Nauka

Rozjaśnić ciemną materię

Co o kosmosie mówi astronom królewski

Ring ciemnej materii w gromadzie galaktyk CL 0024+ 17. Ta materia wyłącznie grawitacyjnie oddziałuje z naszą.  Wciąż nie wiadomo, czym jest. Ring ciemnej materii w gromadzie galaktyk CL 0024+ 17. Ta materia wyłącznie grawitacyjnie oddziałuje z naszą. Wciąż nie wiadomo, czym jest. Jee and H. Ford - John Hopkins University / ESA/NASA
Rozmowa z prof. Martinem Reesem, astronomem królewskim na brytyjskim dworze, o tym, co w astrofizyce najważniejsze, i o roli naukowców w życiu społecznym.
Czarne dziury są jednym z najbardziej intrygujących obiektów we Wszechświecie. Artystyczna wizja czarnej dziury w centrum młodej galaktyki.NASA/JPL-Caltech/Corbis Czarne dziury są jednym z najbardziej intrygujących obiektów we Wszechświecie. Artystyczna wizja czarnej dziury w centrum młodej galaktyki.
Martin Rees (ur. w 1942 r.) - jeden z najwybitniejszych współczesnych astronomów.Soeren Stache/DPA/PAP Martin Rees (ur. w 1942 r.) - jeden z najwybitniejszych współczesnych astronomów.
Stanisław Bajtlik - astrofizyk z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie.Jerzy Gumowski/Agencja Gazeta Stanisław Bajtlik - astrofizyk z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie.

Stanisław Bajtlik: – Panie profesorze, pańska kariera naukowa rozpoczęła się w chwili narodzin nowoczesnej kosmologii, niemal pół wieku temu. Patrząc z tej perspektywy, które odkrycia w astronomii i astrofizyce uznałby pan za przełomowe?
Martin Rees: – Odkrycie kwazarów, pierwszych dowodów na generowanie energii z grawitacji, możliwość obserwowania odległych obiektów i śledzenia w ten sposób ewolucji Wszechświata. Oczywiście, odkrycie mikrofalowego promieniowania tła oraz zwartych obiektów, takich jak gwiazdy neutronowe czy czarne dziury. Szczególne znaczenie miała zbieżność trzech rzeczy: pierwsza to wymienione odkrycia. Druga to przełom w badaniach teoretycznych w teorii względności, zapoczątkowany przez Rogera Penrose’a, który zastosował nowe metody matematyczne, co odrodziło zainteresowanie tą teorią. Trzecią były nowe okna obserwacyjne, nie tylko radioastronomii, lecz także technik kosmicznych: pierwsze obserwacje w zakresie rentgenowskim, a potem w ultrafiolecie, w zakresie gamma. Ta koincydencja sprawiła, że lata 60. były tak wyjątkowe.

W tym czasie nie pojawiły się jednak żadne nowe, naprawdę wielkie i przełomowe idee. Wszystko wymyślono wcześniej.
To prawda. Niemal cała astrofizyka posługuje się dobrze już ugruntowanymi teoriami fizycznymi, podobnie jak np. geofizyka. Różnica jest taka, że w astrofizyce mamy do czynienia ze skrajnymi warunkami fizycznymi, których zwykle nie da się odtworzyć w laboratorium. Stosowanie teorii fizycznych jest więc większym wyzwaniem.

University of Cambridge, pańska alma mater, jest wyjątkowy w skali światowej. Przez wieki był miejscem najwspanialszych badań w obszarze dobrze ugruntowanej nauki, a jednocześnie powstawały tam bardzo nieortodoksyjne idee.
W fizyce są ludzie, którzy zajmują się tematami niebudzącymi kontrowersji, inni zaś nie boją się pisać tekstów ryzykownych, by być pierwszymi.

