Einsteina zmagania z Naturą

Andrzej M. Sołtan

o książce Michio Kaku "Kosmos Einsteina:
jak wizja wielkiego fizyka zmieniła nasze rozumienie czasu i przestrzeni"


Odsłonił wiele jej tajemnic. W jednych udział Einsteina, choć zasadniczy, stanowił element kolektywnego działania fizyków, w pozostałych jego pomysły były zbyt nowatorskie by pojawić się w głowach innych ówczesnych uczonych. Gdy już jednak ujrzały światło dzienne, zawsze znajdowali się entuzjaści gotowi rozwijać idee Einsteina i badać konsekwencje jego odkryć.

Teorie Einsteina zasadniczo zmieniły nasze poglądy na przestrzeń, czas i materię. A ponieważ mało kto dostrzeże, że pojęcia te kryją w sobie wyłącznie same tajemnice, to nic dziwnego, że zainteresowanie osobą, która na ich temat powiedziała coś nowego stało się powszechne.

Michio Kaku w Kosmosie Einsteina wychodzi naprzeciw tym oczekiwaniom. Opowiada życiorys wielkiego fizyka zarówno od strony kuchni, czy salonu, jak też pracowni i sali wykładowej. Autor być może zwątpił, czy Kosmos i Einstein będą stanowić wystarczającą zachętę dla potencjalnych nabywców książki i dodał podtytuł Jak wizja wielkiego fizyka zmieniła nasze rozumienie czasu i przestrzeni. Owszem, nieco wiadomości o "czasie i przestrzeni" Kaku umieścił. Czy to wystarczy, by czytelnik zrozumiał, jakich fundamentów dotyczyła einsteinowska rewolucja? Wątpię.

O "zwykłym" życiu Einsteina dowiadujemy się na tyle dużo, by zrozumieć, że nie ma widomych zależności między "cywilnymi" cechami osobowości Einsteina, a jego funkcjonowaniem jako uczonego-fizyka. W szkole i na studiach uczeń dobry, nawet bardzo dobry w przedmiotach, które go interesują, średni albo mierny w pozostałych. Nic szczególnego. Pewnie połowa dzisisjszych uczniów i studentów wykazuje podobne cechy. Poznana na studiach koleżanka zostaje żoną, wbrew rodzicom. To też standard. Słabo zdane egzaminy końcowe są źródłem niepowodzeń w poszukiwaniach pracy na miarę ambicji. Dobra znajomośc fizyki i matematyki pozwoli związać koniec z końcem dzięki korepetycjom. W końcu, przy pomocy towarzyskich znajomości, umożliwi objęcie stałej państwowej posady, gdzie będzie wymagana punktualność, rzetelność, nieco wiedzy fachowej ale – zapewne - żadna oryginalność w myśleniu.

Co zrobić, jeżeli w czasie i po godzinach pracy w urzędzie patentowym głowę zaprzątają problemy całkiem inne? Gdy zamiast szczegółowej oceny projektu konstrukcji nowej żarówki, ważniejsze wydaje się zrozumienie, co równania Maxwella mówią o próbach dogonienia promienia światła wysłanego przez tę żarówkę? A jeżeli nie mówią, to dlaczego? I jeszcze dlaczego światło gwiazd dociera do Ziemi z jednakową prędkością, niezależnie od tego, czy Ziemia od gwiazdy ucieka, czy do niej się zbliża?

Einstein proponuje wyjaśnienia tych nieco abstrakcyjnyvh problemów. Pisze prace, które kłócą się nie tylko z uświęconą sukcesami, niemal doskonałą mechaniką newtonowską, ale z codziennym doświadczeniem na temat odległości, prędkości, czasu podróży, wskazań zegarów i tp. I tu daje o sobie znać jaśniejsza strona rzeczywistości. W środowisku uczonych przywiązanie do autortytetów takich jak Newton było wielkie, ale do prawdy jeszcze większe. Pomysł, że nasze obiegowe przekonanie o absolutnym upływie czasu, jest fałszywe może zostałby wyśmiany przez ulicę, ale nie przez kolegów fizyków. Bardzo szybko, choć nie przez wszystkich, szczególna teoria względności zaproponowana przez pracownika biura patentowego, zyskuje status hipotezy naukowej godnej nie tylko życzliwego zainteresowania, ale studiowania konsekwencji z niej płynących.

