Rzeczywistość nie jest tym, czym się wydaje

To klasyczny przykład przypadłości szerzącej się wśród naukowców, znanej jako „zazdrość o fizykę” – biolodzy behawioralni obawiają się, że ich dyscyplinie brakuje rygorów typowych dla fizjologii, fizjolodzy chcieliby korzystać z technik zastrzeżonych dla biochemików, biochemicy zaś z zazdrością patrzą na jednoznaczność wyników uzyskiwanych przez biologów molekularnych i tak dalej, i tak dalej, aż do fizyków, którzy konsultują się już tylko z bogiem” R. Sapolsky, Kłopot z testosteronem, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2012

Zdarzało mi się publicznie przyznawać do kompleksu matematyki i fizyki. Przez niemal całą szkolną edukację wmawiano mi, że jestem tzw. “typem humanistycznym” i nie wymagano zbyt wiele jeśli chodzi o nauki ścisłe.

Ponieważ bóg przypadku rzucił mnie do świata finansów, musiałem odkrywać i uczyć się na nowo (albo też od zera) matematyki, co sprawia, że wciąż czuję się niepewnie na tym gruncie. Pasjami czytam jednak książki o historii nauki, zwłaszcza przez pryzmat ludzi stojących za różnego rodzaju odkryciami i ideami. Uparcie próbuję zrozumieć niektóre koncepcje i zwykle kończy się na tym, że rozumiem co najwyżej te z nich, które obowiązywały do początku XX wieku. Później już moja wyobraźnia nie nadąża.

Po filmie Interstellar, Christophera Nolana, A. namówił mnie na książkę Kipa Thorne Interstellar i nauka. Genialna i fascynująca. Nolan namówił jednego z najwybitniejszych fizyków, żeby zebrał zespół naukowców i wizję reżysera postarali się “przykroić” do obecnie obowiązującej wiedzy naukowej. Książka Thorna jest jest to wykład z astrofizyki dla amatorów i fanów filmu. Wykładem, który rozumiałem na początku. Na kolejnych stronach było coraz trudniej. Do tego stopnia, że w pewnym momencie, jak sześciolatek skoncentrowałem się na kolorowych obrazkach. Rozumiejąc z nich równie mało.

Przekleństwem czytania takich pozycji jak A ty, co sądzisz o myślących maszynach jest zwykle to, że na bieżąco sprawdzam i zapisuję nazwiska, które w nich występują, zwłaszcza jeśli czymś mnie zaintrygują. Jednym z naukowców odpowiadających na tytułowe pytanie był Carlo Rovelli. Fizyk teoretyczny autor książki Rzeczywistość nie jest tym, czym się wydaje. Podobał mi się język Rovellego. Jeszcze nie skończyłem czytać “maszyn”, a już kupiłem “rzeczywistość”.

W przedmowie do Rzeczywistości Rovelli wyjaśnia, że napisał tę książkę namówiony przez przyjaciół. Jej celem miałoby wyjaśnienie laikom wiedzy o kosmologii, teorii strun, kwantowej naturze przestrzeni.

Zarówno wielka nauka, jak i wielka poezja są wizjonerskie, a ponadto mogą prowadzić do takich samych intuicji. W naszej obecnej kulturze popełnia się błąd, oddzielając od siebie naukę i poezję; obie są narzędziami, które otwierają nam oczy na złożoność i piękno świata.

Całość zaczyna się fascynująco. Fizyk czerpie z poezji, filozofii starożytnej, rozważa, jak wyglądałaby współczesna nauka, gdybyśmy znali wszystkie zagubione dzieła Demokryta. A te dotyczyły fizyki, chemii, astronomii, matematyki. Demokryt znany jest wyłącznie z nielicznych fragmentów i przekazów pośrednich. Zdaje się, że między innymi Yuval Harari zwraca uwagę na to, że nasze wyobrażenie o geniuszach z czasów przeszłych jest ograniczone tylko do tych, których dzieła przetrwały. A może tych wybitnych było o wiele więcej? Być może wcale nie jest tak, że Leonardo Da Vinci wyprzedzał swoją epokę. Może takich twórców było wielu, ale tylko jego prace przetrwały lub były powszechnie znane. Podobną tezę stawia Rovelli. Zastanawiając się dodatkowo co byłoby, gdyby to dzieła Demokryta się uchowały, a nie Arystotelesa?

