„Jądro ciemności. Ciemna materia, ciemna energia i niewidzialny Wszechświat” to, najkrócej opisując, historia rodzenia się ludzkiej wizji natury Wszechświata, jako całości. W książce poznajemy rozwój kosmologii na przestrzeni ostatnich 150 lat, w szczególności jej rewolucyjne ustalenia dokonane przez naukowców w ostatnim stuleciu.

To popularna praca, w której wybitni astrofizycy Mitton i Ostriker pokusili się o bardzo ciekawy eksperyment. Postawili sobie bowiem ambitny cel - uchwycenie wagi rewolucji obrazu świata rozpoczętej na początku w XX wieku, która wciąż trwa, a wielkie tajemnice pozostają niewyjaśnione. Całość wywodu jest prowadzona na maksymalnie podstawowym poziomie, z zachowaniem wymaganej jasności przekazu i w zgodzie z naukowymi ustaleniami, na szczęście bez niebezpiecznych uproszczeń, które przekreśliłyby ten ambitny plan popularyzatorski.
Jeśli ktoś wciąż uważa, że nie interesuje go kosmologia, nie ma na niego wpływu to, co ustalają naukowcy, że może pozostać biernym i nieświadomym procesów poznawczych dokonujących się na naszych oczach, a przede wszystkim nie wie, o co ten cały szum z rewolucją w kosmosie, to „Jądro ciemności…” musi przeczytać. Te kilkanaście godzin z lekturą, mogą być najlepiej spożytkowanym czasem czytelniczym skutkującym dookreśleniem własnej relacji wobec ogromu Wszechświata. Po lekturze nabiera się odpowiedniej perspektywy, dalekiej od antropocentrycznej iluzji.

Wstępne kilkadziesiąt stron, to typowe wprowadzenie w temat, czyli opisy zmian ludzkich przekonań na fizykalny Wszechświat, a w konsekwencji sukcesywną utratę centralnego znaczenia Ziemi, Układu Słonecznego. Nasza ziemska peryferyjność, powoli okazywała się faktem.
Dalsze rozdziały to ahistoryczna podróż z kosmologią współczesną, w której doświadczalnicy Shapley i Hubble (str. 91-93 i 111-113) sprawili swymi obserwacjami, że kosmos urósł o wiele rzędów. Nasza Droga Mleczna z miliardami gwiazd, okazała się niedużą wyspą na oceanie przestrzeni międzygalaktycznej. Jednocześnie ksiądz Lemaitre i rosyjski uczony Friedman, rozwiązując równania Einsteina, stworzyli język współczesnej kosmologii teoretycznej (str. 96-100, 121-123, 164). To głównie prace tych naukowców pokazały, że Wszechświat się rozszerza, co w konsekwencji nasunęło pytania o jego początek. Tak zrodziła się, akceptowalna powszechnie, teoria Wielkiego Wybuchu.

Wspomniana ahistoryczność, to dla mnie istotna dydaktycznie cecha dobrej literatury popularyzującej naukę. Nie warto, szczególnie w takich jak ta pracach przekrojowych, opisywać ślepe tropy, które niepotrzebnie zaciemniają wywód. Stąd niepoprawny model stanu stacjonarnego Hoyla (str. 116-118), został jedynie wspomniany. Z drugiej strony, szeroko przedyskutowali autorzy płodną ideę Einsteina, wprowadzającą do równań teorii względności, tzw. 'stałą kosmologiczną'. Przez to Einstein chciał zapewnić statyczność Wszechświata, która to cecha wydawała mu się oczywistą, ze względów estetycznych (str. 75) . Badania wspomnianego Hubble'a sprawiły, że noblista wycofał się rakiem z potrzeby uwzględniania tego parametru. Ironią losu jest fakt, że od trzech dekad 'stała kosmologiczna' uważana jest za niezbędny parametr opisu Wszechświata.

Przy okazji, autorzy dokonują potrzebnej rehabilitacji dwójki nietuzinkowych astrofizyków. Pierwszym był Fritz Zwicky, który z przeglądowych badań prędkości galaktyk w gromadach wywnioskował, że musi istnieć ciemna materia, przewidział istnienie gwiazd neutronowych. Na zasłużone uznanie, musiał jednak czekać wiele dekad (jego artykuł o ciemnej materii w latach 1937-1977 cytowano zaledwie dziesięć razy, zaś w samym 2010, aż 40 razy). Nie mniej zamieszania, w męskim świadku kosmologii, wprowadziła Beatrice Tinsley, która na przełomie lat 60.-tych i 70.-tych właściwie ośmieszyła większość astrofizyków galaktycznych. Będąc młodą doktorantką, zanegowała zasadność oceny odległości między galaktykami na podstawie ich morfologii, a przez to błędnie zakładaną uniwersalność ich jasności (czyli przydatność galaktyk, jako świec standardowych, która nie uwzględniała ich istotnej zmienności ewolucyjnej). Mimo licznych przeszkód w publikacji prac, które negowały dorobek wielu luminarzy, ostatecznie koncepcja pani Tinsley została zaakceptowana (str. 183-185). Jej determinacja i wiara we własne możliwości, są warte zapamiętania.

Dla pełnego obrazu współczesnej kosmologii, autorzy przeprowadzili świetną i bardzo poglądową dyskusję nad tzw. reliktowym promieniowaniem tła, które jest jednym z obserwacyjnych fundamentów obrazu Wszechświata. Dzięki misjom COBE i WMAP, wiemy jak wyglądał nasz kosmos jakieś 13,5 miliarda lat temu, kiedy fotony przestały oddziaływać z materią. Ich długą podróż i aktualna kondycję, rejestrujemy dzięki teleskopom orbitalnym.

Na wspomnienie zasługuje determinacja autorów w próbie opisania bardziej formalnym i ilościowym językiem, piękna i nieuchronności wniosków o stanie Wszechświata. Skąd wiemy to, co wiemy? Czemu słonie i żółwie, podtrzymujące świat, przejść musiały do lamusa? W pracy "Jądrze ciemności..." pojawiają się wzory, dające szansę na uchwycenie sedna przekonań naukowców. W samym głównym tekście jest ich nie za dużo. Wszystkie na poziomie edukacji nastolatka. Dla ambitnych czytelników są dodatki z przekształceniami matematycznymi. Szczególnie polecam wszystkim dodatek nazwany 'Kosmologia bez teorii względności', w którym autorzy opisali wzorami to, co fachowcy robią codziennie, choć bez zbędnych zawiłości. Pojawia się wyjaśnienie, czym jest 'gęstość krytyczna'. Prześledzenie tych kilku wzorów, do niej prowadzących, daje sporo satysfakcji. Samo pojęcie 'gęstość krytyczna' to gęstość, przy której nasz Wszechświat, jak ołówek stojący naostrzonym końcem na stole, lawiruje między nieskończoną ekspansją, a kolapsem. W pierwszym scenariuszu czeka nas smutny los, biliony lat w coraz bardziej zimnym i ciemnym kosmosie. Drugi scenariusz, to odwrócenie ekspansji z nieuchronnym procesem zagłady wszystkiego w zupie plazmy. Jaki jest aktualny stan wiedzy kosmologicznej? Wydaje się, że nasz Wszechświat właśnie stoi na tym ołówku! Jego gęstość najprawdopodobniej jest równa tej krytycznej. To upraszcza sprawę, bo globalnie równania Einsteina, można rozpatrywać jak wzory na przestrzeń euklidesową, czyli szkolną, bez udziwnień riemannowskich. O ogromie Wszechświata świadczy fakt, że do osiągnięcia gęstości krytycznej wystarczy jeden atom w objętości zajmowanej przez wannę łazienkową, zaś woda w takiej wannie zawiera około 10e26 atomów! To pokazuje, jak duży jest kosmos, i jak wyjątkowe, pod względem stanu materii, jest nasze ziemskie otoczenie.

Ponieważ nawet nie wspomniałem w opinii o ciemniej materii, inflacji kosmologicznej i procesie kształtowania się struktur, z których powstały galaktyki, inni czytelnicy z samodzielnej lektury będą mieli sporo frajdy.

Wnioski z lektury, jednym zdaniem:
Współczesna kosmologia rozumie zaledwie 5% tego, co wypełnia Wszechświat (reszta to ciemna materia i ciemna energia), że przyspiesza on swą ekspansję od 7 mld lat, jest płaski i daje się badać metodami naukowymi. To dużo, choć pracy przed naukowcami jeszcze sporo.

Polecam gorąco. To książka o wszystkim i dla wszystkich.

„Jądro ciemności. Ciemna materia, ciemna energia i niewidzialny Wszechświat” to, najkrócej opisując, historia rodzenia się ludzkiej wizji natury Wszechświata, jako całości. W książce poznajemy rozwój kosmologii na przestrzeni ostatnich 150 lat, w szczególności jej rewolucyjne ustalenia dokonane przez naukowców w ostatnim stuleciu.

To popularna praca, w której wybitni...