Teorii gravitace bychom potřebovali, i kdyby byla prokázána existence éteru, což ale není. Tyto dvě věci spolu příliš nesouvisí. Co se týče druhé části otázky, pak lze říci, že odpověď není tak jednoduchá a přímočará a závisí na tom, co chápeme pod pojmem volná energie. Abychom si mohli říci více, musíme si nejprve vyjasnit pár základních fyzikálních pojmů.

Gravitace jako přírodní síla

Gravitace je základní přírodní síla, kterou známe od nepaměti. Za staletí bylo podniknuto mnoho pokusů o její vysvětlení, přičemž velmi úspěšný popis podal v 17. století britský fyzik I. Newton [1]. Když viděl na zahradě padající jablko, uvědomil si, že stejné síly, které způsobují pád jablka, ovládají i pohyby nebeských objektů. Byl tak jedním z prvních, kdo pochopil, že stejné fyzikální zákony ovládají pozemské i nebeské objekty. Newtonův gravitační zákon, jímž popsal gravitaci jako přitažlivou sílu působící na všechny objekty ve vesmíru, se stal jedním z nejúspěšnějších fyzikálních zákonů všech dob, jak z hlediska aplikací, tak z hlediska dopadů na fyziku, i na vědu jako takovou.

Newtonovská gravitace se úspěšně používala přes 200 let. Postupně se však zjistilo, že zatímco Newtonovská teorie velmi dobře popisuje běžné jevy kolem nás, v určitých situacích selhává. Proto byla na počátku 20. století nahrazena přesnějším popisem, který poskytl A. Einstein [2]. Této teorii říkáme obecná relativita a popisuje gravitaci nikoli jako běžnou sílu, ale jako zakřivení prostoročasu.

A. Einsten sjednotil tři prostorové rozměry a jeden rozměr časový do jediného rámce. Prostoročas přitom není neměnný, absolutní, ale může se proměňovat či zakřivovat, nejčastěji v přítomnosti hmoty. Čím hmotnější objekt, tím více prostoročas zakřivuje. Jak říká známý relativista J. A. Wheeler [3]: „Prostoročas říká hmotě, jak se pohybovat, hmota říká prostoročasu, jak se zakřivovat.“

Einsteinova teorie se velmi úspěšně využívá dodnes a dosti dobře popisuje různé vesmírné jevy, od černých děr [4] a neutronových hvězd [5] až po gravitační čočky (objekty se silným gravitačním polem, jež zakřivují světlo vzdálených objektů ležících za nimi – fungují podobně jako spojná čočka v brýlích na dalekozrakost, soustředí paprsky přicházející z dálky do jednoho místa) [6]. Obecná relativita je však nutná třeba i pro správné fungování GPS (a obecně satelitních) přijímačů [7]. Tato teorie se tedy uplatňuje všude kolem nás.

Proč byl zaveden éter

Pokud jde o vámi zmíněný éter, ten byl nejpopulárnější v 19. století a úzce souvisel s otázkou, zda je světlo vlnění, nebo je tvořeno částicemi (dnes jim říkáme fotony). I. Newton byl zastánce částic, avšak pokusy T. Younga z počátku 19. století spolehlivě prokázaly, že světlo je vlnění. S tím byl ale spojen problém. Běžné vlnění, které pozorujeme kolem sebe, se vždy šíří v nějakém prostředí. Vlny na vodě se šíří vodou, zvuk se šíří skrze vzduch a seismické vlny se šíří skrze těleso Země.

Byla tedy otázka, v čem se šíří elektromagnetické vlny [8]. Zde je ještě namístě dodat, že elektřina a magnetismus byly původně chápány jako dvě nezávislé síly. Spojitosti mezi nimi si všiml už M. Faraday a sjednotil je definitivně v 60. letech 19. století J. Clerk Maxwell [9], který předpověděl i existenci elektromagnetických vln [10]. Určil také, že se tyto vlny mají šířit zhruba rychlostí světla. Později bylo zjištěno, že to není náhoda, ale že i světlo spadá pod elektromagnetické vlnění. Existenci tohoto vlnění potvrdil roku 1887 H. Hertz [8].

