Copyright © Karolina Głowacka, Jean-Pierre Lasota, 2017

Projekt okładki

Zbigniew Larwa

Zdjęcia na okładce

© ESA/HUBBLE

Ilustracje w środku książki

© Autorzy/Zbigniew Larwa;

© A. Riazuelo

Redaktor serii

Adrian Markowski

Redakcja

Michał Załuska

Korekta

Maciej Korbasiński

Marianna Chałupczak

ISBN 978-83-8097-258-2

Warszawa 2017

Wydawca

Prószyński Media Sp. z o.o.

02–697 Warszawa, ul. Rzymowskiego 28

www.proszynski.pl

Wstęp

Karolina chce wreszcie naprawdę zrozumieć, o czym mówią i co robią astrofizycy, zadaje więc pytania Jean-Pierre’owi, który sporo na ten temat wie i lubi o tym opowiadać. Ich rozmowy zostały spisane w tej książce.

Mówi ona o sprawach fascynujących, ale czasem trudnych do zrozumienia. Postanowiliśmy nie prześlizgiwać się nad żadną wątpliwością, bardzo rzadko znajdziecie zdanie Jean-Pierre’a, że „po prostu tak jest”. Chcieliśmy opowiedzieć uczciwie o współczesnych dokonaniach astrofizyki. Uczciwie, czyli bez zbytniego upraszczania. Jednocześnie przystępnie, choć to tak wyświechtane słowo. Liczymy, że formuła rozmowy pozwoli Wam na wspólne rozumowanie, krok po kroku, razem z Karoliną.

Ta książka nie jest podręcznikiem, dlatego też daleko jej do podręcznikowego układu. Zdarzy się, że będziemy rozmawiać o czymś, czego podstawy teoretyczne wyjaśnione zostaną później.

W rozmowach znajdziecie opowieści o naszym pochodzeniu, sąsiedztwie, miejscu we Wszechświecie, jego początkach i jego przyszłości, o czerwonych olbrzymach i białych karłach, o supernowych, gwiazdach neutronowych, pulsarach, kwazarach, czarnych dziurach, planetach dużych i małych… i wreszcie o falach grawitacyjnych, jednym z najważniejszych odkryć naukowych ostatnich lat. Będzie też trochę teorii, i to nie byle jakiej, bo szczególnej i ogólnej teorii względności. Na koniec Jean-Pierre opowiada o tym, jak pracują fizycy. Sygnalizujemy też temat miejsca – lub jego braku – Boga w fizyce. Nasze rozmowy nie są encyklopedią i z całą pewnością brak w nich ważnych tematów. Z góry za to przepraszamy, ale nasza książka musiała mieć rozsądne rozmiary.

Rozmowy prowadzą Karolina i Jean-Pierre, ale choć noszą nasze imiona, nie są nami. Naszym postaciom daliśmy jednak wiele z siebie. Karolina użyczyła Karolinie ciekawości, dociekliwości, wizji „przeciętnej wiedzy”, swobody i – nie ukrywajmy – odwagi w rozmawianiu z profesorami. Jean-Pierre zaś Jean-Pierre’owi – wiedzy, poglądów, dowcipu, dokonań naukowych, wspomnień i ochoty w wystawianiu się na pytania młodych i bardzo dociekliwych osób. Ale to nie my.

Książka powstała z rozmów i wspólnego pisania. Wiele uwag, które zgłasza książkowa Karolina, to autentyczne wątpliwości, które roztrząsaliśmy w rozmowach. To była dla nas osobista przygoda, dzięki której oboje realnie wiele się nauczyliśmy.

Jeśli natkniecie się w tekście na tak zwane trudne słowo, poszukajcie go w Leksykonie na końcu książki. Jean-Pierre postarał się, żeby nie był to typowo nudny leksykon. Objaśnia w nim także znaczenie jednostek używanych do mierzenia niektórych wielkości fizycznych.

Reszta należy do Was.

Poznajmy się

Karolina – chce wiedzieć, jak działa Wszechświat. O ciekawostkach, kosmitach i podróżach w czasie – też. Ale przede wszystkim konkrety: skąd się wzięliśmy, skąd wzięły się planety, dlaczego jest tak, jak jest, jaka jest przeszłość i jaka przyszłość Wszechświata. I o co chodzi z ogólną teorią względności, o której wszyscy mówią. Wiedzę ma przeciętną i fragmentaryczną, ze szkoły, z artykułów popularnonaukowych itp. Teraz chciałaby zająć się tym porządnie.

Będzie zadawać wszystkie pytania, jakie przyjdą jej do głowy. Naprawdę chce zrozumieć.

Wielka zwolenniczka logicznego myślenia, o czym lubi przypominać rozmówcy. Z początku traktuje Jean-Pierre’a z przesadnym respektem wynikającym z jego profesury, ale szybko jej to przechodzi. Wielbicielka przyrody i wegetarianka, uważa, że my, ludzie, pozwalamy sobie na zbyt wiele na naszej planecie.

Jean-Pierre – fizyk teoretyk i astrofizyk. Cudzoziemiec, ale wykształcony w Polsce, mówi staroświecką polszczyzną. Nie używa na przykład słowa „obciach”, choć chyba wie, co ono znaczy.

Choć jest profesorem już tyle lat, nie zapomniał, że można mieć wątpliwości w sprawie działania Wszechświata. Mimo że pytania Karoliny czasem go zdziwią, a nawet zirytują, uczciwie na wszystkie odpowie. Przyzna się, jeśli nie będzie znał odpowiedzi, opowie, dlaczego jest pewny w innych sprawach, czasem bardzo – wydawałoby się – dziwnych. Naprawdę chce wytłumaczyć.

Tak jak Karolina jest wielbicielem logicznego myślenia, co wbrew pozorom prowadzi czasem do konfliktów. Wyłącznie intelektualnych. Nie lubi przyrody, bo ma alergię na pyłki i – za znanym francuskim malarzem François Boucherem – uważa, że za dużo w niej zieleni i że jest źle oświetlona. Steki wołowe lubi krwiste.

Po co nam to wszystko?

Czyli rozmowa o tym, że fizyka i astronomia w końcu nie są aż tak trudne do zrozumienia, i o pożytkach, jakie z tych nauk można mieć.

Karolina: Kiedy umawialiśmy się na nasze rozmowy, byłam pełna entuzjazmu, ale teraz mam wątpliwości.

Jean-Pierre: A to dlaczego?

Jest tak: chcę się dowiedzieć, jak działa Wszechświat, czym dokładnie są czarne dziury czy te słynne fale grawitacyjne, dlaczego planety są kulami, jak długo będzie żyło Słońce… ale tylko przez ciekawość. Nigdy z tego nie skorzystam. Może to dla mnie strata czasu?

„Tylko przez ciekawość”? Ależ właśnie dokładnie o to chodzi! Albo raczej – przede wszystkim o to chodzi. Tacy jesteśmy my, ludzie, że chcemy i musimy wiedzieć, skąd się wzięliśmy, na jakiej zasadzie działa to, co nas otacza. Już małe dzieci pytają: „Dlaczego?”. Ciekawość świata jest częścią nas, naszej kultury, a może i natury.

Kiedyś szukano odpowiedzi głównie w religii, ale nie dawało to zadowalających odpowiedzi, na przykład na pytanie dotyczące przyczyn ruchu ciał niebieskich. Zresztą religie, nawet te przypisujące tym ruchom cechy boskie, nie starały się ich opisać, mimo, a może dlatego, że szamani i kapłani byli często wyrafinowanymi astronomami-obserwatorami.

Z drugiej strony Biblia opisuje wyłącznie powstanie Wszechświata, ale nie jego działanie. Czytamy tylko, że Bóg rzekł: „Niechaj powstaną ciała niebieskie, świecące na sklepieniu nieba, aby oddzielały dzień od nocy, aby wyznaczały pory roku, dni i lata; aby były ciałami jaśniejącymi na sklepieniu nieba i aby świeciły nad ziemią”. Następnie „Bóg uczynił dwa duże ciała jaśniejące: większe, aby rządziło dniem, i mniejsze, aby rządziło nocą, oraz gwiazdy. I umieścił je Bóg na sklepieniu nieba, aby świeciły nad ziemią; aby rządziły dniem i nocą i oddzielały światłość od ciemności”. I już. Umieścił, wyznaczył im role, ale nie kierował ich ruchem ani nie wysłał aniołów, by tego przypilnowały. Ale Biblia hebrajska nie jest podręcznikiem kosmologii i nie o fizykę w niej chodzi.

