Zajrzeć w historię praw fizyki

Prawo wszystkich praw
Fizyk i kosmolog Lee Smolin wespół z filozofem Roberto Ungerem obmyślają zaskakującą teorię opisującą wspólnotę losów Wszechświata, ludzi, kwarków i całej reszty.
Lee Smolin zasłynął w latach 90., formłując ideę kosmologicznego doboru naturalnego
Karol Jałochowski/Polityka

Lee Smolin zasłynął w latach 90., formłując ideę kosmologicznego doboru naturalnego

Koncepcje brazylijskiego filozofa - Roberto Ungera - miały ogromny wpływ na myślenie Lee Smolina.
EAST NEWS

Koncepcje brazylijskiego filozofa - Roberto Ungera - miały ogromny wpływ na myślenie Lee Smolina.

Czarna dziura w centrum galaktyki NGC 4261.
Walter Jaffe/Leiden Observatory, Holland Ford/JHU/STScI, and NASA/materiały prasowe

Czarna dziura w centrum galaktyki NGC 4261.

Plan był następujący: spotkać się z Lee Smolinem i wypytać tego niebywale wszechstronnego uczonego o pogłębiający się kryzys w fizyce praw podstawowych – największy, jak sam niedawno twierdził, od czasów Keplera i Galileusza. W wydanej parę lat temu książce „Kłopoty z fizyką” (Prószyński i S-ka, 2008 r.) ten urodzony w 1955 r. Amerykanin pytał, z jakich to odkryć naukowych jego generacja fizyków może być naprawdę dumna i sam sobie odpowiadał: z żadnych. Czy możemy być pewni, że choćby część naszego naukowego dorobku nas przeżyje? Nie możemy, stwierdzał.

Tą książką Smolin wywołał w środowisku naukowym nie lada zamieszanie, podsuwając wdzięczny materiał na artykuł – konflikt, spory i wyzwiska... Ale teraz stanowczo odmawia rozmowy na ten temat. Czyżby ze względu na obecność innych fizyków (rozmawiamy w nowo powstałym ośrodku badań podstawowych Perimeter Institute w Kanadzie, którego jest współtwórcą i gdzie obecnie pracuje)? Nie. – Po prostu okopani na swoich pozycjach dogmatycy porzucili najbardziej zatwardziałe poglądy – wyjaśnia. O czym w takim razie rozmawiać? Może o tym, że wraz z pewnym brazylijskim filozofem Smolin kończy wstępną obróbkę teorii najśmielszej ze śmiałych. O tym opowie chętnie.

Darwin w kosmosie

Niedawno Lee Smolin ze zdwojoną energią skupił się na problemie drzemiącym za pytaniami o konkretne prawa natury. Pyta o coś znacznie bardziej – jego zdaniem – palącego, coś, co może być pierwotną przyczyną kłopotów z fizyką: o to, dlaczego prawa natury są takie, a nie inne; dlaczego z nieskończonej liczby zestawów parametrów natura wybrała ten jeden konkretny, obowiązujący w naszym Wszechświecie. – Nie odkrywamy żadnej zasady, która by to wyjaśniała. Myślę, że wielu z nas, fizyków i kosmologów, spodziewało się, że jeśli uda nam się zespolić teorię kwantową z teorią względności, dwie najdonioślejsze teorie fizyki opisujące mikro- i makroświat, to odbędzie się to w sposób unikalny, jedyny możliwy. Sądziliśmy, że wyjaśnienie kształtu praw przyrody wynikać będzie po prostu z matematycznej spójności teorii, które je zespala. Tak się nie stało.

Zazwyczaj prawa fizyki bada się tradycyjną, bardzo wydajną metodą newtonowską: rozpatrując małe wycinki Wszechświata, a potem rozszerzając wnioski na całość. Zaletą metody jest to, że eksperyment można precyzyjnie zaprojektować, przeprowadzić go dowolną liczbę razy zmieniając warunki początkowe i oddzielić z grubsza to, co jest od nich zależne, od niezależnych od kontekstu praw ogólnych. Do tej pory nauka rozwijała się w ten właśnie sposób. – Kiedy zabieramy się do kosmologii, bardzo nas kusi, żeby postąpić podobnie. Ale nie dysponujemy wieloma egzemplarzami tego samego Wszechświata, nie mamy kontroli nad warunkami początkowymi. Popełniamy błąd. Prowadzi to do sytuacji, w której nie sposób otrzymać odpowiedzi na pytania o kształt praw natury.