Mnoho fyziků navrhovalo jako médium šíření elektromagnetických vln éter, lépe řečeno světlonosný éter, což ho odlišuje od organických chemických látek téhož jména (známy jako ethery). Éter měl být univerzální všudypřítomná substance, vůči níž se vše pohybuje. Přitom měl mít kombinaci vlastností, která působí až zázračně:

Mělo totiž jít o tekutinu, aby éter mohl dokonale vyplnit prostor. Tato tekutina měla být řídká, neboť skrze ni musejí bez potíží pronikat nebeské objekty, a přitom však dokonale tuhá, protože velikost rychlosti světla je obrovská a rychlost šíření vlnění v prostředí roste právě s jeho vyšší tuhostí. Éter měl být také neviditelný, neboť skrze něj vidíme do vesmíru, měl mít nulovou viskozitu, jinak by musel měřitelně ovlivňovat oběžné dráhy planet. Navíc měl být též nestlačitelný, nehmotný a i na malém rozměru spojitý, aby bylo možné vysvětlit, jak se skrze něj může šířit elektromagnetické vlnění.

A proč byla jeho existence zpochybněna

Tyto zvláštní vlastnosti přiměly některé vědce ke konci 19. století o existenci éteru pochybovat. Zvláště když fyzik A. Michelson a chemik E. Morley provedli sérii experimentů, kdy měřili vliv éteru na rychlost světla. A výsledek byl negativní [11, 12]. To znamená, že se v těchto experimentech žádný vliv éteru na velikost rychlosti světla nepodařilo prokázat. Když pak navíc A. Einstein [13, 14] a další zakladatelé teorie relativity a kvantové teorie, jako například M. Planck [15], ukázali, že se dá šíření světla vysvětlit i bez éteru nebo jakéhokoli jiného prostředí, upadla teorie éteru v nemilost. V dnešní době se už téměř nikdo z fyzikální komunity nedomnívá, že by éter existoval.

Je třeba objektivně uznat, že ani dnes není existence éteru na sto procent vyvrácena, neboť ostatně vyvrátit existenci něčeho jde ve fyzice, a vědě obecně, jen velmi obtížně. Počátkem 20. století existovali fyzikové, jako H. Lorentz, kteří byli přesvědčeni o správnosti speciální relativity, a přitom myšlenku na existenci éteru neopustili [16, 17]. Také tehdy byly objeveny jevy, jež byly v souladu se speciální relativitou i některými variantami hypotézy éteru [18].

A i dnes existují lidé, kteří se domnívají, že éter existuje. Nicméně logický nástroj Occamova břitva nám říká, že bychom neměli do teorie přidávat části, které nejsou nezbytné pro vysvětlení daného jevu. A éter je právě přesně takovou postradatelnou částí. Relativistická fyzika může velmi dobře fungovat i bez něj.

Navíc je nutné dodat, že pokud by éter existoval, mělo by to měřitelný vliv například na satelitní navigační technologie. Tento vliv by se musel ve výpočtech kompenzovat, což se neděje [19]. Pokud tedy nevěříme konspiračním hypotézám, které přesně toto tvrdí. Proto lze dost dobře tvrdit, že éter s velkou pravděpodobností, hraničící s jistotou, neexistuje.

Proč potřebujeme teorii gravitace

Pokud jde tedy o první část otázky, můžeme konstatovat, že teorie gravitace a teorie éteru spolu souvisí jen velmi vzdáleně. Teorie éteru byla zavedena proto, aby vysvětlila šíření elektromagnetických vln skrze vakuum, a odmítnuta byla, když se zjistilo, že lze šíření těchto vln vysvětlit i bez éteru.

Nicméně i kdyby teorie éteru dnes stále platila, mělo by to na teorii gravitace jen omezený vliv. Gravitace je základní síla přírody, zásadně odlišná od elektromagnetismu. Stejně bychom ji tedy potřebovali vysvětlit, k čemuž bychom potřebovali specifickou teorii, jelikož teorie éteru to nedokáže.

A co na to Nikola Tesla?