Demokryt znany jest między innymi z koncepcji atomizmu (przyroda składa się z drobnych, niepodzielnych cząstek nazywanych atomami). Niestety przez kolejnych kilkanaście wieków nie był to pogląd chętnie akceptowany. Wrócono do niego dopiero dzięki m.in. Newtonowi.

Wprowadzenie do współczesnej kosmologii Rovellemu się udaje. W tle objaśniania pojęć dotyczących budowy atomów, czasoprzestrzeni, grawitacji cały czas czai się starożytna filozofia.

Wszystko zaczyna zmieniać się po Einsteinie. Już w połowie książki.

Z pewnością mechanika kwantowa jest niezwykle skuteczna. A mimo to… czy jesteś pewien, drogi czytelniku, że w pełni rozumiesz, co nam mówi? Gdy elektron nie oddziałuje, nie ma go nigdzie… hm… rzeczy istnieją tylko wtedy, gdy przeskakują z jednej interakcji w drugą… no tak… Czy to wszystko nie wydaje się z lekka absurdalne?

Takie właśnie wydało się Einsteinowi.

[…]

Niektórzy naukowcy próbują obecnie nieco wygładzić mechanikę kwantową, uczynić ją bardziej zgodną z naszą intuicją. Ja uważam, że ogromny sukces praktyczny, jaki odniosła, zmusza nas do tego, aby traktować ją poważnie. Nie należy zastanawiać się, co w mechanice kwantowej trzeba zmienić, ale jakie ograniczenia ma nasza intuicja, dla której teoria ta wydaje się aż tak obca.

Myślę, że niezrozumiałość mechaniki kwantowej nie wynika z wad teorii, ale z ograniczoności naszej wyobraźni.

Ufff. Mam tylko ograniczoną wyobraźnię. Cóż za szczęście.
Do połowy książki mamy opis nauki od starożytności do XX wieku. Od połowy to ostatnie sto lat. Niezła dysproporcja. Uzasadnia to trudność problemu. Atomy, choć niewidoczne gołym okiem są do wyobrażenia. Ziarnistość przestrzeni, kwanty, pola grawitacyjne, świat jako relacje między kwantami – z tym jest już znacznie gorzej. Skoro Einstein i Feynman nie rozumieli o co chodzi z kwantami, to jestem usprawiedliwiony. Choć mimo wszystko wiele kwestii wciąż mnie intryguje, a wykład Rovellego wyjaśnił mi też odrobinę więcej.

Na szczęście (w odróżnieniu od niektórych autorów) Rovelli nie popisuje się swoją wiedzą, tylko w jednym z ostatnich rozdziałów pisze wprost:

Jeżeli, drogi czytelniku, dotychczasowa podróż była dla ciebie męcząca, to teraz mocniej zapnij pasy, gdyż nasz samolot wleci w dziury powietrzne. Gdyby zaś ten rozdział wydał ci się szczególnie trudny, to wcale nie dlatego, że się pogubiłeś. To ja jestem zagubiony.

Muszę się pocieszyć, że mój jedenastoletni syn skorzystał z tej lektury i szybko wpadł na pomysł, jak wykorzystać w praktyce teorię względności. Przeczytałem mu następujący fragment.

Einstein stwierdził, że na Ziemi czas płynie szybciej na dużych wysokościach, a wolniej na małych. Również i ten efekt znalazł potwierdzenie eksperymentalne. Obecnie w wielu laboratoriach dysponujemy bardzo precyzyjnymi zegarami i możemy zmierzyć ten efekt nawet dla różnicy wysokości wynoszącej zaledwie kilka centymetrów. Umieśćmy jeden zegar na podłodze, a drugi na stole. Okaże się, że zegar z podłogi zarejestruje mniejszy upływ czasu niż ten na stole. Dlaczego? Ponieważ czas nie jest stały i uniwersalny. Jest czymś, co może rozciągać się i kurczyć w zależności od położenia sąsiednich mas.

Chwycił to w lot stwierdzając: “Od dziś gram na kompie na podłodze, a matmę będę odrabiał wchodząc na stół”.

Rzeczywistość nie jest tym, czym się wydaje, C. Rovelli

Rzeczywistość nie jest tym, czym się wydaje, Carlo Rovelli

Wyd.: Feeria, 2017

Tłum.: Michał Czerny

Podziel się

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *