Znikanie to taki termin potoczny z życia codziennego. My, fizycy nie mamy nic do powiedzenia na ten temat. Ale w pewien przekorny sposób znikanie leży u podstaw nauki – z profesorem Stanisławem Bajtlikiem, astrofizykiem, w czasie trwania projektu „Zniknij nad Wisłą”* rozmawia Bogna Świątkowska.

<<< Honza Zamojski, Wyspa, w ramach cyklu Zniknij nad Wisłą, 2009, fot. Jerzy Gumowski

<<< Natalia Romik, Predator - Rozproszenie, realizacja w ramach cyklu Zniknij nad Wisłą, 2009

Znikanie wydaje się być terminem dość trywialnym, w każdym razie nie naukowym. Od dziecka słyszymy w szkołach, że to co jest z jednej strony równania musi się równać drugiej stronie, nic w przyrodzie nie ginie, z prochu powstałeś, w proch się obrócisz, i tak dalej. Funkcjonujemy w zamkniętym obiegu. Znikanie jako takie może być jakąś ciekawą kategorią w sensie intelektualnej gimnastyki, ale czy ono w ogóle mieści się w kręgu zainteresowania świata nauki?
Kiedy zaproponowaliście mi rozmowę na ten temat, w pierwszej chwili chciałem odmówić. Uznałem, że to będzie niepoważne. Znikanie to taki termin potoczny z życia codziennego. My, fizycy nie mamy nic do powiedzenia na ten temat. Ale po zastanowieniu uznałem, że w pewien przekorny sposób znikanie leży u podstaw nauki.
Przytoczę taką anegdotę. Ze dwa lata temu w czasie festiwalu nauki, tutaj w budynku Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN, mój przyjaciel, profesor Marek Abramowicz z Goeteborga wygłaszał wykład popularno-naukowy. Po wykładzie zadawano pytania. Ktoś z publiczności zabrał głos i nie postawił pytania, ale wygłosił przemówienie podczas którego stwierdził: „Panie profesorze, przecież wszyscy wiemy, że nic w przyrodzie nie ginie”. Wtedy mój przyjaciel przerwał mu: „Jak pan może mówić takie rzeczy? Mnie wczoraj zginęły okulary!”. I to była bardzo głęboka uwaga.
To nie jest tak, że nic nie znika. Znikają okulary, pieniądze znikają, różne rzeczy. Natomiast są pewne rzeczy, które nie znikają. Historia nauki to historia dochodzenia do prawd i praw mówiących o tym co nie może znikać.
Pod koniec XVIII wieku Lavoisier i Łomonosow odkryli prawo zachowania masy. Odkryli, że kiedy w wyniku reakcji chemicznych jakaś substancja znika, to nie może zniknąć bez śladu. Muszą być jakieś produkty tego znikania. I że masa łączna tych produktów musi być równa masie tej substancji, która zniknęła. Jeśli zostawimy na przykład na spodku wodę, to po jakimś czasie ona zniknie. Ale gdybyśmy dokładnie obserwowali ten proces znikania, to zauważylibyśmy, że co prawda ubyło nam wody, ale przybyło pary wodnej. Mówi się „znika jak śnieg na wiosnę”, a śnieg znika tylko pozornie, bo śnieg przemienia się w parę wodną. Woda wsiąka w grunt, albo spływa potokami do rzek. A para wodna w powietrzu ponownie kondensuje, tworzy chmury, spada w postaci deszczu - wszyscy znamy ze szkoły podstawowej obieg wody w przyrodzie.
Tak więc fizycy odkryli, że liczba okularów na świecie może się zmienić, co oznacza, że pewne okulary znikają, znikają pewne normy kulturowe, znikają pewne produkty, nie uświadczysz wozów drabiniastych, dziś prawdziwych Cyganów już nie ma, zniknęli, i tak dalej, natomiast są takie wielkości, które nie mogą zniknąć.
W klasycznej fizyce, tej przed fizyką kwantową, przed fizyką relatywistyczną czyli związaną z teorią względności Einsteina, takimi wielkościami były: energia, pęd i moment pędu. Pęd to jest iloczyn, czyli wynik mnożenia: masa razy prędkość. Moment pędu to jest z kolei rodzaj iloczynu związany z tym jak masa jest rozłożona w ciele, a tym jak prędko się ciało obraca.
I okazało się - fizycy to zrozumieli w XIX i początku XX wieku, że zasady zachowania mają bardzo głębokie znaczenie. Dlatego, że one odpowiadają fundamentalnym symetriom przyrody. Zasada zachowania energii, mówi, że łączna energia układu, wszystkich form energii w układzie przed jakimś procesem jest równa energii po procesie i wykonanej pracy.
To jest pierwsza zasada termodynamiki. Związane jest to z symetrią w czasie. Bardzo upraszczając sprawę oznacza to, że jeśli będziemy przeprowadzali jakiś eksperyment dziś i za tydzień w takich samych warunkach, to wyniki będą takie same. Czyli mamy symetrię w czasie.
Z kolei zasada zachowania pędu, czyli iloczynu: masa razy prędkość, jest związana z symetriami w przestrzeni. Jeżeli przeprowadzimy jakiś eksperyment na tym stole i następnie przeniesiemy ten układ na tamten stół i powtórzymy ten eksperyment, to wynik będzie taki sam. A zasada zachowania momentu pędu jest związana z symetrią względem obrotów. Jeżeli weźmiemy jakiś układ doświadczalny, obserwujemy jakiś zjawisko i mierzymy jakieś wielkości, a następnie ten stół obracamy i powtarzamy, okaże się że wynik jest taki sam. A wcale nie jest to takie oczywiste. Okazuje się, że w przyrodzie prawa fizyki mają właśnie taką symetrię.
Obowiązuje zasada zachowania ładunku elektrycznego, Jest coś takiego jak ładunek elektryczny, elektrony niosą ładunek ujemny, protony dodatni. Okazuję się, że co by się nie działo z tą mieszaniną cząstek, to łączny ładunek elektryczny tych cząstek przed zjawiskiem musi być równy łącznej wartości ładunku elektrycznego po. Jest to z kolei związane z głęboką symetrią istniejącą w przyrodzie, tak zwaną symetrią cechowania pola elektromagnetycznego. Ten fakt wynika z fundamentalnych, najgłębszych własności świata.
Można powiedzieć, że przynajmniej od pewnego czasu rozwój fizyki polega na odkrywaniu coraz głębszych symetrii, jakie występują w przyrodzie.
Te symetrie są coraz bardziej ukryte, coraz trudniejsze do dostrzeżenia, ale wbrew temu, że formalizm matematyczny, którego używamy do ich opisu, jest coraz bardziej skomplikowany, a fizycy muszą znać coraz bardziej wyrafinowaną matematykę, to jednocześnie można powiedzieć, że to wszystko jest coraz prostsze. Docieramy do najbardziej fundamentalnych symetrii jakie przyroda ma. Z tych symetrii wynikają prawa fizyki, wynika to, jaki ten świat jest. Można więc powiedzieć tak – odkrywanie, które wielkości fizyczne są zachowane, a które nie, jest tym programem, który fizycy od dłuższego czasu realizują.
