Spis treści

Karta redakcyjna

Podziękowania

Rozmowa 1. Skąd wiedzą to, co wiedzą?
Czyli jak fizycy dochodzą do wniosku, że coś jest prawem przyrody, czy się przy tym kłócą oraz czy potrafią przekazać uczciwie, co ustalili

Rozmowa 2. Czy atomy istnieją?
Czyli zmagania z badaniem niewidocznego

Rozmowa 3. Fale czy cząstki?
Czyli co począć z tym, że ani fala, ani cząstka, a jednak i jedno, i drugie. O teorii nie do przyjęcia, a mimo to niesłychanie dokładnie potwierdzonej

Rozmowa 4. Spory o początek Wszechświata I?
Czyli jak uprawiano kosmologię przed epoką porządnych możliwości obserwacyjnych

Rozmowa 5. Spory o początek Wszechświata II?
Czyli z czym się zmaga kosmologia precyzyjna i dlaczego stała Hubble’a nadal sprawia tyle kłopotów

Rozmowa 6. Wstrząsająca historia odkrycia błysków gamma?
Czyli o wielkiej kontrowersji na temat najpotężniejszych wybuchów we Wszechświecie, o tym, jak wielu fizyków nie chciało przyjąć do wiadomości wyników obserwacji i jak Jean-Pierre wyszedł po francusku

Rozmowa 7. Skąd wiadomo, że coś naprawdę jest czarną dziurą?
Czyli o tym, czy warto szukać dziury w całym

Rozmowa 8. Gdzie jest wybuch?
Czyli jak przez dekady szukano wyjaśnienia najczęstszych wybuchów na niebie

Rozmowa 9. Gwiazda, która była za daleko?
Czyli o nieistniejących czarnych łabędziach i o tym, że czasem lepiej zaufać teorii niż obserwacjom

Rozmowa 10. Drżące Słońce?
Czyli o tym, jak nieistniejące fale grawitacyjne wzbudzały za duże ambicje i że lepiej dokładnie znać wzory

Rozmowa 11. Czy fizycy się mylą?
Czyli jak błędy i pomyłki towarzyszą wielkim odkryciom

Rozmowa 12. Wyłączony pulsar?
Czyli o tym, że jedna obserwacja niekoniecznie odkrycie czyni

Rozmowa 13. Z życia pewnego naukowca?
Czyli jak to jest być fizykiem teoretykiem przez ponad pół stulecia

Przypisy

© Copyright by Jean-Pierre Lasota, Karolina Głowacka
& Copernicus Center Press, 2020

Adiustacja i korekta
Gabriela Niemiec

Projekt okładki i stron tytułowych
Piotr Piotrowski

Skład
MELES-DESIGN

ISBN 978-83-7886-494-3

Wydanie I

Kraków 2020

Copernicus Center Press Sp. z o.o.
pl. Szczepański 8, 31-011 Kraków
tel. (+48) 12 448 14 12, 500 839 467
e-mail: marketing@ccpress.pl
Księgarnia internetowa: http://ccpress.pl

Konwersja: eLitera s.c.

Podziękowanie

Autorzy dziękują serdecznie

profesorowi Michałowi Różyczce

za wnikliwe przeczytanie pierwszej

wersji książki oraz za bezcenne poprawki,

komentarze i mądre sugestie.

Rozmowa 1

Skąd wiedzą to, co wiedzą?

Czyli jak fizycy dochodzą do wniosku, że coś jest

prawem przyrody, czy się przy tym kłócą oraz

czy potrafią przekazać uczciwie, co ustalili

Karolina: Czy fizyką można opisać wszystko?

Jean-Pierre: To stare pytanie o redukcjonizm. Czy wszystkie zjawiska chemiczne, biologiczne da się opisać w kategoriach fizyki. Nigdy się tym zawodowo nie zajmowałem, ale opinię mam, i to dość zdecydowaną. Nie wierzę w całkowity redukcjonizm. Nie wyobrażam sobie, żeby nasze myślenie, naszą świadomość można było w całości zredukować do procesów rządzących cząstkami elementarnymi, albo nawet do procesów fizycznych[1]. Natomiast prawdą jest, że fizyka zajmuje się najdrobniejszymi i najbardziej podstawowymi elementami świata i dociera do samego dna rzeczywistości.

I to was porusza? To dotykanie podstaw?

Pewnie odgrywa jakąś rolę przy wybieraniu drogi życiowej fizyka. Ale tak na co dzień? Szczerze mówiąc, nie ma żadnych „achów” i „ochów”, że oto właśnie odkrywamy tajemnice Wszechświata. Rozmawiamy zupełnie normalnie, a nasze dyskusje częściej przypominają rozmowy na temat przepisu kuchennego niż dyskusje naukowe.

A kiedy dzieje się coś wyjątkowego, typu rejestracja cząstki Higgsa czy fal grawitacyjnych? Również nie ma „achów”?

To prawda, to co innego. Kiedy zobaczyłem pierwszą detekcję fali grawitacyjnej, byłem wzruszony i przejęty. Pomyśleć, co dopiero czuli budowniczowie instrumentów, dzięki którym to się udało; co czuli ci, którzy istnienie fal grawitacyjnych przewidzieli! Chociaż... nie, właściwie różnie z tym było. Zapytano o odczucia na przykład Andrzeja Trautmana[2], a on stwierdził, że nie poczuł nic specjalnego – i tak wiedział, że te fale istnieją. Fizycy, jak wszyscy ludzie, mają różne charaktery, nie wszyscy się przejmują.

Więc z jednej strony tak, fizyka bada same podstawy, co czasem daje poczucie uczestnictwa w czymś znaczącym. Fizyka jest ważna, chociaż osobiście uważam, że praca lekarza czy farmaceuty jest ważniejsza. Jeśli ja się pomylę, to nic wielkiego się nie wydarzy, a jeśli pomylą się oni – konsekwencje mogą być poważne.

A jednak to twoja branża wzbudza ogromne emocje. Amatorzy lubią tworzyć właśnie „teorie fizyczne”, najchętniej „teorie wszystkiego” czy koncepcje dotyczące początków Wszechświata. To obalanie Einsteina wydaje się kuszące, to czarne dziury działają na wyobraźnię.

Zapewne dlatego, że dotyka rzeczy zupełnie elementarnych: pytania o to, skąd się wzięliśmy, jakie mechanizmy za tym stoją. Szkoda, że nie ma takiego samego entuzjazmu dla genetyki, która zadaje pytania o to, czym jest życie, skąd się biorą choroby. To o wiele ważniejsze niż zastanawianie się, czy na początku Wszechświat był taki czy owaki.

Naprawdę tak myślisz?

Tak, ale nie chodzi mi o to, że medycyna jest ważniejsza od fizyki czy genetyka od kosmologii, bo takie stwierdzenia nie miałyby sensu, tylko o to, że zainteresowanie publiczności i mediów nie powinno się skupiać wyłącznie na czarnych dziurach i Big Bangu. Inne nauki i ich wyniki też mogą być fascynujące, i nie chodzi mi tu o ogłaszane z hukiem któreś tam z rzędu odkrycie ostatecznego lekarstwa na raka. Nauki o życiu zajmują się na ogół układami bardziej złożonymi od tych, które bada fizyka, więc z pozoru są bardziej skomplikowane. Łatwiej jest „obalać” teorię Einsteina, opisując ruch ciała w przestrzeni, niż krytykować teorię dziedziczności, opisując ekspresję genów, ale to tylko pozór, bo teoria Einsteina poza ruchem ciał opisuje zjawiska, o których „obalaczom” się nie śniło. Chodzi mi o to, że nie ma lepszych i gorszych nauk. I prawdą jest, że fizyka jest najlepszym wzorcem tego, czym nauka jest, bo zajmuje się jednak najprostszymi – choć mogą być niesłychanie złożone – układami we Wszechświecie.

To pomówmy o tym, na czym realnie polega praca fizyka. Poszukujecie praw przyrody, tak?

Ci, którzy realnie szukają praw przyrody, są rzadkimi egzemplarzami. Praw przyrody jest niewiele, a fizyków tłumy. Fizycy zajmują się głównie nie odkrywaniem, ale zastosowaniem praw przyrody do opisu i wyjaśnienia zjawisk, które obserwujemy. Wykorzystując te prawa, tworzą też nowe byty, które albo służą do dalszego poznawania przyrody, albo znajdują zastosowanie w przemyśle, transporcie, medycynie, życiu codziennym. Oraz w niszczeniu tego wszystkiego i zabijaniu. Jednym słowem, fizyka we współczesnych społeczeństwach jest nieodłącznym, a nawet podstawowym ich elementem. Bez fizyki nie byłoby ani radia i telewizji, internetu i smartfonów, ani laserów, radarów, GPS-ów i tak dalej, ani też elektrowni jądrowych, ale i bomb termojądrowych. Z tymi ostatnimi nie mamy na szczęście do czynienia, ale z resztą już tak. I mimo że żyjemy w świecie opanowanym przez nowoczesne technologie, nie myślimy o tym, że u ich źródeł znajduje się zrozumienie praw fizyki.

No wiesz, daj ludziom żyć. Technologia to codzienność. Równie dobrze moglibyśmy przy każdym zachodzie słońca rozważać fizyczne podstawy obrotu Ziemi wokół własnej osi.

Na szczęście się tego nie robi, bo mogłoby to zepsuć najbardziej romantyczną randkę. Ale tym obrotem też, rzecz jasna, rządzą prawa przyrody – obiekt zainteresowania fizyków, o który sama pytałaś.

Racja. Ale czym są właściwie prawa przyrody?

Prawo przyrody w fizyce to pewna sformułowana matematycznie zależność między wielkościami, którymi opisujemy świat fizyczny. W praktyce prawo przyrody jest często zapisane w formie równania różniczkowego. Nie wszystkie, ale niektóre z jego rozwiązań opisują pewne uniwersalne – to bardzo ważne – własności obiektów, układów, systemów, podsystemów we Wszechświecie.

Uniwersalne?

To znaczy, że są stosowane zawsze i wszędzie. Gdyby takie nie były, nie byłyby prawami przyrody.

Chociaż to też nie jest takie proste. Te prawa, owszem, są uniwersalne, ale są prawami przybliżonymi. Dotyczą sytuacji, które trudno zaobserwować. Prawem przyrody jest na przykład pierwsze prawo Newtona: ciało, na które nie działa żadna siła, spoczywa albo porusza się ruchem jednostajnym. Ale w naszym otoczeniu nie ma ciał, na które nie działa żadna siła. I tu właśnie widać geniusz uczonych, którzy potrafili to zrozumieć i spojrzeć ponad nasze doświadczenie. Galileusz, Newton. Dla Arystotelesa to już nie było takie proste, ale on chyba uważał, że prawa matematyki mogą odnosić się tylko do idealnych „sfer niebieskich”. Ciekawe, że pogląd Stagiryty dominował przez prawie dwa tysiące lat, ale nie chcę się w to wgłębiać, bo się na tym nie znam.

Wygląda na to, że pomysł na wyjście poza granice naszego bezpośredniego doświadczenia to kluczowa sprawa. W końcu cała współczesna fizyka tak funkcjonuje, racja?

Racja. Może to będzie zaskakujące, fizyka nie opisuje rzeczywistości, ale jej uproszczoną wersję w formie modelu. Z pewnych zjawisk wyciąga się procesy istotne, inne się pomija. Te istotne fizycy opisują za pomocą matematyki i tworzą modele, z których wynikają pewne przewidywania. Porównujemy je do rzeczywistości i nawet jeśli pasują, to tylko z pewną dokładnością.

Dlatego mówimy o „modelu Wszechświata”. Bo nie opisujemy Wszechświata naprawdę. To by było zbyt skomplikowane i niepraktyczne. Używamy na przykład modelu, w którym Wszechświat jest jednorodny i izotropowy. Ale jak się rozglądamy wokół, to widać, że przecież taki nie jest. Ta cecha jest zauważalna dopiero w pewnych skalach.

I tak jest ze wszystkim. Elektrodynamika, zajmując się promieniowaniem elektronu, opisuje pojedynczy elektron. To jakaś abstrakcyjna sytuacja. Nie ma przecież „jednego (samotnego) elektronu”. Nadal jednak kiedy opisujemy promieniowanie prawdziwych elektronów, to zachowują się one z bardzo dużą dokładnością tak, jak przewidują prawa obowiązujące dla samotnych elektronów.

Ale idźmy dalej, bo to dobry przykład na to, czym jest model w fizyce. Całkowicie samotny elektron nie promieniuje, musi na niego działać jakaś przyspieszająca lub hamująca siła, na przykład pole elektryczne protonu. W najprostszym przypadku, gdy elektron tylko przelatuje obok protonu z małą prędkością, mamy do czynienia z tak zwanym promieniowaniem hamowania. Wzór opisujący to promieniowanie jest powszechnie używany w astrofizyce. Ale przy prędkościach elektronu bliskich prędkości światła wzór też przestaje być słuszny, bo nie uwzględnia efektów szczególnej teorii względności. Wyprowadza się zatem wzór na relatywistyczne promieniowanie hamowania. Ale to nie koniec. Wzory, o których mowa, zakładają, że elektron porusza się w próżni. Otóż, gdy bliżej się przyjrzeć tej próżni, okazuje się, że nie jest ona pusta, ale zgodnie z relatywistyczną kwantową elektrodynamiką jest wypełniona szybko powstającymi i równie szybko znikającymi parami cząstek-antycząstek, które wyczuwają obecność protonu, powodując tak zwaną polaryzację próżni[3]. Ten i inne podobne efekty też wnoszą wkład do wzoru na promieniowanie „samotnego” elektronu. Ale w wielu zastosowaniach efekty relatywistyczne można, jak to mówimy, zaniedbać i z powodzeniem używać przybliżenia nierelatywistycznego. Widać tu wyraźnie różne stopnie upraszczania rzeczywistości. W praktyce korzysta się z tego wzoru, który jest wystarczający.

A czy powstanie Wszechświata odbyło się na bazie praw przyrody czy je wygenerowało? O ile to w ogóle jest dobrze postawione pytanie.

Pytanie jest postawione dobrze, ale nie jestem pewien, czy da się na nie odpowiedzieć. Lepsi ode mnie nie potrafią tego zrobić. Wybitny fizyk Paul Steinhardt[4] został zapytany przez dziennikarza tygodnika „Polityka”, czy czas i przestrzeń mogą być emergentne. Inaczej mówiąc, czy mogły się „wynurzyć”, „wyłonić” w wyniku powstania Wszechświata. Jeśli chodzi o przestrzeń, to Steinhardt nie ma z nią kłopotu, ale czas, który miałby się „wyłonić”? To już za dużo. Stwierdził wręcz, że nie rozumie pytania, że nie wie, jak można te dwa słowa – „emergencja” i „czas” – ustawić obok siebie[5].

Zatem to na pewno pytanie ważne, choć w praktyce nieodgrywające żadnego znaczenia. Można zadać inne pytanie, bardzo niebezpieczne: czy prawa przyrody istniały przed Wszechświatem?

No tak. Bo jeśli tak, to jak długo istniały... czym rządziły, skoro Wszechświat nie istniał? I czy to ich istnienie wymusiło jego powstanie?

Pytania się mnożą. Dlatego najbezpieczniej odpowiedzieć: Wszechświat nie powstał nigdy. Jest wieczny, cykliczny. Zwolennikiem takiej odpowiedzi jest właśnie Steinhardt, a także – choć z innych powodów – Roger Penrose. Brak początku jest dość wygodny, bo dla wielu fizyków istnienie takiego początku było wręcz odrażające – tak się wyrażał Arthur Eddington. Ale istnienia jakiegoś momentu startowego nie chcieli zaakceptować chociażby także Einstein czy nawet Friedman, który był autorem pierwszego matematycznego modelu ekspandującego Wszechświata i – chyba – jako pierwszy pomyślał o Wszechświecie cyklicznym.

A ty myślisz, że Wszechświat jest cykliczny?

Czy ja myślę? Jako fizyk wyrażam opinię tylko w dziedzinach, nad którymi pracowałem. W tej sprawie mogę tylko odpowiedzieć, powołując się na swój gust, ale nie będzie to wypowiedź eksperta. Zatem ja wolałbym, żeby Wszechświat był cykliczny. To by rozwiązywało wiele problemów. Odkąd się dowiedziałem, nie z Pisma Świętego, tylko z tekstu popularnonaukowego, że był początek Wszechświata, to zawsze mnie to męczyło. Jak chyba każdego. Zresztą zmagania z tym zagadnieniem to ciekawy przykład sporów wśród fizyków. Na pewno szerzej o tym pomówimy[6].

Te zmagania fizyków prędzej czy później prowadzą zwykle do jakichś ustaleń. Jak one się odbywają? W jaki sposób uznaje się, że dane twierdzenie jest prawem przyrody?

Jak to w nauce: na podstawie doświadczeń, pomiarów i obserwacji. Na ogół prawa przyrody są częścią teorii, a także – odkąd powstała nowoczesna nauka, czyli od Newtona – są sformułowane w postaci równań. Co kluczowe, te równania coś przewidują: zjawiska albo wartości pewnych wielkości fizycznych. I to można sprawdzać, testując w ten sposób hipotezę i przemieniając ją w prawo przyrody.

Takim szkolnym przykładem są równania Maxwella. Na ogół testowanie kandydatów na prawa przyrody nie jest takie proste, odbywa się w bólu i obarczone jest niepewnościami. Ale w tym przypadku sprawa była prosta: równania, rozwiązanie i jego konsekwencje, doświadczenie i potwierdzenie. Gra, set i mecz, jak się mówi w tenisie. Z równań Maxwella wynikało istnienie fal elektromagnetycznych. Heinrich Hertz po prostu wykonał doświadczenie, wytwarzając takie fale (radiowe) i je rejestrując[7]. Podobna historia dotyczy obserwacji zaćmienia Słońca w 1919 roku, która spektakularnie potwierdziła ogólną teorię względności. A był to moment, gdy była to jeszcze raczkująca teoria. Przy czym to nie znaczy, że teorię względności przestało się testować. Przeciwnie, jest ona testowana bardzo dokładnie do dziś, bo jak już twierdził jej twórca, może ona być przybliżeniem innej, „głębszej” teorii.

Z kolei elektrodynamiki obecnie się nie testuje, bo już wiemy, że nie ma ona zastosowania na poziomie kwantowym. Zorientowanie się, że w skali mikro świat zachowuje się inaczej, było rewolucją.

A co z uniwersalnością?

Teorie są uniwersalne, ale na ogół w jednej ze skal: albo makroskopowej, albo mikroskopowej.

Więc teorii Maxwella nie odrzucono.

Nie, oczywiście, że nie. Zaczęto się zastanawiać, co jest nowego na poziomie atomowym, że teoria Maxwella tam „nie działa”. Jak już coś jest uznane za teorię, to znaczy, że przeszło testy upoważniające je do tej nazwy i jest nie do odrzucenia. Można tylko znaleźć granice zastosowania tej teorii. Przecież ciągle używamy teorii Newtona. Wbrew dość powszechnej, ale błędnej opinii teoria względności nie obaliła teorii Newtona, ustaliła tylko, że ta ostatnia ma zastosowanie tylko do ruchów z prędkościami małymi w porównaniu z prędkością światła.

W naszych rozmowach mamy zajmować się tym, jak się wykuwa naukę, o co można toczyć spory w fizyce. Wydawałoby się, że nie ma miejsca na dyskusje. Wszystko opiera się na matematyce, z którą trudno dyskutować. Drugi filar to obserwacje, eksperymenty. Gdzie tu jest miejsce na jakieś spory, emocje, kłótnie, podział na frakcje? Na podstawie czego można się kłócić w fizyce?

Ba! Nawet matematycy się kłócą, tyle że o zasady czy też metody dowodzenia twierdzeń. Ale przynajmniej w matematyce nie ma wątpliwości, że twierdzenie opisuje z idealną dokładnością „rzeczywistość” matematyczną. Twierdzeń matematycznych nie sprawdza się pomiarem. Ale twierdzenia matematyczne zastosowane do rzeczywistości fizycznej już tak. W matematyce nie sprawdza się twierdzenia Pitagorasa, bo nie miałoby to sensu, podczas gdy w fizyce wspomniany poprzednio test ogólnej teorii względności przy obserwacji zaćmienia Słońca był właśnie pomiarem sprawdzającym, czy twierdzenie Pitagorasa będzie spełnione. Wyszło, że nie, co potwierdziło teorię Einsteina, zgodnie z którą grawitacja Słońca nie pozwala na to, by przestrzeń była płaska. Bo tylko w takiej spełnione jest twierdzenie Pitagorasa. Komplikacją jest to, że każdy pomiar jest obarczony niedokładnościami, zwanymi błędami, choć na ogół nie są one wynikiem pomyłki. I już ekipie Eddingtona, która dokonała przełomowej obserwacji zaćmienia Słońca, zarzucano naciąganie wyników, by zgadzały się z przewidywaniami Einsteina. Niesłusznie, jak się okazało, ale jest to przykład możliwego tematu kłótni. Do dziś trwa spór o wartość stałej Hubble’a, o którym będziemy rozmawiać[8].

Na pewno można się też kłócić o interpretację. Klasycznym przykładem jest mechanika kwantowa. Nikt o zdrowych zmysłach nie podaje w wątpliwość mechaniki kwantowej, bo to jest najlepiej sprawdzona teoria. Natomiast jej interpretacja... to jest coś, czego ludzie nie przyjmują. A większość woli o tym nie myśleć. Chociaż są i tacy, którzy wprost negują konsekwencje standardowej interpretacji mechaniki kwantowej, próbując stworzyć interpretacje alternatywne. Czasem jeszcze mechanika kwantowa wywołuje emocje. Bo rzeczywiście trudno przyjąć, że coś, co mierzymy tu i teraz, przed pomiarem nie było ani „gdzieś”, ani „kiedyś”. Mechanika kwantowa opisuje atomy, ale do początków XX wieku, z powodów głównie filozoficznych, większość fizyków nie przyjmowała ich istnienia, o czym pomówimy następnym razem. Z drugiej strony, nie było żadnego sporu o istnienie eteru, a jednak został on wymieciony z fizyki kilkoma pociągnięciami pióra młodego urzędnika patentowego w Bernie. Nie zawsze więc obiekty kłótni są dobrze wybrane. Co się stwierdza post factum.

Innym typowym spornym tematem są początki Wszechświata, wspomnieliśmy o tym. To dlatego, że gdy mamy za mało informacji, fizyka staje się wątpliwa.