Fizyka, a właściwie nauka, rozpoczęła się gdzie indziej. To starożytni Grecy, począwszy od Pitagorasa, szukali wyjaśnienia przyrody w ogólnych prawach i zasadach. Grecy dokonali cudu, odkrywając, że przyrodę można opisać matematycznie. Jednocześnie nie do końca zrozumieli, na czym ten cud polega: zauważyli, że świat matematyki jest światem idealnym, doskonałym – nazywamy to teraz platońskim poglądem na matematykę – podczas gdy świat rzeczywisty idealnym nie był.

I gdzie tu problem?

Zaraz ci to wyjaśnię. Wielki kłopot sprawiały im liczby niewymierne, to znaczy liczby, które nie są ilorazem dwóch liczb całkowitych. Zauważyli bowiem, że z twierdzenia Pitagorasa wynika, że przeciwprostokątna trójkąta równoramiennego o boku równym 1 jest równa pierwiastkowi z 2, czyli liczbie niewymiernej. Można było więc utworzyć trójkąt z dwoma wymiernymi bokami i jednym niewymiernym, a więc móc zmierzyć dwa, a jednego nie. Tak rozumując, Grecy doszli do wniosku, że „czysta” matematyka nie ma zastosowania w rzeczywistości. Ukoronowanie myśli greckiej – opis przyrody stworzony przez Arystotelesa w IV wieku p.n.e. – to nie był opis matematyczny.

No ale istniała chyba grecka astronomia?

Ano właśnie. Ciała niebieskie, zdaniem Arystotelesa, zbudowane były z boskiej substancji zwanej eterem. Uważano wtedy, że ich wieczny i regularny ruch nie należy do „tego” świata, ale do idealnego świata geometrii, a więc do świata figur geometrycznych.

Opis świata geometrii stworzony przez Euklidesa około roku 300 p.n.e. nie zawierał liczb. Właściwości figur geometrycznych otrzymywało się z aksjomatów na drodze konstrukcji używającej długości, kątów, łuków itd. Zresztą ciągle uczą w szkołach geometrii euklidesowej. Warto też zajrzeć do Elementów Euklidesa – łatwo je znaleźć w internecie – jest tam wyłącznie rozumowanie oparte na wykresach. Choć geometria wywodziła się z mierzenia długości i powierzchni, dzięki Euklidesowi oderwała się od podejrzanego świata liczb.

Geometrii do opisu Wszechświata, a więc planet, Słońca i sfery gwiazd stałych krążących wokół Ziemi, użył Ptolemeusz w 140 r. n.e. Jego opis zawarty w traktacie Almagest obowiązywał przez następne 1400 lat, aż do pojawienia się De Revolutionibus Mikołaja Kopernika.

Tak długo?

Tak długo trwało oddzielenie świata rzeczywistego, ziemskiego od idealnego świata sfer niebieskich. Ten podział był spowodowany, jak twierdzi Nathalie Deruelle, wybitny fizyk i moja przyjaciółka, przez podejrzany √2.

Dziwne rzeczy mówisz, przecież ludzie korzystali z matematyki w praktyce, mierzyli pola, budowali domy, świątynie, robili meble.

O tak, jasne! Ale to byli inżynierowie, technicy i rzemieślnicy, a nie uczeni. Zdaniem filozofów gatunek ludzi poślednich, którzy nie przejmowali się brakiem definicji jakichś liczb – na przykład liczby π, która też nie jest wymierna, jak wiadomo było ze słynnego problemu kwadratury koła – tylko robili swoje, zdając sobie sprawę, że pomiary i tak mogą być tylko przybliżone. Ale to była pogardzana praktyka. Zauważ też, że nauka wtedy i długo potem nie była doświadczalna, jej reguły starano się odkryć czystym rozumowaniem.

To na czym polegała rewolucja kopernikańska?

