John Barrow

Opowieść o odkrywaniu kosmosu. Na polskim rynku jest coraz więcej książek popularnych, które rozważają m.in. problemy kosmologiczne, czyli opowiadają o losach Wszechświata globalnie. Nie było jednak właściwie żadnej, która zajmowałaby się wyłącznie zreferowaniem najpopularniejszych i najważniejszych modeli, podanych w sposób historyczny i systematyczny. Fizyk teoretyczny John D. Barrow pisząc „Księgę Wszechświatów” dobrze zapełnił tę lukę. Jego książka jest ciekawa, obfituje w rozbudowane opisy koncepcji radzenia sobie z przełożeniem faktów obserwacyjnych na język ilościowy teorii, jednak nie jest wybitna. Autor zbyt często pozbawia narrację poglądowości, skupia się na technicznych detalach (które mogą zniechęcać poczatkujących w temacie),popełnia kilka błędów, choć całość wciąż jest wartościowym tekstem. Książka choć jest historycznym (głównie XX-wiecznym) odtworzeniem różnych koncepcji opowiedzenia losów Wszechświata, skupia się na pewnej zasadniczej grupie modeli wynikających z założenia jednorodności i izotropowości rozkładu materii-promieniowania (rozszerzającego zasadę kopernikańską, która likwiduje pozorną wyjątkowość obserwatora). W efekcie powstał kanoniczny opis, tzw. teoria Friedmana-Lemaître’a-Robertsona-Walkera (FLRW). W istocie największą wartością książki, jest pokazanie ‘odmatematyzowanych‘ podstaw tego podejścia. Z jednej strony okazuje się, że pionierzy kosmologii zaprzęgającej równania teorii względności, intuicyjnie osiągnęli ogromny sukces już wiele dekad temu za sprawą publikacji Einsteina, de Sittera, Lemaître’a, Schwarzschilda, Eddingtona, Friedmana, Hubble’a (str. 70-112),z drugiej najnowsze wyniki obserwacyjne pozwoliły docenić ich pracę, gdy instrumentarium obserwacyjne pozwoliło na eksperymenty (str. 344-360). Dodatkowo przełom z 1998 roku uczynił z ‘największej pomyłki Einsteina’ (czyli stałej kosmologicznej wprowadzonej przez niego w celu obronienia statyczności Wszechświata) podstawowy mechanizm napędzający ekspansję kosmosu. Już samo rozważenie przez czytelnika dwóch świetnych grafik (str. 99 i 356) odpowiada chyba na większość kluczowych pytań – jak rozumieć kosmologię i w szczególności rewolucję ostatnich dwóch dekad? Pomimo kilku wpadek dydaktycznych, bezcenne są liczne wstawki, w których autor przybliża metodologiczne problemy pojawiające się przy próbie spójnego i realistycznego opisania Wszechświata. Głównie chodzi o zrozumienie wagi pojęć ‘globalność’ i ‘lokalność’, jako sprzecznych manifestacji, a przynajmniej ‘skonfliktowanych’ wzajemnie podejść powodujących poważne trudności. Z jednej strony jesteśmy w środku Wszechświata, z drugiej musimy uwzględnić perspektywy odległe w czasie i przestrzeni (z reguły niedostępne wprost obserwacyjnie ze względu na skończoność prędkości światła). To determinuje możliwości opisu, dopuszczającego rozległy zakres zmienności parametrów swobodnych w ramach modeli, które przebieg ewolucji Wszechświata prowadzą innymi drogami, choć obecny jego obraz odtwarzają podobnie (polecam m.in. strony: 37-39, 91-100). Barrow sporo wysiłku włożył w pokazanie, jak trudny jest to proces. Tak głębokiego namysłu nad stroną formalną codzienności kosmologicznej niemal nie znalazłem wcześniej w książkach, które nie są podręcznikami (w tych ostatnich jest łatwiej o tyle, że to wzory tam przemawiają wprost). Barrow w środkowej części (dotyczącej lat ok. 1965-1985) bardzo ciekawie opowiedział o nowych teoretycznych rozwiązaniach, w których po włączeniu do kosmologicznej problematyki kwantowych elementów (osobliwości, próżni kwantowej, inflacji, wieloświatów) wyłonił się dojrzały fizycznie korpus zagadnień gotowych na obserwacyjny przełom i subtelne weryfikacje. Przy okazji w nowym świetle zaprezentował się niepokojąco pojemny model nieskończonego Wszechświat (w czasie i przestrzeni),jako zaprzeczenie prostego modelu z jednym Wielkim Wybuchem i przewidywalną relatywnie ewolucją. Samo pojęcie nieskończoności jest tak niewyobrażalnie bogate w alternatywy, że nie mogę sobie odmówić przyjemności zacytowania fizyka (str. 305): „We wszechświecie o nieskończonych rozmiarach, w którym materia również rozciąga się w nieskończoność, wszystko, co ma niezerowe prawdopodobieństwo wydarzenia się, musi wydarzyć się nieskończenie często. (…) W rzeczy samej nieskończenie wiele kopii każdego z nas robi aktualnie cokolwiek, co moglibyśmy tylko robić właśnie w tej chwili z niezerowym prawdopodobieństwem.” Na koniec kilka detali, które obniżają ogólna ocenę pracy. Z pedagogicznego obowiązku - usterki: nie każda gwiazda przechodzi przez zenit (str. 22),Riemann koncepcje przestrzeni zakrzywionych podał przy wykładzie habilitacyjnym, a nie doktorskim (str. 374). Ważniejsze są dla mnie jednak niedociągnięcia formy, których znalazłem kilka, bo zaciemniają obraz i niepotrzebnie frustrują. Można się pogubić w koncepcji Einsteina i modelu statycznym (str. 81) czy poddać w niezrozumieniu czytając o filozofowaniu o zasadzie antropicznej (str. 286-287). Poza tym uważam, że Barrow zbytnio rozmył ważne i dominujące podejścia w licznych nierealistycznych, niszowych rozwiązaniach (model rotujący, z asymetryczną ekspansją, cykliczny). Przez to nieco zagubił się standard – model FLRW, jako powszechnie uznany klasyk. „Księga Wszechświatów” to dla mnie lektura stanowiąca świetną opowieść o drodze jaką przeszła kosmologia by stać się dojrzałą nauką. Mam jednak świadomość, że sporo pojęć, technik pozostanie niejasna, jeśli czytelnik nie posiada podstaw teoretycznych. Pewne warunki konieczne, relacje między wielkościami ilościowymi, trudno logicznie uzasadnić bez wzorów. Do tego są partie obiektywnie trudniejsze (jak rozważania o Bianchim str. 191-198, czy o modelu Misnera – str. 204-209). Dla osób poszukujących uzupełnienia i bardziej formalnej narracji z wzorami (choć jakoby dostępnej w LO),polecam książkę Sokołowskiego (*). DOBRE PLUS – 7.5/10 ======= * „Elementy kosmologii dla nauczycieli, studentów i dociekliwych uczniów”, L.M. Sokołowski, ZamKor 2004