We wrześniu otrzymał pan Medal Bohdana Paczyńskiego, słynnego polskiego astronoma, który powtarzał, że uczony ma prawo podążać za wariackimi pomysłami, jeśli tworzy też ważne wyniki w ramach standardowej nauki.
To prawda. Ale często uczeni, starzejąc się, popadają w osamotnienie. Odizolowani od młodych ludzi i coraz rzadziej poddawani krytyce zaczynają prowadzić prace zupełnie oderwane od głównego kierunku badań.

Czy to samo dotknęło Alberta Einsteina w późnym okresie życia, gdy błądził, poszukując sposobu na unifikację elektromagnetyzmu i grawitacji?
Tak sądzę. Oczywiście, on był zasłużenie szanowany, ale to, że nie tylko nie akceptował mechaniki kwantowej, ale nawet nie był zainteresowany jednym z najważniejszych wniosków z własnej teorii – czarnymi dziurami – najlepiej pokazuje skalę problemu. Wtedy, w 1939 r., Robert Oppenheimer i Stephen Schneider opublikowali ważny artykuł na temat tego, co się dzieje, gdy coś wpada do czarnej dziury itp. Wkrótce Oppenheimera pochłonęły inne problemy, ale w latach 50. i on, i Einstein byli w Princeton, w tym samym instytucie, i nigdy nie rozmawiali o czarnych dziurach. Dopiero dekadę później Roger Penrose i John Wheeler podjęli badania w tym zakresie.

Czy we współczesnym świecie, w którym finansowanie badań ma tak wielkie znaczenie, większe niż kiedykolwiek, naukowcy mogą zachować wolność wyboru swoich zainteresowań?
Jeśli na badania idą wielkie sumy z pieniędzy podatników, jak np. w przypadku CERN czy programów kosmicznych, nie można sobie pozwolić na publikowanie nieważnych wyników. Jednocześnie wolność badań ma zasadnicze znaczenie.

Wątpię, czy szef urzędu patentowego pozwoliłby dziś pracownikowi na spekulacje nad naturą czasoprzestrzeni czy grawitacji. Świat się zmienił.
Bardzo się tym martwię, szczególnie o młodych naukowców, poddanych ogromnej presji, by publikować szybko i dużo.

Prowadzi to do smutnego efektu stadnych zachowań. Młodzi chcą dołączyć do środowiska i nadgorliwie starają się przypodobać.
Trzeba też pamiętać o efektach w długiej skali czasowej. W Wielkiej Brytanii był prezentowany bardzo dobry film dokumentalny na temat przyszłości uniwersytetów. Mowa w nim, że powinny nauczać, badać i pogłębiać refleksję. Zatem wymogiem członka społeczności akademickiej jest szeroka erudycja. Jestem bardzo zasmucony, że w dzisiejszym świecie jest coraz mniej pogłębionych refleksji. Badania też stały się bardzo zinstytucjonalizowane – z planowaniem wyników na kilka lat.

Nikt już nie oczekuje od profesora uniwersytetu obecności na koncercie w filharmonii…
No, właśnie.

Czy zechciałby pan określić największe nierozwiązane problemy w fizyce?
W fizyce czy astrofizyce mamy dwa kierunki fundamentalnych poszukiwań. Pierwszy to zrozumienie złożonych procesów, które odpowiadają za ewolucję Wszechświata – za to, że w kosmosie z bardzo prostego, jednorodnego stanu wyłoniła się złożona struktura, którą widzimy dziś: pierwiastki chemiczne, galaktyki, gwiazdy, planety i oczywiście życie.

Sądzimy, że możemy to zrozumieć na podstawie dobrze ustalonych już praw fizyki. Problemem jest złożoność tych procesów. Pochodzenie życia jest jedną z największych zagadek naukowych. Gdybyśmy zrozumieli, jak doszło do przemiany materii nieożywionej w ożywioną tu, na Ziemi, łatwiej byłoby nam spekulować, czy istnieje życie poza Ziemią.

Drugi kierunek to próba zrozumienia początku Wszechświata. Wtedy panowały warunki znacznie bardziej skrajne niż te, które opisują dobrze ustalone teorie fizyczne. Wkraczamy tu na pole niezbadane – kwantową grawitację i problemy tego typu. Dzisiejsze czasy są równie ekscytujące jak lata 60.! Jednym z najważniejszych dokonań jest obecnie odkrywanie planet krążących wokół gwiazd innych niż Słońce.

A ciemna energia?
Odkrycie, iż nawet pusta przestrzeń wywiera siłę, jest fundamentalne. Nie sądzę, byśmy zdołali je wyjaśnić, zanim stworzymy nową teorię unifikacji. Większość uważa, że przestrzeń i czas nie są niepodzielne w nieskończoność, że w końcu na coraz mniejszych odległościach ujawni się ich dyskretna struktura, że trzeba będzie jednocześnie mieć na uwadze efekty grawitacji i teorii kwantów. Fizycy spodziewają się, że to ujawni się w skali Plancka, czyli na odległościach 10­43 cm. Jeśli nie poznamy własności czasoprzestrzeni w tak małych skalach, nie zrozumiemy problemu ciemnej energii. Ale trzeba pamiętać, że ciemna energia nie jest ważna w procesie powstawania struktury we Wszechświecie – o wiele ważniejsza jest ciemna materia.

Niektórzy fizycy, np. Steven Weinberg, wierzą, że zbudujemy „teorię wszystkiego”, która wyjaśni nawet wartości stałych fizycznych czy pochodzenie praw przyrody. Wiara w powstanie takiej teorii jest czymś rozsądnym?
Termin „teoria wszystkiego” jest bardzo mylący. Nawet gdybyśmy kiedyś stworzyli taką teorię, nie pomoże ona ani trochę w zrozumieniu skomplikowanych problemów biologii i biochemii. Tam problemy nie biorą się z braku znajomości praw na najgłębszym poziomie, ale ze złożoności badanych układów.

Taka teoria pewnie nie odpowiedziałaby też na pytanie Leibniza: „Dlaczego istnieje coś raczej niż nic?”.
Zostawmy to na boku. Teoria wszystkiego byłaby teorią unifikującą oddziaływania, ale w żadnym stopniu niepogłębiającą wiedzy o codziennym świecie, który nas otacza. W tym sensie nie miałaby znaczenia dla 99 proc. uczonych działających na różnych polach. Z drugiej strony, ciekawe, co ta teoria powiedziałaby nam na temat unikatowości Wielkiego Wybuchu, od którego wszystko się zaczęło. Czy była jakaś alternatywa? Czy z tej teorii jednoznacznie wynikałyby znane nam prawa fizyki, czy możliwe byłyby inne wszechświaty z innymi prawami? Które własności są fundamentalne, a które są po prostu losowo wybrane? Dobrą analogię znalazłem u Paula Daviesa: wiemy, że płatki śniegu różnią się od siebie, bo na ich wzrost ma wpływ ciśnienie, temperatura, wilgotność, wiatr etc. Wszystkie śnieżynki mają jednak heksagonalną symetrię. To wynika z budowy cząsteczki wody. Chcielibyśmy wiedzieć, które własności naszego Wszechświata są fundamentalne i konieczne, a które są kwestią przypadków.

W książce „Tylko sześć liczb” uprawia pan „alternatywną kosmologię”: co by było, gdyby ta czy inna stała fizyczna miała inną wartość? Skoro nie wiemy, skąd się biorą prawa fizyki, to nie wiemy, czy zmiana jednego z nich nie odmieniłaby radykalnie praw pozostałych?
Zgadzam się. Uważam jednak, że można spekulować, co by było, gdyby na początku ilość materii i antymaterii we Wszechświecie była taka sama albo gdyby nie było stabilnych pierwiastków cięższych od wodoru; czy gdyby grawitacja nie była aż tak słaba w porównaniu z elektromagnetyzmem. Można argumentować, że w takim wszechświecie nie powstałyby złożone systemy i nie byłoby nas. Tak jak pan powiedział, prawa przyrody mogą się zmieniać w skorelowany sposób, ale uważam, że jest uprawnione rozważanie światów, w których nie powstają złożone systemy, w szczególności życie. To tak, jakby spekulować, co by było, gdyby dinozaury nie wyginęły i nie opróżniły niszy ekologicznej.

Napisał pan też książkę „Nasze ostatnie stulecie”, przedstawiając w niej wiele powodów, dla których powinniśmy się niepokoić o przyszłość ludzkości. Na uroczystości wręczenia Medalu Bohdana Paczyńskiego mówił pan jednak bardzo optymistycznie o naszych możliwościach poznawczych.
Odpowiem jako obywatel i polityk. Jestem optymistą, myśląc o naszych możliwościach technicznych, i pesymistą w kwestiach politycznych. Dysponujemy technologią umożliwiającą dobre życie 7 mld ludzi dziś i 9 mld w połowie stulecia. Ale czy decyzje polityczne na to pozwolą? Mam wątpliwości. Nadużywamy przyrody, a co gorsza technologia daje coraz więcej mocy jednostkom i małym grupom. Niewielka liczba ludzi nieodpowiedzialnych lub o wrogich intencjach będzie mogła spowodować coraz większe szkody, może nawet o globalnym zasięgu. Rządzenie światem będzie coraz trudniejsze. Droga przez najbliższe stulecie będzie wyboista.

Jakie jest rozwiązanie? Rząd światowy?
Być może nie ma rozwiązania. Mimo to trzeba być świadomym problemów i próbować minimalizować ich skutki. Zagrożeń trzeba szukać w małych grupach dysponujących wiedzą i technologią, które przez błąd lub złą wolę mogą być niszczycielskie. Powinniśmy bardziej obawiać się mało prawdopodobnych zdarzeń, ale o katastrofalnych skutkach. Nawet jednorazowych.

Na przykład?
Czymś takim byłaby pandemia.

Globalne ocieplenie?
Poważny problem, ale to dość powolny efekt. Lepszym przykładem jest kryzys finansowy. Żyjemy w zglobalizowanym świecie, powiązani na wiele sposobów – pandemia może się rozszerzać z prędkością samolotu, panika z prędkością światła, czyli internetu. To prowadzi do wielkich niestabilności.

W przeszłości uczeni często odgrywali rolę aktywistów, inicjowali akcje polityczne. Propagowali powszechne szczepienia, występowali w ruchach przeciw rozpowszechnianiu broni jądrowej. Dziś od tego stronią. Unikają wypowiedzi w roli innej niż tylko ekspercka.
Nie jestem pewien, czy ma pan rację. Jest sporo wystąpień naukowców w sprawach ochrony środowiska i globalnego ocieplenia. Są pracujący nad wyeliminowaniem malarii, ospy, gruźlicy i podobnych problemów. Jest wiele takich akcji. 50 lat temu wielkim problemem była broń jądrowa i fizycy odegrali tu ważną rolę. Oczywiście, są sprawy, w które uczeni powinni się angażować, ale muszą pamiętać, że zwykle chodzi nie tylko o naukę, ale też o ekonomię i etykę. Będąc w Polsce, chcę podkreślić, że znałem Josepha Rotblata, założyciela grupy Pugwash, wspaniałego człowieka. Tacy ludzie jak on czy Robert Oppen­heimer są przykładem zaangażowania.

Od wielu lat jest pan znakomitym uczonym i jednocześnie astronomem królewskim, członkiem Rady Naukowej British Museum. Był pan prezydentem Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego i Royal Society, pełni pan wiele innych funkcji publicznych. Jako lord of Ludlow zasiada w parlamencie. Jak godzi pan te wszystkie obowiązki?
Przez ostatnie 10 lat byłem głową mojego college’u i Towarzystwa Astronomicznego. Obie funkcje zabierały sporo czasu. Moja wydajność naukowa ucierpiała. Ale staram się być na bieżąco, codziennie śledzę w internecie wydarzenia astrofizyczne.