Głównie na tym, że umieszczając Słońce w środku Układu Słonecznego, Kopernik przeniósł Ziemię w sfery niebieskie. Tę „nieczystą”, ewidentnie nie z eteru zbudowaną Ziemię! Można powiedzieć, że Kopernik był tym, który połączył niebo i Ziemię po ich długiej separacji. Nie było to natychmiastowe. Nawet nie było oczywiste, że Słońce musi być w centrum. Znakomity astronom duński Tycho Brahe zgadzał się z Kopernikiem, że planety krążą wokół Słońca, ale cała ta czereda miała według niego krążyć wokół Ziemi, która zachowywała swoje centralne miejsce we Wszechświecie.

Co za dziwny pomysł!

Prawda? I zapomniany, bo asystent Brahego, Johannes Kepler, przedstawił model, zgodnie z którym planety poruszały się wokół Słońca po elipsach, i odkrył słynne trzy prawa, według których ten ruch się odbywał. Ale nie były to prawa fizyki, były to opisy tego ruchu. Kepler wywiódł je geometrycznie z właściwości wielościanów, a swoje trzecie prawo, mówiące, że „kwadrat okresu obiegu planety wokół Słońca jest proporcjonalny do sześcianu odległości od Słońca”, otrzymał, analizując w Harmonii Świata pitagorejską muzykę sfer. Z fałszywych powodów otrzymał prawdziwe prawa.

Dziwne.

Tak, ale pamiętaj, że Kepler opisywał obserwacje, a nie szukał praw przyrody. Dla niego Wszechświat, czyli Układ Słoneczny, był obrazem Trójcy Świętej: Słońce jako Ojciec, sfera gwiazd jako Syn, a przestrzeń między nimi jako Duch Święty.

Dopiero wielki Izaak Newton odkrył prawa przyrody, których wynikiem były prawa ruchu Keplera. I choć Newton był bardzo pobożny, nie było w jego teorii miejsca na siły nadprzyrodzone. To był początek prawdziwej nauki.

A Galileusz?

Może powinienem był powiedzieć, że to Galileusz zapoczątkował prawdziwą naukę, czyli opis świata bez sił nadprzyrodzonych i boskiej ingerencji. Powiedziałem o Newtonie, bo był pierwszym, który stworzył teorię. Inni przedtem tego próbowali, na przykład Kartezjusz, ale im się nie udało, choć to dzięki Kartezjuszowi powstało pojęcie bezwładności, tak ważne w teorii Newtona. Ale słusznie pytasz o Galileusza, bo on był tym, który uważał, że księga, w której jest opisany Wszechświat, napisana jest językiem matematyki, a jednocześnie utrzymywał, że nauka musi wywodzić się z doświadczenia. A ta cała historia, od Pitagorasa przez Newtona do dziś, wzięła się głównie z ludzkiej ciekawości.

Ty też odczuwasz taką ciekawość?

Tak, na swoją miarę oczywiście, bo nie mam przywileju odkrywania praw przyrody.

Przywileju?

Tylko wyższe umysły tego dokonują, a taki umysł to dar, a więc przywilej, nie zasługa. Zasługą jest odpowiednie tego umysłu wykorzystanie. W każdym razie i mnie zdarza się nie móc zasnąć, bo dręczy mnie problem związany z tym, jak jakiś mechanizm we Wszechświecie działa.

A jak poradzono sobie z pierwiastkiem z dwóch, z liczbą pi?

Ha! Dopiero w 1872 roku niemiecki matematyk Richard Dedekind wyjaśnił, czym są liczby niewymierne, czyli, jak to w matematyce, podał ich ścisłą definicję. Może jednak nie będę ci jej przytaczać?

Na razie dziękuję.

Opisowo mówiąc, wynika z niej, że ci, co się przez wieki nie przejmowali podejrzaną naturą liczb niewymiernych – inżynierowie, a w świecie uczonych Galileusze, Kartezjusze, Newtony i inni, mieli rację.

I wiesz, mamy ciągle do czynienia z dwoma rodzajami uprawiania fizyki. Są tacy, którzy uważają, że nie ma co się za bardzo przejmować ścisłością matematyczną, gdy uprawia się fizykę, szczególnie gdy odkrywa się coś nowego. Taka wojskowa strategia: atakuje się szybko, mając nadzieję, że tabory nadążą. Inni uważają, że wszystko musi być dokładnie i ściśle zdefiniowane, że nie wolno posługiwać się pojęciami matematycznymi o niepewnym statusie, takimi jak √2 do 1872 roku. Ciekawe, że to podział typowo „narodowościowy”: pierwsze, pragmatyczne stanowisko jest typowe dla Amerykanów, a drugie, rygorystyczne, dla Francuzów i Polaków. Pamiętam prawie nienawiść w oczach studentów École Polytechnique, gdy mówiłem na wykładzie, że pewne człony w równaniu można zaniedbać, a więc po prostu z niego wyrzucić.