 

Rozmowa, Karol Jałochowski

 

Opcje są dwie. Można niejako wyjść na zewnątrz, czyli założyć, że nasz Wszechświat jest tylko jednym w mnogości wszechświatów, kawałkiem wielkiego multiwszechświata, wyposażonym w przypadkową kombinację parametrów i praw fizyki (innym wszechświatom dostały się inne zestawy). Fizycy coraz chętniej przyjmują takie założenie. Ale to transakcja wiązana. Po pierwsze, obserwowane przez nas prawa mogą obowiązywać tylko na naszej działce czasoprzestrzeni i być prawami niższego rzędu. Fundamentalne prawa multiwszechświata pozostają wtedy poza zasięgiem naszych obserwacji.

Po drugie, gmatwa się pojęcie czasu, który okazuje się lokalną iluzją. Tego typu wyjaśnienie istoty praw fizyki wydaje się Smolinowi raczej mierne. Lepiej wejrzeć w przeszłość, sugeruje. – Tylko badając historię Wszechświata, zakładając ewolucję praw natury, można poważnie, w naukowy sposób rozważyć problem kształtu tych praw.

Jeszcze w latach 90. Smolin rozwinął ideę kosmologicznego doboru naturalnego (nawiązywała ona do idei ewolucji praw natury zasygnalizowanej jeszcze w XIX w. przez filozofa amerykańskiego Charlesa Sandersa Pierce’a). Opisał ją w książce „Życie wszechświata” (Amber, 1999). Smolinowska czasoprzestrzeń nieustannie pączkuje. Młode wszechświaty rodzą się we wnętrzach czarnych dziur, podczas eksplozji, które (od wewnątrz) wyglądają jak Wielkie Wybuchy. Potomstwo dziedziczy po rodzicach część praw natury, czyli kosmologicznych genów. Część praw i parametrów ulega mutacji. Dynamikę populacji takich wszechświatów można opisać prawidłami ewolucji darwinowskiej.

Teraz Smolin rozbudowuje swój model we współpracy z filozofem Robertem Mangabeirą Ungerem (ur. 1947), niegdyś związanym z ruchem studiów krytycznych nad prawem.

– Przez dwa lata Roberto był ministrem do spraw planowania długofalowego w rządzie Luiza Inácia Luli da Silvy. Prasa brazylijska nazywała go ministrem ds. przyszłości. Bardzo trafnie. W zasadzie całe ministerstwo zbudowano, by maksymalnie wykorzystać jego bardzo szczególny punkt widzenia na politykę i ewolucję społeczeństw.

Unger znany jest z postrzegania ludzi jako konstrukcji radykalnie zmiennych, obdarzonych niczym nieograniczonym potencjałem wynajdywania siebie na nowo. Złożone z nich społeczeństwa są jak gigantyczny, samoorganizujący się żywy twór czy ekosystem. Zdaniem Brazylijczyka nie można mówić o odwiecznych, absolutnych prawach nimi rządzących, a jedynie ewolucji – fundamentalnym prawie zmiany. Dajmy sobie spokój z aspiracjami do oderwanej od czasu boskiej perspektywy, proponuje Unger. Nie tylko w odniesieniu do ludzi. Także Wszechświata.

Unger, mawia Smolin, to jeden z zaledwie paru współczesnych filozofów o totalnym zakresie zainteresowań – jak Leibniz, Kant czy Hegel. Teraz pomaga fizykom. – Dlaczego prawa natury obowiązujące we Wszechświecie są takie, a nie inne? Punkt widzenia na to pytanie, który wraz z Roberto osiągnęliśmy, zmierzając z bardzo różnych kierunków, zakłada, że w przeszłości prawa przyrody musiały ewoluować – ze szczególnym wyróżnieniem okresu przed Wielkim Wybuchem. Prawa nie są absolutne, prawa ewoluują. Jeśli się to założy, wyłonią się mechanizmy pozwalające odpowiedzieć na wspomniane pytanie w sposób naukowy, prowadzące do sprawdzalnych przewidywań.

Tylko jak zajrzeć w historię praw fizyki, zbadać ich ewolucję, mając dostęp tylko do jednego, naszego bąbla multiwszechświata? Podobnie jak to robimy w biologii. – Hipoteza kosmologicznego doboru naturalnego mówi, że pojawiające się sukcesywnie, rodzące się w czarnych dziurach wszechświaty podlegają ewolucji. Większe szanse na reprodukcję mają te, które są potomkami wszechświatów posiadających wiele czarnych dziur. Wiemy z biologii, że cechy potomstwa są zbliżone do cech rodziców. Dlatego też zakładamy, że i nasz Wszechświat będzie miał własności prowadzące do powstawania wielu czarnych dziur. W przeciwnym razie Wszechświat nie zdołałby stać się tak piekielnie złożony jak obecnie, by użyć metafory Richarda Dawkinsa.

