Rogera Penrose'a "Droga do rzeczywistości..." - ciąg dalszy intelektualnej przygody

 

Oczarowanie "Drogą do rzeczywistości"

 

1. 

Na blogu „Moja Warmia i moje Mazury” napisałem kilka lat wcześniej, że: „Piękno Warmii nie jest łatwe. Ktoś, kto liczy na spektakularne wrażenia, nie ponosząc przy tym wysiłku, dozna zawodu. Prawdziwe przeżycia wymagają wędrówki, ciszy, skupienia, wejścia do mateczników, gdzie nic nie jest ani proste ani przyjemne. Warmia i Mazury nie są obdarzone krajobrazem o łatwej i miłej oku estetyce. Bez znajomości historii tego regionu, bez wyczucia podskórnej dramaturgii wydarzeń wywracających utrwalony przez wieki porządek egzystencji, nie sposób pojąć jego wielowątkowego i wielopłaszczyznowego piękna.”

Można by, trawestując mój wpis, zauważyć, że piękno współczesnej fizyki, astronomii i matematyki nie jest łatwe. Ktoś, kto liczy na spektakularne wrażenia, nie ponosząc przy tym wysiłku, dozna zawodu. Prawdziwe wrażenia wymagają wędrówki przez pełne wzorów matematycznych ścieżki, wymagają ciszy i skupienia, wejścia do mateczników abstrakcyjnych teorii i skomplikowanych badań, gdzie nic nie jest ani proste, ani przyjemne. Nauki ścisłe nie są obdarzone łatwą i miłą oku estetyką. Bez znajomości historii rozwoju tych nauk, bez wyczucia podskórnej dramaturgii wydarzeń wywracających utrwalone wcześniej przekonania naukowe, nie sposób pojąć wielowątkowego i wielopłaszczyznowego piękna nauk ścisłych, do którego ludzkość dochodziła przez tysiące lat i nadal dochodzi, wkładając w to niekończący się wysiłek.

To samo, aczkolwiek może nie wprost, napisał o fizyce i matematyce Roger Penrose w „Drodze do rzeczywistości”. Do lektury tej książki zachęcił mnie sam wstęp. Już kilka razy, co prawda, przebrnąłem przez jego „Cykle czasu”, wydające się lekturą na poziomie niebotycznej abstrakcji, lecz ta cegła, będąca niejako podsumowaniem jego wieloletniej pracy, stanowi naprawdę nie lada wyzwanie.

Roger Penrose zdaje sobie sprawę, że przebrnięcie przez matematykę, którą operuje, jest niewykonalne nawet dla większości ludzi po studiach, jeśli potem nie musieli jej stosować. Zaleca jednak to, co ja sam sugerowałem na blogu „Wrażenia” podczas lektury wagowo porównywalnego „Wstępu do astrofizyki” autorstwa wykładowców Cambridge.

Roger Penrose napisał bowiem we wstępie:

„Książkę tę można czytać na czterech różnych poziomach. Być może ty jesteś takim czytelnikiem (…), który po prostu odwraca się, kiedy przed jego oczami pojawi się jakaś formuła matematyczna (…). Również w takim przypadku możesz wiele dowiedzieć się z tej książki, pomijając formuły matematyczne i czytając zapisany pomiędzy nimi tekst. Będziesz wtedy postępował tak, jak ja to robiłem w dzieciństwie. (…) Podobnie mam nadzieję, że matematyczne relacje, które tu przedstawiam, będą w stanie przekazać coś interesującego i frapującego nawet czytelnikom najdalszym od matematyki, jeśli tylko z ciekawością i odwagą zechcą dołączyć do mnie w tej podróży badania idei matematycznych i fizycznych, które legły u podstaw naszego fizycznego świata. Nie wahaj się pominąć równania (ja sam często tak robię) (…), a nawet, jeśli trzeba, całych rozdziałów lub podrozdziałów, gdy tylko zaczną być zbyt uciążliwe czy pretensjonalne. (…) Będzie jednak rzeczą całkiem rozsądną przyjąć te stwierdzenia na wiarę i czytelnik w ten sposób nie straci ciągłości w rozumieniu dalszego tekstu.”

Tym cytowanym, z konieczności skróconym zapisem, Penrose udowodnił, że nie jest postacią z marmuru czy z brązu na piedestale nauki, zamkniętym w kryształowej Sali.

Świadomy intelektualnej przewagi nad potencjalnymi czytelnikami nie czyni z niej użytku. Chce dotrzeć do każdego odbiorcy i zachęcić go do poznawania świata pełnego fascynujących niespodzianek.

Jego postawa zaskakuje. W jakimś sensie podziela pasje Emmy Noether, inspiratorki Alberta Einsteina, kobiety, która przebiła się przez „dziaderski” system akademicki w niemieckiej Getyndze, tworząc matematyczne podwaliny pod rozwój fizyki kwantowej i ogólnej teorii względności, tak jak podziela pasje Marii Curie-Skłodowska przebijającej się przez równie „dziaderski” system francuskiej Akademii Nauk i wieńczącej swoją karierę naukową dwiema nagrodami Nobla.

Tak jak wspomniane dla przykładu wybitne kobiety, Roger Penrose zdaje się otaczać opieką nie tylko adeptów nauk ścisłych, starając się ich wspomagać w rozwijaniu naukowych pasji, lecz także samych czytelników „Drogi do rzeczywistości…”.

Na uwagę zasługuje osoba tłumacza „Drogi do rzeczywistości” – profesora Jerzego Przystawy – który nie wahał się podjąć benedyktyńskiego tłumaczenia dzieła Rogera Penrose’a w towarzystwie doborowych recenzentów, konsultantów, redaktorów i korektorów.

Język tłumaczenia fantastyczny. Najwyższej próby literatura piękna mimo niezwykle ścisłej i momentami nieintuicyjnie abstrakcyjnej problematyki naukowej, dotykającej fundamentów matematyki i fizyki.

Drogą do oświecenia

2.

Cóż! Zanurzyłem się w tej książce niczym Magellan w bezmiarze oceanu, nie czując nawet, dokąd mnie ona zaprowadzi. Roger Penrose nie jest ograniczony dolegliwościami, przez które genialny Stephen Hawking musiał onegdaj ważyć każde słowo wypowiadane z ogromnym wysiłkiem, więc rozbiera każdy problem do kości. Fascynująca podróż, którą zaliczam od tygodni i którą zacznę od początku, zamknąwszy tomisko po doczytaniu ostatniej strony. Są albowiem takie książki, które czytane wciąż od nowa pozwalają odkryć kolejne fakty i doznać kolejnych wcześniej przeoczonych wrażeń.

Czytam więc „Drogę do rzeczywistości – wyczerpujący przewodnik po prawach rządzących Wszechświatem” Rogera Penrose’a, którą we wstępie rozpoczął od rozważań o ułamku 3/8, wspominając lekcję matematyki w podstawówce. 

Czytając to, uprzytomniłem sobie próbę uświadomienia kilkuletniej wnuczce, czym jest dodawanie liczb. Pokazywałem na palcach: jeden palec, drugi jeden palec, trzeci jeden palec. Potem zacząłem dodawać. Jeden palec dodać drugi jeden palec to dwa palce. Dodać trzeci jeden palec to trzy palce. Umie co prawda rozpoznać jeden, dwa i trzy palce, jednak teraz chodziło o to, by zrozumiała dodawanie liczb.

Penrose prowadzi więc najpierw przez arytmetykę, algebrę i twierdzenia z geometrii euklidesowej, pokazując, jak Egipcjanie, Grecy, Arabowie, Hindusi dochodzili do matematycznych odkryć, a potem kieruje na coraz bardziej stromą ścieżkę. 

Sam tytuł, co prawda, nasuwa wątpliwości. Powinien brzmieć raczej „Droga do rzetelnego opisu rzeczywistości”. Książka de facto mówi o zasadach i regułach, jakimi powinniśmy się kierować, aby coraz dokładniej objaśniać rzeczywistość dostępną naszej abstrakcyjnej wyobraźni i naszym zmysłom, uzbrojonym w wyrafinowaną technologię wspieraną przez inteligentne algorytmy przetwarzania informacji. No ale może się czepiam, traktując znaczenie słów zbyt dosłownie.

Niemniej Andrzej Dragan w obu wydanych „Kwantechizmach” z właściwą sobie szczerością napisał, że fizycy w przeciwieństwie do matematyków niczego nie udowadniają. Ich celem jest sporządzenie takiego opisu świata, który z zadowalającą dokładnością odwzoruje dającą się obserwować rzeczywistość i pozwoli z takąż dokładnością przewidzieć następstwa obserwowanych zjawisk. Jeśli choć jedno zjawisko wyłamuje się z teoretycznego opisu operującego pojęciami „zasad” i „praw” (gdy wyniki pomiarów istotnie odbiegają od przewidywań), teoria upada albo przechodzi do zbioru teorii cząstkowych, dających się stosować wyłącznie do pewnej klasy obserwowanych zjawisk. 

Jedno nie ulega wątpliwości – na obecnym poziomie rozwoju nauki i techniki nie da się opracować uniwersalnej teorii wszystkiego. Ani fizycznej, ani matematycznej (zob. twierdzenie Kurta Gödela o niezupełności systemów aksjomatycznych). Roger Penrose też zdaje się w to wątpić po przeżyciu nieobcych mu uniesień XX wiecznych badaczy zjawisk kwantowych, nieliniowych i ogólnej teorii względności oraz po dostrzeżeniu w XXI wieku nowych kierunków rozwoju fizyki, tej teoretycznej i tej eksperymentalnej, czy matematyki, tej stosowanej i tej abstrakcyjnej, dla której szuka się dopiero praktycznych zastosowań.

Inaczej mówiąc, odkryte (rozpoznane) zasady i prawa, przez pryzmat których postrzegamy działanie dającego się zaobserwować Wszechświata, nie są zasadami i prawami samego Wszechświata. To tylko ubrane w słowa i symbole powtarzalne prawidłowości (modele), za pomocą których usiłujemy objaśniać coraz bardziej złożone zjawiska, dostępne ludzkim zmysłom dzięki wciąż rozwijanym wyrafinowanym instrumentom badawczym i sposobom przetwarzania niewyobrażalnie wielkiej ilości danych. To właśnie ta technologia badawcza, uzbrojona w sztuczną inteligencję, umożliwia dotarcie do krańców obserwowalnego Wszechświata i jego historii albo do granic mikrokosmosu o skalach mierzonych stałymi Plancka. Nie oznacza to jednak, że sam Wszechświat działa zgodnie z odkrytymi przez nas zasadami czy prawami (wystarczy pomyśleć chociażby o wnętrzach czarnych dziur, w których znana nam fizyka się załamuje). Owe zasady i prawa formułuje się wyłącznie w celu objaśniania naszych obserwacji i spostrzeżeń.

Czepiam się więc, kiedy Roger Penrose w „Drodze do rzeczywistości…” na str. 442, napisał:

„Pod tym względem zgadzam się z większością specjalistów od teorii względności i chociaż nie widzę przeszkód dla pojawienia się niezerowej wartości ꓥ (stałej kosmologicznej odrzuconej przez Einsteina pod koniec życia - przyp. autora wpisu) w tych równaniach, mam wielkie opory przed przyjęciem poglądu, że Przyroda posługuje się tego rodzaju wyrażeniem.”

Przyroda się nie posługuje naszymi pojęciami. Działa niezależnie od naszych wyobrażeń ubranych w zasady i prawa. To my się posługujemy tymi wyrażeniami, zasadami i prawami, usiłując dociec, jakie mechanizmy stoją za funkcjonowaniem przyrody. W niczym jednak nie umniejsza to mojej fascynacji tym trudnym przewodnikiem po współczesnych naukach ścisłych. 

Świat intuicyjnie zmysłowy

Obraz kwantowej zupy

3.

Lektura „Drogi do rzeczywistości…” na pewno nie sprzyja intuicyjnemu pojmowaniu otaczającego nas świata. Przez całe życie zanurzony w wyrafinowanej matematyce i fizyce teoretycznej Roger Penrose uwolnił się od prymitywnie zmysłowego intuicyjnego postrzegania otoczenia. Lektura jego książki kojarzy się więc z wyboistą pokręconą drogą. Trzeba wydobyć z siebie samozaparcie, by nią podążać krok po kroku, potykając się o kłody i zasieki z pojęć matematycznych, z jakimi miałem do czynienia ostatni raz podczas studiów. To lektura daleko trudniejsza od jego sławnych „Cykli czasu”.

