Jak czytać „Wstęp do Astrofizyki” Bradleya W. Carrolla i Dale’a A. Otilie’a.

 

Książka cegła. Sama waga i wymiary odstręczają od czytania. Humaniści zapewne się wystraszą, chociaż po prawdzie nie ma powodu do obaw. Ludzie to napisali, ludzie są w stanie przeczytać. Owszem od pierwszego rozdziału multum wzorów matematycznych na poziomie maturalnym. Potem zaczyna się wspinaczka na poziom akademicki a dalej na poziom abstrakcji rodem z intelektualnego piekła: fizyka kwantowa, analiza funkcjonalna, topologia, geometria nieprzemienna, teoria chaosu… Ktoś, kto zechce czytać wszystko ze zrozumieniem, walcząc z niedostatkami matematycznego i fizycznego wykształcenia, naraża się na zniechęcenie i rychłe porzucenie lektury.

 

Namawiam jednak chociażby do pobieżnego przewertowania tej cegły. Nie trzeba czytać od deski do deski. Od wielu lat praktykuję pisanie opracowań, zaczynając od wniosków końcowych i konkluzji. Dopiero potem przedstawiam uzasadnienie, a na koniec dokładną analizę ilustrującą ścieżkę dochodzenia do tych wniosków i konkluzji. Czytelnik ma w pierwszym rzędzie zaspokoić swoją elementarną ciekawość. Jeśli chwyci temat, może zapoznać się z całą drogą poznawczą.

 

Symetria

„Wstęp do Astrofizyki” to jednak coś więcej niż przyczynkowe opracowanie, komentarz czy wpis na blogu. Jest przede wszystkim podręcznikiem, w którym, z zachowaniem chronologii odkryć naukowych, opisuje się poszczególne zagadnienia, operuje matematyką, przedstawia wyniki symulacji komputerowych, pokazuje przykłady rozwiązań i zaleca zadania do rozwiązania tudzież obliczenia komputerowe do zaprogramowania. Zamiarem autorów było przymuszenie studentów do poznawania astrofizyki krok po kroku. Czytelnicy z deficytem właściwego wykształcenia mają szansę się zrazić.

 

Proponuję więc przewrotne podejście do studiowania astrofizyki, żeby zrażeniu zaradzić. Zacznijmy czytać tę akademicką cegłę jak literaturę science-fiction. Potraktujmy czytanie jak pełną przygód wędrówkę strona po stronie, której celem odkrywanie Wszechświata. Czytajmy to, co rozumiemy: przede wszystkim opisy zjawisk i wnioski, przyjmując wszystkie wzory i ich przekształcenia za prawdy udowodnione. Sięgajmy po esencję astrofizyki. Podręcznik jest podsumowaniem wiedzy zdobytej przez pokolenia naukowców na przestrzeni wieków, ale żeby zobaczyć, co do tej pory poznano, a czego nie, nie musimy zagłębiać się w szczegóły.

 

Czytajmy więc o zjawiskach zaobserwowanych we Wszechświecie, w naszym otoczeniu dostępnym zmysłom, w mikrokosmosie dostrzegalnym za pomocą wyrafinowanych mikroskopów i akceleratorów. Ich opisy i ilustracje fotograficzne są godne wybitnej literatury pięknej. Ten podręcznik powinno się czytać od deski do deski, żeby nie utracić z oczu holistycznego obrazu świata. Dopiero po pierwszym czytaniu i pierwszych wrażeniach warto zacząć od nowa. Wtedy tekst stanie się niczym bliższy znajomy.

 

Ten sposób praktykuję od lat, czytając prozę Hawkinga, Penrosa, Gleicka, Wilczka (od kryształów czasoprzestrzennych), Mullera (od fizyki czasu) i wielu innych futurystycznych matematyków i fizyków, i za każdym razem odkrywam w tych książkach coś nowego. Nawet abstrakcyjna matematyka, którą się posługują (i tak oszczędnie), nie odstręcza. Te książki są nasycone pasją odkrywania świata. Między wierszami można odczytać rozterki, porażki, tryumfy, wieloletnie zmagania z powszechnym niezrozumieniem nowo formułowanych idei, póki młodsze pokolenia ich nie przyswoją a starzy oponenci nie wymrą.

 

„Wstęp do Astrofizyki” jest chyba najbardziej wartościową próbą opisu Wszechświata bez ściemy.

 

Kwantechizm 2.0 Andrzeja Dragana - wrażenia z lektury

 

Na scenie świata

Alegoria widoku Wszechświata - krajobraz Śniardw

Pod jedną z zasygnalizowanych na FB publikacji Gazety, opatrzonej znamiennym tytułem „Fizyka jest dziś o wiele bliżej uznania istnienia Boga jako aktywnego elementu obiektywnej rzeczywistości”, napisałem, że Wittgenstein skwitowałby stwierdzenia nielicznych noblistów nawiązujących do boskiego pierwiastka w powstaniu życia i Wszechświata jednym logicznym ośmieszającym zdaniem. Kto zacz ten Wittgenstein - proponuję przewertować Internet. W końcu oświecenie wymaga wysiłku, a dorobku niektórych myślicieli nie da się streścić efektownymi bon motami. W każdym razie jeśli czegoś nie wiemy, nie przywołujmy niebiańskiego bytu, tylko zbadajmy, dlaczego nie wiemy. Nikt przecież 400 lat wcześniej nie dostrzegał heliocentrycznej budowy Układu Słonecznego, 120 lat temu nie przewidywał ogólnej teorii względności, fizyki kwantowej albo teorii chaosu, tak jak nikt do niedawna nie sądził, że życie niekoniecznie musi narodzić się w chwili powstania komórki – ostatnie odkrycia świadczą o tym, że życie pojawia się z chwilą powstania samoorganizujących się związków chemicznych. Mamy wciąż zbyt dużo do wyjaśnienia, w jakiej rzeczywistości egzystujemy, zanim nabędziemy pewności co do boskiej/nieboskiej ingerencji w powstanie życia i Wszechświata.

Wszystko zasługą słońca

 

Kilka dni później trafiła mi w ręce książka Andrzeja Dragana „Kwantechizm 2.0 czyli klatka na ludzi” i utwierdziła w przekonaniu, że poglądy bogobojnych noblistów kupy się nie trzymają. To druga pozycja, którą nabyłem ostatnio drogą kupna w ciągu ostatnich kilku dni. Ta pierwsza, zarekomendowana przez portal Urania, to wykłady pod wspólnym tytułem „Wstęp do Astrofizyki” Bradleya W. Carrolla i Dale’a A. Otilie’a, przez które przedzieram się niczym przepełniony emocjami sztubak w kajaku przez szlaki polskich rzek i jezior.

 

Symetria

Kwantechizm traktujący o najważniejszych problemach współczesnej fizyki czyta się niczym książkę przygodową. Napisany językiem dostępnym przeciętnemu maturzyście, dorównującym prostotą i komunikatywnością językowi Dalajlamy, jest wolny od matematycznych wzorów, pleonazmów, oksymoronów, „świętych” objawień. Dragan operuje słowami niczym Stephen Hawking – logicznie, oszczędnie a mimo to osobiście. Kwantechizm naśladuje w pewnym sensie dowcipną biografię Richarda Feynmana  autorstwa Ralpha Leightona zatytułowaną „Pan raczy żartować, panie Feynman”.

 

W Kwantechizmie uderza jedno stwierdzenie Dragana:

- W przeciwieństwie do matematyków fizycy nie udowadniają czegokolwiek.

Można by powiedzieć, że fizyka jest nauką, w której na podstawie poczynionych obserwacji formułuje się teorie objaśniające otaczający nas Wszechświat. Potem te teorie weryfikuje się kolejnymi obserwacjami. Jeśli fizycy wykryją choć jedno zjawisko podważające teorię, ta traci walor uniwersalnego opisu rzeczywistości. Wtedy zaczynają szukać nowej teorii zgodnie z zasadą:

- Myślę więc wątpię w to, co większość uznaje za oczywiste.

Dzieło fraktalne krzyżaka łąkowego

Na gruncie tej zasady wyrosła teoria chaosu. Jej twórcy ponownie zaczęli przyglądać się zjawiskom doskonale opisanym równaniami liniowymi a także przystąpili do badania zjawisk, których nie dało się opisać za pomocą klasycznej matematyki i odkryli przy okazji geometrię fraktalną (Mandelbrot).

Tego rodzaju rewolucji w postrzeganiu otaczającego świata ludzkość doznała zaledwie kilku. Pierwszą zwieńczające udokumentowane dokonania antycznych Greków osiągnięcie Kopernika, podważone przez Tycho de Brache, który dysponował dokładniejszymi obserwacjami ruchu planet, potwierdzone jednak i uściślone przez Keplera korzystającego z obserwacji tegoż Tycho de Brache i genialnie rozwinięte przez Newtona.

 

 

 

300 lat później kolejne jednoczesne rewolucje:

- szczególna teoria względności, której fundamentem okazało się spostrzeżenie Galileusza o ruchu względnym w inercjalnych układach odniesienia i Minkowskiego o ruchu jako geometrycznym obrocie przestrzeni; a po szczególnej teorii jej rozwinięcie – ogólna teoria względności;

- mechanika kwantowa jako reakcja na nie dające się wcześniej wyjaśnić zjawiska falowe w skali mikrokosmosu.

 

Następne pokolenie przeprowadziło kolejną ważką rewolucję, formułując teorię chaosu, która do powszechnego języka wprowadziła pojęcia fraktali, bifurkacji, atraktorów… i stała się narzędziem modelowania nieliniowych zjawisk w naukach ścisłych i stosowanych, w telefonii komórkowej, szeroko pojętej sztuce, grafice komputerowej i innych komercyjnych aspektach życia doczesnego.

 

Teraz stajemy u progu najnowszej rewolucji wznieconej oplątaniem całego dostępnego nam świata internetową pajęczyną, która stanowi fundament i środowisko rodzącej się sztucznej inteligencji. Konsekwencji tego wybuchu technologicznego już nie potrafimy ani przewidzieć, ani zrozumieć, ani sobie nawet wyobrazić. W głowie wykluwa się natrętna myśl:

- Jesteśmy formą przejściową, wielkim zbiorowiskiem „nagich małp” (Dragan za Desmondem Morrisem), które posiadły umiejętność twórczego przekształcania własnego świata w nieuświadomionym (obiektywnie niezależnym od naszej woli) celu – obdarzenia materii nieorganicznej świadomym życiem.

 

To się już dzieje. Wystarczy spojrzeć na inteligentne drony walczące w Ukrainie albo na ewoluujące samoprogramujące się wirusy w internetowej przestrzeni, które bez naszego udziału modyfikują procedury i programy komputerowe. Upowszechnienie komputerów kwantowych skończy ludzką dominację na ziemskim padole. Nie zdołamy się do tego przystosować.

 

Andrzej Dragan i Artur Ekert, obydwaj zajmujący się kwantową kryptografią, po prostu to czują.

 

Ja to sobie mgliście uzmysłowiłem, pisząc „W matni”, powieść science-fiction, której wydanie nie doszło do skutku, bo Krajowa Agencja Wydawnicza nie przezwyciężyła deficytu papieru drukarskiego tuż po wprowadzeniu stanu wojennego. Na nic podpisana umowa z wydawnictwem.

 

Wtedy takie poglądy wydawały się bzdurne mimo pojawienia się pierwszych komodorów i atari a niebawem i pierwszych pecetów. Po upływie dwóch pokoleń od niedoszłego do skutku debiutu literackiego wiele „nagich małp” już się temu nie dziwi.

 

W świetle publikacji Caltechu (Pasadena, Kalifornia, USA), pobranej ze strony: https://www.focus.pl/artykul/jak-szybko-podrozuja-mysli-szybkosc-mozgu 2025.01.02, omawiającej wyniki pomiarów szybkości przetwarzania informacji przez wyodrębnione struktury ludzkiego mózgu:

- ogromnej, dostarczanej przez zmysły;

- znikomej (10 bitów na sekundę), gdy dochodzi do podejmowania decyzji;

nie jesteśmy przystosowani do świadomego przetwarzania śmietnika, którym raczymy się, scrollując wszystko, co się wyświetla na ekranach komputerów i smartfonów czy urządzeń powszechnego użytku. Skoro tak, to jak mamy się mierzyć ze sztuczną inteligencją, która na dodatek tendencyjnie podrzuca tematy do oglądania po analizie naszej aktywności w necie?

 

Kwantechizm to w istocie manifest wyobraźni skierowany do ludzi myślących, a więc wątpiących w „oczywiste oczywistości”. I to mnie w tej książce zauroczyło najbardziej.

Nie streszczę Kwantechizmu. W końcu nie wszystkich myślicieli należy kwitować efektownymi bon motami, z których bez kontekstu niewiele wynika.

 

Jakbym odkrywał świat na nowo...

O „Wstępie do Astrofizyki” natomiast wkrótce. Po przebrnięciu przez prawie 1100 stron konkretnego tekstu. Ta trzykilogramowa książka pozwala mi wrócić do szkolnych fascynacji.