Często cytowana jest anegdota o Isaacu Newtonie, który zasiadał w Izbie Gmin jako przedstawiciel Cambridge i przez wiele lat zabrał głos tylko raz, pytając, czy można otworzyć okno. Czy pan jest bardziej aktywny?
Jestem członkiem Komisji Nauki i Technologii. Staram się być tam użyteczny, ale nie jestem zbytnio zaangażowany w bieżące prace parlamentu. Udzielam się społecznie, także politycznie, w inny sposób.

rozmawiał Stanisław Bajtlik

 

Martin Rees (ur. w 1942 r.) – jeden z najwybitniejszych astronomów. Od 1973 r. związany z University of Cambridge, w latach 1992–2003 dyrektor tamtejszego Instytutu Astronomii, a później do 2012 r. mistrz Trinity College. Od 1979 r. członek Royal Society, któremu przewodniczył w latach 2005–10. Od 1995 r. astronom królewski. Zasiada w Izbie Lordów. Napisał przeszło 500 prac naukowych. Otrzymał większość najważniejszych światowych nagród. Jest autorem kilku książek popularnonaukowych, zasiada też w radach British Museum i Science Museum w Londynie. We wrześniu 2013 r. podczas XXXVI Zjazdu Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, obradującego w Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie, został odznaczony Medalem Bohdana Paczyńskiego, ustanowionym dla uczczenia wielkiego polskiego astronoma.

 

Stanisław Bajtlik jest astrofizykiem, pracuje w Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika PAN. Zajmuje się kosmologią. Autor kilkudziesięciu prac naukowych, członek Rady Programowej Warszawskiego Festiwalu Nauki. Popularyzator nauki – napisał kilkaset artykułów z tej dziedziny i książkę „Kosmiczny alfabet”, prowadził także popularnonaukowe audycje radiowe i telewizyjne.

Polityka 49.2013 (2936) z dnia 03.12.2013; Nauka; s. 76
Oryginalny tytuł tekstu: "Rozjaśnić ciemną materię"
Więcej na ten temat
Reklama

Codzienny newsletter „Polityki”. Tylko ważne tematy

Na podany adres wysłaliśmy wiadomość potwierdzającą.
By dokończyć proces sprawdź swoją skrzynkę pocztową i kliknij zawarty w niej link.

Informacja o RODO

Polityka RODO

  • Informujemy, że administratorem danych osobowych jest Polityka Sp. z o.o. SKA z siedzibą w Warszawie 02-309, przy ul. Słupeckiej 6. Przetwarzamy Twoje dane w celu wysyłki newslettera (podstawa przetwarzania danych to konieczność przetwarzania danych w celu realizacji umowy).
  • Twoje dane będą przetwarzane do chwili ew. rezygnacji z otrzymywania newslettera, a po tym czasie mogą być przetwarzane przez okres przedawnienia ewentualnych roszczeń.
  • Podanie przez Ciebie danych jest dobrowolne, ale konieczne do tego, żeby zamówić nasz newsletter.
  • Masz prawo do żądania dostępu do swoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, a także prawo wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania, a także prawo do przenoszenia swoich danych oraz wniesienia skargi do organu nadzorczego.

Czytaj także

Społeczeństwo

Dr Joanna Wardzała o pokoleniu 20-latków odrzucających konsumpcyjny styl życia rodziców

Rozmowa z dr Joanną Wardzałą, socjolożką i badaczką zachowań konsumpcyjnych, o tym, dlaczego dzisiaj młodzi ludzie nie chcą kupować i gromadzić dóbr.

Joanna Podgórska
12.11.2019
Reklama

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

Powrót na stronę główną