Zabawne. Ale ty jesteś wobec tego kim?

Ja jestem nietypowy.

Oho, dobrze się zapowiada. A jacy są Brytyjczycy?

Oni są tak pośrodku, ale z wyraźnym przechyłem w stronę Ameryki. Na przykład wielki Paul Adrien Maurice Dirac wprowadził do mechaniki kwantowej tak zwaną funkcję δ jako „wygodną notację”, nie przejmując się tym, że nie jest to funkcja, ale coś, co później zostało ściśle zdefiniowane i nazwane „dystrybucją” przez francuskiego matematyka Laurenta Schwartza. Ten ostatni dostał za to matematycznego Nobla, czyli Medal Fieldsa.

Dirac też dostał Nobla, choć nie za funkcję δ, ale za mechanikę kwantową, w której ta dystrybucja jest ważnym elementem. Choć wielu fizyków nie ma pojęcia, co to dystrybucja. Ale właśnie, Schwartz chętnie wtrąciłby się do naszej rozmowy. Powiedział on mianowicie: „Jaki jest pożytek z matematyki? Matematyka jest pomocna w fizyce. Fizyka pomaga nam produkować lodówki. Lodówki produkuje się po to, by przechowywać w nich langusty, które są pomocne matematykom, którzy, zjadając je, zwiększają swoje zdolności do uprawiania matematyki, która jest pomocna fizyce, która pomaga nam produkować lodówki, w których…” itd.

Teraz naprawdę rozumiem, do czego służy nauka.

Żart Schwartza jest oczywiście odpowiedzią na bardzo często pojawiające się pytanie wobec badań naukowych: „Do czego to służy?”. Poważnie na takie pytanie odpowiedzieć można i trzeba pytaniem: „A do czego służą koncert fortepianowy Mozarta, Widok Delft Vermeera albo Boska komedia Dantego?”.

No, do wyższych przeżyć? Do zostawienia czegoś po sobie? Dla przyjemności?

Do tego wszystkiego, oczywiście. Ale ogólniej, chodziło mi o to, że rezultaty czy też produkty ludzkiej działalności nie muszą służyć jakimś doraźnym celom. Oczywiście, sprzedaż obrazu Vermeera przyniosłaby setki milionów euro, ale przecież nie na tym jego prawdziwa wartość polega. Nauka jest wytworem i częścią naszej kultury i naszej cywilizacji.

A z drugiej strony jesteśmy – jako społeczeństwa – tym, co wytworzyli i przechowali nasi poprzednicy, oraz tym, co sami tworzymy. Istotną tego częścią jest nauka.

No dobrze, tylko czy mnie osobiście wiedza o Wszechświecie będzie do czegoś potrzebna? Przyda się?

Na pewno. Przede wszystkim, jak się przekonasz, wiedza o Wszechświecie to nic innego jak zastosowanie fizyki do Wszechświata. Nie można zrozumieć Wszechświata, nie mając pojęcia o prawach fizyki. A znajomość praw fizyki może się przydać. Jeśli na przykład chcesz naprawić kontakt elektryczny.

Wiesz, że nie o to mi chodzi. Wiedza o czarnej dziurze nie pomoże mi naprawić kontaktu.

Tobie pewnie chodzi o to: Co mi z wiedzy, że Wszechświat się rozszerza? – bo o tym na pewno czytałaś.

Właśnie.

Mam na to prostą odpowiedź, empiryczną, to znaczy taką, którą będziemy mogli sprawdzić. Twierdzę, że po naszych rozmowach, gdy będziesz wiedzieć, czym są gwiazdy i jak ewoluują, co to znaczy, że Wszechświat się rozszerza, czym są fale grawitacyjne itd., będziesz mądrzejsza nie tylko dzięki tej wiedzy, ale głównie temu, że poznasz sposób rozumowania fizyków. A bycie inteligentniejszym chyba może się przydać?

Na pewno. Zobaczymy, jak wyjdzie, ale to dobry powód, zgadzam się.

Ale jest też trzeci powód, bardziej przyziemny. Astrofizyka i kosmologia są częścią nauk podstawowych, czyli nauk, których celem i zadaniem jest odkrywanie praw rządzących przyrodą, procesami zachodzącymi w naturze. Brzmi to dość pompatycznie, ale tak jest. A znajomość praw przyrody jest bardzo przydatna w praktyce, bo bez niej nie byłoby większości wynalazków i większości urządzeń, do których istnienia tak się już przyzwyczailiśmy, że mamy wrażenie, że istniały zawsze.

Gdy ktoś mnie pyta, do czego służą nauki podstawowe, odpowiadam pytaniem: „Czy wiesz, kto odkrył zasadę działania lasera?”. Wiesz kto?

Nie znam nazwiska.

Nazwisko znasz, tylko nie wiesz, że to on jest tym odkrywcą. Chodzi o Alberta Einsteina.

O!…

Einstein nie miał zamiaru dokonać żadnego praktycznego wynalazku, starał się tylko, jeśli można tak powiedzieć, opisać, jak zgodnie z zasadami fizyki kwantowej atomy pochłaniają i emitują fotony.

Wcale mnie nie dziwi, że nie szukał wynalazku. Z tego, co słyszałam, nie był zbyt praktycznym człowiekiem.

Bo nie nosił skarpetek? Zdziwisz się zatem, gdy ci powiem, że Einstein ma patent na agregat lodówki.

Poważnie?

Jak najbardziej. Razem z fizykiem węgierskiego pochodzenia, Leo Szilardem, wymyślili silnik chłodzący bez części ruchomych i opatentowali go.

To Schwartz nie tylko żartował. I ten silnik działa?

Oczywiście! Szilard zresztą lubił patenty. Słynna jest historia o tym, jak czekając w Londynie na czerwone światło, by przejść na drugą stronę ulicy Southampton Row, wpadł na pomysł jądrowej reakcji łańcuchowej i pomysł ten niemal natychmiast opatentował.

Opatentował reakcję łańcuchową?

Tak, dzięki niej działają reaktory jądrowe i wybuchają bomby jądrowe, zwane potocznie, ale niesłusznie, atomowymi. To zresztą inny przykład zastosowania badań podstawowych, wolę więcej o nim nie mówić, bo może się źle kojarzyć.

Nauka nie zawsze przynosi dobro, to nic nowego.

To ludzie posługują się nauką i jej wynikami. To też nie jest nowe stwierdzenie.

Einstein odkrył więc, że poza normalnym procesem emisji, podczas którego w atomie elektron sam z siebie, spontanicznie przeskakuje z wyższego na niższy poziom energetyczny, istnieje również emisja „dla towarzystwa”, zwana po polsku „wymuszoną”, ale lepszy byłby termin „wywołana”. Chodzi o to, że fotony lubią się trzymać w kupie, więc emisja jednego wywołuje, czy też wymusza, emisję identycznych fotonów. Wskutek emisji spontanicznej mogą być emitowane różnego rodzaju fotony, natomiast emisja wymuszona produkuje fotony w dokładnie tym samym stanie. Na tej zasadzie działa laser.

To, że fotony lubią się trzymać w kupie, wynika z tego, że są bozonami, a więc cząstkami, które mogą być wszystkie w takim samym stanie, podczas gdy innym cząstkom, zwanym fermionami, jest to stricte zakazane. To jest jedno z podstawowych praw przyrody i bez jego znajomości zbudowanie laserów byłoby niemożliwe. Co tam zbudowanie?! W ogóle sam pomysł byłby niemożliwy.

No dobrze, idea lasera jest w porządku. Ale kiedy zaczynasz mówić: bozon, fermion, to od razu robi się nieswojo. Trudno się w tym połapać.

To prawda. W końcu fizyka naukowca kształci się na uniwersytecie przez 8 czy 9 lat. Ale przy odrobinie wysiłku i dobrej woli z obu stron: publiczności i uczonych, wiele rzeczy można przybliżyć niefachowcom, tak by mogli zrozumieć, czym zajmują się fizycy, czym jest fizyka. Jestem przekonany, że można częściowo przynajmniej wypełnić przepaść między „dwiema kulturami”, o której mówił już ponad 50 lat temu C.P. Snow, w swoim słynnym wykładzie[1].