Dlaczego zatem "zwariowane" pomysły Einsteina (były bowiem jeszcze inne, dotyczące kwantowej natury promieniowania) tak szybko zajęły miejsce poważnej teorii fizycznej, a dzisiejsze pomysły samouków poprawiających Newtona i Einsteina są przez fizyków lekceważone? Wprawdzie tej kwestii Kaku nie omawia, ale warto na nią odpowiedzieć. Różnica wiąże się bowiem nie z "rewolucyjnością" proponowanych rozwiązań, a z poprawnością logiczną i matematyczną. Nawet "najdziksze" pomysły dotyczące Wszechświata jeżeli są wewnętrznie spójne i pozostają w zgodzie z faktami obserwacyjnymi zasługują na uwagę. A nawet na nagrodę Nobla. Historia taka zdarzyła się całkiem niedawno. Jakieś 10 lat temu astronomowie badający rozszerzanie się Wszechświata zauważyli, że proces ten zamiast zwalniać, przebiega coraz szybciej. Niewielka modyfikacja ogólnej teorii względności Einsteina dopuszcza taką możliwość. Wystarczy wstawić do równań dodatkowy parametr, by sam jej autor w pewnym momencie uznał to za dobry pomysł. Einsteinowi ta nowa "stała kosmologiczna" wydała się potrzebna by jego teoria "pasowała" do ówczesnego obrazu Wszechświata. Gdy po odkryciu ucieczki galaktyk obraz ten uległ zmianie, parametr stał się zbędny. Po kolejnych kilkudziesięciu latach, nowe obserwacje ponownie wymusiły jego wprowadzenie. Perypetie ze stałą kosmologiczną ukazują relacje między doświadczeniem (w astronomii mówimy raczej: obserwacjami), a opisem teoretycznym. Teoria jest błędna, jeżeli nie zgadza się z faktami obserwacyjnymi, może natomiast wydawać się "dziwna", czyli np. kłócić się z naszą intuicją, czy przekonaniami filozoficznymi.

Taką dziwną teorią okazała się mechanika kwantowa, do której Einstein wniósł bardzo wiele, ale której do końca nigdy nie zaakceptował. Ponieważ wszystkie przewidywania mechaniki kwantowej były (i nadal są) zgodne z obserwacjami, Einstein uznał ją za teorię dobrą, ale niekompletną. Ten ambiwalentny stosunek miał swoje źródła właśnie w Einsteina filozofii przyrody. Niekompletność oznacza tu przekonanie Einsteina, że w kwantowym opisie zjawisk pominięte zostają parametry, które wymykają się pomiarom. Losowy charakter zachowań mikroświata jest zatem pozorny, gdyż jedynie nie umiemy dostrzec przyczyn określających jednoznacznie zachowanie się każdego obiektu. Ale przyczyny te istnieją. Sceptycyzm Einsteina choć nie został dotychczas potwierdzony doświadczalnie, wciąż znajduje swoje uzasadnienie w wierze, iż wszystkie własności Natury stanowią obiektywną rzeczywistość i w żadnym obszarze nie zależą od faktu obserwacji Natury przez człowieka czy np. przez mysz. Wiary tej nie można empirycznie potwierdzić, ani jej zaprzeczyć.

Książka Kaku dotyka spraw ważnych nie tylko dla Einsteina, ale – wierzę – dla każdego myślącego czytelnika. Może z tego względu pozostawia znaczny niedosyt. Tematów raczej dotyka, niż je przedstawia, a już na pewno nie wyjaśnia. Być może w niewielkiej objętości (całość mieści się na 200 stronach) trudno było oddać zarówno wielkość Einsteina, jak też głębię zagadek Natury. Zatem po lekturze Kosmosu Einsteina warto sięgnąć po kolejne lektury.




Home O książkach Publications After hours Wielka Woda