3 rzeczy, których dowiesz się z książki “Kosmiczne zachwyty” Tysona

Czy obie książki są podobne? Trudno powiedzieć, ale bez wątpienia autor celuje ciągle w ten sam typ odbiorcy: ludzi przejawiających pewne zainteresowanie wszechświatem, choć zbyt zajętych aby mieli szansę głębiej wgryźć się w temat. Kosmiczne zachwyty będą dla nich wybawieniem, ponieważ nie wymagają wertowania całej lektury. Każdy spośród rozdziałów stanowi de facto osobny artykuł (opublikowany wcześniej w “Natural History”), który z czystym sumieniem można czytać na wyrywki, nie zważając na kolejność. W związku z powyższym, trudno też znaleźć jakiś wątek będący spoiwem zbioru. Pierwsze z esejów-rozdziałów zahaczają o filozofię nauki i metodologię, kolejne dotyczą najbliższej Tysonowi astronomii, a na koniec zasygnalizowane zostają zagadnienia z zakresu kosmologii i fizyki teoretycznej.

Z osiemnastu rozdziałów Kosmicznych zachwytów, przedstawię szerzej trzy, które być może zachęcą Cię do odwiedzenia księgarni.

1. Czasem nie da się wiedzieć wszystkiego

Wielu z nas uważa upraszczanie opisów pewnych zjawisk za złą i niepotrzebną praktykę. Logika podpowiada, że każdy dodatkowy szczegół, każda uzyskana informacja to cenny skarb, którego chomikowanie uczyni nas mądrzejszymi. Jednak zdarzają się zagadnienia, w których coraz skrupulatniejsze badania i pomiary prowadzą nas donikąd. I nie mam tu na myśli fizyki kwantowej ani żadnych innych abstrakcyjnych dziedzin nauki.

Neil deGrasse Tyson podaje bardzo plastyczny przykład płynący z kartografii, dotyczący próby ustalenia dokładnej długości wybrzeża Wielkiej Brytanii. Zdawałoby się, że to głupstwo – zadanie dla dość bystrego uczniaka. Bierzemy mapę, układamy sznurek wzdłuż krawędzi wyspy, następnie go ściągamy, mierzymy i spisujemy wynik. Łatwizna. Tyle, że ktoś inny wyposażony w dokładniejszą mapę, bez wątpienia uzyska wyższy wynik. Wszystkie plany i mapy są generalizowane, granice wygładzane, maleńkie cypelki i zatoczki usuwane. Możesz powiedzieć, że dla przeprowadzenia właściwego pomiaru, należy po prostu sięgnąć po najdokładniejszą dostępną mapę bądź zdjęcia satelitarne. Niby tak, ale nawet najlepsza mapa nie uchwyci wszystkich nierówności terenu, głazów i kamieni. A nawet gdyby, to owe skały również posiadają złożoną strukturę pełną bruzd i szczelin. I tak dalej. Mamy do czynienia ze swoistym fraktalem, a zwykła długość wybrzeża okazuje się w praktyce niemożliwa do zmierzenia.

2. Słoneczny foton porusza się niczym pijany

Światło jest bardzo szybkie, o czym wie każdy. Opuszczając Słońce potrzebuje zaledwie ośmiu minut na przebycie drogi 150 milionów kilometrów i dotarcia do Ziemi. Nie oznacza to jednak, że “żywot” przykładowego kwantu światła ogranicza się tylko do tych 8 minut. Żadna cząstka nie może sobie ot tak wyfrunąć z centrum gwiazdy, kierując się najprostszą trasą z pełną możliwą prędkością. Mówiąc obrazowo, autostrada pozostaje dlań zbyt zakorkowana. W praktyce zrodzone w trakcie fuzji termojądrowej fotony co chwila trafiają na wszechobecne cząstki, ulegając absorpcji i powtórnej emisji. Z tego powodu, mimo zawrotnej prędkości, światło po każdych dwóch krokach w przód, zatrzymuje się na przeszkodzie i wykonuje krok w tył. Zazwyczaj nie minie nawet jednego centymetra, bez uderzenia w przypadkowy elektron zmieniający jego kierunek. W efekcie foton zachowuje się niczym pijak niepotrafiący złapać równowagi i zataczający się od krawężnika do krawężnika. W końcu dociera do celu, ale zajmuje mu to o wiele, wiele więcej czasu niż powinno. Ile? Od 5 tysięcy do nawet miliona lat. Tyle czasu średnio potrzebuje foton aby wydostać się z wnętrza Słońca i trafić do Twoich oczu.

3. Długość metra zależy od prędkości światła

Oznaczana literą c prędkość światła w próżni wydaje się kosmiczną i niezbyt poręczną wartością. W każdym razie na pewno bardziej abstrakcyjną od używanego na co dzień metra. Ale skąd wiemy ile dokładnie wynosi 1 metr? Jeszcze dwa stulecia temu oficjalnie definiowano go jako 1/10 mln dystansu między biegunem północnym a równikiem. Przyznasz, że to dość karkołomne wyjaśnienie. Sto lat później stworzono metalowy pręt z irydu i platyny, który uznany został za oficjalny wyznacznik jednego metra. Wzór ten przechowywano we francuskiej siedzibie Międzynarodowego Biura Miar i Wag.

Wkrótce potem uczeni wpadli na zupełnie nowy pomysł uzależnienia jednostki długości od stałej fizycznej: prędkości światła próżni, wynoszącej 299 792 km/s. Większość z nas byłaby gotowa pomyśleć, że to raczej prędkość światła powinna pozostawać uzależniona od definicji metra, a nie odwrotnie – jednak pierwsza z tych wielkości została zmierzona w XX wieku na tyle skrupulatnie aby przejąć pałeczkę. Najpierw w 1960 roku metr zdefiniowano jako 1 650 763 długości fali świetlnej emitowanej przy zmianie poziomu energetycznego atomu kryptonu 86. W 1983 roku Generalna Konferencja Miar uprościła tę definicję orzekając, iż 1 metr to po prostu 1/299 792 458 dystansu jaki wiązka światła w próżni pokonuje w czasie 1 sekundy. Ta definicja obowiązuje do chwili obecnej.

Książka Tysona kipi od tego typu spostrzeżeń, a czytając kolejne strony wręcz słyszałem w głowie charakterystyczny, pełen pasji głos amerykańskiego astrofizyka. Jeżeli przypadła Ci do gustu Astrofizyka dla zabieganych lub telewizyjna seria Cosmos: A Spacetime Odyssey (nawiasem mówiąc drugi sezon jest już w produkcji) – nie sądzę, aby nowa pozycja mogła Cię rozczarować. Od siebie muszę też dodać słowa uznania dla Wydawnictwa Insignis, które znów odwaliło kawał dobrej roboty. Nie tylko sprowadziło na polski rynek następny światowy klasyk, ale również zadbało o niezwykle eleganckie wydanie – sądząc po fotografiach – przewyższające jakością i urodą amerykański oryginał.