Jesteśmy społecznością, która kocha książki

Nie wolno czytać tej książki, zaś moja opinia o niej może być przydługa! "Wielkie spekulacje. Teorie i nieudane rewolucje w fizyce i kosmologii" Helge Kragha powinna trafić na indeks ksiąg zakazanych, jeśli jego redakcją zajmowaliby się fizycy. To żart, choć książka jest niewątpliwie obrazoburcza. W umysłach wielu ludzi pokutuje przekonanie, że nauka to ciągła zmiana. Skoro paradygmaty ulęgają zmianie, to właściwie stan aktualny wiedzy o świecie będzie czymś błędnym jutro. Jest to jednocześnie prawda i nieprawda. Kragh w swojej pracy pokazuje ten paradoks dobitnie. Niestety wymagany poziom obycia czytelnika ze współczesną fizyką jest wysoki. Choć nie ma epatowania wzorami, to jest ich tyle, że pracy nie powinien przeczytać nikt (zgodnie z prawem, że każdy wzór zmniejsza o połowę liczbę czytelników),choć są to mniej groźne definicje, a nie równania. A tak na poważnie, to jest to pierwsza, dostępna po polsku, tak obszerna książka, która zbiera teorie, postulaty i koncepcje dotyczące opisu fizykalnego świata, łącznie z pogłębionymi filozoficznymi motywacjami uczonych. Dostajemy 728 stron faktów, które dla historyka i filozofa nauki stanowią kopalnię wiedzy opartej dodatkowo na bogatej bibliografii źródłowej. Ponadto większość poruszanych zagadnień, to współczesne dywagacje o kondycji fizyki i astrofizyki teoretycznej. Widać ogrom pracy autora, który jest ekspertem historii nauki. W przeciwieństwie do pozycji popularnych, gdzie autorzy szafują niepotrzebnie pojęciami, które w odbiorcy (bez wymaganego minimum) mogą wywoływać zniechęcenie, tu wszelkie chwyty są dozwolone i nieodzowne. Skoro target bardziej wyrobiony, to nie ma potrzeby definiowania wszystkiego. Stąd moje przeświadczenie, co do wymaganej potrzeby rozeznania we współczesnym słownictwie fizycznym. Książka, zgodnie z tytułem, skupia się na analizie spekulatywnych teorii próbujących opisać świat, a które z czasem okazywały się błędne. Przegląd autor zaczyna od nowożytnych koncepcji jedności przyrody w ujęciu jakościowym i ‘raczkującym’ ilościowym. Następnie Kragh przybliża XIX-wieczne modele angielskie opisu świata, głównie związane z wirowym eterem, by przejść do niemieckiej szkoły materializmu atomowego opartego na elektryczności. W kolejnych rozdziałach dostajemy opisy kosmologii według stanu na początek ubiegłego wieku i późniejszą o kilka dekad teorię stanu stacjonarnego. Ostatni rozdział przeglądu historycznego to alternatywna, wobec kwantowych teorii pola, koncepcja bootstrapu i macierzy S opisującej oddziaływania silne. W części drugiej dostajemy zarys koncepcji współczesnych prób opisania fizycznego świata. Znalazły się tu analizy modeli zmieniających się z czasem stałych fundamentalnych czy opisy cyklicznych modeli kosmologicznych. Sporo miejsca Kragh poświęca zasadzie antropicznej. Pod koniec książki poznajemy dominujące modele wieloświatów i teorię strun. Ostatnie dwa rozdziały to dywagacje astrobiologiczne i eschatologiczne. Kragh pięknie opisuje pułapki pychy, która fizyków z czasem zwodziła na manowce. Jaskrawym przykładem błądzenia był Eddington i jego obsesje na punkcie stałych fizycznych (str. 172 - 185) . Dodatkowo, jako głęboko religijny kwakier, swoje przekonania kosmologiczne argumentował względami moralnymi (str. 352) . Tworzył modele, które opierały się na wielokrotnie przeszacowanej wartości stałej Hubble'a, będącej miarą wieku i rozmiaru obserwowalnego Wszechświata. Teoretyzował ze stałą o ponad 10x większej wartości, niż zmierzona aktualnie wartość doświadczalna (72 km/s/Mpc). Te dywagacje musiały być błędne (str. 177-178). Ogólnie, autor sporo miejsca poświęca na analizy przyczyn błędnych teorii i trwania przy nich, mimo przytłaczających niepasujących faktów. Przytoczone argumenty Richarda Feynmana o ślepym podążaniu za liderami by nie utracić kontaktu z awangardą postępu, tłumaczą wiele z przyczyn takich zachowań (str. 282-283). Bardzo cenne wydają się komentarze Kragha i przytoczone opinie naukowców o potrzebach ciągłej weryfikacji własnych przekonań, sprawdzania, czy teoretyczne wyliczenia mogą się jakoś weryfikować doświadczalnie. Dobra teoria nie może wyjaśniać zbyt wiele i jednocześnie zbyt mało (str. 105) . Chyba najpełniej metodę naukową podał kosmolog Richard Tolman (str. 199),który do