Wszechświat nie jest koniem

Kosmologia ma długą tradycję, ale na miano nauki bez cudzysłowu zasłużyła dopiero w XX w. W tym roku obchodzimy dwie okrągłe rocznice z tym związane: 100 lat temu Albert Einstein ogłosił ogólną teorię względności – teorię grawitacji, która rządzi ewolucją Wszechświata; a 50 lat temu odkryto mikrofalowe promieniowanie tła, jeden z głównych obserwacyjnych dowodów poprawności teorii Wielkiego Wybuchu. Teoria Einsteina od razu pozwoliła zrozumieć odkrytą przez Edwina Hubble’a „ucieczkę galaktyk” (jako skutek ogólnej ekspansji czasoprzestrzeni). Istnienie i własności promieniowania tła rozstrzygnęły spór pomiędzy zwolennikami „teorii stanu ustalonego” (w której Wszechświat mimo ekspansji, wskutek ciągłej kreacji materii „z niczego”, pozostawałby niezmienny) a zwolennikami teorii Wielkiego Wybuchu (w której Wszechświat nieustannie się zmienia).

Piękna książka Ostrikera i Mittona opowiada, w jaki sposób kosmologia przemieniła się z czystej spekulacji w napędzaną wynikami obserwacji, „twardą” naukę szczegółową. W trakcie tej przemiany nie dało się uniknąć fałszywych tropów i ślepych zaułków, ale nowoczesna metoda naukowa, technologia umożliwiająca precyzyjne obserwacje i geniusz wielu uczonych sprawiły, że cały proces wydaje się dziś logiczny i niemal nieuchronny. Ostriker i Mitton przedstawiają współczesną kosmologię poprzez opowiadanie o tym, jak powstawała. Obaj są aktywnymi uczestnikami tej historii, wnieśli do niej (zwłaszcza Ostriker) wybitny wkład, byli uczniami, współpracownikami, przyjaciółmi, a przynajmniej znali osobiście większość postaci, o których piszą. Przypominają ludzi zasłużonych dla kosmologii, o których mało się pamięta, jak Georges Lemaître, George Gamow, Fritz Zwicky, Beatrice Tinsley i wielu innych.

Kolejne rozdziały poświęcono omówieniu kosmologicznych narzędzi, jakich dostarcza teoria Einsteina, badaniu galaktyk, modelom kosmologicznym, powstaniu teorii Wielkiego Wybuchu, pochodzeniu struktury we Wszechświecie i wreszcie tytułowym bohaterkom: ciemnej materii i ciemnej energii. Dwa ostatnie rozdziały dotyczą „współczesnego paradygmatu” w kosmologii i granic naszego poznania, a także najważniejszych niewyjaśnionych zagadek. Pełna rzetelnych, szczegółowych informacji książka jest przy tym świetnie napisana i nie przytłacza nadmiarem przypisów, referencji ani odsyłaczy. W przedmowie autorzy dziękują żonie jednego z nich, Alicji Suskin Ostriker, znanej amerykańskiej poetce, za pomoc przy nadaniu książce odpowiedniej językowej formy.

Ostriker to jeden z najwybitniejszych żyjących astrofizyków. Przez wiele lat był szefem wydziału astrofizyki na Uniwersytecie w Princeton, gdzie miałem okazję go poznać – przez dwa i pół roku pracowałem z nim jako postdoc (w amerykańskim systemie to pierwsza praca po doktoracie). Laureat wielu ważnych nagród naukowych, otrzymał także National Medal of Science (od Billa Clintona) i tytuł White House Champion of Change (od Baracka Obamy). W latach 80. uczestniczył w akcji pomocy polskim astronomom, zorganizowanej przez Bohdana Paczyńskiego (wtedy profesora w Princeton), przez wyposażanie ich w sprzęt komputerowy. W zeszłym roku został wyróżniony Wykładem im. Paczyńskiego w warszawskim Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika.

Ma na koncie wiele osiągnięć w badaniach ośrodka międzygwiazdowego i międzygalaktycznego, ewolucji galaktyk, kosmologii, czarnych dziur. Był jednym z odkrywców ciemnej materii. W opublikowanej w latach 70. wraz z P.J.E. Peeblesem pracy dowodził, że galaktyczne dyski są niestabilne, a oddziaływania pływowe pomiędzy galaktykami doprowadziłyby do ich rozsypania się. Skoro galaktyki istnieją wiele miliardów lat – muszą być stabilizowane przez grawitację otaczającego je sferycznego halo ciemnej, nieświecącej materii, a tej materii musi być wielokrotnie więcej niż „zwykłej” (atomów). Swoich doktorantów zachęcał do podejmowania śmiałych projektów. Powtarzał, że w danym okresie zawsze któryś z ważnych naukowych poglądów jest błędny i można wiele wygrać głosząc pogląd odmienny. Dodawał jednak, że własnej, śmiałej koncepcji należy bronić, jak długo się da, ale ani dnia dłużej, bo można zostać zgorzkniałym dziwakiem, którego już nikt nie słucha. Jest człowiekiem o niezwykłej erudycji i poczuciu humoru, co w książce się wyczuwa.

Simon Mitton, angielski astronom, historyk astronomii i pisarz, w latach 2012–2014 wiceprezes Royal Astronomical Society, pracuje w Cambridge. Przez pewien czas był redaktorem w Cambridge University Press i to on przekonał Stephena Hawkinga, przygotowującego słynną „Krótką historię czasu”, że w książce popularnej każde równanie matematyczne zmniejsza liczbę czytelników o połowę. W rezultacie w książce Hawkinga jest tylko jedno: E = mc². W książce napisanej z Ostrikerem też ich prawie nie ma.

Kosmologia miała szczęście do wybitnych uczonych, a zarazem popularyzatorów, jak Edwin Hubble, Arthur Eddington, George Gamow, Dennis Sciama, Steven Weinberg, Joe Silk, Igor Novikov, John Barrow; sam Einstein jest autorem „Istoty teorii względności”. Piękny wykład daje „Historia Kosmosu i kosmologii” Michała Hellera. W ostatnich kilkudziesięciu latach rozwijała się jednak tak szybko, że właściwie tylko książka Weinberga, słynny bestseller „Pierwsze trzy minuty”, przetrwała w pełni próbę czasu. „Jądro ciemności” Ostrikera i Mittona łączy historyczne podejście Hellera i fizyczny wykład Weinberga. Nawet zawodowi astrofizycy przeczytają tę książkę z przyjemnością. Na pewno długo pozostanie aktualna. ©

JEREMIAH P. OSTRIKER, SIMON MITTON, JĄDRO CIEMNOŚCI. CIEMNA MATERIA, CIEMNA ENERGIA I NIEWIDZIALNY WSZECHŚWIAT, przeł. Bogumił Bieniok i Ewa L. Łokas, Prószyński i S-ka, Warszawa 2015