Podam taki przykład. Jak wszyscy wiemy, w 1905 r. doszło do rewolucji. Albert Einstein opublikował pięć prac, które wstrząsnęły światem. Przed nim sądzono, że pewne wielkości związane z przestrzenią i czasem są obiektywne, niezależne od obserwatora, takie jak na przykład odległości między dwoma punktami w przestrzeni, albo odstęp czasu, jaki upływa między dwoma zdarzeniami. Wydawałoby się, że każdy, kto by je mierzył, uzyska taki sam wynik. On pokazał, że z eksperymentów, które dowodziły, że prędkości światła jest stała, niezależna od obserwatora, wynika że tak nie jest, że odległości między punktami w przestrzeni zależy od obserwatora. Że to, jak długi jest ten stół, zależy od tego, kto to mierzy, że ja, siedzący przy tym stole, mierzący tę długość, dostanę inny wynik niż ktoś, kto z dużą prędkością obok tego stołu będzie przejeżdżał. To będą dwa różne wyniki. I podobnie jest z odstępami w czasie.
Z tego wszystkiego wynika, że przynajmniej dla niektórych zdarzeń nawet kolejność zdarzeń jest względna, nie jest zachowana, że może się odwrócić, w zależności od tego kto te zdarzenia obserwuje.
Bardzo często ludzie mówią, że z teorii Einsteina wynika, że wszystko jest względne. To jest najgłupsze zdanie, jakie można niej wypowiedzieć – jest bowiem przeciwnie. Teoria względności oparta jest na dostrzeżeniu przez Einsteina, które wielkości są bezwzględne, nie zależą od obserwatora. To jest jej fundament. I można by wręcz zaproponować, żeby ta teoria nie nazywała się teorią względności, tylko teorią bezwzględności, albo jeszcze lepiej - teorią niezmienniczości, czyli teorią dotyczącą tych wielkości, które są niezmienne i dla każdego obserwatora takie same. I okazuje się, że taką wielkością jest odległość między zdarzeniami. Nie w takim sensie, że podajemy odległość w przestrzeni - podajemy odległość w czasie. Łączna odległość jest mierzona w specjalny sposób, w czterowymiarowej czasoprzestrzeni i okazuje się niezmiennikiem, jest taka sama dla wszystkich obserwatorów. Można więc powiedzieć tak, że u podstaw fizyki, u podstaw naszego opisu świata, leży wybór, wyróżnienie tych wielkości, które nie znikają, które są niezmiennicze, takie same dla wszystkich obserwatorów, i że te prawa zachowania ładunku, pędu, momentu pędu, energii wiążą się, z Fundamentalnymi własnościami przyrody, wynikającymi z tych podstawowych praw przyrody.
Ale żeby nie było tak prosto - otóż są rzeczy, które giną w przyrodzie, i to powiedzenie, że nic w przyrodzie nie ginie, nie jest do końca prawdziwe.
Z teorii względności Einsteina wynika, że mogą istnieć czarne dziury. To najbardziej niezwykłe obiekty, jakie są - to prawdziwe dziury w przestrzeni i czasie. Jeżeli lubicie strudel, taki prawdziwy austriacki strudel z jabłkami lub wiśniami, to wiecie jak się go robi. To jest ciasto, które trzeba rozwałkować na bardzo cienką warstwę, i to musi być ogromna płachta, którą się potem zwija. Jak to się rozwałkuje i rozciągnie za bardzo, to się robią dziury. Otóż przewiduje się, ze w pewnych sytuacjach, sama czasoprzestrzeń może zostać tak rozciągnięta, że zostanie rozerwana, powstanie taka dziura w przestrzeni i czasie. Co więcej, jak coś wpadnie do tej dziury, to wypada z istnienia, przestaje najdosłowniej w świecie istnieć, znika. Najprościej mówiąc – czarna dziura realnie istnieje, nie tym sensie w jakim jest dziura w materiale czy cieście - to jest coś czego właściwie nie ma, tak jak dziura w ciastku czy obwarzanku. Nie da się najeść tą dziurą. Tymczasem, taka czarna dziura w przestrzeni, w czasie, ma inne własności, jako że do pewnego stopnia jest i nie jest obiektem materialnym. Jest obiektem materialnym, ponieważ oddziałuje z innymi obiektami materialnymi. A więc, jeżeli taka czarna dziura znajdzie się w sąsiedztwie gwiazdy to będzie tę gwiazdę przyciągać, one mogą wokół siebie, jeżeli mają porównywalne masy, krążyć. Tej czarnej dziury nie będziemy widzieć, ale będziemy widzieć, że gwiazda krąży wokół jakiegoś pustego miejsca i na tej podstawie wywnioskujemy, że ta czarna dziura tam jest. Będziemy mogli jej przypisać masę związaną z przyciąganiem w związku z prawem powszechnego ciążenia. Tyle tylko, że aby utworzyć czarną dziurę, to trzeba materię, taką najzwyklejszą materię, ścisnąć, opakować w tak małej objętości, żeby pole grawitacyjne na jej powierzchni było tak silne, żeby nawet światło nie mogło się oderwać od powierzchni. Dla przykładu - gdyby chcieć zrobić czarną dziurę ze Słońca, to należałoby je tak ścisnąć, żeby cała jego masa, która jest około miliona razy większa niż masa Ziemi, zmieściła się w kulce o średnicy około trzech kilometrów. Gdyby chcieć zrobić czarną dziurę z Ziemi, to należałoby tę masę ziemską ścisnąć do rozmiarów kulki o średnicy półtora centymetra. Gdybyśmy byli w stanie tak tę materię ściskać, to byśmy zauważyli, że to słońce jest coraz mniejsze, coraz gorętsze, a w pewnym momencie znika. Otacza się horyzontem i nie jesteśmy w stanie widzieć nic, co jest pod tym horyzontem. I nigdy nie będziemy w stanie.
I teraz powstaje pytanie, czy na przykład badając wpływ grawitacyjny czarnej dziury na to, co się porusza wokół, dojdziemy do tego jaka jest masa.
Możemy powiedzieć, że to jest czarna dziura zrobiona ze Słońca, a to jest czarna dziura zrobiona z Ziemi, ale to wszystko. Nie będziemy w stanie powiedzieć, z jakiej materii powstała ta czarna dziura. Czy ona powstała ze starych telewizorów, czy ze stogów siana, czy z takiej plazmy, z jakiej zbudowane jest Słońce. Informacja, czym była ta materia, ile tam było elektronów, ile protonów, zostaje raz na zawsze schowana. Można tu znowu dać przykład czegoś, co znika, może zniknąć jakaś informacja, i jest nie do zrekonstruowania. W ogóle, to jest coś, co znika bezpowrotnie.

A teraz w drugą stronę. To teraz przykład czegoś, co powstaje z niczego. A przynajmniej tak nam się wydaje albo też nie potrafimy w żaden sposób odgadnąć, z czego to powstało. I tym czymś jest nasz wszechświat jako całość. Powstał około 14 miliardów lat temu w wyniku wielkiego wybuchu.
No i prawie od samego początku możemy tę ewolucję opisać. Znamy ją na podstawie wyników różnych obserwacji. Natomiast dlaczego nastąpił Wielki Wybuch, kosztem czego ten wielki wybuch nastąpił, albo czy cokolwiek było wcześniej niż ten Wielki Wybuch - na takie pytanie odpowiedzieć nie potrafimy i wydaje się w związku z tym, że nawet nie potrafimy sobie wyobrazić, jak taka odpowiedź mogłaby wyglądać, i dlatego wydaje się, i większość fizyków pewnie się z tym zgadza, że nawet jeśli stworzymy kiedyś taką doskonałą teorię wszystkiego, to i tak ta teoria nie będzie odpowiadała na stare pytanie postawione przez Leibnitza: dlaczego w ogóle istnieje coś raczej niż nic. I tutaj odpowiedź ludzi wierzących - dlatego, że Bóg stworzył wszechświat - też jest niezadowalająca. No, a kto stworzył Boga? Bóg jest odwieczny. No tak, ale skąd się wziął? Czy takie pytanie w ogóle ma sens, tego nie wiemy.

Nie mogę powiedzieć, żeby pański wykład jakoś mnie natchnął niechęcią do dalszego badania zjawiska znikania…
Jeden z twórców mechaniki kwantowej, wielki XX-wieczny fizyk Paul Dirac, na podstawie czysto teoretycznych rozważań doszedł do wniosku, że w przyrodzie powinien istnieć jakiś symetryczny świat antymaterii, a więc materii, która ma takie same własności jak materia, ale ma odwrócone znaki ładunków (anty-elektron z dodatnim ładunkiem elektrycznym, antyproton z ujemnym, anty-neutron czyli ten składnik jądra, który nie jest obdarzony ładunkiem, równy zero). Dodatkowa własność tej anty-materii jest taka, że po zetknięciu ze zwykłą materią ona znika. Elektron, spotkawszy się z anty-elektronem znika, zupełnie w taki sam sposób jak woda, która paruje. Ich energia związana z ich masą zostaje zamieniona na promieniowanie elektromagnetyczne, czyli te dwie cząstki znikają ale pojawiają się fotony, cząstki światła, które unoszą tę energię i mogą zostać zarejestrowane. I podobnie z protonem i anty-protonem, neutronem i anty-neutronem. Jeden z twórców mechaniki kwantowej, wielki XX-wieczny fizyk Paul Dirac, na podstawie czysto teoretycznych rozważań doszedł do wniosku, że w przyrodzie powinien istnieć jakiś symetryczny świat antymaterii, a więc materii, która ma takie same własności jak materia, ale ma odwrócone znaki ładunków (anty-elektron z dodatnim ładunkiem elektrycznym, antyproton z ujemnym, anty-neutron czyli ten składnik jądra, który nie jest obdarzony ładunkiem, równy zero). Dodatkowa własność tej anty-materii jest taka, że po zetknięciu ze zwykłą materią ona znika. Elektron, spotkawszy się z anty-elektronem znika, zupełnie w taki sam sposób jak woda, która paruje. Ich energia związana z ich masą zostaje zamieniona na promieniowanie elektromagnetyczne, czyli te dwie cząstki znikają ale pojawiają się fotony, cząstki światła, które unoszą tę energię i mogą zostać zarejestrowane.
I podobnie z protonem i anty-protonem, neutronem i anty-neutronem.
A więc tam, gdzie materia styka się z antymaterią następuje anihilacja, czyli można myśleć, że to znika, ale tak naprawdę jest to przemiana na inny rodzaj energii. I tak naprawdę takie procesy na masową skalę się obserwuje w laboratoriach fizycznych, w tych wszystkich akceleratorach gdzie powstaje antymateria, gdzie fizycy nauczyli się ją wytwarzać.

Czy są takie gałęzie fizyki które specjalizują się w odnajdywaniu znikania?
Nie. Ja myślę, że fizycy w ogóle nie używają takich kategorii. Interesują ich raczej, że coś znika i wtedy fizycy się zastanawiają - no dobrze, ale co się z tym stało? W latach 30. już wiedziano, jak zbudowany jest atom, że w pewnym sensie jest podobny do takiego miniaturowego układu planetarnego - z masywnym jądrem w środku, wokół którego krążą elektrony. Z kolei to jądro jest zbudowane z protonów i neutronów. Elektrony i neutrony są cząstkami trwałymi. Fizycy potrafią wyrwać je z atomów i obserwować, tak jak oglądamy telewizor starego typu z lampą kineskopową. Bo to przecież jest tak, że strumień elektronów jest przyspieszany i bombarduje ekran i pobudza tę substancję, którą ekran jest pokryty do świecenia. A więc potrafimy świetnie to wykorzystywać. Fizycy zauważyli w latach 30., że neutrony, w przeciwieństwie do protonu i elektronu, są stabilne. Neutron wyrwany z jądra atomowego po kilku minutach rozpada się. Obserwując proces rozpadu naukowcy zauważyli, że taki neutron rozpada się na proton i elektron. Nie wszystkie zasady zachowania są spełnione, zasada zachowania ładunku jest spełniona, bo elektron ma ładunek ujemny, proton dodatni. Było zero, jest suma zero. Natomiast, gdy przyjrzano się, jaka jest suma energii noszonych przez proton i elektron, i jaka jest suma pędów, to okazało się, że to się nie zgadza, że energia takiego neutronu przed rozpadem była inna, większa, niż energia tych produktów rozpadu. I podobnie pęd. Jak to możliwe? Fizycy już wtedy byli bardzo głęboko przekonani, że energia i pęd nie mogą znikać. I wtedy szwajcarski fizyk Wolfgang Pauli wysunął hipotezę, że my w tym bilansie nie uwzględniamy wszystkiego, co bierze udział w tej reakcji. Musi być więc jeszcze jeden składnik, który unosi część tej energii i część pędu. Pauli nazwał ten składnik małym neutronem, czyli neutrinem. 30 lat później ten rodzaj cząstek został bezpośrednio zarejestrowany w laboratorium. Dzisiaj wiemy,że neutron, swobodny neutron, poza jądrem atomowym rozpada się na proton, elektron i anty-neutrino elektronowe, które nosi taką ilość energii i pędu, że suma odpowiada zasadom zachowania energii i pędu.

No dobrze, a co z teoriami fizyków? One znikają gdy fizyka idzie naprzód?
Bardzo rzadko. W historii fizyki, można podać takie przykłady, ale nie była to żadna z wielkich teorii, a raczej szczegółowe rzeczy. To Thomas Kuhn, filozof nauki, wymyślił te zmiany, rewolucję naukową. Napisał książkę, którą narobił wiele zamętu, nie wiadomo zupełnie dlaczego, Struktura rewolucji naukowych. Twierdził w niej, że w nauce, choć miał na myśli fizykę, co jakiś czas następuje coś, co nazywał zmianą paradygmatu, czyli zmianą zestawu pojęć, zmianą metody badawczej, sposobu formułowania praw fizyki i tak dalej. Tak naprawdę w historii fizyki miał miejsce tylko jeden taki przewrót, gdy po Koperniku przyszli Galileusz, Kepler i Newton. I Hook. I oni stworzyli nowoczesną fizykę. Ale ja bym nawet tego nie nazwał rewolucją. Po prostu to, co było wcześniej, to nawet jeszcze nie była fizyka. Wraz z Keplerem, Galileuszem, Newtonem narodziła się nauka, którą dzisiaj nazywany fizyką. Natomiast to, że Einstein sformułował teorię grawitacji jako ogólną teorię względności, absolutnie nie obala teorii Newtona. Wszystkie nasze satelity, nasi astronauci, taikonauci i kosmonauci – wszyscy oni latają. I do obliczeń ich torów lotów i żeby np. dwa pojazdy gdzieś na orbicie się spotkały całkowicie wystarcza teoria Newtona.
Einstein zauważył tylko, że istnieje pewna granica stosowalności tej teorii i zbudował teorię, która jest szersza. Ale teoria Newtona siedzi w teorii względności. Jako szczególny przypadek w przypadku słabych pól grawitacyjnych, w przypadku małych prędkości, teoria względności redukuje się do teorii Newtona i podobnie jest z innymi teoriami fizycznymi.
Teorie nie znikają więc, poznajemy granice ich stosowania, budujemy teorie szersze i głębsze, pomagające opisać szerszy zakres zjawisk, ale nie wyrzucamy tych starych teorii do kosza, chociaż były takie szczegółowe teoryjki, po których dziś już prawie nic nie zostało. Na przykład kiedy ludzie nauczyli się stosować fale elektromagnetyczne, to nie mogli zrozumieć w jaki sposób fale mogą przenosić energię w próżni. Wszystkie fale z jakimi mieli wcześniej do czynienia to były fale mechaniczne. Na przykład teraz, kiedy mówię do pani, to generuję fale drgań powietrza, takich zgęszczeń i rozszerzeń fal powietrza, które to zaburzenia mechaniczne tego ośrodka trafiają do pani ucha i pobudzają tam tę błonę i młoteczek i sygnał jest przekazywany do mózgu i odbierany jako dźwięk. Fale na wodzie, fale sejsmiczne - to wszystko są zaburzenia jakiegoś ośrodka. Tymczasem tutaj wydawało się, że brakuje tego ośrodka. W jaki sposósb ta energia może być przenoszona? I wymyślono hipotezę tak zwanego eteru. Przyjęto, że cały wszechświat musi być wypełniony eterem. To miał być ośrodek o bardzo niezwykłych własnościach. Miał być nieważki po to, żeby się nie skupiał, nie opadał na gwiazdy, czy planety, żeby równomiernie wypełniał całą przestrzeń. Miał być to ośrodek idealnie sprężysty, tak, żeby fala elektromagnetyczna, przechodząc przez niego nie powodowała jego odkształcenia i nie traciła energii. Słynne doświadczenie Michelsona-Morleya miało wykryć ruch Ziemi względem tego ośrodka. Rozumowano, że skoro ośrodek wypełnia cały kosmos, to jak Ziemia porusza się, powinniśmy być w stanie zmierzyć jej prędkość względem tego ośrodka. Doświadczenie dało negatywny wynik. I to było podstawą sformułowania przez Einsteina szczególnej teorii względności. Wiemy, że eteru nie ma i że energia jest przenoszona przez zaburzenia pola elektromagnetycznego i może ona się rozchodzić w próżni.
Inny przykład - kiedyś ludzie nie rozumieli, dlaczego ciepło jest zawsze przekazywane od ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze, nigdy na odwrót. Nie znano budowy atomu ani fizyki statystycznej – wymyślono więc hipotezę takiego ośrodka o niezwykłych własnościach. Ten ośrodek nazywał się cieplikiem. Cieplik miał mieć taką zagadkową własność, że miał być niejako wchłaniany, tym bardziej do wnętrza ciała, im bardziej ciało miało wyższą temperaturę. Więc jak mieliśmy dwa ciała o różnych temperaturach i zetknęliśmy je ze sobą to ten cieplik przepływa z tego miejsca gdzie jest go więcej, czyli z ciała o wyższej temperaturze, do tego ciała gdzie jest go mniej, czyli ciała o niższej temperaturze. I to miało powodować wzrost temperatury jednego ciała i spadek temperatury innego. Teraz wiemy, że żadnego cieplika nie ma. Wiemy, że ciepło to energia chaotycznych drgań atomów i cząsteczek. Przy kontakcie ta energia jest przekazywana. Tak samo jak przekazywana jest energia kogoś, kto biegnie po zatłoczonych schodach w metrze i roztrąca ludzi, popychając ich na boki. Tak mniej więcej to działa.

Cieplik to taka jak z Leśmiana postać. No dobrze. Ale kiedy przygotowywaliśmy się do spotkania z panem to jeden kolega powiedział do mnie tak: No tak oczywiście, przecież to jasne, że znika, bo od razu widać, że znika. Takie światło na przykład, znika.
Nie znika. My obserwujemy światło. Najstarsze światło we wszechświecie to światło, które zostało wyświecone przez materię prawie 14 miliardów lat temu. 200 000 lat po wielkim wybuchu. Wszechświat zrobił się na tyle rzadki, że stał się przezroczysty. I to światło leciało do nas przez cały wiek wszechświata i my dzisiaj to światło rejestrujemy. Ono nigdzie nie zniknęło.
To są te fotony, które istniały 14 miliardów lat temu.

Nie sądzę, żeby to jakoś wyjaśniło koledze sprawę, ale wydrukujemy to wyjaśnienie.
Niektóre teorie znikają w mrokach niepamięci. Tak jak eter czy cieplik. Po eterze dzisiaj zostało tylko powiedzenie: na falach eteru.

Ja myślę, że moglibyśmy też porozmawiać o takim znikaniu punktów zainteresowania fizyki. Bo ewidentnie można wyróżnić na przestrzeni dziejów takie tematy, które są przedmiotem zainteresowania fizyków. Od czego to zależy?
Przede wszystkim od dostępnych metod. Fizycy interesują się tym, czym da się interesować. Jeżeli dostają jakiś instrument tak jak 400 lat emu dostali lunetę - Galileusz spojrzał przez nią na niebo i zobaczył plamy na Słońcu, kratery na Księżycu i nierówny brzeg tarczy Księżyca. Zobaczył księżyce Jowisza. Zobaczył przede wszystkim nowe gwiazdy, których nikt wcześniej nie widział. Ludzie od razu zaczęli się tym interesować, ulepszać te lunety, budować coraz większe teleskopy itd. To samo z cząstkami elementarnymi. Maria Curie badała zjawisko promieniotwórczości ze swoim mężem i z Becquerelem i z innymi, nie mając pojęcia, co to zjawisko wywołuje. Ale to spowodowało, że idea atomów wróciła, i że ludzie zaczęli się tym interesować, zaczęli odkrywać nowe cząstki elementarne, nauczyli się badać świat w zakresie wysokich energii, zaczęli zderzać te cząstki coraz większymi energiami. Niewątpliwie jest więc tak, że genialny czysto teoretyczny pomysł sugeruje eksperymentatorom, czego powinni szukać. Bardzo często też wyniki obserwacji i wyniki eksperymentów, skłaniają teoretyków do interpretacji. Humanistyka jest zupełnie inna, z tego podstawowego powodu, że w nauce jest jakaś ciągłość i postęp a w humanistyce i sztuce tego nie ma. To chyba Władysław Tatarkiewicz na jednym ze swoich ostatnich wykładów powiedział, że największym osiągnięciem filozofii jest historia filozofii. Że filozofia nie jest po to, żeby odpowiadać na głębokie filozoficzne pytania, tylko, żeby je stawiać. Ale żadne z wielkich pytań filozoficznych nie uzyskało odpowiedzi. My dzisiaj jesteśmy równie mądrzy jak byli starożytni filozofowie i to dlatego student filozofii musi znać teksty starożytne i historię filozofii. Żaden student fizyki nie czyta prac w oryginale. Nikt z nas nie przeczytał Pryncypiów Newtona, większość z nas nie przeczytała oryginalnych prac Einsteina. Bo to nie jest do niczego potrzebne. Dlatego, że jest postęp. To już zeszło do poziomu fundamentów. My tę myśl musimy znać. Czy jakąś technikę obliczeniową czy coś takiego. Natomiast kto to odkrył, dlaczego to odkrył, jakie były pomysły zanim to odkrył, nie jest istotne. My na przykład nie musimy znać tych błędnych tropów. Większość studentów, gdyby pani spytała tych doktorantów , nie wie, co to był cieplik ani eter. Natomiast w humanistyce tak nie jest. Prawdziwy humanista musi przeczytać te parę tysięcy książek i prac i jeszcze do tego musi znać martwe języki. Nawet nie wiem, w jakim języku zostało napisane twierdzenie Pitagorasa. Wystarczy, że wiem na czym ono polega.

Ale nie jest to wstęp do wykładu o wyższości fizyki nad…
Nie. To jest inna wiedza, inny rodzaj poznania świata. To jest mój prywatny sposób patrzenia na to, bez aspirowania do kompetencji czy mądrości.
Nauka opisuje rzeczywistość w tym zakresie, w jakim jest w stanie to robić. I nauka dochodzi do prawd , które mają zupełnie inny charakter niż te prawdy, nazwijmy to humanistyczne. To są prawdy obiektywne. Ja jestem absolutnie tępym racjonalistą w tej dziedzinie. Wszyscy ci postmoderniści, którzy uważają, że prawa budowane przez nauki przyrodnicze to prawa tak samo zanurzone w kontekście społecznym jak socjologia, psychologia czy ekonomia - otóż jest to absolutna nieprawda. Wziąłbym takiego postmodernistę, wystawiłbym go za kołnierz przez barierkę balkonu i powiedział tak: Jeśli uważasz, że prawo powszechnego ciążenia odkryte przez białego martwego mężczyznę 300 lat temu nie jest obiektywne, to sobie je zrekonstruuj, ja teraz cię puszczam. Otóż ja dokładnie mogę przewidzieć, po jakim czasie ten człowiek się roztrzaska na podwórku i on na to nic nie poradzi.
W takim razie nie ma w fizyce także gender, prawda?
Nie ma i być nie może. Nie ma feministycznej matematyki. Choć powstają takie książki. Niektóre panie uważają, że tak jest, ale to jest absolutna brednia. Prawo Pitagorasa jest takie samo dla wszystkich. W związku z tym, ten niebywały postęp w ciągu ostatnich 400 lat, który się zaczął nie z Kopernikiem. W tym miejscu muszę mówić to po cichu, ale Kopernik był ostatnim wielkim starożytnym uczonym. On opisywał świat w sposób, w jaki robili to starożytni. On nie budował żadnej teorii. W tym nie było żadnej abstrakcji. On tylko mówił, on opowiadał, jaki ten świat jest. Dla niego Układ Słoneczny i sfera gwiazd stałych to był cały wszechświat. Jego model to po prostu opis „jak to jest”. Tymczasem to, co zrobił Kepler ma już zupełnie inny charakter. Kepler powiedział tak: Planeta porusza się po elipsie, dowolna planeta. Nie powiedział ta planeta. Gwiazda znajduje się w ognisku tej elipsy. Jaka gwiazda? Dowolna gwiazda. Oprócz słońca to może być dowolna gwiazda, wokół której krąży jakaś planeta. To miało uniwersalny charakter. To były pierwsze po tysiącach lat ogólne prawa przyrody. Starożytni tych ogólnych praw prawie nie znali. Mógłbym przytoczyć tutaj Prawo Archimedesa. Pitagorejczycy mieli pewną wiedzę o tym, jaki jest związek długości struny z wysokością tonu, jaki wydaje ale nic poza tym. Poza tym chodziło o opowiadanie. Arystoteles opowiadał, jaki jest świat, ale nie budował teorii, którą można wziąć i zastosować. Kepler tworzył swoje prawa o ruchu planet z myślą o naszym Układzie Słonecznym w tym samym czasie, kiedy Galileusz wziął lunetę, spojrzał na niebo i zobaczył księżyce Jowisza. I okazało się natychmiast, że prawa Keplera, stworzone z myślą o planetach krążących wokół Słońca, można było idealnie zastosować do Jowisza i jego księżyców. Modelu Kopernika do niczego innego zastosować nie było można. Kepler, Galileusz a potem Newton i Hook - to są narodziny nowoczesnej nauki w ogóle, nie tylko fizyki. One się wiążą ze stworzeniem tak zwanej metody naukowej. Metody, która polega na tym, że, nie tak, jak chcieli starożytni, drogą filozoficznych spekulacji dochodzimy do tego, jaki jest świat. Przeciwnie. Obserwujemy realny świat. Przeprowadzamy eksperymenty. Zbieramy wyniki, próbujemy znaleźć jakieś uogólnienie, coś, co jest wspólne, wysuwany pewną hipotezę. Z tej hipotezy wyciągamy przewidywania dotyczące wyników obserwacji czy eksperymentów, których jeszcze nie przeprowadziliśmy. Robimy tę obserwację czy eksperyment.
Patrzymy, czy te wyniki są zgodne z przewidywaniami naszej hipotezy. Jeśli są zgodne, to hipotezę z biegiem czasu zaczynamy nazywać teorią. Ale wystarczy, że ktoś przeprowadzi eksperyment, którego wynik będzie niezgodny z przewidywaniami tej teorii, to teoria zostanie zjedzona.
Wspomniany duet Michelson-Morley powiedzieli tak: jeżeli eter istnieje, to jeżeli my będziemy badali prędkość światła w tym kierunku, a potem w przeciwnym to ponieważ prędkości powinny się dodawać. Prędkość ruchu Ziemi wokół Słońca do prędkości światła to powinniśmy dostać różne wyniki. A dostali takie same. Metoda naukowa pozwala odrzucać teorie jeśli okażą się sprzeczne z wynikami obserwacji. Odrzucane teorie wypadają z obiegu. Nikt się już nimi poza historykami nauki nie interesuje.

To drastycznie odmienna sytuacja niż w historii sztuki. Nieudane działania są przecież takie ciekawe.
Prawda? I w sztuce też - bo nie ma tych kryteriów zgodności wyników obserwacji doświadczeń z przewidywaniami teorii. Mamy takie pojęcie experimentum crucis - jak mamy teorię, to zawsze ambicją każdego fizyka jest wymyślić taki eksperyment, żeby negatywny wynik zabił tę teorię. No i dobra teoria pozwala to zrobić. Teorię będziemy nazywali dobrą jeżeli pozwala wysunąć takie przewidywania, że na podstawie wyników doświadczeń ewentualnie można tę teorię wyeliminować.

Zniknięcie moglibyśmy zaliczyć do zdarzeń dość rzadkich, W tej chwili w CSW w Warszawie trwa wystawa Niezwykle rzadkie zdarzenia, która odnosi się do tego jak środowiska, które uznajemy za stabilne, sprowokowane przez czynnik wcześniej nieprzewidywany na takie niezwykle rzadkie zdarzenia reagują.
Tzw. „efekt motyla”. Fizycy to badają, to ciekawe zjawisko.

I tu kategoria znikania również się pojawia, bo właśnie element, którego nie można przewidzieć może być nagłym brakiem, zniknięciem jakiegoś elementu.
Coś na pewno można przewidzieć, ale jest to inny rodzaj przewidywań. Nie możemy dokładnie powiedzieć, ale możemy ocenić prawdopodobieństwo. Musimy się przyzwyczaić, że samo słowo „przewidzieć” ma różne znaczenia.

No właśnie, czy fizyka przewiduje?
Fizyka właśnie na tym polega. Osiągnięciem fizyki jest to, że fizycy zrozumieli co można przewidzieć w różnych sytuacjach. Okazuje się, że pewne rzeczy są schowane przed nami nie dlatego, że nie mamy dostatecznie dokładnych narzędzi, tylko dlatego, że taka jest przyroda. Czyli to nie nasz niedostatek intelektualny czy technologiczny, ale natura świata. Są rzeczy związane np. ze schowaniem czegoś pod powierzchnią horyzontu czarnej dziury, czy z zasadą nieoznaczoności. Z analizy kwantowej wynika, że pewne pary wielkości mają takie własności, że im dokładniej mierzymy jedną wielkość, tym bardziej tracimy informacje o drugiej. Jeżeli bardzo dokładnie określimy, gdzie znajduje się cząstka, to zupełnie tracimy informację, z jaką prędkością się porusza. A jeśli dokładnie zmierzymy jej prędkość, to nie będziemy wiedzieli, gdzie ona jest. To nie jest problem instrumentalny, tylko taka jest natura świata. Świat taki jest.

Stanisław Bajtlik (ur. 1955 w Żywcu) – astrofizyk, pracuje w Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie. Jest autorem kilkudziesięciu prac naukowych i popularnonaukowych oraz książki Kosmiczny alfabet. Zajmuje się popularyzacją nauki. Artykuły popularne publikował m.in. w „Świecie Nauki”, „Spectrum der Wissenschaft”, „Wiedzy i Życiu”, „Polityce”, „Gazecie Wyborczej”, „Postępach Fizyki”, „Młodym Techniku”, „Postępach Astronomii”, „Akademii”. Wraz z Arkadiuszem Orłowskim prowadził w latach 2005-2007 program popularnonaukowy w TVP1 Symulator faktu. Jest laureatem konkursu „Popularyzator nauki”, organizowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz serwis „Nauka w Polsce” Polskiej Agencji Prasowej.