Szanowny Użytkowniku,

25 maja 2018 roku zaczyna obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE (określane jako „RODO”, „ORODO”, „GDPR” lub „Ogólne Rozporządzenie o Ochronie Danych”). W związku z tym informujemy, że wprowadziliśmy zmiany w Regulaminie Serwisu i Polityce Prywatności. Prosimy o poświęcenie kilku minut, aby się z nimi zapoznać. Możliwe jest to tutaj.

Rozumiem

Reklama

Kosmologia i kosmologowie

Kosmologia i kosmologowie

28.02.2012
Czyta się kilka minut
Kosmologia jest niezwykle wdzięcznym tematem dla popularyzatora nauki.
W

Wielu wybitnych uczonych pisało na ten temat, przypomnijmy choćby „Królestwo galaktyk” Edwina Hubble’a, „Pierwsze trzy minuty” Stevena Weinberga czy „Ewolucję kosmosu i kosmologii” Michała Hellera – to prawdziwe perły popularyzacji. Ponieważ jest to dziedzina przeżywająca wspaniały rozkwit, wciąż jest miejsce dla nowych autorów.

Zeszłoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki przypadła właśnie kosmologom, którzy odkryli, że wbrew oczekiwaniom Wszechświat rozszerza się coraz prędzej. Pewnie większość czytelników słyszała, iż jedną z największych zagadek współczesnej nauki jest problem ciemnej materii w Kosmosie. Wiemy, jaka powinna być masa, by gwiazdy w galaktykach i galaktyki w gromadach poruszały się tak, jak na to wskazują obserwacje. Nie wiemy jednak, czym ta masa jest. Co więcej, wiemy, że nie może to być zwyczajna, znana nam materia, atomy takie jak te, z których jesteśmy zbudowani i z których zrobione jest wszystko wokół nas. Tę brakującą, niewidoczną materię, skupioną wokół galaktyk i gromad galaktyk, nazywamy ciemną materią. Przypuszcza się, że stanowią ją jakieś egzotyczne, nieodkryte jeszcze, choć przewidywane przez fizyków teoretyków cząstki elementarne. Trwają poszukiwania takich cząstek w laboratoriach na Ziemi.

Ale nie tylko gwiazdy w galaktykach i galaktyki w gromadach poruszają się w sposób, którego nie da się wyjaśnić obecnością jedynie widocznej, świecącej materii. Cały Wszechświat rozszerza się w zaskakujący sposób. Impet Wielkiego Wybuchu sprawił, że sama czasoprzestrzeń rozszerza się, unosząc ze sobą galaktyki (skupiska setek miliardów gwiazd). Obserwujemy to zjawisko jako „ucieczkę galaktyk”, odkrytą w latach 20. ubiegłego wieku przez Edwina Hubble’a.

Można się spodziewać, że przyciąganie grawitacyjne pomiędzy galaktykami będzie hamować tę kosmiczną ekspansję. Tymczasem, jak dowiedli ubiegłoroczni laureaci Nagrody Nobla, wprawdzie przez pierwszą połowę swojego istnienia (około siedem z czternastu miliardów lat, jakie upłynęły od Wielkiego Wybuchu) Wszechświat rzeczywiście zwalniał, ale w połowie swojego wieku zaczął się rozszerzać coraz szybciej. Ta przyspieszona ekspansja trwa do dziś. Dlaczego tak jest? To właśnie wydaje się największym nierozwiązanym problemem w fizyce.

***

Richard Panek, zawodowy popularyzator nauki, dziennikarz i pisarz, laureat stypendium im. Guggenheima, opowiada historię badań, obserwacji i poszukiwań rozwiązania tego problemu. Tytuł jego książki, „Ciemna strona Wszechświata”, nawiązuje do dwóch wielkich hipotez współczesnej kosmologii. Mówią one, że galaktyki i gromady galaktyk otoczone są masywnymi halo ciemnej materii (tworzonej przez hipotetyczne, nieodkryte jeszcze cząstki elementarne), a cały Wszechświat wypełniony jest niezwykle egzotycznym ośrodkiem – ciemną energią.

Egzotyczność ciemnej energii polega między innymi na tym, że jest to ośrodek o ujemnym ciśnieniu. Co więcej, w sprzeczności ze „zdrowym rozsądkiem”, wynikającym z codziennego doświadczenia, ośrodek ten nie zmienia swojej gęstości przy zmianie objętości naczynia, w którym się znajduje. To właśnie te egzotyczne własności sprawiają, że napędza on przyspieszoną ekspansję Wszechświata.

Ciemna materia i ciemna energia łącznie stanowią około 96 proc. masy-energii w Kosmosie. Atomy, z których i my jesteśmy zrobieni, to zaledwie niewielka, 4-procentowa domieszka w kosmicznej zupie. Czym jest owe 96 procent? Próby znalezienia odpowiedzi na to pytanie są tematem fascynującej książki Paneka. Autor zdołał utrzymać popularny poziom i styl, zachowując równocześnie naukową rzetelność. Udało mu się uchwycić obraz rodzącej się nauki, przedstawić proces dochodzenia do naukowych konkluzji.

Czasem zarzuca się nauce i jej teoriom, że są produktem społecznym, zanurzonym w kontekście historycznym czasów, w jakich powstawały. Nic bardziej błędnego. Oczywiście, nauka powstaje w kontekście społecznym. Oczywiście, tworzą ją ludzie podlegający emocjom, rywalizacji, niskim pobudkom (chęć sławy, kariery, pieniędzy). Oczywiście, rodzi to uprzedzenia, a czasem nieobiektywność. Nauka posiada jednak mechanizmy oczyszczania swoich wytworów (teorii) z naleciałości kontekstu historycznego.

