Czym był Wielki Wybuch?

Karolina Głowacka, dziennikarka, prowadzi m.in. Radiową Akademię Nauk w radiu TOK FM. Jean-Pierre Lasota jest fizykiem. Urodzony w Marsylii, wychował się i wykształcił w Polsce, a promotorem jego doktoratu na Uniwersytecie Warszawskim był Andrzej Trautman. Przez wiele lat pracował za granicą (Obserwatorium Astronomiczne w Meudon i Instytut Astrofizyki w Paryżu). Związany jest z warszawskim Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika. Zajmował się teorią względności, czarnymi dziurami, aktywnymi jądrami galaktyk.

Książka przedstawia założenia, teorie fizyczne i wyniki obserwacji, które są podstawą standardowej teorii Wielkiego Wybuchu, esencji naukowej kosmologii. Narodziła się ona na początku XX w. wraz z powstaniem ogólnej teorii względności, a jako nauka ugruntowana obserwacyjnie – wraz z odkryciami Hubble’a (rozszerzanie się Wszechświata) i Cecilii Payne-Gaposchkin (skład chemiczny Kosmosu) w latach 20. oraz Penziasa i Wilsona (mikrofalowe promieniowanie tła) w połowie lat 60.

Wielki Wybuch to ukute ironicznie przez angielskiego astronoma Freda Hoyle’a określenie hipotetycznego początku ewolucji Kosmosu. Chodzi o moment, w którym przestrzeń, wypełniona bardzo gorącą plazmą (mieszaniną cząstek materii i światła), zaczęła się rozszerzać w całej swej objętości, a w każdym jej miejscu materia robiła się coraz rzadsza i chłodniejsza. Ten wybuch, jak sądzimy na podstawie wyników obserwacji, miał miejsce przed niemal 14 mld lat (dla porównania – wiek Ziemi szacujemy na niewiele ponad 4,5 mld lat). Pierwsze ułamki sekundy po Wielkim Wybuchu to epoka, do której możemy sięgnąć wstecz z naszymi ekstrapolacjami praw fizyki poznanych w ziemskich laboratoriach. Samego Wielkiego Wybuchu nie potrafimy na razie zrozumieć ani opisać.

Naukowa kosmologia narodziła się w XX w., ale już wcześniej ludzie spekulowali na temat Wszechświata jako całości, jego rozmiarów (skończony, nieskończony?), czasu trwania (wieczny, ograniczony w czasie?), ewolucji (zmieniający się, niezmienny?) itp. Kosmologia (jakkolwiek rozumiana) zawsze budziła zainteresowanie. Kto nie chciałby poznać „tajemnic Wszechświata”?

Popularyzowanie kosmologii można wywieść na przykład od Retyka, ucznia Kopernika, który w „Narratio prima” przedstawił teorię swego nauczyciela, zanim jeszcze ta została opublikowana. Sto lat później Galileusz ogłosił (po włosku, nie po łacinie, by tekst dotarł do laików) „Dialog o dwu najważniejszych układach świata, Ptolemeuszowym i Kopernikowym”. Niemal w tym samym czasie (początek XVII w.) Kepler popularyzował idee Kopernika w fantastycznonaukowej książce „Sen”. Wiek XX przyniósł całą serię znakomitych książek: o kosmologii pisali Friedman (ten, który znalazł rozwiązania równań Einsteina, opisujące rozszerzający się Wszechświat), Hubble (odkrywca kosmicznej ekspansji), Jeans (badacz niestabilności grawitacyjnej, procesu odpowiedzialnego za powstawanie kosmicznych obiektów), Eddington (zasłynął m.in. obserwacjami zaćmienia Słońca, potwierdzającymi teorię Einsteina), Gamow (pierwszy prawidłowo przewidział istnienie i własności mikrofalowego promieniowania tła – najstarszego światła we Wszechświecie), Sciama (mistrz i nauczyciel najwybitniejszych astrofizyków: Hawkinga, Reesa, Penrose’a), Weinberg (laureat Nagrody Nobla z fizyki w 1979 r.), a ostatnio Ostriker i Mitton (astrofizyk z Princeton i historyk nauki z Cambridge).

Pisząc książkę popularyzującą kosmologię trzeba więc sprostać mocnej konkurencji. Laureaci Złotej Róży znakomicie sobie z tym poradzili. Po pierwsze, są bardzo aktualni – a kosmologia jest jedną z najszybciej rozwijających się dziedzin fizyki. Najnowsze obserwacje dzięki przełomowym osiągnięciom technologicznym ujawniają tajemnice, „o których nie śniło się filozofom”. Komputery umożliwiają analizę gigantycznych zbiorów danych, zarówno tych, które spływają każdego dnia, jak i archiwalnych, oraz pozwalają na modelowanie numeryczne procesów trudnych do analizy w czasie rzeczywistym. Analiza teoretyczna pozwala na coraz głębsze zrozumienie procesów fizycznych we Wszechświecie.

Po drugie – styl to człowiek. Większość popularnych książek z astronomii trzyma się tradycyjnego układu – zaczynamy od początku i pokazujemy, jak idee rozwijały się historycznie. Ma to swoje zalety, ale też i wady. Czytelnik po przeczytaniu kilku (kilkunastu?) książek napisanych wedle tego schematu jest już nasycony podejściem historycznym, a co gorzej, zaczyna dostrzegać niedoskonałości tych prezentacji (większość fizyków dość pobieżnie zna historię własnej dziedziny). Głowacka i Lasota przyjęli inne podejście. Toutes proportions gardées, jest to podejście Galileusza – dialog. Tyle że w odróżnieniu od XVII-wiecznego tekstu oboje rozmówcy stają na równorzędnym poziomie, nie są protagonistami, ale znakomicie się uzupełniają.

Karolina zadaje pytania, docieka, prowokuje. Jean-Pierre wyjaśnia, broni się, uzupełnia, prostuje. Książka w równym stopniu dotyka podstawowych praw fizyki, jak i najbardziej współczesnych wydarzeń w kosmologii, np. rejestracji fal grawitacyjnych. Czytelnik pozna prawa ewolucji gwiazd, galaktyk, czarnych dziur, wspomnianych fal grawitacyjnych, efektów teorii względności.

A czy Wielki Wybuch był głośny? Z książki dowiemy się m.in. tego, że... wcale nie był wybuchem! ©

Karolina Głowacka i Jean-Pierre Lasota, CZY WIELKI WYBUCH BYŁ GŁOŚNY?, Prószyński i S-ka, Warszawa 2017