Nie znam.

To ci zastąpię lekturę anegdotką z Cambridge, tyle że tego w Massachusetts, a nie w Anglii, gdzie wykład był wygłoszony.

W supermarkecie jest kasa z wyraźnym napisem: „Mniej niż 10 zakupów”. Do kasy zbliża się młody człowiek z wypełnionym po brzegi koszykiem. Kasjerka: „Albo jesteś z MIT i nie umiesz czytać, albo z Harvardu i nie umiesz liczyć”.

To jest oczywiście żart, bo Harvard wypuścił więcej przyszłych laureatów Nobla z fizyki niż MIT, ale MIT jest bardziej politechniką niż uniwersytetem. Jest jednak prawdą, że często ci, co umieją liczyć, nie czytają, a ci, co czytają, nie umieją liczyć.

Ty mówisz o różnicy między ludźmi doskonale wykształconymi, tylko w różnych dziedzinach, a co mają zrobić ludzie, którzy nie interesują się na co dzień nauką? Przepaść między profesjonalistami a laikami jest tak duża, że można opowiadać zupełne brednie. Na przykład o jakichś kwantowych magiach, widziałam takie książki.

O! Właśnie o tym chciałem teraz mówić. Dlatego nasze rozmowy są ważne. Będziemy się starać tę przepaść zasypać. Myślę, że gdy zobaczysz i zrozumiesz, bo to nie jest takie trudne, jak fizycy rozumują, czym jest fizyka, jakie kryteria muszą spełniać wypowiedzi na temat świata fizycznego, będziesz uodporniona na takie bzdety. Zresztą już jesteś, jeśli nazywasz to bredniami. Nasze rozmowy tylko ci w tym pomogą i umocnią cię w nieufności wobec wymysłów i pomysłów różnych oszustów.

Ale z drugiej strony skąd można wiedzieć, że to, co mówią fizycy, ci poważni, to wszystko prawda, a nie jakieś tam wasze wymysły?

Bardzo prosto. Latasz samolotem. Używasz komputera. Gdyby wszystko, co mówią fizycy, było jakimś wymysłem, samoloty by nie latały, komputery nie działały, a langusty gniłyby w ciepłych lodówkach. Pomyśl chociaż o tym, że GPS, który jest teraz w powszechnym użyciu, wykorzystuje teorię względności Einsteina, a lasery wymuszoną emisję, którą ten genialny fizyk odkrył. A inni, mniej genialni, odkryli inne prawa przyrody, które mają zastosowanie w życiu codziennym. I nie tylko, czy myślisz, że lądownik Philae zdołałby usiąść na jądrze komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko, gdyby to, co mówią fizycy, było tylko jakimś tam wymysłem?

No tak, ale jest wiele nowych różnych newsów naukowych, jeszcze niezastosowanych. Wszystko jest teraz „według naukowców”, mimo że czasem sprzeczne. Skąd mam wiedzieć, co jest dobrą nauką?

Nasze rozmowy mają ci w tym pomóc, ale nigdy nie będziesz miała stuprocentowej gwarancji, że coś jest dobrą nauką. Możesz zawsze zapytać mnie, ale ja też mogę się nabrać, tak jak się nabrałem na fale grawitacyjne rzekomo odkryte przez BICEP2. Ale mogę cię pocieszyć: wystarczy poczekać: zła nauka po prostu znika. Na ogół szybko.

To może jeszcze jedno pytanie: jak bardzo denerwuje cię, kiedy mylą ciebie – astronoma – z astrologiem?

Bardzo! Ale twoje pytanie mnie nie denerwuje, bo o tym ambarasującym problemie trzeba coś powiedzieć. Ambarasującym, bo mimo że astrologia nie ma żadnych, ale to żadnych naukowych podstaw, jest brana na poważnie przez olbrzymią część społeczeństwa, od polityków, artystów, sportowców do gospodyń domowych, a nawet proboszczów.

No tak, wróżby chyba nieszczególnie dają się pogodzić z katolicyzmem.

Więcej: astrologia była potępiona jako niebezpieczny zabobon przez Kościoły chrześcijańskie, prawie od zarania. Po nawróceniu Rzymu na chrześcijaństwo cesarz Konstantyn wydał edykt grożący karą śmierci za uprawianie astrologii, potępił ją święty Augustyn i jest potępiona w Katechizmie Kościoła katolickiego, zatwierdzonym przez Jana Pawła II.

Ale ty nie pytałaś o związek astrologii z religią, tylko z nauką. Wspomniałem o tym jedynie dlatego, że rzadko się zdarza, by coś, co jest ostro i zgodnie potępione zarówno przez Kościół, jak i naukę, cieszyło się takim społecznym powodzeniem. To chyba jedyny taki przykład.

A jednak do XVII wieku chyba wszyscy astronomowie byli też astrologami i zajmowali się stawianiem horoskopów. Kepler był astrologiem, ale już Galileusz uważał astrologię za przesąd. Związane jest z tym zabawne i pouczające nieporozumienie. Otóż Kepler uważał – poniekąd słusznie – że przypływy i odpływy mórz wywołane są różnicą przyciągań ziemskiego i księżycowego. Natomiast Galileusz niesłusznie uważał, że pływy wywołane są obrotem Ziemi wokół własnej osi i wokół Słońca. A pomysł Keplera, że Księżyc mógłby mieć wpływ na wody oceanów, uważał za niepoważny, wręcz „dziecinny”. Tym bardziej że w astrologii Księżyc związany jest z wodą. Dla Keplera fakt, że Księżyc ma wpływ na ocean, znaczył, że może on, i inne planety, mieć wpływ na człowieka, nie wiedział bowiem, skąd się bierze księżycowe przyciąganie. Teraz wiemy, dzięki Newtonowi, że chodzi o grawitację Księżyca i Słońca, które też odgrywa w tym pewną rolę. Wiemy też, że wpływ tej grawitacji na człowieka jest nieistotny.

Ale i tak astrologia nie mówi, na czym ten wpływ miałby polegać, a zasady stawiania horoskopów są zupełnie arbitralne, na co jest mnóstwo dowodów.

Mój przyjaciel i uczeń, profesor Marek Abramowicz, świetny astronom, katolik i racjonalista, miał już dość, podczas dyskusji z astrologami, wysłuchiwania komentarzy w stylu: „a bo panowie nie znacie naszych metod”. Marek się tych metod nauczył i mógł stawiać horoskopy jak zawodowy astrolog. Kiedyś postanowił zdemaskować arbitralność astrologii w telewizji. Opowiada o tym zabawnie znakomity astronom, profesor Józef Smak, w książce pt. Opowiadania starego astronoma[2]. Marek po skutecznym, wydawałoby się, wykazaniu przed telewizyjną publicznością nienaukowych metod astrologii wybierał się zadowolony z siebie do domu, gdy okazało się to niemożliwe: przed studiem natknął się na długą kolejkę czekających na niego pracowniczek telewizji. Po gmachu bowiem lotem błyskawicy rozeszła się wiadomość: tu jest prawdziwy astronom, które umie stawiać prawdziwe horoskopy!

Wyborne! I jak się skończyło?

Nie wiem i wolę nie pytać. Ale, jak widzisz, nic i nikt nie daje rady. Ani Kościół, ani nauka, ani wykazanie krok po kroku, na czym polega całkowita dowolność metody.

Ze mną będziesz miał łatwiej, będę pytać tylko o fizykę i astronomię. Chociaż to trudniejsze niż wiara w astrologię, bo w nauce, fizyce, żeby coś zrozumieć, dostać nagrodę w postaci satysfakcji, trzeba się napracować. Ja też się trochę nagłówkuję w czasie naszych rozmów, prawda?

Tak, ale będę się starał, by to wszystko nie było za trudne, a za to zabawne. Ty będziesz mnie pilnowała, tego jestem pewien. Mamy komfortową sytuację, bo nie będziemy spisywać podręcznika, a zaspokajać twoją ciekawość. Trochę wysiłku się opłaci, obiecuję!

1 C.P. Snow, Dwie kultury, Prószyński i S-ka 1999.

2 TNOiK i PTA, Toruń 2010

Spis treści

Wstęp

Poznajmy się

Po co nam to wszystko?