Nieortodoksyjny model ewolucji kosmicznej

Mieszka na angielskiej wsi, w domu zbudowanym w XVII wieku. Musi już niewiele, a jednak wciąż pyta. Odpowiedzi poszukuje w odczytywanych na nowo dziełach wielkich naukowców, zaś inspiracji mniej formalnej u pisarzy czy malarzy. Interesuje się początkiem wszystkiego, sednem obserwowanej nieodwracalności i wynikającą z niej entropią. Strzałka czasu, jako nieznośny fenomen zmienności, jest dla niego nie wnioskiem, ale początkiem przygody intelektualnej. Julian Barbour dość przewrotnie i wbrew większości establishmentu naukowego, od kilku dekad buduje autorski model fizycznego świata wychodząc z prostych pojęć matematycznych i tzw. pierwszych zasad. "Nowa teoria czasu. Punkt Janusa" to w pewnym sensie kontynuacja jego poprzedniej publikacji(*),która skupiła się na prezentacji konstrukcji rzeczywistości opartej na geometrii kształtów. Tym razem niszowa koncepcja Barboura posłużyła do przedyskutowania znaczenia Wielkiego Wybuchu i, w konsekwencji, ewolucji struktur wielkoskalowych. Fizyk postanowił na nowo odczytać pojęcia: złożoność, symetria/asymetria procesów, termodynamiczny narastający nieporządek i śmierć cieplna Wszechświata, upływ czasu wyabstrahowany z ludzkich subiektywności. Książka, choć popularyzuje naukę, nie jest właściwie popularno-naukowa. Mimo że niemal nie zawiera wzorów, to z kilku powodów, o których niżej, buduje barierę dostępności treści dla większości czytelników. Z jednej strony chciałbym się skupić na własnym odbiorze tekstu na tym, co mnie zaciekawiło, z czym się zgadzam lub nie, z drugiej jednak chciałbym zasygnalizować to, co według mnie buduje pułapki na czytelników szukających klarownego tekstu dla każdego. Mam nadzieję, że uda mi się ująć oba te kierunki w opinii.

Centralne pojęcie - 'strzałka czasu' - napędza Barboura do poszukiwań, szczególnie że w sposób automatyczny, dziecinnie prosty i intuicyjny odróżniamy przeszłość od przyszłości, choć formalne prawa fizyki klasycznej są nieczułe na taką kierunkowość czasową. Szukając źródeł strzałek czasu, prezentuje czytelnikowi niestandardową wersję dynamicznej historii kosmosu. Propozycja fizyka wychodzi od 'punktu Janusa' (to Jego autorski pomysł na nazwę z mitologiczną etymologią),który jako krytyczna osobliwość, stanowi przeformułowany koncepcyjne Wielki Wybuch do stanu pozbawionego fundamentalnej własności początku, za to ze statusem swoistego odbicia kosmosu od minimalnego rozmiaru (włącznie z zerowym). W tak zdefiniowanych ramach kosmogonii, strzałka czasu zostaje 'oswojona' i 'odczarowana', a wręcz staje się w pełni zrozumiała, bo traci wyjątkowość i może być traktowana, jako zaledwie lokalny fenomen obserwacyjny. Proponując, dość rewolucyjnie, rezygnację z używania położeń i pędów w opisach ewolucji dynamicznej i zastąpienie ich konfiguracją rozkładu materii, stara się wyrugować wewnętrzny (lokalny) czas z opisu zmienności (str. 301). W efekcie chciałby ponownego rozważenia rozumienia entropii w ramach drugiej zasady termodynamiki odnoszonej do Wszechświata jako całości. Jeśli do tego przeformułowanie pojęcia czasu w ramach kanonicznych rozwiązań w ramach FLRW(**) stawiałoby ekspansję kosmosu pod znakiem zapytania (str. 332-333),to wnioskuję, że Barbour wykazuje się dużą odwagą! Wobec takiej wolty, otwarta krytyka etapu inflacji kosmologicznej wypada wręcz niegroźnie. Spodobała mi się wizja alternatywnej opowieści, w której zmienność entropii, lokalnie obniżanej (cale szczęście, bo dzięki temu mamy życie na Ziemi),buduje złożoność, która może nie mieć końca przy założeniu Wszechświata co najmniej płaskiego.

Z mojego punktu widzenia, czymś zdecydowanie wartościowym okazało się bardzo ciekawe zasygnalizowanie wciąż nierozwiązanych problemów i zaprezentowanie propozycji poradzenia sobie z nimi. Fizyk za bardzo niewłaściwe uznaje budowanie teorii kosmologicznych wokół pojęć, które powinny dopiero z nich wynikać (tzw. parametry swobodne). Oczywiście nikt tego nie robi z premedytacją, choć taki stan obiektywnie obnaża luki w wiedzy o uniwersum. Barbour chętnie wyszedłby wyłącznie z pierwszych zasad (niestety nie buduje tego pojęcia jasno poprzez chociażby wyliczenie jak je rozumie). Interesująco wplata w termodynamiczną historię Wszechświata własny model przestrzeni kształtów, postulując rozsądnie, że bezwymiarowe relacje mają szansę na głębsze dotarcie do przyczyn obserwowanych struktur kosmicznych. Zakłada potrzebę większej wstrzemięźliwości w przenoszeniu praw termodynamiki układów zamkniętych na globalną strukturę, być może nieskończonego, Wszechświata. Chyba to właśnie kilka pierwszych rozdziałów (str. 41-104) wspaniale pokazuje zarówno zawiły status wysublimowanych teorii fizycznych, jak i pojawiające się czasem pułapki w zbyt szerokim zakresie ich stosowania. Przejście od termodynamiki fenomenologicznej (opartej na silnikach cieplnych i makroskopowych wielkościach, jak temperatura),do mechaniki statystycznej i opisu ewolucji układów mikroskopowych w przestrzeni fazowej, to 'najjaśniejszy dydaktycznie fragment'. Samo zreferowanie istoty własnej propozycji (czyli modelu minimalnego w zagadnieniu trzech ciał i bezwymiarowych relacji trójkątnych),daje nieprzygotowanemu czytelnikowi poczucie uczestnictwa w opowieści (str. 135-151). Już jednak kolejne rozdziały wymagają formalnej wiedzy - 'zaczynają się schody'.

Barbour swoje koncepcje od lat rozwija w zespole współpracowników. Publikują wyniki w periodykach. Choć to niszowe podejście do zagadnień astrofizycznych, to i ono oczywiście opiera się na wypracowanych teoriach, które z reguły nie są proste (mają nietrywialnie założenia, konsekwencje),a przynajmniej wymagają sporej dydaktycznej gimnastyki, gdy przybliża się je na podstawowym poziomie. W "Nowej teorii czasu" jest dużo niewysłowionych wymagań wstępnych odnośnie odbiorcy. Według mnie cały intelektualny zamysł i istota autorskiego przeformułowania pewnych modeli wymaga sporej znajomości fizyki ogólnej u czytelnika. Bez uniwersyteckiego kursu ze wstępu mechaniki klasycznej i termodynamiki, odbiorca niewiele zyska po lekturze. Do tego język jest mieszanką klasycznych, jasno zdefiniowanych od lat pojęć (układy hamiltonowskie, atraktor, przestrzeń fazowa, homotetyczność) i nieposiadających środowiskowego 'uwspólnienia semantycznego' słów (entaksja, przestrzeń kształtów, punkt Alfa). To poważne 'wykroczenie przeciw dydaktyzmowi', potencjalne źródło nieporozumień i chaosu metodologicznego (nie u zawodowców, ale docelowych odbiorców książki). Promowany autorski model kształtów opiera się zasadniczo na mechanice klasycznej N-punktów materialnych, co od razu stawia pod znakiem zapytania fizykalność takich rudymentów, skoro dopiero zaczynają być one testowane w języku ogólnej teorii względności, o mechanice kwantowej nie wspominając. Barbour właściwie nie umieszcza komentarzy o potencjalnym uzgodnieniu własnych alternatyw teoretycznych z obserwacjami (promieniowanie reliktowe, ciemna materia i energia),dając szansę innym fizykom na wielokierunkowe i uzasadnione ataki. Z drugiej strony, być może takie ponowne przemyślenie podstaw może inspirować kogoś do weryfikacji uświęconych po latach zasad. Twórczy ferment w nauce, to z reguły szansa na postęp epistemiczny.

Julian Barbour w trakcie pisania tej książki stracił żonę i córkę. Osobista tragedia pojawiła się subtelnie w tekście. Wyczuwam, że poza pracą naukową, ukojenie w bólu daje Mu obcowanie z tekstami literackimi i malarstwem. W książce pojawiają się cytaty z Szekspira. Wadzi się z przekonaniami Williama Blake'a czy Keatsa. Szuka inspiracji i plastyczności u Cézanne'a. Garściami czerpie z europejskiego dziedzictwa kultury (stąd chociażby tytułowy Janus). Wydaje mi się kimś wyznającym zasady stoickie z dość wysublimowanym poczuciem piękna i ciekawym egzystencjalnym dystansem do naszej skończoności (str. 415):

"Myślę, że oprócz wysiłku zrozumienia wszechświata jest o wiele więcej spraw, które wynoszą nasze życie nieco ponad poziom farsy. Możemy robić tak wiele rzeczy i cieszyć się nimi. Wszechświat rzeczywiście składa się z opowieści, z których część sami tworzymy, nawet jeśli tuż za rogiem czai się tragedia."

Chętnie poleciłbym książki Barboura każdemu. Mimo podeszłego wieku, wciąż chce Mu się pracować, testować modele, szukać odpowiedzi. Niestety "Nowa teoria czasu" w niewielkim stopniu (powiedzmy ok. 25% tekstu) jest na poziomie podstawowym. Trochę jak Penrose, chadza własnymi drogami, nie zadowala się modnymi kierunkami badań. Zapewne się myli w sporym odsetku prezentowanych koncepcji, ale w kilku rewolucyjnych postulatach może stać się prekursorem przełomu.

DOBRE - 7/10

=======

* "Koniec czasu. Nowa rewolucja w fizyce" Copernicus Center Press 2018

** FLRW - Friedmann, Lemaître, Robertson, Walker - te osoby firmują centralny zbiór ilościowych i powszechnie akceptowalnych rozwiązań kosmologicznych w ramach ogólnej teorii względności, które wynikają z kilku kluczowych założeń zasadnych obserwacyjnie

Nieortodoksyjny model ewolucji kosmicznej

Mieszka na angielskiej wsi, w domu zbudowanym w XVII wieku. Musi już niewiele, a jednak wciąż pyta. Odpowiedzi poszukuje w odczytywanych na nowo dziełach wielkich naukowców, zaś inspiracji mniej formalnej u pisarzy czy malarzy. Interesuje się początkiem wszystkiego, sednem obserwowanej nieodwracalności i wynikającą z niej...