Černá díra nás neohrozí. Může nám ale nečekaně pomoci, popsal nobelista

„Chci se zeptat, má ta černá díra nějaký vliv na planetu Zemi?“ ptá se posluchačka v plné přednáškové místnosti na rektorátu Karlovy Univerzity v Praze. „Měli bychom se jí nějak obávat?“

Německý astrofyzik Reinhard Genzel se usmál: „Vůbec se nebojte. Samozřejmě, kdybyste se nacházela někde v těsné blízkosti, radši odtamtud koukejte zmizet. Ta síla je neskutečně obrovská.“

„Ale nás na Zemi se to nijak měřitelně netýká,“ pokračoval Genzel a přepnul se znovu do přednáškového režimu. „Jsme na planetě vzdálené přes 27 tisíc světelných let od centra galaxie. Na planetě ve stárnoucí galaxii, ve stárnoucím, rozpínajícím se vesmíru…“

Genzel zřejmě tuto otázku nedostal poprvé. V roce 2020 získal Nobelovu cenu za fyziku právě za jeho přínos k objevu černé díry zvané Sagitttarius A*, která se nachází uprostřed naší galaxie. O existenci supervelké – a supertěžké – černé díry v centru Mléčné dráhy se spekulovalo už dlouho. Potvrzení její existence ale trvalo dlouhých 40 let. Právě o tom mluvil Reinhard Genzel i během své „Nobelovy přednášky“ v roce 2020.

Právě tým astrofyziků pod vedením profesora Genzela dokázal v roce 2017 pomocí nesmírně citlivého přístroje GRAVITY VLTI změřit pozici jedné z hvězd (pracovně nazvané S-02), která kolem předpokládané černé díry obíhala.

„Když se k nám dostane světlo z této hvězdy, která je zrovna blízko naší černé díry, dochází k posunu světla do červeného spektra, tedy ke ztrátě energie,“ vysvětlil Genzel. „Už to byl první triumf našeho bádání.“

Podrobným zmapováním dráhy této hvězdy pak vědci dokázali přesně popsat i objekt, kolem kterého obíhá: černou díru Sagittarius A*. Má hmotnost asi jako čtyři miliony našich sluncí. V tunách bychom tuto hmotnost zapsali jako 8 260 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 tun.

Jestliže ale tato černá díra nemá žádný dopad na nás na Zemi, k čemu je vlastně její objev užitečný, tedy kromě ukojení zvědavosti astrofyziků? Na to jsem se po přednášce, kterou v Praze uspořádala Učená společnost ČR, zeptal trochu provokativně proslulého vědce. Toho ale otázka viditelně potěšila.

„Jsem nesmírně rád, že jste přišel na mou přednášku o černých dírách. Naprosto ale rozumím tomu, že černé díry nejsou pro lidi až tak důležité,“ uznává astrofyzik. Ostatně připomíná, že to není tak, že by černým dírám zasvětil celý svůj profesní život. Jistě, za tento projekt se stal spoludržitelem Nobelovy ceny. Kromě toho ale zkoumá také další astrofyzikální fenomény, třeba jevy týkající se Velkého třesku.

„Poznání mechanismu černých děr zapadá do našeho astrofyzikálního výzkumu. A do základního výzkumu obecně,“ zdůrazňuje Genzel. Je vidět, že je zvyklý novinářům vysvětlovat potřebu základního výzkumu, pohotově z rukávu vytáhne užitečné přirovnání.

„Řekněme, že bychom dali vědcům úkol pracovat jen na tom, co reálně zlepší život lidí. Na nic jiného nebudeme vynakládat peníze,“ vstoupí na chvíli do role vědeckého pesimisty, který nechce dát ani korunu na výzkum, pokud nevede k jasně definovanému a užitečnému cíli. „Co bychom tedy zkoumali? Určitě budeme platit medicínu a vývoj nových léků, protože chceme být zdraví, pak řekněme vývoj dopravních prostředků, protože chceme cestovat a létat…“