poprawnych metod zaliczył empiryczno-indukcyjną (uogólnianie wyników doświadczalnych) i predykcyjną, gdy tworzymy modele kierując względami estetycznymi (pięknem i harmonią). Wielkim orędownikiem drugiego podejścia był Dawid Hilbert, który wszelkie zjawiska chciał wywodzić dedukcyjnie z pojęć, które buduje się na poziomie matematyki (str. 149-150). Jaskrawy przykład oderwania się naukowców od rzeczywistości to wczesne teorie kosmologiczne. Nauka ta, dopiero od 50-ciu lat może być uznawana za doświadczalną. Przykładowo, to obserwacje zweryfikowały negatywnie model stanu stacjonarnego (str. 213-226) . Zaś egzotyczne koncepcje, dotyczące przyczyn przyspieszania ekspansji Wszechświata i ciemnej energii (odkryte w 1998, nagrodzone Noblem w 2011) przybierające postać stałej kosmologicznej, kwintesencji, fałszywej próżni czy ujemnego ciśnienia, muszą czekać na kolejne fakty obserwacyjne (str. 374). W przypadku obrony modelu stacjonarnego Wszechświata, Hoyle posunął się nawet do dopuszczenia naruszenia zasady zachowania energii, która jest jednym z kilku absolutnych fundamentów fizyki (str. 219-220). W rozdziale o zasadzie antropicznej, która dla mnie stanowi wstydliwy koncept, a której dało się zwieść wielu wybitnych fizyków, dostajemy niejednorodne przesłanie. Z jednej strony autor krytykuje biblię zwolenników tej idei, "Antropiczną zasadę kosmologii" i przytacza dominujący pogląd wśród fizyków, że jej słaba wersja jest trywialna, silna zaś nonsensem. Z drugiej strony przywołuje opinie Weinberga (str. 428) czy Hawkinga (str. 410),które sugerują, że są zwolennikami, co najmniej słabej zasady. Jednak znane mi wywiady telewizyjne tego pierwszego i książka "Wielki projekt" Hawkinga dowodzą, że wszelkie para-religijne przekonania, prowadzące do koncepcji zaprojektowania Wszechświata, są im obce. Koniec rozdziału to interesujący przykład częstego zabiegu stosowanego w naukach społeczne, gdzie dokonuje się re-definicji pojęć z nauk przyrodniczych (tu zasada antropiczna) do własnego rozumienia problemu. Po takim zabiegu pojęcia 'zaczynają nowe życie' semantyczne a przykładowo filozofowie, budują na ich podstawie pseudo-teorie (str. 450-454). W przypadku teorii strun, Kragh bardzo ciekawie zaprezentował rodzenie się koncepcji wielowymiarowych unifikacji teorii Maxwella i Einsteina (str. 523-534),w szczególności model Kaluzy-Kleina. Następnie dokonał przeglądu dwóch rewolucji strunowych. To, co jednak najciekawsze, to opisy skrajnych opinii środowiska o świecie strunowym. Dowiadujemy się, że zaangażowane spore zasoby wybitnych teoretyków nie są w stanie, po 40-tu latach prac nad teorią, pochwalić się wymiernymi sukcesami. Dzięki badaniom nad strunami rozwinęły się metody matematyki stosowanej, ale wkład do fizyki z tak abstrakcyjnych rozważań wydają się wątpliwe. W zwolennikach innych podejść do kwantyzacji grawitacji (na przykład pętlowej kwantowej grawitacji) ten stan, nadmiernego zainteresowania modelem niedającym weryfikowalnych doświadczalnie wyników, wywołuje frustracje. Jednak to, co jest niewątpliwym atutem teorii strun, to piękne połączenie grawitacji z mechaniką kwantową. Jak argumentuje Green (str. 561),oba światy są szczególnymi przypadkami M-teorii (uogólnienia strunowego),co nie jest argumentem przeciwko tej kandydatki do miana teorii ostatecznej. Gorąco polecam książkę, jeśli interesują was odpowiedzi na pytania, które zadaje Kragh i przytaczani przez niego naukowcy: • Jakie powinny być granice rozpatrywanych modeli matematycznych, w szczególności czy piękno matematyczne może być wyabstrahowane z potrzeby doświadczalnego testowania teorii? • Czy dominujący redukcjonizm fizyki fundamentalnej powinien brać pod uwagę zjawiska emergentne i kolektywne? • W jakim stopniu prywatne opinie, światopoglądy naukowców powinny być odzwierciedlane w preferowanych teoriach z frontu badań? • Jakie są granice trzymania się własnej koncepcji, mimo faktów przemawiających przeciw wyznawanym poglądom? Czy teorie umierają wraz z autorami? • Czy jest możliwa spójna i powszechnie akceptowalna metoda naukowa? W szczególności czy falsyfikacja i pozytywna metoda weryfikacji powinny się uzupełniać, czy należy wybrać jedną z dróg? Jednym z istotniejszych walorów „Wielkich spekulacji” jest wspaniały przegląd pasji naukowców, których celem jest poszukiwanie