Švédský fyzik v Brně: O teorii strun přemýšlím, kudy chodím

Ze Stockholmu do Brna je to autem asi 1 600 kilometrů a necelých osmnáct hodin, Linusu Wulffovi však trvalo devět let a ještě mnohem víc kilometrů, než se ze svého rodného města dostal do sídla Masarykovy univerzity, kde od jara působí na ústavu teoretické fyziky a astrofyziky.

„Z Brna mi přišla nabídka, abych sem nastoupil, a když jsme se s rodinou přijeli podívat, líbilo se nám tady a rozhodli jsme se přestěhovat,“ popisuje svůj zatím poslední přesun teoretický fyzik, který do Brna zamířil z londýnské Imperial College, když před tím působil na doktorských a postdoc pozicích v italské Padově a na Texas A&M University.

V Londýně a předchozích působištích měl vždy místo jisté na tři roky a doufá, že na Masarykově univerzitě by mohl najít stálejší pozici. „Takové cestování s rodinou je stále složitější. Náš syn se narodil, když jsme byli v Texasu, a když mu byl rok, stěhovali jsme se do Londýna, kde se nám narodila dcera. Syn už tam chodil do školky, měl tam kamarády a to jsou pak přesuny náročnější,“ popisuje Wulff nároky, které někdy vědecká kariéra klade na osobní život.

Najít místo v akademickém světě totiž není pro teoretického fyzika jednoduché. Konkurence je podle něj veliká. „Je to složité, už když si člověk hledá doktorskou pozici nebo postdoc místo. Stálých pozic je ještě méně,“ říká Wulff, který se věnuje teorii strun.

Pro svou práci a výzkum potřebuje vlastně jen počítač. „Každé ráno si projdu v online archivu nové články, které se v našem oboru objevily, a dívám se, zda je v nich něco pro mě zajímavého. Je to takový můj ranní rituál. Pak už záleží na tom, jestli řeším své teorie nebo píšu nějakou odbornou práci. V podstatě hlavně hodně přemýšlím,“ popisuje svou denní rutinu a s úsměvem dodává, že vlastně nad fungováním vesmíru dumá pořád. „Občas se soustředíte na nějakou konkrétní věc, ale někde vzadu v hlavě o tom přemýšlíte neustále.“

Kromě bádání čeká Wulffa od jara také výuka. „Už jsem v minulosti učil, ale vždy to bylo třeba jen pár seminářů a zatím jsem nikdy neměl zodpovědnost za celý předmět. Už se na to i s pomocí kolegů intenzivně připravuju,“ říká fyzik.

Teorie strun

Teorie, které se věnuje, je zatím jediná, která poskytuje vysvětlení dávající do souladu gravitační teorii a kvantovou mechaniku. „To byla ve fyzice velká překážka, ale ukázalo se, že teorie strun je dokáže smířit,“ tvrdí Wulff. Zároveň ale zdůrazňuje, že jde o matematický konstrukt, který se zatím nepodařilo experimentálně ověřit.

Teorie strun nebo také superstrun zkoumá základní stavební kameny fyziky. Říká, že elementární fyzikální částice, jako je kvark, o nichž standardní fyzika uvažuje jako o bodových, jsou vlastně miniaturní vibrující struny. „Jsou tak malé, že nemáme dostatečně silný mikroskop či jinou techniku, abychom je mohli vidět jako strunu, a proto se nám jeví jako bod,“ přiblížil hlavní východiska teorie švédský fyzik.

„Struny si můžete představit jako smyčky, něco jako gumičky do vlasů, jejichž konce jsou spojené. Struna má neustále určité napětí, protože má tendenci se smršťovat. V klasické fyzice se smrští do bodu, ale v kvantové mechanice to není možné, struna tedy stále kmitá,“ vysvětluje Wulff principy teorie s tím, že vlastnosti elementárních částic závisí na tom, jak struny vibrují.

Existují také struny, které mají konce volné, jako když přestřihnete gumičku, ty však musí být k něčemu připevněné. „Otázkou bylo, jak poznat či charakterizovat objekty, k nimž jsou tyto konce strun připojené, a ukázalo se, že jde o vícerozměrné objekty,“ říká Wulff. Teorie totiž pracuje až s jedenácti rozměry, z nichž jeden je časový a zbylé jsou prostorové.

Holografický princip

Wulff se konkrétně zabývá jednou z možností, jak můžeme tyto vícerozměrné objekty vnímat například v trojrozměrném prostoru. Jde o takzvaný holografický princip, který funguje na stejném principu jako obyčejný holografický obraz, který ukazuje trojrozměrnou scénu na dvourozměrném povrchu.

Holografický princip v teorii strun pak pracuje s vícerozměrnými objekty tak, že se informace o jejich vnitřním uspořádání projevují na jejich povrchu jako bodové částice. „Tyto bodové části jsou však vlastně konce strun. Podobně jako kdybyste přichytili gumičky jedním koncem na list papíru, tak při pohledu z povrchu je také budete vnímat jako body,“ přiblížil svůj výzkum.

Jak ale poznamenal, jde o velmi zjednodušený a hodně volný popis toho, co vlastně teorie strun znamená.

„Bylo by těžké vysvětlovat ji podrobněji, protože od určitého bodu je k tomu potřeba opravdu hodně matematiky a pro přesné a uvěřitelné vysvětlení potřebujete mít rozsáhlé znalosti matematického aparátu,“ podotýká teoretický fyzik, který měl podle svých slov matematiku vždycky rád. Mnohem víc ho to táhlo k fyzice. „Víc mě zajímala aplikace matematiky pro porozumění světu kolem nás, což je fyzika či teoretická fyzika, jak je chápu já.“

Příjemné místo k životu a přemýšlení

Pracuje v areálu v Kotlářské ulici, a když se někdy zasekne s řešením a neví, jak dál, chodívá se projít do tamní botanické zahrady. Práci taky občas řeší s kolegy u oběda. Podotýká, že například proti Londýnu je v Brně drobná nevýhoda v tom, že je malé.

„Naše londýnská skupina byla mnohem větší, byla tam rozsáhlejší mezinárodní spolupráce a bylo to živější místo, laboratoří procházelo víc lidí z celého světa,“ podotýká Wulff. Jak ale dodává, v dnešní době už není bezprostřední kontakt nezbytný, protože díky internetu můžete kdykoliv mluvit s lidmi na druhém konci světa.

Co naopak na Brně oceňuje, je životní úroveň. „Je to menší město a není tak šílené jako Londýn. Můžeme si tu dovolit větší bydlení, všude se dá dojít a je tu hodně parků, takže pro rodinu s dětmi je to velmi dobré místo.“

Masarykova univerzita | Masaryk university