Jednym z mocnych kryteriów słuszności tej hipotezy, które zweryfikować można po prostu uważnie obserwując niebo, jest masa tzw. gwiazd neutronowych. Smolin przekonuje, że maksymalna liczba czarnych dziur pojawia się wtedy, gdy masa ta mieści się w wąskim zakresie 1,3–1,5 mas Słońca. Byłoby niezrozumiałe, gdyby ewoluujący zgodnie z zasadą kosmologicznego doboru naturalnego Wszechświat nie ustawił tego parametru o tej właśnie optymalnej wartości. Żeby obalić tę ogłoszoną blisko 20 lat temu hipotezę Smolina, wystarczy dostrzec gwiazdę neutronową o masie 2 czy 2,5 razy większej niż Słońce. Jak dotąd to się nie udało.

Świat bez pilota

Projekt Smolina i Ungera ma jeszcze jedną konsekwencję: przywraca czasowi pozycję nadwątloną przez zwolenników teorii multiwszechświatów. Czas nie jest już złudzeniem – jest realny i fundamentalny. – Gdyby bowiem było tak, że wyłania się on z jakiegoś prawa natury, to prawo byłoby ponadczasowe.

O kłopotach z fizyką nie udało się porozmawiać w Perimeter Institute. Może uda się jeszcze podczas godzinnej jazdy do Toronto, gdzie Lee Smolin mieszka i zwykle pracuje (czyli rozmyśla)? Ale i teraz fizyk ucieka w dygresje o narodzinach, ewolucji i upadku miast. – Toronto przypomina mi rodzinny Nowy Jork sprzed 30 lat – ta sama dynamika, ta sama życiowa energia.

Ta refleksja wydaje się jednak nieprzypadkowa. Miasta obszaru nieskończonych możliwości, zdolnego do odkrywania nowych dróg rozwoju bez uciekania się do przemocy, arcyzłożonego tworu pozbawionego stwórcy Smolin lubi używać jako metafory ewoluującego Wszechświata. To obraz skrajnie różny od tego, do którego przywykliśmy, kojarzonego z zegarem skonstruowanym i nakręconym przez Wielkiego Zegarmistrza. W poważnym błędzie jest ten, kto sądzi, przekonywał nieraz Smolin, że rewolucję zapoczątkowaną przez Einsteina i jego ogólną teorię względności uda się dokończyć bez konieczności porzucenia komfortowych przekonań o wieczności fundamentalnych prawideł na rzecz niepewności nowych idei.

Koncepcje Smolina i Ungera ujmują w jedną solidną ramę zarówno kosmologię, biologię, jak i zjawiska zgoła innego, wydawać by się mogło, sortu bliższego humanistyce – chociażby politykę. W „Życiu wszechświata” Smolin pisał: „Wszyscy próbujemy wyciągnąć jakieś użyteczne wnioski na temat naszej młodości, którą przeżyliśmy w ekstatycznym utopizmie lat 60., i czasu dorosłości, gdy byliśmy świadkami upadku innej, marksistowskiej mrzonki (...). Próbujemy zrozumieć, czym może być demokracja w świecie zdominowanym przez konsumpcjonistyczny kapitalizm, narastający kryzys ekologiczny, powiększający się rozziew między biednymi a bogatymi, konfrontacje między narodami o radykalnie różnych kulturach i oczekiwaniach w stosunku do życia”.

Smolin z Ungerem przekonują, że musimy skonstruować świat pozbawiony pilota, nie odwołując się do zewnętrznych struktur, stałych punktów odniesienia, absolutnych imperatywów – widzieć świat jako stale zmieniający się, mutujący, ewoluujący. Rolą uczonych, polityków i ich teorii nie będzie dostarczanie jednoznacznych orzeczeń czy rozwiązań, lecz – jak mawia Unger – wizjonerska antycypacja kierunku zmian.

Opisująca szczegółowo przemyślenia książka Lee Smolina i Roberto Ungera podobno zostanie ukończona już wkrótce. Unger zamknął ministerialny epizod swojej kariery i coraz częściej odwiedza Perimeter Institute. Pozostaje czekać.

 

Czytaj także

Co nowego w nauce?

W nowej POLITYCE

Zobacz pełny spis treści »

Poleć stronę

Zamknij
Facebook Twitter Google+ Wykop Poleć Skomentuj

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną