. Vítězem se mohl stát jen mladý výzkumník pracující v Británii a práce musela snést mezinárodní srovnání. Hawking se o cenu podělil s Rogerem Penrosem. Pyšný Denis Sciama hlásil Jane, že podle jeho názoru má Stephen před sebou stejně velkolepou kariéru jako Isaac Newton.4) Přes veškeré fyzické potíže a chmurné vyhlídky to byla idylická doba: Cambridge šedesátých let minulého století byla pro někoho s Hawkingovými zájmy nesmírně podnětným místem. Nic nebylo nemožné. A překvapivě hodně možné bylo!5)Toho jara Jane Hawkingová usoudila, že si potřebuje zachovat vlastní intelektuální identitu a mít nějaký cíl – a rozhodla se, že si na London University udělá doktorát. Za téma své práce si vybrala kritický rozbor publikovaných středověkých španělských textů. To jí umožňovalo bádat po knihovnách a ne hledat primární zdroje. I tak podnikla odvážný krok, protože Stephen potřeboval víc a víc péče a v té době se Hawkingovi také rozhodli založit rodinu. Na podzim 1966, když Jane otěhotněla, se Stephenovi začaly kroutit prsty, takže už prakticky nemohl psát. Na Sciamův popud udělal Fyzikální ústav ojedinělou věc, když mu zaplatil fyzioterapeuta, který za ním dvakrát týdně docházel domů.6) První dítě Hawkingových, syn Robert, se narodilo 28. května 1967. V té době to byly čtyři roky od doby, kdy lékaři Stephenu Hawkingovi řekli, že má před sebou dva roky života. Stále ještě chodil a dokonce se stal otcem. Jane vzpomíná: „Pro Stephena to byl určitě ohromný impulz, že měl najednou odpovědnost za toho maličkého človíčka.“7) Robert byl ještě kojenec, když s ním rodiče poprvé vyrazili do Ameriky. Tentokrát poprvé zamířili na západní pobřeží. Hawking se zúčastnil sedmitýdenní letní školy v Seattlu ve státě Washington. Odtud se přesunuli na čtrnáct dní na University of California v Berkeley. Hawking naplňoval svou pověst astrofyzika „mezinárodního formátu“, která mu pomohla získat Adams Prize. Turné po Spojených státech završili přeletem přes kontinent, kde navštívili Stephenova kamaráda z dětství Johna McClenahana (toho, co se vsadil, že z Hawkinga nikdy nic pořádného nebude) a Hawkingovu sestru Mary, která pracovala jako lékařka
62
63
Stephen Hawking Jeho život a dílo
1942–1975
na americkém východním pobřeží. Po téměř čtyřech měsících v Americe se Stephen, Jane a maličký Robert vrátili v říjnu do Cambridge, aby stihli začátek zimního semestru. Caius College prodloužila Stephenovi smlouvu odborného asistenta na další dva roky. Lidé, kteří Hawkinga zažili na DAMTP v polovině a na konci šedesátých let minulého století, vzpomínají, že tehdy chodil po chodbách o holi, často se opíral o zeď a mluvil, jako by měl řečovou vadu. Mimoto si vybavují, že si nikdy nebral servítky, ani když diskutoval s těmi nejproslulejšími vědci na světě. Pravidelně si upevňoval pověst, kterou si vybudoval, když v roce 1964 zpochybnil závěry Freda Hoylea. Zatímco ostatní mladí výzkumníci uctivě mlčeli, Hawking směle kladl nečekané a trefné otázky a zjevně věděl, o čem mluví. Tehdy začal slýchat poznámky o „géniovi“ a „dalším Einsteinovi“. Přes veškerý intelektuální důvtip a popularitu ho však právě ona pověst v kombinaci s tělesným postižením vzdalovala od některých kolegů na katedře. Jeden jeho známý mi řekl: „Vždycky se choval velmi přátelsky, ale lidé měli občas trochu zábrany pozvat ho, ať jde s celou partou do hospody na pivo.“ Není divu, že má Hawking pocit, že měl problém přesvědčit lidi kolem, že ho nemají považovat za „něco méně nebo více než za člověka“.8) Na konci šedesátých. let se Hawkingův stav opět začal zhoršovat. Musel chodit o berlích. Potom měl potíže i s chůzí o berlích. Sváděl tvrdé boje o udržení nezávislosti. Jeden z hostů v jeho domě vzpomíná, jak byl jednou svědkem toho, když se Hawking tvrdošíjně bez cizí pomoci snažil čtvrt hodiny vylézt o berlích po schodech, aby se dostal do postele. Jeho odhodlání občas hraničilo s paličatostí. Například odmítal dělat své nemoci jakékoliv ústupky, i když těmi „ústupky“ měly být praktické kroky, jež by mu usnadnily život a díky nimž by nepředstavoval takovou přítěží pro ostatní. Byl to jeho boj. Chtěl ho vybojovat po svém. A „po jeho“ znamenalo vzdorovat, dokud to půjde, a považovat každý ústupek za slabost, za kapitulaci. „Někdo tomu říká odhodlání, někdo tvrdohlavost,“ říká Jane Hawkingová. „Já v různých situacích používala obojí. Ale myslím, že díky tomu byl schopen fungovat.“9) John Boslough, jenž o Hawkingovi napsal na začátku osmdesátých let knihu, jej popisuje jako „nejhouževnatějšího člověka, jakého jsem kdy poznal“.10) Téměř se nestávalo, aby Hawking nepřišel do práce, i když třeba silně nastydl nebo měl chřipku. A stejně jako Stephen odmítal dělat jakékoliv ústupky své nemoci, naučila se Jane Hawkingová neustupovat jemu. Tohle byl její
způsob boje a součást jejího úsilí udržet jeho život v co nejnormálnějších mezích. Boslough rovněž líčí Hawkinga jako „jemného, duchaplného muže“, s nímž jste rychle zapomněli na jeho tělesné postižení. Ta „jemná“ duchaplnost dokázala rozmetat všechny hlouposti a přetvářku. Měl úžasnou schopnost utahovat si sám ze sebe, ze svých problémů, a dokonce i z vědy, které se tak zapáleně věnoval. Dokázal si tím získat přízeň lidí kolem a většinou tak z větší části zastínil i dojem „jinakosti“. Pro některé kolegy na katedře byl nejzábavnějším člověkem široko daleko. Jako by se Hawking řídil, aniž by ji nejspíš kdy četl, radou, kterou dala matka Louisy May Alcottové své rodině v dobách hlubokého strádání: „Doufejte a buďte v jednom kole.“ Hawkingovu budoucnost ohrožovaly spíš problémy s mluvením než s pohybem. Mluvil čím dál méně srozumitelně, až to došlo tak daleko, že se Caius College a celá univerzita musely vypořádat s faktem, že už nemůže pravidelně přednášet. V roce 1969 mu měla opět vypršet smlouva. Situaci opět zachránil Denis Sciama, tentokrát s pomocí Hermanna Bondiho. Rozneslo se – nikdo neví, kdo s tím začal, a možná to byla i pravda –, že nedaleká King’s College chce Hawkingovi nabídnout lepší smlouvu. Caius obratem přišla s řešením, jak si ho udržet – šestiletý kontrakt a speciálně pro něj vytvořené „stipendium za mimořádný vědecký přínos“. Hawking se stával významným fyzikem. Byl takovým přínosem, že o něj kolej nechtěla přijít. Vědecké bádání zaměstnávalo jeho mysl mnohem víc než starosti s holemi, berlemi a schody. Jeho radost z práce hraničila s posedlostí a udávala tón celému jeho životu. Na konci šedesátých let objevoval, jaký je vesmír a jak mohl začít – jak sám říká, hrál „hru o vesmír“. Abychom porozuměli práci, do níž se tak hluboko ponořil, musíme se vrátit třicet pět let do minulosti.
64
65
Hra o vesmír Dnes považujeme za dané, že žijeme ve spirální diskové galaxii – Mléčné dráze –, která je jednou z mnoha více méně podobných galaxií ve vesmíru, mezi nimiž jsou značné vzdálenosti. Na začátku dvacátého století s touto představou nesouhlasili zdaleka všichni. Až americký astronom Edwin Hubble ve dvacátých letech minulého století dokázal, že existuje mnoho dalších galaxií. Dá se vysledovat nějaký systém, podle něhož
Stephen Hawking Jeho život a dílo
1942–1975
se tyto galaxie pohybují? Hubble dokázal, že ano, přičemž přinesl jeden z nejrevolučnějších objevů svého století: všechny daleké galaxie se od nás ještě víc vzdalují. Vesmír se rozpíná.* Hubble zjistil, že čím vzdálenější galaxie je, tím rychleji se od nás vzdaluje: dvakrát dál, dvakrát rychleji. U některých extrémně vzdálených galaxií můžeme pozorovat, že se vzdalují rychlostí dvou třetin světla. Znamená to, že se od nás vzdalují všechny hvězdy ve vesmíru? Ne. Naši nejbližší sousedé jsou jiní, někteří se přibližují, jiní vzdalují. Vesmír se rozpíná v prostoru mezi kupami galaxií. Než bychom o rozpínání vesmíru uvažovali jako o spoustě těles, které se od sebe vzdalují, je lepší si představit, že prostor mezi nimi bobtná. Je to strašlivé zjednodušení, ale zkuste si představit, jak se v troubě peče třeba rozinkový chleba. Těsto bobtná a rozinky se od sebe vzdalují. „Dvakrát dál, dvakrát rychleji“ platí u rozinek stejně jako u kup galaxií. Jestliže se galaxie vzdalují od nás i od sebe navzájem, pak nezměnilo-li se v minulosti něco zásadně, bývaly u sebe mnohem blíže. Nemohly se v určitém okamžiku nacházet na témže místě? Že by se celé to ohromné množství hmoty ve vesmíru natěsnalo do jediného, bodu nekonečné hustoty? To není jediná možná minulost rozpínajícího se vesmíru. Třeba kdysi existoval vesmír podobný tomu našemu a ten vesmír se smrštil, takže se všechny galaxie přiblížily a vypadalo to, že se musí nevyhnutelně srazit. Ale galaxie a hvězdy, a konec konců i atomy a částice, disponují vyjma gravitace, která je k sobě navzájem přitahuje, ještě další hybnou silou. Planety obíhají například hvězdy. V důsledku toho se v našem hypotetickém vesmíru mohly galaxie nebo částice, které je tvořily, místo nahromadění v jediném místě nekonečné hustoty minout, proletět kolem sebe a vesmír se zase začal rozpínat, takže dnes vypadá tak, jak ho známe. Mohlo tomu tak být? Jak to tedy bylo? Těmito otázkami se začal Hawking zabývat ve své doktorské práci. „Hlavní otázka zněla,“ říká Hawking, „jestli byl nějaký začátek, nebo ne.“11) Jeho hledání odpovědi začalo, jak jsme zmiňovali ve čtvrté kapitole, díky myšlence Rogera Penrosea z roku 1965. Penrosova idea se týkala
osudu některých hvězd – toho, čemu dal o tři roky později John Archibald Wheeler působivé jméno „černá díra“. Tento koncept kombinoval naše poznatky o gravitaci s tím, co nám obecná relativita říká o chování světla. Hawkingův přítel Kip Thorne později vzpomínal na léta 1965 až 1980 jako na zlatý věk výzkumu černých děr. A Hawking se zařadil k předvoji těch ohromných úspěchů.12)
* Pozn. recenzenta: Rozpínání vesmíru vyplynulo nejprve z řešení Einsteinových rovnic pro vesmír, jak ukázali A. Fridman (1922–1924) a G. Lemaître (1927), jenž ve své francouzsky psané studii své výpočty ověřil na základě astronomických měření červeného posuvu ve spektrech galaxií. Hubble své výsledky publikoval anglicky v roce 1929. 66