Výzkumníci by tedy začali hledat, jak tyto oblasti rozvíjet. „Ale nebude to podle mého fungovat,“ upozorňuje Genzel. Rozhodně ne moc dobře. „Z historie totiž víme, že největší a nejdůležitější inovace vyšly ze základního výzkumu, který vůbec nesouvisel s konkrétním praktickým uplatněním.“

Jako příklady Genzel uvádí vznik globální navigace. Nebo laseru, nástroje, který má dnes bezpočet uplatnění. V medicíně jej využívají oční lékaři, dermatologové i chirurgové k přesným a rychlým operacím. V průmyslu laserové paprsky měří, řežou, gravírují i svářejí. A výzkumníci nacházejí pro silné lasery stále nová uplatnění, zkoušejí třeba laserové svádění blesků nebo laserem odstartovanou jadernou fúzi.

„Na začátku si ale nikdo neřekl, pojďme vyvinou laser,“ připomíná Genzel. Cesta k prakticky využitelným laserových paprskům začala počátkem 20. století u teoretických prací Alberta Einsteina nebo Maxe Plancka o radiaci a kvantové teorii. Na ty v následujících desetiletích navázala řada dalších vědců, a každý z nich přispěl svým dílem do skládačky, ze které v padesátých letech americký fyzik Charles Townes čerpal při vývoji tzv. maseru, což je mikrovlnný předchůdce laseru.

„Ani Townes nehledal paprsek, který umí řezat kov, nebo takové věci, které by zajímaly prakticky orientovaného člověka,“ směje se Genzel. „Sledoval svůj vlastní výzkumný zájem. A maser byl prostředek pro jeho základní výzkum. A z maseru se stal laser, který dnes dělá všechno možné.“

Pomocí GPS systému zase najdete cestu po městě, přestože Albert Einstein při svém teoretickém bádání jistě nemohl předvídat, že i tam budou jeho rovnice využitelné.

„Velmi často se stává, že vývoj nové technologie stojí na důkladném porozumění fyzikálním zákonům. Právě proto je úloha základního výzkumu nezastupitelná,“ připomíná Genzel. „Možná bude mít nějaký dopad na životy lidí, které zatím nikdo neumí předvídat.“

Udělování Nobelových cen je opředeno celou řadou tajnůstkářských opatření. Každý držitel nobelovky tak má nějakou historku o tom, kde zrovna byl, když mu ze Švédska zavolali. „Americké vědce to obvykle vzbudí uprostřed noci,“ usmívá se Genzel. „Ale já byl tou dobou v Německu, takže jsme zrovna měli setkání na zoomu.“

Bylo to v roce 2020, dva roky od Genzelova přelomového objevu černé díry v centru Mléčné dráhy. Dalo by se tedy říci, že Genzel mohl telefonát očekávat. Proč jej tedy cena přesto zaskočila?

Švédská Královská akademie kromě Nobelových cen uděluje také každoročně Crafoordovu cenu určenou přímo astrofyzikům. Tuto cenu získal v roce 2012 právě Reinhard Genzel a Andrea Ghezová. „Rozhoduje o ní skoro stejná komise, která řeší nobelovky, a tak jsem úplně nečekal, že nám oběma dá později švédská královská akademie i cenu Nobelovu.“

„Když jsem zvednul telefon, všichni ostatní účastníci naší zoomové videokonference to viděli,“ popisuje slavnostní okamžik oceněný astrofyzik. „Ve sluchátku jsem slyšel, jak mi vysoký představitel Královské akademie říká, že jsem dostal Nobelovu cenu. A že to bude za hodinu oznámeno v televizi, abych se připravil. A že to do té doby nesmím nikomu říkat.“

Genzel tedy zavěsil telefon, zapnul zvuk a kolegům na zoomu oznámil: „Promiňte, musím si něco zařídit.“ A všichni se prý rozesmáli, protože si okamžitě dali dvě a dvě dohromady.

„Byl jsem jako omámený. Vpotácel jsem se do kuchyňky naší výzkumné skupiny a zamumlal něco o tom, že bychom si měli za chvíli pustit televizi. Všichni to okamžitě pochopili,“ vypráví Genzel. Jeho univerzita velmi rychle zareagovala, poslala mu k ruce tým specialistů na komunikaci s veřejností a pomohla mu zvládnout nápor reportérů, kteří brzy zaplavili jinak klidné chodby budovy.

„Když dostanete Nobelovu cenu, změní se váš život. Já byl zvyklý na určitou pozornost novinářů, nejsem žádný nováček, ale tohle bylo něco nového. Těžko se na to zvyká. Ale jak byla tehdy ještě covidová situace, tak to bylo trochu mírnější.“

„Okamžitě poté, co dostanete Nobelovu cenu, začnete dělat chyby,“ všímá si Genzel. Nebo možná jsou ty chyby více na očích. Nobelisté jsou totiž v záři reflektorů, která je může rozhodit. „Je velké pokušení vyjadřovat se k věcem, kterým nerozumíte. Chtějí po vás politická vyjádření. Snažím se takových vyjádření zdržet. Svět je ohromná globální vesnice, a co řeknete na jednom konci, to se vynoří na druhém konci světa, bez kontextu a v úplně jiné kultuře.“

Má s tím osobní nepříjemnou zkušenost. „Řekl jsem reportérovi něco mimo záznam, dohodli jsme se, že to nepoužije, a stejně to použil,“ postěžoval si Genzel. „Vnímám také tu zodpovědnost, že je na mne upřeno víc kamer. Tak se tu pozornost snažím využít k tomu, abych lidem ukázal to, co považuji za podstatné. Důležitost základního výzkumu pro naše porozumění vesmíru.“

Během covidové pandemie se totiž podle něj projevilo, jak důležité je, že vědci umí veřejnosti vysvětlit, jak věci fungují: „Objevovaly se nesmyslné debaty o očkování, kde se mávalo autoritami, namísto toho, aby se používala ověřená data.“

Důležité je nejenom pracovat s daty, ale také vědět, co přesně ta data znamenají. Někdo si může myslet, že může toto porozumění přenechat umělé inteligenci, ale Genzel je k tomu skeptický: „Schopnosti umělé inteligence jsou teď podle mého hodně přeceňované. Ale zároveň nemám pochybnosti, že některé státy teď napínají veškeré úsilí na to, aby nástroje AI použily k vážným bezpečnostním hrozbám.“

„Také v mém oboru lze velmi dobře využít umělou inteligenci pro práci s velkými daty,“ uznává Genzel. Třeba slavný snímek černé díry pomocí měření gravitačních vln vznikl právě i díky strojovému učení.

„Ale já si cíleně se svou výzkumnou skupinou vybírám jiný typ otázek,“ dodává Genzel. „Takové, kde naopak sleduji konkrétní, předem pečlivě vybrané ukazatele, a nemusím tedy pracovat s velkými daty.“

Sám ale jedním dechem dodává, že není ten, kdo by se měl k umělé inteligenci vyjadřovat: „Mám svůj věk, nevyrůstal jsem s těmito nástroji. Když jsem se učil programovat, byl všude Fortran. Když programování potřebuji, něco naprogramovat zvládnu, ale není to pro mne zábava.“

„Je tu ale nová generace, která umí softwarové nástroje využívat úplně jinak. Baví je to,“ uvědomuje si Genzel. „Moje dcera je také vědkyně, v oboru biologie, a nástroje umělé inteligence i velkých dat běžně využívá. A za dvacet let to bude vypadat zase úplně jinak.“

Právě proto by si podle něj měli vědci uvědomovat, jak důležitá je jejich činnost: „Vesmír je neuvěřitelně komplexní záležitost. Nerozumíme všem fyzikálním zákonům. A když si vybíráte, na jaký objekt se při sledování zaměříte, tak si tím už taky vybíráte, k čemu můžete dojít.“

Proto je podle Genzela lepší nedělat předem žádné závěry a mít mysl otevřenou. Pak můžete najít i věci, které jsou – stejně jako černá díra – ohromné, ale na první pohled neviditelné: „Jako vědec nemusíte věřit ničemu,“ říká slavný astrofyzik. „Naopak. Musíte to umět jasně ukázat.“