Wreszcie, spory mogą wywoływać zjawiska, których natura pozostaje dla nas jeszcze tajemnicą. A czasem bywa i tak, że jakiś badacz uprze się przy jakimś modelu, najchętniej swoim własnym, i nie chce uznać nowych faktów.

A bywa i tak, że fizyków na manowce prowadzi ich gust? Poczucie estetyki?

Tak, w ocenie teorii istnieje taka kategoria jak uczucie niesmaku – jak w przypadku zmagań z początkiem Wszechświata – lub piękna czy elegancji. Zwolennikiem takiego podejścia był na przykład Dirac. On uważał, że piękno jest najważniejsze. Do tej pory przy ocenie nowych teorii stosuje się estetyczne kryteria: że oto ta teoria jest piękna matematycznie.

Ale jak zdefiniować piękno w matematyce?

Ano właśnie. To, co mnie wydaje się piękne, ty możesz uznać za zupełnie zwyczajne. Fizyczka i blogerka Sabine Hossenfelder napisała na ten temat nawet książkę Zagubione w matematyce[9]. Pyta w niej, skąd przyroda ma wiedzieć, że nam się coś podoba. Ale ludzie rzeczywiście tak myślą, i to nie byle jacy. Moim zdaniem to złudne, ale w końcu kim ja jestem przy Diracu? Ja jestem zwolennikiem raczej podejścia Boltzmanna, który powiedział, żeby elegancję zostawić raczej szewcom i krawcom.

Ty pytasz o kłótnie. A ja widzę, że w dzisiejszych czasach ludzie rzadko naprawdę się kłócą. Jest obawa, że się kogoś obrazi, narazi się komuś. Inna rzecz, że gdy już dochodzi do jakichś gwałtowniejszych emocji, to zwykle są one tymczasowe: póki teoria czy model są jeszcze niedotarte albo zawierają jakiś błąd. Albo coś poszło nie tak z obserwacjami.

Bo często przyczyną zamieszania są ambicja, ludzkie błędy, pośpiech.

Tak, ambicja, pośpiech, szczególnie w dzisiejszej epoce mediów społecznościowych...

...i w walce o dofinansowanie.

Oczywiście! I olbrzymich pieniędzy potrzebnych do budowania instrumentów. Bywa, że to są nawet nie kłótnie, ale kompromitacje – o czym będziemy mówili.

Po sporach powinna nadejść zgoda. Czy istnieje konsensus naukowy?

Nie ma czegoś takiego.

Przecież takie pojęcie jest używane.

Używane jest pojęcie konsensusu wśród naukowców, a to nie to samo. Nauka nie działa na zasadzie konsensusu, choć może on mieć czasami znaczenie. Ale liczy się, czy teoria lub model są potwierdzone przez doświadczenie, obserwacje, czy też nie. Dla przykładu: do 1905 roku był mocny konsensus wśród naukowców, że istnieje eter. Wcale mu to nie pomogło. Eteru nie ma. Został zmieciony wraz z konsensusem przez jednego fizyka. A jak wspomniałem, przedtem nikt się o eter nie kłócił. Wiesz może, że na wiadomość o publikacji w Niemczech książki Stu autorów przeciw Einsteinowi twórca teorii względności miał powiedzieć: „Po co aż stu? Gdybym był w błędzie, jeden by wystarczył”?

Ale teraz można powiedzieć: jest konsensus, że ogólna teoria względności jest poprawna.

Tu nie chodzi o konsensus. Poprawność ogólnej teorii względności wynika z jej bardzo dokładnego zweryfikowania. Konsensus jest tylko tego wynikiem. A poza tym konsensus dotyczy tego, że jest to teoria poprawna z pewną dokładnością i ciągle podlega testom. Niedawno zakończył badania francuski satelita MICROSCOPE, który potwierdził z dokładnością do czternastu miejsc po przecinku równość mas inercyjnych i grawitacyjnych, będącą – w formie zasady równoważności – podstawą teorii Einsteina. Ale planowane są następne testy.

Czyli w ogóle nie powinno się nigdy mówić o konsensusie?

Może w naukach nieścisłych, choć nie wiem, co by z tego miało wynikać. W fizyce są pewne dziedziny, w których nie ma dotychczas rozstrzygnięć. W przypadku ciemnej materii jest w tej chwili konsensus, że ona istnieje, ale z tego nic nie wynika! Dopóki nie ma dowodu na jej istnienie, ów „konsensus” jest opisem środowiska naukowców, a nie opisem przyrody.

To inaczej zapytam. O warsztat fizyka. Czy każdy fizyk po studiach rozumie wszystko w fizyce?

Ach nie, oczywiście, że nie.

Jak to „oczywiście”?

Bo fizyka za bardzo się rozrosła. Kiedyś, na początku zeszłego stulecia, fizycy czytali rano świeżo przybyłe pisma fachowe od deski do deski. Teraz to byłoby, nomen omen, fizycznie niemożliwe. Na przykład amerykańskie pismo „Physical Review” wychodziło kiedyś w jednym tomie, teraz jest przynajmniej sześć wersji, każda wyspecjalizowana w jakiejś dziedzinie. Nie ma już fizyków, którzy byliby w stanie zrozumieć, po prostu czytając, najpierw artykuł z teorii superstrun, potem o problemach z grafenem, a na końcu o saturacji turbulencji w dyskach akrecyjnych. W zasadzie fizyk powinien móc zrozumieć, o co chodzi, ale na przykład artykuły o superstrunach są pisane językiem matematycznym, którego olbrzymia większość po prostu nie zna.

Zresztą olbrzymia większość fizyków nie zna nawet ogólnej teorii względności, powstałej w końcu ponad sto lat temu.

Niemożliwe!

Ale prawdziwe. To dlatego, że przez bardzo długi czas była to teoria stosowana do raptem kilku zjawisk. Teoria piękna, ale niemal bez zastosowań, a przy tym posługująca się językiem matematycznym, rzadko używanym w innych działach fizyki. To w ostatnich latach się zmieniło, chociażby przez detekcję fal grawitacyjnych, a przez to – rozwijającą się nową dziedzinę astronomii.

Natomiast na studiach nie uczy się matematyki, którą posługuje się ogólna teoria względności. Tak jest i tak było. Einstein, żeby opracować swoją teorię, musiał się douczyć.

Dlaczego? Biorąc pod uwagę jej sławę, wydawałoby się, że to jest zupełnie podstawowa teoria w fizyce. Uczona na drugim, może trzecim roku.

A nie jest uczona w ogóle, bo w większości dziedzin fizyki jest po prostu niepotrzebna. Potrzebna jest mechanika klasyczna, kwantowa, elektrodynamika, hydrodynamika, fizyka statystyczna i fizyka ciała stałego.

Natomiast oczywiście nie wszyscy wiedzą wszystko. Pierwszy podział to eksperymentatorzy i teoretycy. Są co prawda tacy badacze, którzy robią i jedno, i drugie, ale jest ich niewielu. Fizyka to ogromnie pojemna dziedzina. Ja nie wiem na przykład, ile fizyk ciała stałego wie o teorii cząstek elementarnych. I odwrotnie.

Czy to dobrze?

To jest pewna słabość, bo wiele oryginalnych i ważnych idei w fizyce powstało dzięki zastosowaniu wiedzy z jednej dziedziny w drugiej. Pomysł inflacji w kosmologii przyszedł z przejść fazowych, pojęcia wywodzącego się z termodynamiki. Ale to potrafią tylko najwięksi, którzy właśnie wiedzą „wszystko”. Takim fizykiem był Richard Feynman. Oni są rzadkością, ale są najważniejsi.