prawdy, dążenie do unifikacji. Napędza ich potrzeba zbudowania pełnej teorii opisującej jak największe spektrum pojęć i zjawisk przy możliwie niewielkich założeniach, ograniczonej do minimum liczbie swobodnych parametrów w postaci stałych fizycznych. Ostatecznie liczą na zamknięcie takiej teorii w zwartej formule matematycznej. To marzenie nie zostało zrealizowane, a nawet nie ma pewności, czy taki cel jest osiągalny. NIEDOSYTY Z kilku minusów zakresu tematycznego książki, widzę dwa poważne. Kragh, według mnie kompletnie zapomniał dokonać przeglądu spekulacji związanych z mechaniką kwantową. A dokładniej jej podstaw dotyczących znaczenia pomiaru i nielokalności. To chyba najważniejsze elementy w XX-wiecznej fizyce, w których jak w soczewce ujawnia się sens uprawiania nauk fundamentalnych i marzenia naukowców. Co jest rzeczywiste? Jakie są obiektywne ograniczenia eksperymentu? Czego nigdy się nie dowiemy? Brak przeglądu ponad 20-tu istniejących alternatywnych interpretacji mechaniki kwantowej uważam za błąd. Co prawda przy opisie koncepcji wieloświatów Everetta, tak przy okazji autor wspomniał o kilku modelach, jednak temat ten zasługuje na więcej formalnego wywodu. Podobnie zabrakło mi pochylenia się nad fermentem w teoriach kosmologicznych po sformułowaniu przez Einsteina ogólnej teorii względności. Przede wszystkim nie ma Friedmanna, de Sittera czy Lemaitra z ich rozwiązaniami równań pola grawitacyjnego. Spośród metodologicznych zabiegów, które były dla mnie niezrozumiałe, na plan pierwszy wybija się niemal nieistniejący komentarz o aktualnych kanonicznych i akceptowalnych powszechnie teoriach. Zabieg ten odbiera możliwość pełniejszego zapoznania się z książką osobom, które zaczynają przygodę z naukami ścisłymi. Między publikacjami, chociażby wydawnictwa Prószyński i S-ka, a pracą Kragha jest duży pojęciowy przeskok w kierunku żargonu naukowego, o czym wspomniałem na wstępie. Stąd komentarze o aktualnie obowiązujących modelach atomowych, kosmologicznych czy dotyczących ogólnie metody naukowej (zaledwie wspomniany został Popper na str. 233-235 i falsyfikacja, czy 'muśnięta' koncepcja rewolucji naukowej Kuhna na str. 649) byłyby ze wszech miar pożądane, jeśli autor chciałby poszerzyć krąg odbiorców. Ponieważ książką ukazała się dzięki dofinansowaniu Fundacji Templetona, miałem kilka obaw o jednostronne podejście do wątków związanych z zasadą antropiczną, eschatologią czy ogólnie z filozoficzną argumentacją. Niestety rozdział o życiu we Wszechświecie, wizjach przyszłości kosmosu i kondycji człowieka odstają poziomem od wcześniejszych rozdziałów. Wydają się 'doklejone' dla potrzeb sponsora. Oczywiście temat astrobiologii jest przedmiotem badań, przyszłość kosmosu również. Jednak uczciwość wymaga zapoznania czytelnika z chociażby przebiegiem badań nad obserwowanymi molekułami w obłokach międzygwiazdowych. Dostajemy za to pseudo-naukowa koncepcję 'panspermii' (str. 587). Kragh skupił się ponadto na kilku spekulacjach filozofujących naukowców - Tiplera, Dysona czy Diraca. To niedobrze. Ponadto pojawia się cytat z Biblii i jawne promowanie 'fizyki chrześcijańskiej' (str. 605-606). W kontraście do wierzących, przy prezentacji opinii Dawkinsa i Stengera, autor uznał za stosowne opisać ich jako ateistów, choć przytoczone sądy dotyczyły kwestii niezwiązanych ze stosunkiem do religii (str. 451 i 503). Wyszło niemiłe zaskoczenie bardzo dobrej, przez 90% tekstu, pracy. Ostatni rozdział, podsumowujący książkę, jest w mojej ocenie spekulacją nad spekulacjami fizyków. Promowany kierunek przyszłych badań teoretycznych, który miałby uwzględniać religijne pretensje wydaje mi się zbyt jednostronny. Dodatkowo daje złudzenie nieuchronności transcendencji. Przypomina się zakład Pascala. Na koniec błędy formalne. Mezony nie są oczywiście nośnikami pól silnych, tylko gluony (str. 263) . Ponadto najbliższa nam galaktyka to nie Wielka Galaktyka w Andromedzie (str. 595),która znajduje się 10x bliżej niż podano, ale dwie karłowate nieregularne galaktyki Magellana - LMC i SMC. Polecam spojrzeć w nocne niebo, jeśli ktoś będzie na półkuli południowej - obie widoczne są 'gołym okiem'. Mimo wszystkich wspomnianych braków, polecam. Można się dowiedzieć z "Wielkich spekulacji" o czym, przy kawie podczas przerwy między sympozjalnymi odczytami, rozmawiać mogą fizycy.