Esej 

Czesław Kajtoch

Fizyka a świat człowieka

Przyrodo, puchu marny, ty wietrzna istoto

Słowo „fizyka” budzi u większości osób raczej negatywne skojarzenia. Dotyczy to nie tylko uczniów objętych procesem edukacji, ale także dorosłych, którzy na co dzień korzystają z osiągnięć tej nauki. Tragedia społeczeństwa i reprezentujących go struktur uwidacznia się, gdy poglądy o redukcji kosztochłonnych nauk ścisłych pojawiają się w ustach decydentów. Można zrozumieć, że czyjeś wcześniejsze kłopoty z naukami ścisłymi odcisnęły piętno na całym ich życiu; niektórzy nie rozumieją, że brak sukcesów z dziedzi ny fizyki, matematyki, techniki lub innych nauk ścisłych cofnąłby nas do „epoki kamienia jeszcze nie rozłupanego”, ale równocześnie - chcą czerpać z ich osiągnięć pełnymi garściami. I często tak postępują. Znajdują łatwe usprawiedliwienie, bo w końcu ktoś wytwarza, by korzystać mógł ktoś. Niestety w praktyce nie jest to ten sam ktoś

Powyższe dywagacje pojawiają się w różnych okresach i na rozmaitych szczeblach nauki i gospodarki. Coraz częściej zwraca się uwagę na niebezpieczne wychylenie wahadła edukacji w kierunku niektórych nauk - chociażby zarządzania i marketingu bądź niektórych przedmiotów rodem z poprzednich formacji społeczno-politycznych. Społeczeństwa - choć raczej należałoby powiedzieć: ludzkość trzeciego tysiąclecia - nie mogą bazować tylko na spożyciu produktów pracy osób spod znaku „papieru i pióra” lub „tablicy i kredy”. Coraz częściej też mówi się o dynamicznym rozwoju nauk ścisłych w najbliższej przyszłości. Miałby on wypełnić wytworzone w niektórych krajach nisze edukacyjne, gospodarcze i społeczne. To nie pomyłka. To ludzie z wygimnastykowanym umysłem „ścisłowca” mają największe szanse na przyczynienie się do przyspieszenia rozwoju ludzkości. Ktoś powie w tym miejscu, że to bzdura, bo tacy ludzie stworzyli broń masowego rażenia. A ja odpowiem, że nie znam przypadku, aby „prawdziwy naukowiec” był szefem rządu i decydował o przyznaniu funduszy na wytworzenie, produkcję i użycie tego typu broni. Co więcej, nie znam „prawdziwego naukowca”, który dążyłby do udziałów w takim rządzie (i każdym innym) - bo każdy jest na to zbyt mądry. Oczywiście nie oznacza to negacji istnienia i rozwoju nauk humanistycznych. Postuluję tylko o powrót do odpowiednich proporcji i równowagi. Jej zachwianie w społeczeństwie jest równie groźne, co zachwianie równowagi w przyrodzie. Wspomniane wyżej nisze, związane z opóźnieniem w rozwoju nauk ścisłych, będą w najbliższych latach największą szansą dla osób szukających zatrudnienia. Już teraz poszukiwani są fizycy, informatycy, matematycy, technicy - i to w wielu firmach, które bazują na nowoczesnych technologiach.
 
Wracając do głównego nurtu rozważań, należałoby zatem sprecyzować pojęcia: „fizyka” oraz „świat człowieka”. W klasycznym ujęciu fizykę określa się jako naukę obejmującą zjawiska występujące w przyrodzie i opisującą relacje między nimi, formułowane w postaci praw fizycznych (ilościowych związków przyczynowo-skutkowych). Taka definicja niesie dzisiaj, przy szerokim pojęciu słowa przyroda, znacznie głębszy zakres zainteresowań poznawczych fizyków. Konsekwencją tego jest powstanie nauk pokrewnych: biofizyki, fizyki medycznej, fizyki matematycznej, fizyki technicznej, także chemii fizycznej i wielu innych. Analiza relacji jakościowych i ilościowych cech występujących w przyrodzie oraz konieczność ich szybkiego i głębszego opracowania dała podwaliny gwałtownemu rozwojowi informatyki i jej pochodnych - chociażby teleinformatyki. Fizyka okazuje się zatem obok filozofii nauką fundamentalną, z której wywodzą się nauki pokrewne.
 
Drugi człon występujący w temacie jest chyba trudniejszy do zdefiniowania. Co gorsza, każde z dwóch pojęć (i „świat”, i „człowiek”) już z osobna nastręcza kłopoty definicyjne, a zestawienie ich w jednym semantycznym wyrażeniu może oznaczać klęskę osoby definiującej. Powyższy temat zakrawa wobec tego na horror. Wróćmy więc do początku.
 
Świat... Co kryje się pod tym określeniem? Zależy, kogo zapytać. Dla większości ludzi w Polsce świat zaczyna się i kończy w dniu wypłaty. Naukowiec zajmujący się inżynierią genetyczną może stwierdzić, że wszystko o świecie, przynajmniej tym bliższym, zapisane jest między innymi w RNA. Jeśli jego ogólna struktura jest jednakowa dla wszystkich organizmów żywych, a ich RNA różni się w swej sekwencji o kilka lub kilkanaście procent, to świat jest zaprogramowany przez??? I tu rodzi się pytanie, na które odpowiedzi jedni szukają w Biblii, a inni w teoriach ewolucji organizmów żywych.
 
Zapytajmy fizyka, astronoma, kosmologa - czym jest dla nich świat? Już przy pierwszym z nich pojawi się problem. Innej odpowiedzi można się spodziewać od fizyka-teoretyka, a innej od „doświadczalnika”. Tu oburzą się na mnie koledzy. Jak to - przecież jest jeden świat. Ja też tak kiedyś myślałem i wcale nie jestem teraz tego taki pewny. Umówmy się, że pierwszy z nich będzie preferował opis materii na poziomie cząstek elementarnych i opis probabilistyczny oparty o prawdopodobieństwo wystąpienia zjawisk fizycznych, wykorzystując do tego niejednokrotnie sobie tylko znany, czasem stworzony przez siebie, aparat matematyczny. Wzbudza on w ten sposób powszechną niechęć do zajmowania się fizyką szczególnie wśród młodych pretendentów do kolejnych poziomów wtajemniczenia. Muszę przyznać, że i ja długi czas tak pojmowałem rolę teoretyków, dopóki nie przeczytałem trochę publikacji z zakresu kosmologii. O tych kilka za dużo. Teraz zmieniłem zdanie co do roli tej nauki w przyszłości cywilizacji. Niestety, nie mogę zmienić zdania w części dotyczącej statystycznej komunikatywności niektórych kolegów teoretyków. Ilu z nich potrafiłoby w przystępnej formie mówić o zagadnieniach fizyki teoretycznej? Ktoś powie, że są to „trudne tematy”. Zgoda, ale kto jak nie specjalista powinien umieć mówić o nich w przystępny sposób? Przecież i „łatwe tematy” kilkadziesiąt lat temu były dostępne „wybrańcom” (przypomnijmy teorię względności Einsteina). A wracając do „doświadczalnika” - tutaj, prosząc o wyrozumiałość kolegów po fachu, należałoby oczekiwać pojmowania świata przez wyniki na ogół kosztownego eksperymentu. I nie ma tu zbyt dużo miejsca na dowolność w interpretacji czy tworzenie wyimaginowanych teorii (choć i takie sytuacje mają miejsce). Te eksperymenty są prowadzone zarówno w kierunku mikro-, jak i makroświata. Oba kierunki badań prowadzą do pogłębienia naszej wiedzy o tym, co małe i o tym, co duże. I dlaczego takie jest małe, gdy duże ma określone własności i odwrotnie.
 
Pytanie o definicję świata skierujmy teraz do astronomów, a potem do kosmologów. Teraz dopiero „zaczną się schody”. Jak definiować coś, co oglądamy na „filmie wyświetlonym” miliony i miliardy lat wcześniej? Jak pogodzić pojawiające się coraz to nowe pytania dotyczące powstania, ewolucji i przyszłości wszechświata? Ktoś powie: „a co mnie to obchodzi, przecież te zjawiska odbywają się w skali czasu nie przystającej w żaden sposób do czasu życia człowieka”. I jest w tym jakaś prawda. Lecz nie cała prawda. Nikt nie zagwarantuje, że zjawiska uważane za niesłychanie mało prawdopodobne nie staną się udziałem naszej cywilizacji. Nie bez powodu powstały ośrodki mające za zadanie śledzenie obiektów w „najbliższym” otoczeniu Ziemi. Nie bez powodu przygotowywane są plany na wypadek obrony naszej planety przed niepożądanym oddziaływaniem zewnętrznym. Ostatnio coraz częściej mówi się o zmianie - przeorientowaniu - pola magnetycznego Ziemi. Choć jest to proces trwający setki tysięcy lat, to tak się pechowo składa, że właśnie jesteśmy jego świadkami. Ponieważ wiąże się on ze zmianą biegunowości i przejściem przez „zero magnetyczne”, może mieć katastrofalny wpływ na naszą cywilizację. Zanik pola magnetycznego oznaczałby unieruchomienie wszystkich systemów telekomunikacji satelitarnej, systemów obronnych (rejestracji obiektów i naprowadzania pocisków), chaos gospodarczy, zakłócenie biologii organizmów żywych, itd.
 
Choć astronomia serwuje nam modele wynikające z filmów puszczonych w różnych kinach i o różnym czasie, dane obserwacyjne pozwalają na wyciągnięcie istotnych wniosków dotyczących struktury i ewolucji wszechświata w stosunkowo bliskim otoczeniu (jak na skalę kosmologiczną). Przyjmujemy też, że w tym zakresie obowiązują te same prawa fizyki, co na Ziemi. Co się jednak stanie, gdy zapytamy: co było na początku, albo co będzie w bliskiej przyszłości, albo - w przypływie „złośliwości twórczej” - co będzie na końcu ewolucji wszechświata? I tu wchodzimy w zakres nauki zwanej kosmologią, która to nauka bardziej opiera się na wyimaginowanych hipotezach niż na weryfikowalnych tezach. I choć tak nieładnie wyraziłem się o tej nauce to przyznam, że działa ona na człowieka „jak magnes”. Przeczytane przeze mnie książki z zakresu kosmologii, napisane przez uznane autorytety światowe, doprowadziły mnie - i nie tylko mnie - do pewnej konkluzji. W fizyce znane jest fundamentalne prawo Gaussa wiążące charakterystykę źródła z charakterystyką pola. Mówiąc „po ludzku” - to, co dzieje się wokół źródła, zależy od cech tego źródła. Jeśli przyjmiemy w teorii Wielkiego Wybuchu, że początkowa osobliwość rozwinęła się w obserwowane: energię, przestrzeń, czas, masę, ładunek (a może coś jeszcze) z „czegoś początkowego”, będzie to znaczyło, że wszystkie wymienione cechy fizyczne mogły mieć wspólne „praźródło”. Wynika stąd, że działania zmierzające do powstania teorii unifikacji lub szerzej „ogólniej teorii wszystkiego”, mają szanse powodzenia. Zastanawiające jest, dlaczego symetria przy powstawaniu ładunków dodatnich i ujemnych w pierwszym okresie inflacji nie występuje (tak mi się wydaje) w innych własnościach powstającej, zmieniającej się materii. Może w odpowiedzi na to pytanie tkwi rozwiązanie problemu związanego z „brakiem masy” czy przyspieszaniem ekspansji wszechświata - druga inflacja?
 
A teraz najgorsze. „Fizyka a świat człowieka”. Właściwie wszystko już było. Ale „po kawałku”. I niech to ktoś teraz poskłada. Czy znajdzie się ktoś na tyle odważny? Tak. Są tacy maniacy wśród fizyków. To oni na przekór przeciwnościom i stojąc pozornie na przegranej pozycji podejmują to wyzwanie. Nie tylko dla siebie. Dla nas wszystkich. Dajcie im szansę!
 
Jeśli ktoś miałby kłopoty z interpretacją tego artykułu to podpowiadam, że jest on za, a nie przeciw.
 

Czesław Kajtoch