A co to znaczy „rozumieć” fizykę kwantową? Mówiłeś mi kiedyś, że są tacy, którzy się nią posługują, ale jej nie rozumieją.

Powiedziałbym nawet, że to większość. Otóż teorii kwantowej można używać do opisu świata, nie przejmując się jej pozornymi paradoksami. Możesz obliczyć z największą możliwą dokładnością rozmieszczenie elektronów w atomie wodoru, zupełnie nie przejmując się tym, że korzystasz z teorii, z której wynika, że ta cząstka może być tu i tam, a właściwie nigdzie; z teorii, która skazuje tego biednego kota Schrödingera na bycie żywym i martwym jednocześnie.

Czyli kot nie spędza snu z powiek rzeszom fizyków?

Ten nie. To są problemy raczej filozoficzne. Einstein gdzieś kiedyś napisał, że podstawami fizyki bardziej interesują się księża niż sami fizycy. To chyba Feynman powiedział, że mechaniki kwantowej nie można naprawdę zrozumieć, można się do niej tylko przyzwyczaić. Nie ma zresztą innego wyjścia: to najlepiej, z największą dokładnością, sprawdzona teoria fizyczna.

A ten biedny kot żyje czy nie żyje?

Nie można tego wiedzieć przed otworzeniem pudła. Oczywiście to jest fascynujące. Wytwarza się teraz „koty”, które są ani martwe, ani żywe, ale nie są to prawdziwe zwierzęta, tylko układy, które są czymś pośrednim między stanem kwantowym a makroskopowym, tym „naszym”. Bo wygląda na to, że mamy dualizm. Jest świat mikroskopowy, w którym panuje mechanika kwantowa, i makroskopowy, w którym dominuje mechanika klasyczna. Nikt przecież nie używa mechaniki kwantowej do opisu poruszania się planet wokół Słońca. Kwestią nierozstrzygniętą jest, gdzie ta granica między światem klasycznym a kwantowym przebiega[10].

À propos granic. Gdzie się zaczyna i kończy nauka?

Ja bym powiedział, że nauka kończy się tam, gdzie kończy się doświadczenie czy obserwacja.

To może być chwilowe. Techniczne możliwości mogą się pojawić w przyszłości, jak w przypadku paradoksu EPR[11].

Tak, jasne. Może być tak, że teoria naukowa ma przewidywania, których nie da się sprawdzić w danym momencie. Tak było z hipotezą istnienia dwóch zlewających się czarnych dziur emitujących fale grawitacyjne. Dopiero skonstruowanie detektora fal grawitacyjnych to zmieniło. Natomiast nauka kończy się tam, gdzie nie ma przewidywań. I tu jest pewien kłopot. Do niedawna wszyscy by się z tym zgodzili, ale pojawiła się teoria superstrun.

„Teoria wszystkiego”, jak mówią niektórzy.

Chyba ironicznie. Nie może być teorią „wszystkiego”, raczej jest teorią podstawową w znaczeniu opisywania świata na poziomie najbardziej elementarnym. Jest to niesłychanie piękna, rozbudowana i skomplikowana teoria matematyczna. Znacznie bardziej niż geometria różniczkowa, potrzebna do teorii względności. Jest tylko problem: nie ma przewidywań. Nie ma i nie będzie żadnej metody eksperymentalnego sprawdzenia, czy ta teoria odpowiada rzeczywistości.

Mimo rozwoju technologii?

Kłopot tkwi w samej teorii. Ona opisuje zjawiska niesłychanie małej skali. Im mniejsza skala, tym większych energii potrzeba, by do niej dotrzeć. Teoria strun opisuje byty w skali tak małej, że ludzkość nigdy nie będzie w stanie uzyskać potrzebnej energii. Z prostej przyczyny: takie energie były w Big Bangu. Teorii superstrun nie da się zweryfikować.

Trochę to wszystko dziwne.

Prawda? Pewien filozof nawet ukuł określenie „nauka posteksperymentalna”. Ku mojemu zdumieniu pojęcie stało się popularne nawet wśród wybitnych fizyków!

Pewnie specjalizujących się w teorii superstrun.

Oczywiście. Niektórzy to laureaci Nagrody Nobla, ludzie niezwykle bystrzy. Argumentują, że ta teoria jest tak piękna, tak oczywista, że brak możliwości jej eksperymentalnego potwierdzenia nie jest problemem. Moim zdaniem w tym momencie wkraczamy na bardzo niebezpieczny teren. Kryterium ma być piękno? „Oczywistość”? Kto o tym decyduje? To już brzmi bardziej jak ideologia albo religia, a nie nauka. Dla mnie nauka tutaj się kończy.

Ale to jest twoja opinia.

Nie tylko moja. Myślę, że nawet większość fizyków jest tego zdania. Na przykład ukazał się w „Nature” artykuł przeciwko tej „posteksperymentalnej nauce” napisany przez moich dwóch wybitych kolegów: George’a Ellisa i Josepha Silka. Wywołał oczywiście burzę. Pomyśl, w jaki sposób budowa świata miałaby zależeć od naszych gustów? To pachnie teleologią, którą zwalczał Galileusz, piszący, że „Przyroda nie zważa na to, czy jej prawa i metody są dla nas zrozumiałe, czy nie”.

Widzę tu duży problem. Część badaczy zatem uznaje teorię strun za nienaukę, podczas gdy zajmuje się nią wielu wybitnych fizyków. Przedziwne.

Właśnie o to chodzi. Ale kiedy mówimy o innych kryteriach niż eksperyment czy obserwacja, to oddalamy się od nauki. Ani piękno, ani elegancja, ani tak zwany konsensus nie może być argumentem.

A kiedy ostatnio odkryto jakieś prawo przyrody? Coś podstawowego?

Wydaje mi się, że takim ostatnim podstawowym odkryciem było odkrycie kwarków i sformułowanie teorii chromodynamiki kwantowej. Potem nie było już odkrycia, które opisywałoby nowe prawo przyrody. Ostatnie odkrycia to potwierdzenia, domknięcia. Albo może otwarcia, jak w przypadku odkrycia oscylacji neutrinowych[12].

Zatem chromodynamika kwantowa to było coś ostatniego podstawowego, wyjątkowego. Nie było w historii dużo takich odkryć, wielu takich fizyków. Twórca tej teorii, Murray Gell-Mann, zmarł w 2019 roku, a ta informacja nie trafiła na pierwsze strony gazet jak w przypadku śmierci Stephena Hawkinga. Ten drugi, owszem, wniósł ogromny wkład w fizykę drugiej połowy XX wieku, ale jednak Gell-Mann wniósł znacznie więcej. Ale ludzie jakoś kwarkami się tak bardzo nie interesują, trudno powiedzieć dlaczego.

Czy jest w fizyce spowolnienie? Natura milczy i nie chce odpowiadać na nasze kolejne pytania?

Natura nie może mówić, to my odpowiadamy na pytania, które zadajemy – to my budujemy fizykę. Inna rzecz, czy uda nam się te odpowiedzi znaleźć. W tym kontekście mam obawy, jeśli chodzi o fizykę cząstek. Tu może być trudno.

Czyli zgadzasz się ze stwierdzeniem, że fizyka jest w kryzysie?

Nie zgadzam się. Kiedy się to mówi, ma się na myśli właśnie fizykę fundamentalną, fizykę cząstek. Ta, owszem, jest w kryzysie, ale inne dziedziny miewają się bardzo dobrze.

A czemu ta konkretnie jest w kryzysie?

Mamy model standardowy, który działa bardzo dobrze. Jest jednak na jego prawie czystym niebie kilka chmurek, jak powiedziałby to lord Kelvin.

Tak... Jego słynne zdanie z przełomu XIX i XX wieku o tym, że w zasadzie wszystko już wiadomo, a na horyzoncie fizyki pozostały tylko dwie chmurki. Potem z tych chmurek wyrosły teoria względności i mechanika kwantowa, które przeorały myślenie o fizyce. Jakie mamy teraz chmurki?

Ano właśnie. Chmurki teorii standardowej są związane z masą neutrin, która „powinna” być równa zero, i są pewne doświadczenia z neutronami i protonami, które wzbudzają podejrzenia, że może coś jest nie tak. Ale może coś jest nie tak z tymi doświadczeniami.

Model został ostatnio ukoronowany i potwierdzony przez detekcję bozonu Higgsa-Brouta-Englerta. Mamy więc niedoskonały, ale bardzo dobry model. Co dalej? Nikt nie wie. W CERN-ie przedstawiono plan przyszłego akceleratora, który ma być kilka razy potężniejszy od LHC. Wspomniana już Sabine Hossenfelder zareagowała na to bardzo krytycznie. Po co, pyta, wydawać miliardy, skoro żadna teoria nie przewiduje niczego nowego w tych energiach; to nie ma sensu. Moim zdaniem ma rację. Doktryna mówiąca o tym, że jak się podwyższy energię, to na pewno coś się zobaczy, okazała się nieprawdziwa i wykazał to sam LHC.

Poza tym niektórzy uważają, że model standardowy powinien wyjaśnić obserwowaną we Wszechświecie asymetrię materia–antymateria, a także odpowiedzieć na pytania o ciemną materię i ciemną energię.

Jeśli chodzi o ciemną materię... Może się okazać, że rzeczywiście są jakieś aksjony czy inne cząstki, które stanowią ciemną materię. To by było w pewnym sensie banalne, chociaż nadal bardzo ważne. Może nawet superważne, bo może się okazać potwierdzeniem supersymetrii[13] – o ile okazałoby się, że ciemną materią jest jakiś partner supersymetryczny „naszej” materii. Ale nadzieje na to są coraz słabsze. Właśnie, Wielki Zderzacz Hadronów miał znaleźć cząstki supersymetryczne – i nadal cisza w tej sprawie.

Natomiast gdyby okazało się, że już nie ma gdzie szukać ciemnej materii – bo nie da się wykazać jej nieistnienia – ale po prostu się poddamy, pogodzimy się z tym, to mogą się otworzyć wrota do rewolucji w fizyce.

Problem ciemnej energii to kolejna wielka zagadka, jeszcze większa. Mówi się: energia próżni, stała kosmologiczna... Ale co to znaczy? W tak zwanej ciemnej energii może się kryć zupełnie nowa fizyka. O ile uda nam się to rozstrzygnąć. A takiej gwarancji nie mamy. Może doszliśmy do pewnej granicy i stanęliśmy przed problemem, który będzie rozwiązany za dwieście lat albo nigdy. Wyraźnie czegoś nam brakuje.

Może geniusza? Czy też ich czas w epoce wielkich infrastruktur badawczych i zespołów złożonych z setek fizyków minął?

Te olbrzymie zespoły są oczywiście potrzebne, ale z drugiej strony mają bardzo zły wpływ na naukę. Bo jeśli ktoś jest bardzo zdolny – nie wiem jeszcze, czy geniusz, ale bardzo zdolny – staje się w nim anonimową mrówką. Wydaje mi się, że niektórych bardzo zdolnych ludzi to odpycha. Znam kilku, którzy odeszli z tego powodu. A czy geniusze są dziś potrzebni? Wydaje mi się, że tak, właśnie ze względu na kryzys w fizyce cząstek. W takiej sytuacji na geniusza czeka się trochę na podobnej zasadzie jak na Mesjasza.

Może ci geniusze się gdzieś kryją?

W zasadzie Edward Witten jest powszechnie uważany za geniusza, ale jednocześnie z tego jego geniuszu wyszły rzeczy, które niektórzy uważają za bardzo szkodliwe.

Dlaczego?

Witten jest na pewno nadzwyczajnym umysłem, który robi rzeczy wspaniałe. Rzecz w tym, że one pozostały matematyczne. Witten zajmuje się głównie powracającą raz po raz w naszej rozmowie teorią strun. Wielu uważa, że skupienie się na tej teorii odwróciło uwagę od prawdziwej fizyki.

Jakieś dwadzieścia lat temu w Instytucie Fizyki Teoretycznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Barbara prowadziłem z kolegami program o astrofizycznych czarnych dziurach. Równolegle odbywał się program o superstrunach. Chodziłem na ich zajęcia, bo chciałem lepiej zrozumieć tę teorię. W pewnym momencie zapytałem jednego ze strunowców: no dobrze, wyobraźmy sobie, że znajdujecie równanie tej ostatecznej teorii, a jednocześnie jakiś matematyk dowodzi, że to równanie nie ma żadnych rozwiązań; co wtedy?

Ów strunowiec, jeden z tych wielkich, uśmiechnął się i powiedział: no tak, to w zasadzie jest możliwe. To niby był dowcip, ale my naprawdę nie mamy pewności, że potrafimy zrozumieć wszystko we Wszechświecie za pomocą matematyki. Dotychczasowa jej skuteczność – jak mówił Eugene Wigner, jeden tych wielkich fizyków, o których publiczność nigdy nie słyszała – jest „niepojęta” i jest „cudownym darem”[14].

To ciekawe, co mówisz. Wydawało się, że dla fizyków możliwość opisania wszystkiego matematyką jest dogmatem.

Fizyka to nie Kościół katolicki i nie ma w niej dogmatów. Z drugiej strony, trudno sobie wyobrazić fizykę bez matematyki, bo jest matematyczna od czasów Galileusza. Ale jak to przypomniał Wigner, podczas gdy świat matematyczny jest światem doskonałym, w którym każde zdanie prawdziwe jest prawdziwe z dokładnością nieskończoną, w świecie fizycznym tak nie jest i w ogóle zagadką jest, jak to się dzieje, że ten świat idealny tak dobrze przystaje do niedoskonałego świata rzeczywistego. Może nie ma w fizyce zbawienia poza matematyką, ale skuteczność tego zbawienia pozostaje tajemnicą. Nie wiadomo, jakie są granice tej skuteczności. Zgodnie z teorią superstrun Wszechświat ma dziesięć wymiarów, ale te dodatkowe sześć wymiarów jest zwinięte do rozmiarów 10−37 m – tworzą niesłychanie skomplikowany twór matematyczny zwany rozmaitością Calabi-Yau, mającą dwuwymiarową reprezentację, jak na rysunku:

Rysunek 1. Rozmaitość Calabi-Yau (https://en.wikipedia.org/wiki/Image:Calabi-Yau.png)

Ale jak sprawdzić, że jest tak w rzeczywistości?

Ciekawi mnie jeszcze inna kwestia. Kiedy już uda się różne rzeczy jako tako ustalić, to czy da się to opowiedzieć publiczności? Czy fizykę da się uczciwie popularyzować?

Nawet napisaliśmy wspólnie książkę popularyzującą tę naukę i o ile pamiętam, byliśmy w tym bardzo uczciwi. Na czym miałaby polegać nieuczciwość?

Już mówię. Mam wątpliwości wobec autorów popularyzatorskich publikacji, szczególnie astrofizycznych, którzy snują fantastyczne wizje: o podróżach w czasie, dodatkowych wszechświatach czekających niemalże za rogiem.