Roger Penrose napisał w istocie coś w rodzaju biografii  (z dyskretnie wtrącanymi elementami autobiograficznymi) drogi swojego akademickiego i naukowego rozwoju. Chociażby z tego powodu warto zanurzyć się w tej wymagającej lekturze.

Jego uwaga na str. 443 „Drogi do rzeczywistości” o zapadającej się gwieździe:

„Kiedy gwiazda o bardzo wielkiej masie osiąga stan bliski zapadnięcia się pod działaniem jej własnej siły dośrodkowej, wówczas okazuje się, że rosnące wewnętrzne ciśnienie w gwieździe, po którym spodziewalibyśmy się, że przeciwstawi się temu zgniataniu, właśnie wspomaga proces zapaści ze względu na dodatkową masę grawitacyjną, którą produkuje!”

jest w pierwszej chwili po prostu nieintuicyjnie szokująca.

Zaskakujący efekt wynikający z równania Einsteina o równoważności masy i energii. Nijak się ma do naszej pięciozmysłowej intuicji. Zmysły są po to, abyśmy się nie zagubili w otoczeniu i abyśmy unikali zagrożeń. Myślenie abstrakcyjne natomiast wykracza poza sferę informacji dostarczanych przez biologiczne zmysły – stąd nasza zdolność do tworzenia idei i rzeczy, które w coraz mniejszym stopniu naśladują naturę dostępną naszym codziennym obserwacjom.

 Z kolei jego spostrzeżenie na str. 445 książki:

„A teraz rozważmy sytuację, gdy ciała są ruchu i orbitują wokół siebie. Konsekwencją równania Einsteina są fale grawitacyjne – zaburzenia struktury czasoprzestrzeni – które zostaną wzbudzone i będą rozchodzić się, przenosząc (dodatnią) energię. W normalnych warunkach ta strata energii będzie znikoma. (…) w układzie Jowisz-Słońce straty energii z tym związane są mniej więcej takie, jakie emituje żarówka 40 watowa.”

dowodzi, że słabych fał długo jeszcze nie odkryjemy, bowiem skutki działania siły grawitacji organizującej Wszechświat, przejawiające się falowymi zniekształceniami przestrzeni, są nieodczuwalne w skali dostępnej naszym zmysłom.

Nieoczywisty portret Słońca

Nieoczywisty wschód słońca

Tak właśnie błądzimy we Wszechświecie

4.

O subtelnym poniekąd humorze Rogera Penrose’a świadczy jego uwaga poczyniona na stronie 457 po rozważaniach nad wyborem formalizmu matematycznego zapisu energii cząstki za pomocą lagranżjanu lub hamiltonianu w podrozdziale „Bardziej symetryczny formalizm Hamiltona”, że

„Czytelnikowi, którego nie interesują specjalnie szczegóły rozwijanego formalizmu, mogę zaproponować po prostu zignorowanie tego zagadnienia. (Prawdę mówiąc, podobnie postępują również specjaliści – aż przychodzi taka chwila, że muszą napisać artykuł lub książkę na ten temat.” Dla Rogera Penrose’a takie rozważania są warte tyle co zmiana znaku „+” na „-„ we wzorach zapisywanych w odmiennych notacjach matematycznych, jeśli nie prowadzą do istotnych konsekwencji fizycznych.

Mimowolnie nasuwa się tutaj związek z obserwacjami Jamesa Gleicka zapisanymi w „Chaosie”, że badanie nieliniowych zjawisk w przyrodzie było przez wiele lat passe, mimo spostrzeżeń Poincare’go, Lapunowa i innych XIX wiecznych uczonych o możliwości zaobserwowania w pewnych warunkach początkowych nieobliczalnych reakcji układów fizycznych, opisywanych za pomocą eleganckich równań liniowych, w odpowiedzi na dowolnie małe wymuszenia (np. słynne porównanie do trzepocącego skrzydełkami motyla w Szanghaju, który wywołuje huragan na Atlantyku). Bezpieczniej było zajmować się sprawami prowadzącymi do przewidywalnych wyników. 

Roger Penrose nie chodzi jednak utartymi ścieżkami. Dlatego fascynuje. Podobnych wrażeń doznawałem, poznając działalność naszego Mikołaja Kopernika, który wzniecił astronomiczną rewolucję.

