Oblicza fizyki: Między obserwacją i opisem w fizyce

Ani śnieg, ani chłód, ani piątkowe lenistwo nie powstrzymały mnie przed odwiedzeniem Instytutu Fizyki UŚ, w którym odbył się panel dyskusyjny z cyklu Oblicza Fizyki – Między Fascynacją a Niepokojem. Tegoroczną serię wykładów z pogranicza nauk fizycznych, biologicznych i filozoficznych, podporządkowano przede wszystkim tematyce mikroświata i budowy materii.

Szcze­gól­nie inte­re­su­jące, z mojego punktu widzenia, wydały się dwa wykłady: Relacje między obser­wa­cją i opisem w fizyce; oraz nastę­pu­jący po nim Dyskusja Bohra z Ein­ste­inem po osiem­dzie­się­ciu latach. Jednak z uwagi na to, że temat sporu doty­czą­cego inter­pre­ta­cji mecha­niki kwan­to­wej poru­sza­łem już kil­ku­krot­nie (nawet w ostatnim tekście), chciał­bym skupić się raczej na pierw­szym wystą­pie­niu. Zwłasz­cza, że wywołało ono pewne kon­tro­wer­sje i skłania do prze­my­śleń nad przy­szło­ścią fizyki. 

Pro­wa­dzący, profesor UW Krzysz­tof Meissner, roz­po­czął swój wywód od porów­na­nia współ­cze­snej nauki z kom­plet­nie odmienną, XIX-wieczną formułą. Przed ponad stoma laty panował wielki optymizm doty­czący ludzkiej wiedzy na temat funk­cjo­no­wa­nia przyrody. Wydawało się, że wnet przyj­dzie zamykać uni­wer­sy­te­tom wydziały fizyki, ponieważ prze­staną być one potrzebne. Badacze odzie­dzi­czyli teorie Newtona, dorzu­cili równania Maxwella oraz kilka pomniej­szych, ufając, iż w ich dzie­dzi­nie niewiele już można zrobić. W ciągu kil­ku­dzie­się­ciu lat fizyka miała stać się kom­plet­nym narzę­dziem, wyko­rzy­sty­wa­nym przez przyszłe poko­le­nia inży­nie­rów. Dalszy rozwój tech­no­lo­giczny pole­gałby niemal wyłącz­nie, na coraz spraw­niej­szym wdra­ża­niu znanej już fizyki w życie i ewen­tu­al­nym znaj­dy­wa­niu dla niej nowych zasto­so­wań.  Na odpo­wiedź czekało raptem kilka, z pozoru niezbyt istot­nych pytań. Dlaczego materia jest stabilna? Czemu niebo w nocy jest czarne? Czy światło jest zbu­do­wane z cząstek, czy ma cha­rak­ter falowy? Dla żyjących w poprzed­nim stuleciu uczonych, pytania te nie miały prak­tycz­nego wymiaru i nie spo­dzie­wano się aby ich roz­wią­za­nia miały przy­nieść jakąś rewo­lu­cję w postrze­ga­niu rzeczywistości. 

Odkrycia, jakie nadeszły wraz z XX stu­le­ciem cał­ko­wi­cie odmie­niły oblicze nauki. Naj­waż­niej­sze jednak, że doszło do nie­po­mier­nego posze­rze­nia granic ludzkiej wyobraźni oraz zmiany spoj­rze­nia na moż­li­wo­ści badania natury. W tym miejscu docho­dzimy do clou wystą­pie­nia prof. Meis­snera. Fizyka, która jeszcze kil­ka­na­ście dekad temu koja­rzona była wyłącz­nie z dys­cy­pliną opartą na ścisłych obser­wa­cjach, doznała i doznaje nadal ogrom­nego przeistoczenia. 

Albert Einstein pokazał światu, jak korzy­sta­jąc z własnej wyobraźni, eks­pe­ry­men­tów myślo­wych i abs­trak­cyj­nych obliczeń, można stworzyć teorię roz­dzie­ra­jącą na strzępy dotych­cza­sowy porządek, i dopiero następ­nie zwe­ry­fi­ko­wać ją odpo­wied­nimi obser­wa­cjami. Nie­by­wałe impli­ka­cje mecha­niki kwan­to­wej, również zyski­wały oparcie w doświad­cze­niu, już po wcze­śniej­szych debatach i publi­ka­cjach. Trudno się dziwić – przecież efekty kwantowe są nie­wi­doczne w makro­świe­cie, a więc sprzeczne z naszymi codzien­nymi doświad­cze­niami. Warto tu wymienić choćby stan splą­ta­nia kwan­to­wego, którego potwier­dze­nia doświad­czal­nego docze­ka­li­śmy się dopiero w ostat­nich latach. Wniosek jest prosty i trudno mu zaprze­czyć: coraz częściej teoria wyprze­dza obser­wa­cje. Fizyk zamiast wyja­śniać to co widzi, tworzy pewne kon­struk­cje myślowe, a dopiero w przy­szło­ści martwi się o wery­fi­ka­cje i prak­tyczne zasto­so­wa­nie swojej idei. Moim zdaniem, takiej postawie towa­rzy­szy rozu­mo­wa­nie w stylu: jeśli mate­ma­tyka na coś pozwala, to pewnie natura gdzieś to stwo­rzyła. Tak było w przy­padku czarnych dziur. Ist­nie­nie tych kosmicz­nych potworów postu­lo­wano zaraz po opu­bli­ko­wa­niu ogólnej teorii względ­no­ści; a jednak musiały minąć długie lata zanim spo­łecz­ność astro­no­mów zaczęła je brać pod uwagę na poważnie. 

Po wykła­dzie prof. Meis­snera nadeszła tura komen­ta­rzy. Jeden z wypo­wia­da­ją­cych się pro­fe­so­rów (niestety nie poznałem nazwiska) zwrócił uwagę na cenę takiego podej­ścia do nauki. Tysiące ludzi pracuje nad teoriami, które mogą okazać się kom­plet­nie błędne. Jak się spo­dzie­wa­łem, na jego celow­niku znalazła się teoria strun – agre­sywna i meta­fi­zyczna. Znając jej rodowód – tj. historię Gabriele Vene­ziano, tra­fia­ją­cego na zapo­mniany wzór mate­ma­tyczny, niejako z przy­padku pasujący do roz­wią­zy­wa­nego przezeń problemu – można przyznać komen­tu­ją­cemu trochę racji. Nagła zamiana punk­to­wych cząstek na maleńkie struny, zbyt małe aby je zare­je­stro­wać; tudzież zało­że­nie ist­nie­nia nowych wymiarów, zwi­nię­tych do roz­mia­rów sub­a­to­mo­wych, rze­czy­wi­ście daje silne argu­menty przeciw “stru­now­com”. 

Przy­znaję, że jako entu­zja­sta tej kon­cep­cji (co tam ja – prof. Meissner napisał kupę prac nauko­wych doty­czą­cych strun!) poczułem się lekko oszo­ło­miony, zwłasz­cza gdy krytyk rozwinął swoją myśl. Stwier­dził on, iż tak fan­ta­styczne pomysły, to po prostu dobry interes powo­du­jący, iż fizyka buja w obłokach. Czyżby naukowcy, zwłasz­cza ci pocho­dzący z zachod­niego wybrzeża USA, znaleźli dobry sposób na zapew­nie­nie sobie stałego źródła dochodu? Książki oraz tele­wi­zyjne programy przed­sta­wia­jące poszu­ki­wa­nia mitycz­nej teorii wszyst­kiego, a także opo­wia­da­jące o wyższych wymia­rach i mul­ti­ver­sach, stanowią bodaj naj­bar­dziej komer­cyjną sferę nauki. Dodać do tego trzeba fakt, że przy obecnej tech­no­lo­gii nie istnieje moż­li­wość wery­fi­ka­cji strun, więc jej potwier­dze­nie ale i obalenie, wydaje się nie­moż­liwe. W naj­czar­niej­szym sce­na­riu­szu, fak­tycz­nie może się okazać, iż praca całego poko­le­nia fizyków trafi do kosza po dzie­siąt­kach lat badań! 

Z drugiej strony należy zachować umiar i nie popadać w skraj­no­ści, będące prostą drogą do teorii spi­sko­wych. Dla rów­no­wagi trzeba przy­po­mnieć, iż prze­wi­dziana przez Model Stan­dar­dowy i postu­lo­wana już w latach 60. ubie­głego stulecia cząstka nadająca materii masę, również kosz­to­wała lata badań i miliardy euro inwe­sty­cji. Skoro z bozonem Higgsa się udało, to może warto dać szanse również innym teoriom?

Total
0
Shares
Inne teksty
Czytaj dalej

Janusze nauki #4: Tylko pseudonauka

Przygotowując czwartą odsłonę Januszów nauki, przemierzyłem odmęty kilku bliźniaczych serwisów, uparcie szukających wspólnego mianownika dla treści naukowych, tabloidowych…
Ciekawostki naukowe
Czytaj dalej

42 AstroCiekawostki cz.2

Minął ponad miesiąc od ostat­niego mery­to­rycz­nego wpisu więc, zgodnie z obiet­nicą, pora wrócić do blo­go­wa­nia. A skoro już…