Wszechświat, nasza miłość. Thomas Hertog o przyjaźni i pracy ze Stephenem Hawkingiem
Uporządkować cyrk z wszechświatami – taki cel postawił sobie Stephen Hawking w publikacji, która do periodyku „Journal of High Energy Physics” wpłynęła w marcu 2018 r., kilka dni przed jego śmiercią. Ten kosmolog – znany tyleż ze znakomitego dorobku naukowego, co ze zmagań ze stwardnieniem zanikowym bocznym – zawarł w niej propozycję uporania się z jednym z największych wyzwań kosmologii współczesnej. Ideę, którą z Thomasem Hertogiem rozwijał przez ostatnie 20 lat życia.
Powszechnie rozważane teorie kosmologiczne przewidują istnienie multiświata – nieskończonej ilości wszechświatów, w których realizowane są wszystkie możliwe rozwoje wydarzeń. Co jednak wdzięcznie przekłada się na fantazję filmową – vide „Wszystko wszędzie naraz” Daniela Kwana i Daniela Scheinerta czy „Doktor Strange w multiwersum obłędu” Sama Raimiego – niewdzięcznie tłumaczy się na realną naukę. Niewiele konkretnego mówią bowiem o tym, dlaczego nasz zakątek kosmosu wygląda, jak wygląda. – Ten stary paradygmat prowadził do powstania obrazu, w którym kosmos jest gigantyczną przestrzenią z różnymi prawami fizyki – mówi Hertog.
Stephen Hawking uważał, że teoria multiświata nie jest już nauką. – Nie chodziło mu o to, że nie można przeskoczyć do innego wszechświata i go sprawdzić. Problem polega na tym, że nie można sformułować choćby nawet niejasnych przewidywań dotyczących tego, co powinniśmy obserwować w naszym wszechświecie. Tego Stephen nie akceptował. Mówił, że musi być coś nie w porządku z tym podobnym do boskiego punktem patrzenia na kosmos. To dało nam energię do działania.
Słabnący Hawking zobowiązał przyjaciela, by o tym działaniu opowiedział. A Hertog, naukowiec z Katholieke Universiteit Leuven, dotrzymał słowa – w formie niezwykłej, przekraczającej granice dziedzin książki „O pochodzeniu czasu” (w Polsce wydanej niedawno przez wydawnictwo Zysk i S-ka). Jest ona także odpowiedzią na postulaty niemieckiej filozofki Hannah Arendt, sformułowane 60 lat temu, w epoce gwałtownej ekspansji technologii i nauki.
Arendt w kosmosie
Nauka współczesna to wspaniałe osiągnięcie. Rozwój wyrządził jej jednak pewne szkody. Krok po kroku wystawiał człowieka poza obręb kosmosu. Aż wystawił zupełnie. Tam, na zewnątrz, musi się bowiem ustawić naukowiec chcący uzyskać perspektywę archimedesową, czyli obiektywne zrozumienie badanych obiektów i zjawisk. – Takie podejście świetnie działa w laboratorium – mówi Hertog. – Kłopoty zaczynają się dopiero, kiedy zadajesz głębsze pytania: Co czyni wszechświat sprzyjającym życiu? Jaki jest związek między naszym istnieniem a sposobem działania kosmosu?
Arendt obawiała się tej alienacji człowieka ze świata – przypomina Hertog. Przekonywała, że w dążeniu do spojrzenia z góry jest coś pysznego, może nawet władczego – coś z chęci zbudowania sztucznego świata, „technotopu”. W eseju „Podbój kosmosu a ranga człowieka” Niemka wyrażała nadzieję na pojawienie się nowego światopoglądu, bardziej geocentrycznego i antropomorficznego: „Nie w dawnym rozumieniu, gdzie Ziemia jest centrum wszechświata, a człowiek zajmuje najwyższe miejsce w hierarchii istnienia. Ale geocentryczny w tym sensie, że Ziemia, a nie punkt poza wszechświatem jest punktem centralnym i domem ludzkości. I antropomorficzny w tym sensie, że człowiek będzie traktować własną skończoność jako jeden z elementarnych warunków, dzięki którym jego wysiłki naukowe będą w ogóle możliwe”.
– Lubię u Arendt to, że myślała jednocześnie w dwóch kategoriach: nauk humanistycznych i przyrodniczych. Próbowała znaleźć mosty, głębsze związki między nimi – mówi Hertog, który wspólnie z Hawkingiem podsuwa propozycję takiej właśnie perspektywy – zapobiegającej alienacji nie tyle ze świata, co z całego wszechświata.
Darwin w istocie
W ich ujęciu cała rzeczywistość jest jak pojedyncza cząstka, opisywana prawami mechaniki kwantowej: jej właściwości niejako ustalają się dopiero w chwili obserwacji. Przy czym może się to odbywać bez udziału świadomości. Cząstki mogą ustalać owe własności w interakcji z otoczeniem. Nie inaczej miałoby być z kwantowym wszechświatem Hawkinga i Hertoga. W nim jednak rośnie znaczenie człowieka: „Namacalna rzeczywistość fizyczna wyłania się z szerokiego horyzontu możliwości za pomocą ciągłego procesu zadawania pytań i dokonywania obserwacji” – pisze Hertog w „O pochodzeniu czasu”.