Co víme o gravitaci a světle? Gravitaci známe ze všech čtyř elementárních sil nejlépe. Všichni se záhy naučíme, že gravitace může za to, když se nám rozplácne kornout zmrzliny na koberec, nebo když spadneme z houpačky. Když se vás někdo zeptá, zda je podle vás přitažlivost velmi slabá nebo velmi silná síla, pravděpodobně odpovíte „nesmírně silná“. A budete se mýlit. Je zdaleka nejslabší ze základních sil. Gravitace, která tak zřetelně zasahuje do našeho každodenního života, je gravitací hmotného tělesa (Země), souhrnu všech částic v ní a na ní. Gravitační vliv jednotlivých částic je však nesmírně malý. Museli byste mít velmi citlivé přístroje, abyste změřili přitažlivost mezi malými předměty každodenní potřeby. Ale jelikož gravitace vždy přitahuje a nikdy neodpuzuje, dokáže se sčítat. Fyzik John Wheeler s oblibou označoval gravitaci za univerzální demokratický systém. Každá částice má hlas, který může ovlivnit všechny ostatní částice ve vesmíru. Když se částice spojí a hlasují jako blok (například ve hvězdě nebo v naší Zemi), mají větší vliv. Velmi slabá přitažlivá síla jednotlivých částic se ve velkých tělesech, jako je Země, sčítá, až vytvoří významnou sílu: vlivný hlasující blok. Čím víc částic hmoty tento blok tvoří, tím větší hmotnost těleso má. Hmotnost není totéž co velikost. Hmotnost udává, kolik hmoty je v tělesu, kolik hlasů tvoří jednotně hlasující blok (bez ohledu na to, jakou má tato hmota hustotu), a nakolik těleso odolává pokusům změnit jeho rychlost nebo směr. Sir Isaac Newton, jenž byl v 17. století Lucasiánským profesorem matematiky na Cambridgi (což byla pocta, které se později dostalo i Hawkingovi), objevil zákony, které popisují fungování gravitace ve víceméně normálních podmínkách. Podle Newtona není žádné těleso ve vesmíru „v klidu“. Nečeká, až na ně začne působit nějaká síla, která by je postrčila nebo přitáhla, aby se později zase zastavilo a zůstalo v klidu. Naopak, těleso ponechané zcela v klidu, se pohybuje neměnnou rychlostí přímým
67
Stephen Hawking Jeho život a dílo
1942–1975
směrem. Nejlepší je představit si, že všechno ve vesmíru je v pohybu. Svou rychlost nebo směr můžeme měřit ve vztahu k ostatním tělesům ve vesmíru, ale nemůžeme ani rychlost ani směr uvádět do vztahu ke zcela klidovému stavu, nebo k čemukoliv podobnému absolutnímu severu, jihu, východu, západu, nahoře či dole. Tak například, kdyby byl náš Měsíc ve vesmíru sám, nezůstal by na místě, ale pohyboval se jedním přímým směrem a neměnnou rychlostí. (Pochopitelně, kdyby byl skutečně ve vesmíru sám, nedalo by se poznat, že to dělá, protože by nebylo k čemu jeho pohyb vztáhnout.) Ale Měsíc není sám. Síla známá jako gravitace působí na Měsíc a nutí ho měnit rychlost a směr. Odkud ta síla vychází? Z nedalekého hlasovacího bloku částic (velkého tělesa) známého jako Země. Měsíc se změně vzpírá. Snaží se pokračovat v pohybu přímým směrem. Nakolik se mu to daří, závisí na tom, kolik hlasů má, jakou má hmotnost. Přitažlivost Měsíce ovšem zároveň ovlivňuje Zemi. Nejpatrnější je to na odlivu a přílivu na pobřeží oceánů. Newtonova teorie nám říká, že množství hmoty v tělese ovlivňuje intenzitu gravitační síly mezi ním a jiným tělesem. Pokud ostatní činitelé zůstanou stejné, potom platí, že čím větší hmotnost, tím větší přitažlivost. Kdyby měla Země dvojnásobnou hmotnost, byla by přitažlivost mezi Zemí a Měsícem dvojnásobná oproti současnému stavu. Jakákoliv změna ve hmotnosti Země nebo Měsíce by změnila sílu gravitace mezi nimi. Newton také přišel na to, že