Pokazanie tej naukowej kuchni, tego kontekstu oraz metod i mechanizmów prowadzących do weryfikacji teorii naukowych, oczyszczania ich z uprzedzeń, stronniczości i wszelkich innych efektów ludzkiej niedoskonałości – jest główną zaletą „Ciemnej strony Wszechświata”. Polski tytuł jest nawet lepszy i lepiej oddający jej treść niż tytuł oryginału („The 4 percent Universe. Dark matter, dark energy, and the race to discover the rest of reality”). Można go bowiem odnieść nie tylko do ciemnej materii i ciemnej energii, ale także do ciemnych kulisów nauki, intryg, niezdrowej i nie zawsze uczciwej rywalizacji. Panek pokazuje jednak, jak w tej może trochę brudnej kuchni rodzi się doskonałe danie – wielka nauka i obiektywne wyniki.

***

Książka Paneka opowiada o fizyce, teorii i tworzących ją ludziach – piękna książka Anila Ananthaswamy „Tajemnice Wszechświata. Podróż do granic fizyki” dotyczy przede wszystkim miejsc. Miejsc niezwykłych, do których rzadko zaglądają turyści, a to właśnie tam dokonywane są obserwacje i odkrycia, dzięki którym wiemy dziś tak dużo o Kosmosie. Mount Wilson nad Pasadeną w południowej Kalifornii, Cerro Paranal w chilijskich Andach, Biegun Południowy, płaskowyż Karru w Południowej Afryce i inne miejsca – tam pracują astronomowie prowadzący najbardziej zaawansowane obserwacje, które pozwalają odkryć tajemnice Wszechświata.

Precyzja tych obserwacji i wymagania zaawansowanych technologii sprawiają, że współczesna astronomia potrzebuje niezwykłych miejsc. Pustynia (żeby było sucho i bezchmurnie), wysokie góry (żeby warstwa powietrza była jak najcieńsza), z dala od cywilizacji (żeby nie było sztucznych świateł ani pyłów), nad brzegiem oceanu (żeby przepływ powietrza był spokojny – „laminarny”, bez zawirowań) – oto idealne miejsce pracy astronomów. „Tajemnice Wszechświata” nie są jednak przewodnikiem turystycznym; to świetna popularyzacja astronomii, fizyki i kosmologii, w której prezentacja miejsc stanowi tylko osnowę. Tematem głównym jest Kosmos.

***

Aby lepiej zrozumieć obie te książki, dobrze byłoby znać choć trochę fizykę. Nie jest ona w Polsce lubianym przedmiotem. Na maturze wybiera ją mniej niż cztery procent uczniów, czyli niewiele ponad dziesięć tysięcy spośród trzystu kilkudziesięciu tysięcy zdających. Cóż, widocznie zaawansowane technologicznie produkty wytwarzać będą u nas „mechanizmy rynkowe”, bo na pewno nie żywi ludzie, wybierający jako kierunek studiów psychologię społeczną, nauki polityczne, reklamę i zarządzanie...

Uczniowie fizyki nie znają, nie lubią i boją się jej. Jest wiele powodów takiego stanu rzeczy i nie miejsce tu, by je analizować. Na pewno jednak sytuację może poprawić dobra popularyzacja. Jej przykładem jest książka Chada Orzela, profesora fizyki w Union College w Schenectady w stanie Nowy Jork. Dokonał on rzeczy niezwykłej – napisał świetną książkę popularyzującą... mechanikę kwantową. Ja sam, mając spore doświadczenie popularyzatorskie, zawsze uważałem, że mechanika kwantowa jest za trudna, zbyt formalna, zbyt abstrakcyjna, za bardzo oderwana od codziennego doświadczenia, by dało się ją przedstawić w popularny sposób. Orzel dokonał tej sztuki!

Dualizm falowo-korpuskularny, zasada nieoznaczoności Heisenberga, kopenhaska interpretacja mechaniki kwantowej, inte rpretacja wielu światów, tunelowanie kwantowe, teleportacja, kwantowe własności próżni oraz nadużycia spotykane przy interpretacji tej teorii fizycznej – to tematy rozdziałów książki „Jak nauczyć fizyki swojego psa”. Największą jej zaletą jest to, że ucząc mechaniki kwantowej swojego psa, można się samemu sporo nauczyć. Nawet jeśli nie ma się psa.

Richard Panek, Ciemna strona Wszechświata. W poszukiwaniu brakujących składników rzeczywistości przeł. Bogumił Bieniok i Ewa L. Łokas, Warszawa 2011, Prószyński i S-ka.

Anil Ananthaswamy, Tajemnice Wszechświata. Podróż do granic fizyki przeł. Zofia Łomnicka, Warszawa 2012, Prószyński i S-ka.

Chad Orzel, Jak nauczyć fizyki swojego psa przeł. Bogumił Fic, Warszawa 2012, Prószyński i S-ka.

Czytasz ten tekst bezpłatnie, bo Fundacja Tygodnika Powszechnego troszczy się o promowanie czytelnictwa i niezależnych mediów. Wspierając ją, pomagasz zapewnić "Tygodnikowi" suwerenność, warunek rzetelnego i niezależnego dziennikarstwa. Przekaż swój datek:

Dodaj komentarz

Usługodawca nie ponosi odpowiedzialności za treści zamieszczane przez Użytkowników w ramach komentarzy do Materiałów udostępnianych przez Usługodawcę.

Zapoznaj się z Regułami forum
Jeśli widzisz komentarz naruszający prawo lub dobre obyczaje, zgłoś go klikając w link "Zgłoś naruszenie" pod komentarzem.

Zaloguj się albo zarejestruj aby dodać komentarz

© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]