Zdaniem Hawkinga i Hertoga ewolucji podlegały nie tylko materia, ale także prawa fizyki. Nabierały znanego nam kształtu wraz z dojrzewającym wszechświatem. Wpływały na nie przypadkowe wariacje, efekty kwantowych fluktuacji – odpowiedniki mutacji w teorii Darwina. I to ona – ewolucja właśnie – jest jedyną prawdziwie pierwotną zasadą. Prawem praw. Dwaj kosmolodzy sugerują, że dzieje wszechświata, podobnie jak ewolucja gatunków, stają się zrozumiałe dopiero w retrospekcji. – Przecież Darwinowi nie chodziło o przewidywanie rozwoju drzewa życia, a jego rekonstrukcję – przestrzega Hertog. Wspaniałość jego teorii polega między innymi na tym, że nie potrzebował bilionów innych planet, żeby zrozumieć biologię ewolucyjną na Ziemi. Z kosmologią kwantową jest podobnie.
W im dalszą przeszłość zaglądamy, tym prostsze struktury widzimy. Hawking i Hertog twierdzą jednak, że wraz z tym upraszczaniem rozmyciu ulegają też prawa. I w końcu sam czas też się rozmywa. Przyczynowość i czas uważają bowiem za wielkości emergentne, wyłaniające się z interakcji między niezliczonymi cząstkami. „Początek czasu jest nie tylko początkiem wszystkiego materialnego, co istnieje” – pisze Hertog. Jest ostateczną granicą tego, co można powiedzieć o naszej przeszłości. Zupełnie jakby był we wszechświat wbudowany jakiś mechanizm, który stawia granicę tego, co można o nim powiedzieć.
Nie sposób zaprezentować kosmologię kwantową – wykorzystującą elementy teorii strun, tzw. zasady holograficznej oraz innych wyrafinowanych narzędzi współczesnej fizyki – bez dramatycznych uproszczeń. To dlatego, między innymi, Hertog napisał książkę. A nawet ona ugina się pod ciężarem szczegółów, które stają się zrozumiałe tylko wtedy, gdy zapisać je w języku matematyki. Szukając sedna tej wizji, być może należałoby wskazać „Wojnę i pokój” Lwa Tołstoja albo „Fundację” Isaaca Asimova, albo dowolny tytuł Thomasa Pynchona – dowolną powieść o uwikłaniu bohaterów w świat i świata w los bohaterów. O mimowolnym stwarzaniu rzeczywistości poprzez samą w niej obecność.
Ta analogia ma dodatkowy poziom. Czytelniczka i czytelnik wędrując w ogrodzie rozgałęziających się możliwych interpretacji, wybiera jedną ścieżkę – rozszyfrowując przypuszczalne zasady i nadając powieści sens. Jak kosmolodzy. Jeden z nich, znakomity John Wheeler, pisał w eseju „Genesis and Observership” z roku 1977, że na mocy praw mechaniki kwantowej „jesteśmy nieuchronnie zaangażowani w kształtowanie tego, co wydaje się dziać”. „Tworzymy świat tak samo, jak wszechświat tworzy nas” – pisze zaś Hertog.
Hawking w podróży
W kosmogonii kwantowej traci rację bytu pytanie o zagadkową przyjazność wszechświata wobec życia, jakie znamy. O dręczący niektórych kosmologów fakt, że fizyka wydaje się sprzyjać powstaniu człowieka – bo gdyby wartości stałych pojawiających się w równaniach, mas czy ładunków cząstek elementarnych były inne niż obecnie, biosfera by nie zaistniała. Wszechświat Hawkinga i Hertoga sam kreuje własną bioprzyjazność. Zgodnie z ich teorią „życie i wszechświat niejako pasują do siebie, ponieważ w głębszym sensie są razem powoływane do istnienia”.
Skupienie na tego rodzaju „nie fizycznym” problemie może się wydawać zaskakujące u Hawkinga, nieskorego do metafizycznych dywagacji. Ale nie Hertogowi. – Już w późnych latach 90. uderzyło mnie, że Stephen jest jednym z niewielu naukowców kierujących się naprawdę wielkimi pytaniami filozoficznymi. Jego badania Wielkiego Wybuchu i czarnych dziur dotyczyły w istocie kondycji ludzkiej, naszego miejsca we wszechświecie. Pogłębialiśmy ten humanistyczny aspekt naszej pracy przez 20 lat. Zdałem sobie wtedy sprawę, że Stephena motywuje nie abstrakcja matematyczna, a coś głębszego. Hertog uległ uzasadnionemu wrażeniu – bo Hawkingów było dwóch. Wczesny i Późny.
Pierwszy był jak Albert Einstein i inni, których w latach 60. krytykowała Hannah Arendt – fizycy należący do pokolenia usiłującego znaleźć Teorię Wszystkiego. Ostateczne prawo wszechświata, niezależne od udziału człowieka, dające obiektywne zrozumienie, dlaczego rzeczywistość jest, jaka jest. – Stephen należał do tej grupy, bo w niej się wychował – mówi Hertog.
W tym najpopularniejszym schemacie myślenia o kosmosie był – i wciąż jest – co najmniej jeden fundamentalnie zastanawiający element. Wynikał z teorii Einsteina i mówił, że śledząc pradzieje, dotrzemy do początku wszechświata zwanego Wielkim Wybuchem. A tam teoria się zapada. – Przez całe dziesięciolecia fizycy próbowali jakoś obejść tę konkluzję – mówi Hertog. I mimo angażujących dziesiątki, a może i setki tysięcy osób wysiłków – bez sukcesu. Teorie najbliższe realizacji tego celu, zakładające istnienie wieloświata, nie mają mocy predykcji i wyjaśnień, co zaczęło budzić sprzeciw Hawkinga.
Rodził się Stephen Późny, szukający obrazu szerzej obejmującego rzeczywistość. – Był jednak bardzo ostrożny, zbaczając z drogi równań – wspomina Hertog. – Bo wydaje się, że istnieje pewna magiczna linia. Jeśli powędrujesz za nią, stracisz umocowanie w nauce. Jeśli jednak pozostaniesz za blisko równań, utracisz swój humanizm. Hawking nie nazwałby tego, jak sądzę, filozofią. Powiedziałby raczej, że po prostu próbowaliśmy czytać nasze równania w przenikliwy, głęboki, ludzki sposób. Zdaliśmy sobie sprawę wcześnie, niedługo, trzy, cztery lata po rozpoczęciu współpracy w roku 2002, że problem kosmologii leży w punkcie widzenia, w epistemologii. Ale niejako wywrócić ją na lewą stronę jest bardzo trudno. Bo w fizyce jesteś skrępowany przeróżnymi regułami matematycznymi i spójnością systemu. Dlatego jemu i Hawkingowi naszkicowanie nowej kosmogonii zajęło dwie dekady.
Tyle właśnie lat Thomas Hertog, urodzony w 1975 r., przeszedł w towarzystwie Brytyjczyka. Był w centrum towarzyszącej mu grupy. A może raczej szkoły. – Stephen nie mógł pisać równań, rozwinął więc własny sposób myślenia o łączeniu mechaniki kwantowej z grawitacją. Bardziej obrazkowy, geometryczny. To było bardzo stymulujące środowisko, bardzo intymne, nieduże, w sumie liczące zwykle 10–20 osób. Choć oczywiście była też diaspora – wspomina. Teraz zajmuje się dalszym poszerzaniem tej grupy. Buduje w Leuven własną, nieformalną szkołę. Rozwija wątki kosmologii kwantowej, bo przecież wspólnie zdołali zarysować tylko szkic. I szuka sposobów na jej doświadczalną weryfikację.
– Nowa perspektywa ma moc przewidywania, której nie mieliśmy w teorii multiświata, gdzie wszystko było przypadkowe – mówi. Trzeba szukać potwierdzających ją skamielin, pozostałości pradawnego wszechświata. Zbadać charakterystyczne zmarszczki czasoprzestrzeni, ślady po gwałtownej ekspansji. – Nie da się tego zaobserwować w zakresie fal elektromagnetycznych – wyjaśnia. – Musimy rozwijać astronomię fal grawitacyjnych, która sonduje głębokie fazy kosmosu.
Hertog w nadziei
Teoria Hawkinga i Hertoga ma pewną zasadniczą „wadę”. Każe definitywnie zapomnieć o Teorii Wszystkiego. W każdym razie w takiej formie, jakiej niektórzy by pragnęli. Może nawet ustawia ją na półce z reliktami przestarzałego światopoglądu. Uwalnia ją, jak pisze Hertog, od „wszelkich roszczeń do prawdy absolutnej”. – Ludzie sądzili, że taka teoria da nam fundamenty, na których można będzie budować wszystko – chemię, biologię. Prawie platońską prawdę. A my mówimy: Spójrzcie, nawet prawa fizyki są częścią ewolucji. I znikają w Wielkim Wybuchu, który jest horyzontem epistemologicznym, granicą ich zasięgu. Porzucamy cel fizyki. Porzucamy cel Einsteina, czyli odnalezienie matematycznej, niezależnej od tego, co można nazwać kondycją ludzką, teorii, która mówi Wszechświatowi, jaki ma być.
Niektórzy będą zawiedzeni. Ale nie inaczej było, kiedy swoją teorię ogłosił Karol Darwin. Straciliśmy nadzieję na zdolność przewidywania, dokąd zmierza przyroda, ale zobaczyliśmy schemat ewolucji gatunków. – Jeśli rozszerzymy to darwinowskie myślenie na fizykę, zaczniemy dostrzegać związki między cząstkami, siłami, fizyką i życiem – przekonuje Hertog. – Jak Hannah Arendt Stephen tak bardzo kochał świat, że chciał go sobie wyobrazić na nowo.
|
|
„O pochodzeniu czasu. Ostateczna teoria Stephena Hawkinga”
|