V Chorvatsku narozený syn srbských rodičů Nikola Tesla byl významným vynálezcem, inženýrem a také průkopníkem využití elektrického proudu a kabelového přenosu energie [20]. Experimentoval však rovněž s novými technologiemi, jako byly pokusy o bezdrátový přenos energie. Tesla byl též známým odpůrcem Einsteinovy relativity a naopak zastáncem existence éteru, který byl dle Tesly velmi hustá tekutina s vysokou pružností. Podle něj elektromagnetismus i gravitace vznikají vlivem éteru.

Hypotézy hezké. Ale jaké máme pro Teslova tvrzení důkazy? Vlastně žádné. Jak jsme si už řekli, existence éteru, v jakékoli rozumné podobě, je v zásadě vyvrácena. Pro obecnou relativitu, tedy současnou teorii gravitace, máme desítky důkazů a známe velké množství experimentů, které jsou s jejími předpověďmi v souladu. Bez nadsázky lze říci, že obecná relativita je jednou z nejlépe otestovaných teorií v celé vědě [21, 22].

Elektromagnetismus zase uspokojivě popisuje kvantová elektrodynamika (kvantová teorie elektřiny a magnetismu), a jestliže o obecné relativitě říkám, že je dobře prokázaná, pro kvantovou elektrodynamiku to platí dvojnásob. V kvantové elektrodynamice jsou totiž některé z nejpřesněji prokázaných jevů v celé vědě [23–25] a také zde máme desítky experimentů, které platnost teorie potvrzují.

Volná energie

Takže jak je to s tou volnou energií? Inu, pojem volná energie je velmi často a hojně zneužíván různými pseudovědci a ezoteriky [26]. Ve skutečnosti jde však o jasně definovaný termín. Ve fyzikálním systému máme dané množství vnitřní energie. Při určité neměnné teplotě lze ovšem z celkového množství vnitřní energie přeměnit na mechanickou práci jen určitou část. Jinými slovy, jen určitou část vnitřní energie můžeme využít. Tuto použitelnou část nazýváme volnou energie, právě kvůli možnosti ji uvolnit. Zbylá energie, kterou využít nelze, se nazývá energie vázaná.

Někteří pseudovědci se však domnívají, že lze využít i energii vázanou, mylně ji nazývají „volná energie“ a navrhují nejrůznější způsoby, jak se k jejímu uvolnění dostat. Chtějí třeba použít tachyony (hypotetické částice létající nadsvětelnou rychlostí), antigravitaci nebo energii vakua. Je pravda, že s novými formami energie operoval i Nikola Tesla, zvláště v pozdějších letech svého života. Jeho názory však musíme brát poněkud s rezervou vzhledem k jeho vztahu k teorii relativity, popřípadě k tomu, že nevěřil, že se atomy skládají z menších (subatomárních) částic.

V každém případě lze říci, že Tesla možnost využít volnou energii neobjevil a nenašel ji ani nikdo po něm, byť se tím mnozí rádi chlubí. Jak jsme si totiž už řekli, volná energie má jasnou definici a jakýkoli pokus využít tuto „volnou energii“ k pohonu perpetua mobile [27] nebo třeba k odlehčování velkých staveb je předem odsouzen k neúspěchu. To nejlepší, co lze o uvedených pokusech o využití vázané energie říci, je, že jsou neprokázané a spíše než k realitě mají blíže k fantazii.

Závěr

Volná energie ve fyzikálním smyslu je běžný pojem a není na ní nic záhadného. Naopak volná energie ve smyslu pseudovědeckém je nepodložený koncept nemající žádný průnik s vědeckou skutečností.

Éter je fyzikální koncept, který se uplatňoval hojně v teoriích 19. století, dnes už je však převážnou částí vědců opuštěný. Moderní teorie jej nepotřebují, a proto s ním ani nepracují. Naproti tomu teorie gravitace, lépe řečeno obecná teorie relativity, je základní výbavou teoretické fyziky a zatím všechny pokusy ji vyvrátit, nebo alespoň předložit nějakou jinou teorii, která by ji rozšířila, žalostně selhaly [21].

Pro Zeptej se vědce odpovídala Vítek