To niekoniecznie jest nieuczciwe. Bardziej widziałbym w tym pójście na łatwiznę. Wiele zależy od tego, co się rozumie przez popularyzację nauki. Można mieć ambicje, żeby laika nauczyć fizyki bez używania wzorów i pojęć matematycznych. Z góry można powiedzieć: to jest niemożliwe. Nie da się pięcioletnich studiów zastąpić artykułem czy książką popularnonaukową. To, co się da zrobić, to opowiedzieć, jak pracują uczeni: na czym polega praca naukowa, jaki jest sposób rozumowania, jakie są kryteria przyjęcia modelu czy teorii.

Obawiam się, że większość osób, nawet zainteresowanych nauką, nie jest tego ciekawa tak bardzo jak konkretów, czyli wszystkiego, co najpopularniejsze: czarnych dziur, zakrzywienia czasoprzestrzeni, podróży w czasie. Popularne filmy science fiction nie pokazują naukowców na konferencjach, tylko astronautów zmagających się z innym upływem czasu.

Nie sądzę, żeby było aż tak, jak mówisz. Przecież nie proponujesz, by popularyzacja nauki miała naśladować filmy. W nich chodzi o sztukę, jak w Odysei 2000, albo w najgorszym razie o rozrywkę, jak na przykład w Grawitacji, która jest taką Szklaną pułapką w nieważkości, z kobietą w roli głównej. Popularyzacja ma przybliżyć publiczności naukę. A to nie to samo. Oczywiście, zrobienie wykładu tylko o tym, jak rozumują fizycy, nie byłoby dobrą popularyzacją. Ale już opowiedzenie o tym na przykładzie czarnej dziury, ekspansji Wszechświata jest w porządku. Co więcej, jest bardzo ważne.

Dlaczego ma nas interesować proces rozumowania, a nie tylko efekt tego procesu?

Bo w tym jest pewna zasadnicza wartość. Nieszczęściem jest to, że społeczeństwo nie wie, czym jest rozumowanie naukowe; że nie wie, dlaczego, kiedy poważnemu uczonemu zada się pytanie, on rzadko odpowie jednoznacznie, ale raczej zacznie od: „Pod pewnymi warunkami...”.

Ludzie chcą pewności, a nie rozmydlania.

To nie jest rozmydlanie, ale precyzja i uczciwość właśnie. W nauce wszystko trzeba sprawdzić, a kiedy pojawi się nowa wiedza – weryfikować dawne twierdzenia. Moim zdaniem uświadomienie szerokiej publiczności tego, na czym polega rozumowanie naukowe, jest wręcz najważniejszym celem popularyzacji.

Czyli popularyzacja ma opowiadać o tym, jak tworzy się prawdziwą naukę.

Przepraszam, ale nie lubię określenia „prawdziwa nauka”. Albo jest nauka, albo jej nie ma. Nie ma nieprawdziwej nauki.

Dobrze, zatem popularyzacja w twoim rozumieniu ma wyposażyć publiczność w wiedzę, jak działa nauka, co uodporni na różnego rodzaju manipulacje.

Tak, to by była sytuacja idealna. Chociaż zdaję sobie sprawę, że większości osób niestety to nie obchodzi. O wiele wygodniej jest wierzyć w horoskopy czy numerologię.

Teraz to ty idziesz na łatwiznę. Nie mówimy o osobach, które wierzą w takie rzeczy, ale o publiczności treści popularnonaukowych. Nawet jeśli zbiory tych osób się pokrywają, to raczej w niewielkim stopniu. Chodzi o to, żeby być uczciwym, a jednocześnie nie zanudzić tych cennych osób.

Dlatego najpopularniejszych spraw: czarnych dziur, Big Bangu i tak dalej, trzeba używać jako pretekstu. Uczciwie tłumacząc, czym jest czarna dziura, przemycić, na czym polega rozumowanie naukowe.

Może to, co powiem, zabrzmi poważnie, ale uważam, że popularyzacja powinna wychowywać.

Czyli jednak podejście profesorskie.

Od kiedy to w twoich ustach „profesor” jest obelgą? Nie ma nic złego w byciu profesorem, nawet wiele osób niemających tego tytułu go sobie przypisuje, by ich wypowiedzi brzmiały poważniej.

Nie obelgą. Po profesorsku, czyli z góry. Skoro chcesz publiczność wychowywać.

Ależ skąd! Ja nie traktuję ani publiczności, ani studentów z góry. Staram się przekazać pewną wiedzę. To, że ja wiem więcej na jakiś temat, nie sprawia, że jestem lepszy. Statystycznie wśród profesorów jest tyle samo idiotów, ile wśród studentów.

Tak zabrzmiało to słowo: „wychowywać”.

Nie ma w tym nic złego. Ja rozumiem, że teraz szkoła nie ma wychowywać ani uczyć, tylko ułatwiać samorealizację uczniów, cokolwiek to znaczy. A jednocześnie rośnie przecież zachorowalność na odrę, co jest spowodowane spadkiem szczepień – to z kolei wynika z niezrozumienia, na czym polega nauka, wśród rodziców tychże uczniów. To, że ta sytuacja się rozprzestrzenia, jest efektem właśnie braku wychowania. Jest to drastyczny przykład. Na szczęście z tego, że ktoś ma jakieś fantastyczne wyobrażenia na temat czarnej dziury, akurat nic złego nie wynika. Ale niech ci będzie, nie będę wychowywać, będę przekazywać swoją wiedzę w sposób przystępny, pozwalający zrozumieć jednocześnie, jak do tej wiedzy doszedłem i na czym jest oparta.

W popularyzacji unika się wzorów matematycznych jak ognia. Czy da się opowiedzieć o fizyce wyłącznie słowami? Bez matematyki?

Oczywiście, że się da. Tylko jest jeden warunek: wysiłek obu stron. Kiedy ja piszę czy wykładam w ramach popularyzacji, to podejmuję pewien wysiłek. Właśnie po to, żeby oddać słowami i obrazami istotę procesu fizycznego bez chodzenia na skróty. Ten wysiłek potrzebny jest też u odbiorców. W czasach pospiesznej komunikacji to trudne. Wiele osób nie chce gryźć, chce od razu dostać gotową papkę. A tak się nie da. Ale wiem, że żyjemy w epoce Twittera. Choć sam nie używam.

Kiedyś jedna z redaktorek niewielkiej książki popularnonaukowej, jaką napisałem, stwierdziła, że to nie jest dobry tekst, bo niektóre fragmenty musiała czytać dwukrotnie. Odpowiedziałem, że chyba nie mamy tego samego pojęcia o tym, czym jest popularyzacja. Bez wysiłku się nie uda; żeby zrozumieć, trzeba się skupić i myśleć. Książka nigdy się nie ukazała.

Myślisz, że mamy obecnie do czynienia z kryzysem zaufania do nauki? A może nigdy nie było powszechnej ufności?

O tym to by trzeba rozmawiać z historykami, socjologami. Jeśli jednak pytasz o moje odczucia, to sądzę, że nigdy nie było powszechnego zaufania do nauki. Natomiast dziś, jak nigdy wcześniej w historii, nasza cywilizacja, życie codzienne bardzo mocno zależą od nauki. Dlatego istotne jest, czy społeczeństwo rozumie jej zasady i im ufa.

Moje osobiste doświadczenia nie wskazują na kryzys – zwykle, kiedy ktoś dowiaduje się, że jestem fizykiem zajmującym się czarnymi dziurami, wpada w ogromny zachwyt. To nawet jest trochę żenujące.

A to dlaczego?

Bo jeśli na przykład jem kolację i piję dobre wino, to muszę przerwać i zacząć wykład. Więc czasem, gdy ktoś mnie nie zna, mówię, że jestem księgowym.

Z drugiej strony, społecznie, czytam właśnie o wzroście zachorowań na odrę, o demonstracjach antyszczepionkowych... Czyli pewnie jednak ten kryzys zaufania jest.

Niestety sporo skandali jest wywołanych przez nieuczciwych naukowców. W mojej dziedzinie akurat jest to dość rzadkie, ale na przykład w naukach biologicznych częstsze. To nie przynosi dobrej sławy nauce. Poza tym część uczonych, również bardzo znanych i jednocześnie wielkich, wypowiada się na tematy, na których się nie zna. To, że ktoś otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki, nie znaczy, że może się kompetentnie wypowiadać na temat sztucznej inteligencji czy innych rzeczy. Niestety są tacy, którzy wykorzystują swoją sławę i tytuły do komentowania każdego tematu. Skupiają na sobie uwagę, a opowiadają kompletne bzdury.

Nobliście trudno zarzucić, że gada bzdury.

I w tym cały problem. Gorzej – część z nich naprawdę uważa, że jak są znani i wielcy w jednej dziedzinie, to znają się na wszystkim. Trochę to rozumiem, bo choć nie jestem ani wielki, ani sławny, to czasami miałem skłonność do zabierania publicznie głosu w sprawach, na których się nie znałem. Nie darmo pycha jest grzechem głównym. Teraz już tego nie robię.

W każdym razie, na moje wyczucie, generalnie zaufanie do nauki raczej wzrasta, niż maleje. Mimo wszystko.

Kłopotliwa jest ta kategoria zaufania. Współcześnie nie da się ogarnąć nauki w całości, niektórzy więc zarzucają takim osobom jak ja – dziennikarce popularnonaukowej, że nie wiem, ale „wierzę” naukowcom. To poniekąd prawda. Nie mogę znać się na każdej dziedzinie, muszę zaufać specjalistom. Odpowiadam na to też w ten sposób: nauczyłam się, jakie są typowe sygnały sugerujące, że czyjeś dane twierdzenie jest podejrzane. To pozwala odsiać bzdury i, sądzę, jest do opanowania przez szerokie grono osób.

Dokładnie to mam na myśli, mówiąc o wychowaniu. Są oczywiście tacy, którzy uważają, że mamy do czynienia ze zmową naukowców. Można oczywiście być przekonanym, że ogólna teoria względności to jakiś wymysł, co jest nawet zrozumiałe, bo to teoria trudna do pojęcia. Ale żeby się ustrzec przed takim myśleniem, wystarczy wiedzieć, że jest to teoria znakomicie potwierdzona. Widzimy to chociażby w precyzji GPS-u, z którego korzystamy na co dzień. Mechanika kwantowa, o wiele trudniejsza do pojęcia niż teoria względności, również jest z nami każdego dnia. Nasza cywilizacja jest oparta na działaniu zegara atomowego, który definiuje miarę czasu i długości, a który jest czysto kwantowym urządzeniem.

Ludzie często nie zdają sobie sprawy z tego, że nawet najbardziej, wydawałoby się, abstrakcyjne teorie można sprawdzić i że działają one w życiu codziennym. Nie może być więc mowy o „wierze”, gdy widzimy konkretne zastosowania. Nie wierzysz w teorię względności i mechanikę kwantową? To dlaczego nie boisz się wsiąść do samolotu?

Dobrze, powiedz mi jeszcze: jak wyobrażasz sobie fizykę za pięćdziesiąt lat?

Pojęcia nie mam.

Daj spokój, są przecież jakieś rozwijające się dziedziny. Sam mówiłeś, że to fizyka cząstek jest w kryzysie, a inne gałęzie mają się dobrze.

Tak, ale wiadomo, jak to jest z przewidywaniami. Skoro jednak drążysz, widzę ogromny potencjał w optyce kwantowej. Myślę też, że w ciągu kilku dekad w wykorzystaniu będą komputery kwantowe. Choć czytałem ostatnio uczony artykuł o tym, że nie będzie to jednak możliwe. Ale pamiętam sprzed lat równie uczony artykuł o tym, że wykonanie zwierciadeł o właściwościach niezbędnych do detekcji fal grawitacyjnych jest niemożliwe z przyczyn zasadniczych, a one posłużyły już do detekcji kilkudziesięciu źródeł. Mam dużo optymizmu wobec fizyki ciała stałego, hydrodynamiki, magnetohydrodynamiki. Mam spore nadzieje – bo tu trochę utknęliśmy – wiążące się z produkcją energii ze źródeł termojądrowych. Fizyka na pewno ma przed sobą piękną przyszłość. Choć pewnie nie aż taką, jak nauki o życiu. Genetyka dopiero się rozwija.

Myślisz, że nasze rozumienie świata może się zmienić tak mocno, jak to się stało po rewolucji początku XX wieku, od czasów mechaniki kwantowej?

Nie mogę wykluczyć takiej zmiany sposobu myślenia, ale nie wiem, kiedy taka zmiana może nadejść. Z takimi zmianami jest jak z hiszpańską inkwizycją w skeczach Monty Pythona: nikt się ich nie spodziewa. Nie wiem, może to się stanie za dwieście lat, jak mawiał dziewięćdziesięciosześcioletni Freeman Dyson[15]. Myślę, że to ciągle będzie nauka matematyczna uprawiana przez ludzi, a nie przez sztucznych inteligentów. I nadal będzie nauką doświadczalną. Inaczej nie będzie nauką.

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

Przypisy

[1]1 W tej sprawie Jean-Pierre podziela pogląd Thomasa Nagela, zamieszczony w słynnym eseju zatytułowanym Jak to jest być nietoperzem? (T. Nagel, Pytania ostateczne, tłum. A. Romaniuk, Warszawa: Aletheia, 1997, s. 203–219).

[2] Polski fizyk, jeden z tych, którzy zrozumieli, czym są fale grawitacyjne. Promotor pracy doktorskiej Jean-Pierre’a.

[3] Więcej w rozmowie 11: „Czy fizycy się mylą?”.

[4] Amerykański fizyk Paul Steinhardt powraca w rozmowie 5: „Spory o początek Wszechświata II”.

[5] Wywiad Karola Jałochowskiego z Paulem Steinhardtem, grudzień 2010, https://www.polityka.pl/tygodnikpolityka/nauka/1511508,1,wszechswiat-powstajacy-i-ginacy-od-zawsze.read?page=1&moduleId=4793.

[6] Więcej w rozmowach 4 i 5: „Spory o początek Wszechświata I” i „Spory o początek Wszechświata II”.

[7] Wygłaszając przy okazji jedną z najzabawniejszych w dziejach przepowiedni, że jego odkrycie nie będzie miało żadnych zastosowań.

[8] W rozmowie 5: „Spory o początek Wszechświata II”.

[9] Wydaną po polsku we wrześniu 2019 (S. Hossenfelder, Zagubione w matematyce. Fizyka w pułapce piękna, tłum. T. Miller, Kraków: Copernicus Center Press, 2019).

[10] Więcej w rozmowie 3: „Fale czy cząstki?”.

[11] Eksperyment wymyślony przez Einsteina, Podolsky’ego i Rosena, który przez swoją pozorną paradoksalność miał pokazywać niespójność mechaniki kwantowej. Po latach, gdy pojawiły się odpowiednie możliwości techniczne, eksperyment udało się przeprowadzić z sukcesem.

[12] Patrz rozmowa 10: „Drżące Słońce”.

[13] Niepotwierdzona hipoteza, zgodnie z którą każdy fermion ma swojego „partnera” bozonowego – i vice versa: każdemu bozonowi odpowiada partner będący fermionem.

[14] E. Wigner, The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences, „Communications in Pure and Applied Mathematics” 1960, Vol. 13, No. 1.

[15] Freeman Dyson zmarł 28 lutego 2020 roku.