Nie trzeba być poetą

2 grudnia ubiegłego roku z okazji Światowego Roku Fizyki na Uniwersytecie Śląskim odbyła się dyskusja "Oblicza fizyki - między fascynacją i niepokojem. Rola fizyki w rozwoju naszej cywilizacji i kultury", zorganizowana przez profesora Jerzego Warczewskiego. Przez cały dzień fizycy, reprezentujący różne dziedziny, mówili o najważniejszych osiągnięciach współczesnej fizyki i ich znaczeniu, także filozoficznym i światopoglądowym, dla szeroko rozumianej cywilizacji. Podsumowując te wystąpienia, profesor Tadeusz Sławek postanowił podgrzać dyskusję i zarzucił fizykom swego rodzaju intelektualny narcyzm. Zarzuty koncentrowały się wokół dwóch kwestii: pomijania w wystąpieniach problemu odpowiedzialności za badania i braku krytycyzmu wobec ograniczoności wiedzy i rozległości obszaru niepoznanego.

Pozostawmy na boku zarzut pierwszy - odpowiedzialność fizyków (czy ogólniej, przyrodników) nie różni się od odpowiedzialności każdego człowieka za swoje działania. Dziś jedna decyzja ekonomiczna czy polityczna ma często dalej idące skutki dla milionów (a nawet miliardów) ludzi niż niejedno odkrycie przyrodników. Zajmijmy się problemem stosunku nauki do obszaru niewiedzy, a także samouwielbienia wynikającego z gwałtownego rozwoju nauk przyrodniczych w XX wieku, bez precedensu w historii.

Współczesna nauka doskonale zdaje sobie sprawę ze swojej ograniczoności i to na kilku poziomach. Nauka nie zajmuje się odpowiedzią na pytanie o sens istnienia, cierpienie, istnienie Boga, istotę piękna. Nie oferuje egzystencjalnego ukojenia, a w każdym razie nie robi tego ani w większym, ani w mniejszym stopniu niż jakakolwiek inna twórczość, niż sztuka, humanistyka, filozofia. Rozwój nauki pozwala także odkryć ograniczenia wbudowane w strukturę Wszechświata, wynikające z praw nim rządzących. Te ograniczenia wynikają zarówno z natury świata, jak i natury człowieka. Skończona prędkość rozchodzenia się sygnałów, skończony czas istnienia świata i wszystkiego, co w nim (gwiazd, planet, gatunków), statystyczny charakter niektórych praw przyrody, zasada nieoznaczoności itp. wyznaczają ograniczenia naturalne. Pojemność ludzkiego mózgu, krótki czas ludzkiego życia, krótki (w kosmicznej skali) okres istnienia cywilizacji, ograniczenia społeczne itp. wyznaczają granice wynikające z natury człowieka.

Uwagi Tadeusza Sławka mają jednak jeszcze inny, bardzo ważny sens. Powstaje pytanie, czy fantastyczny postęp, jakiego w poznawaniu materialnego świata dokonała dwudziestowieczna fizyka, stanowi preludium dalszego rozwoju, czy też oznacza dobiegnięcie do kresu możliwości? Czy już dostajemy intelektualnej zadyszki, czy właśnie włączamy wyższy bieg?

Sprawa nie jest oczywista. Z jednej strony, nauka nigdzie jeszcze nie napotkała barier poznania. Ograniczenia wspomniane wyżej są częścią struktury świata i ich uświadomienie należy do katalogu naukowych dokonań. Z drugiej strony, z historii nauki wiemy, że w każdym okresie funkcjonowały głębokie przekonania, które okazywały się później błędne. Które z dzisiejszych takimi są? Jeszcze ważniejsze są problemy, pytania, które choć z perspektywy czasu wydają się oczywiste, z powodów kulturowych nie były w swoim czasie stawiane. O co dziś nie pytamy i czego dziś nie szukamy, choć dysponujemy już narzędziami, by zapytać?

Jeszcze ciekawsze wydaje się pytanie, czy droga, którą poszła współczesna fizyka, jest jedyną, jaką mogła pójść i czy ta ścieżka będzie prowadzić nas dalej, czy też gdzieś na niej ugrzęźniemy? Czy nie jest tak, że większa ilość wiedzy wcale nie musi przyspieszać rozwoju nauki? Że może być przeciwnie! W końcu geocentryczny system kosmologiczny Ptolemeusza, z operacyjnego punktu widzenia, był równie dobry jak system Kopernika. Czy nie jest tak, że stwarzając możliwość przewidywania położeń planet, zaćmień Słońca czy Księżyca, ten, jak dziś wiemy, błędny system na ponad tysiąc lat zahamował rozwój kosmologii? Być może gdybyśmy nie mieli Ptolemeuszowej wiedzy, nie potrafili przewidywać na podstawie jego modelu niczego, to system heliocentryczny powstałby dużo wcześniej. O tym, czy teraz tkwimy w jakimś ślepym zaułku, zadowoleni ze skuteczności niepełnej (a nie "błędnej") teorii, dowiemy się dopiero wtedy, gdy dokonamy przełomowych odkryć.