čím dál od sebe tělesa jsou, tím je vzájemná přitažlivost slabší. Kdyby byl Měsíc od Země dvakrát dál než nyní, byla by gravitační síla mezi nimi jen čtvrtinová. Newtonova teorie se obvykle formuluje nějak takto: Každá dvě tělesa se navzájem přitahují stejně velkými gravitačními silami opačného směru, přičemž velikost této síly pro dvě stejnorodá tělesa tvaru koule je přímo úměrná součinu jejich hmotností a nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti jejich středů. Newtonova gravitační teorie je nesmírně úspěšnou teorií. Už více než dvě stě let se ji nepodařilo nikomu vylepšit. Stále ji používáme, i když víme, že v některých situacích selhává, jako když jde o nesmírně silné gravitační síly (například v blízkosti černých děr), nebo když se tělesa pohybují rychlostí blížící se rychlosti světla. Albert Einstein objevil na začátku dvacátého století problém v Newtonově teorii. Pokud je síla gravitace mezi dvěma objekty závislá na vzdálenosti mezi nimi, potom kdyby někdo vzal Slunce a posunul ho dál
od Země, gravitační síla mezi Zemí a Sluncem by se okamžitě změnila. Je to možné? Einsteinova speciální teorie relativity konstatuje, že rychlost světla je neměnná bez ohledu na to, kde ve vesmíru se nacházíte a jak se pohybujete, a že se nic nemůže pohybovat rychleji než světlo. Světlu ze Slunce trvá asi osm minut, než doletí na Zemi. Vždy tedy vidíme Slunce takové, jaké bylo před osmi minutami. Takže když Slunce vzdálíte od Země, Země si toho nevšimne a nepocítí žádnou změnu dříve než za osm minut. Osm minut budeme kroužit, jako kdyby se Slunce nepohnulo. Jinými slovy, účinek gravitace jednoho tělesa na druhé se nemůže změnit okamžitě, protože gravitace se nemůže pohybovat rychleji než světlo. Informace o tom, jak daleko je Slunce od Země, nemůže okamžitě překonat vzdálenost mezi nimi. Nemůže se pohybovat rychleji než zhruba tři sta tisíc kilometrů za sekundu. Je tedy zjevné, že když mluvíme o tělesech pohybujících se vesmírem, není realistické hovořit pouze o třech prostorových rozměrech. Jestliže nemůže informace cestovat rychleji než světlo, neexistuje tam v astronomických vzdálenostech pro nás ani pro sebe navzájem nic, co by nemělo časový faktor. Popisovat vesmír ve třech rozměrech je stejně nedostatečné jako krychli ve dvou. Místo toho musíme pochopit, že existuje rozměr času, uznat, že ve skutečnosti jsou čtyři rozměry, a hovořit o prostoročasu. Einstein věnoval několik let vytváření teorie relativity, která by korespondovala s tím, co zjistil o světle a pohybu na rychlosti blížící se světlu. V roce 1915 představil svou obecnou teorii relativity, která vyžaduje, abychom o gravitaci neuvažovali jako o síle působící mezi tělesy, ale soustředili se na tvary, zakřivení a samotný čtyřrozměrný prostoročas. V obecné relativitě je gravitace geometrií vesmíru. Bryce DeWitt z University of Texas navrhoval, abychom o tomto zakřivení začali uvažovat jako o někom, kdo věří, že je Země placatá a snaží se na ni nakreslit souřadnicovou síť:
68
69
„Za pěkného počasí lze výsledek vidět z letadla nad obdělanou oblastí Velkých planin. Krajinu tam rozdělují východo-západní a severo-jižní silnice na čtverce o velikosti zhruba čtvereční míle. Východo-západní silnice se často táhnou bez přerušení na míle daleko, ale o severo-jižních to neplatí. Když tudy pojedete na sever, zjistíte, že silnice každých pár mil uhne kousek na východ nebo na západ, než se zase vrátí k původnímu směru. Tyto výběž-