***

"Objaśnianie Wszechświata. Fizyka w XXI wieku" to świetna książka Johna M. Charapa, fizyka z Queen Mary College w Londynie zajmującego się cząstkami elementarnymi. Charap podejmuje próbę bilansu dokonań i wyzwań stojących przed fizyką na progu XXI wieku. Ten bilans polega na popularnym przedstawieniu najważniejszych odkryć, w sposób umożliwiający czytelnikowi zrozumienie ich przełomowego znaczenia intelektualnego, oraz na wskazaniu na najistotniejsze pytania, jakie się pojawiają. Urokiem tej książki jest pokazanie bardzo ścisłego związku jednego z drugim.

Charap cytuje Johna A. Wheelera (fizyka, który ukuł termin "czarna dziura"): "Żyjemy na wyspie otoczonej morzem niewiedzy. W miarę jak powiększa się wyspa naszej wiedzy, powiększa się też wybrzeże naszej niewiedzy". Aby postawić problem we właściwej perspektywie, Charap zamieszcza obszerny rozdział o stanie fizyki w 1900 roku. Panowało wtedy głębokie przekonanie o "końcu fizyki", o tym, że już wszystko zostało odkryte. Jednocześnie to właśnie w 1900 roku Max Planck przedstawił hipotezę kwantów światła, a w "cudownym" 1905 roku Albert Einstein opublikował pięć przełomowych prac (w tym teorię względności).

Jednym z głębokich problemów, stanowiących wyzwanie dla fizyki w XXI wieku, na który wskazuje Charap, jest struktura czasoprzestrzeni. To właśnie ten problem jest tematem książki Briana Greene'a "Struktura Kosmosu". Greene to jeden z najlepszych współczesnych popularyzatorów fizyki. Sam zajmuje się badaniami nad teorią superstrun, która ma szansę stać się podstawową teorią fizyczną wyjaśniającą własności materii na najgłębszym poziomie. Jest autorem światowego bestsellera popularnonaukowego na temat tej teorii, pt. "Piękno Wszechświata" (polskie wydanie: Prószyński i S-ka 2001).

Doświadczenie przestrzeni i czasu dane jest każdemu. Wszyscy żyjemy i poruszamy się w przestrzeni. Wszyscy podróżujemy w czasie, choć przymusowo i tylko w jednym kierunku. Ale próba odpowiedzi na to, czym są przestrzeń i czas, to jedno z największych wyzwań dla nauki. Nikt nie potrafi powiedzieć, czym one są i z czego wynikają ich własności. Nawet w geometrii Euklidesa przestrzeń to jedno z pojęć pierwotnych, niedefiniowanych. Czy przestrzeń i czas są ciągłe, czy dyskretne? Czy czas miał początek? Czy pytanie o początek czasu ma sens? Dlaczego czas płynie w jedną stronę? Jaki jest kształt przestrzeni? Z czego on wynika? Czy do istnienia przestrzeni potrzebna jest materia? Jaki jest związek materii z przestrzenią?

Wszystkie te pytania wiążą się z ambitnymi celami, jakie stawiają sobie współcześni fizycy, poszukując nowej, głębszej teorii fizycznej. Wielu sądzi, że taką teorią będzie teoria superstrun. Niezależnie od tego, czy tak się stanie, czy ta teoria powstanie, czy będzie użyteczna i czy spełni pokładane w niej nadzieje, należy podziwiać jej twórców za próbę postawienia nowych pytań. Okaże się, czy są to pytania na miarę naszych czasów, czy może jeszcze na wyrost.

Galileusz powiedział: "Filozofia jest zapisana w tej wielkiej księdze, która zawsze znajduje się przed naszymi oczami - myślę o Wszechświecie - ale nie możemy jej zrozumieć, jeśli najpierw nie poznamy jej języka oraz symboli, za pomocą których jest zapisana". Omawiane tu pozycje to książki popularne. Ale, jak pisze Charap: "Nie trzeba być poetą, aby docenić poezję; podobnie, nie trzeba być fizykiem, by dostrzec niezwykłe piękno odkryć minionego wieku. (...) Umiejętność smakowania poezji można rozwinąć przez wnikliwe czytanie; podobnie jest z umiejętnością cieszenia się fizyką...".

• John M. Charap, "Objaśnianie Wszechświata. Fizyka w XXI wieku". Przeł. Piotr Rączka. Warszawa 2006, Wydawnictwo Prószyński i S-ka, seria "Na ścieżkach nauki";
• Brian Greene, "Struktura Kosmosu. Przestrzeń, czas i struktura rzeczywistości". Przeł. Ewa Ł. Łokas i Bogumił Bieniok. Warszawa 2005, Wydawnictwo Prószyński i S-ka, seria "Na ścieżkach nauki".