Z kolei na str. 517 Roger Penrose przestrzega przed nazbyt dosłownym podejściem do rygoryzmu matematycznego, który – bywa – prowadzi na manowce.

W podrozdziale „Obserwable kwantowe” po rozważaniach nad formalizmem matematycznym stosowanym w pomiarach układów kwantowych Roger Penrose napisał coś zaskakująco irytującego i wytrącającego z poczucia pewności siebie: „Jednakże ani stany pędowe, ani stany położeniowe nie tworzą bazy w sensie technicznym, gdyż nie są normalizowalne i z pewnością nie należą do przestrzeni Hilberta! Mechanika kwantowa jest pełna takich irytujących sytuacji. Można albo świadomie przymykać oczy na takie matematyczne subtelności i nawet udawać, że uważa się stany położeniowe i stany pędowe za prawdziwe stany kwantowe, albo spędzić całe życie na usiłowaniach uzyskania poprawnego opisu matematycznego, w którym to przypadku istnieje niebezpieczeństwo popadnięcia w rigor mortis. Staram się jak mogę poruszać pośrodku, ale wcale nie jestem pewny, która droga jest najlepsza!)”.

Czyżby nawiązywał do matematyków, którzy do tej pory nie uporali się z udowodnieniem hipotezy Riemanna o liczbach pierwszych, chociaż udowodniono, że rozkład miejsc zerowych funkcji dzeta odpowiada rozkładowi poziomów energetycznych jąder atomowych pierwiastków ciężkich? Geometria nieprzemienna (niekomutatywna) – jej prekursorem Alain Connes – która stała się potężnym narzędziem poznawczym badaczy fizyki kwantowej, być może okrężną drogą doprowadzi do ostatecznego udowodnienia stricte matematycznej hipotezy Riemanna na gruncie fizyki teoretycznej.

Polecam film dostępny na YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=mAeR_LPs0DU

Tyle jest dane naszym biologicznym zmysłom

Tyle możemy dostrzec, wychodząc poza świat dostępny biologicznym zmysłom

Tyle dostrzegają fizycy kwantowi

5.

Dzisiaj, pisząc ten post, wchodzę w „Splątany świat kwantowy” – rozdział 23 dzieła Rogera Penrose’a. Tutaj zaczyna się abstrakcja, której nie próbuję nawet zrozumieć (mogę, zgodnie z zaleceniem Autora, co najwyżej przyjąć na wiarę), ale której stosowanie prowadzi do opracowania komputerów kwantowych i prawdopodobnie do ożywienia sztucznej inteligencji.

Zresztą coraz więcej fizyków skłania się ku poglądowi, że działanie naszych mózgów da się opisać w istocie za pomocą odkrywanych praw fizyki kwantowej. Bo cóż innego byłoby w stanie ogarnąć współdziałanie miliardów splątanych synaps i neuronów, których liczba jest porównywalna z liczbą dających się obserwować gwiazd i czarnych dziur w naszej Drodze Mlecznej?

O dalszych wrażeniach z lektury tej niebywałej książki wkrótce. Jej czytanie niczym pasjonująca przygoda. Doznania warte włożonego wysiłku. Zachęcam do tej podróży intelektualnej z głębi własnego wewnętrznego przekonania.

 

Kiedy dostrzegamy coraz więcej

Kiedy dostrzegamy coraz więcej

Rogera Penrose'a nieintuicyjna "Droga do rzeczywistości..."

Słońce niczym wzbudzony atom

Od kilku tygodni czytam Rogera Penrose’a „Drogę do rzeczywistości – wyczerpujący przewodnik po prawach rządzących Wszechświatem”. Już sam tytuł nasuwa wątpliwości.

 

Ulotność i nieuchwytność fizyki kwantowej

Andrzej Dragan w obu wydanych „Kwantechizmach” z właściwą sobie szczerością, czasem irytującą, napisał, że fizycy niczego nie udowadniają. Ich celem jest sporządzenie takiego opisu świata, który z zadowalającą dokładnością odwzoruje dającą się obserwować rzeczywistość i pozwoli z takąż dokładnością przewidzieć następstwa obserwowanych zjawisk. Jeśli choć jedno zjawisko wyłamuje się z teoretycznego opisu operującego pojęciami „zasad” i „praw” (gdy wyniki pomiarów istotnie odbiegają od przewidywań), teoria upada albo przechodzi do zbioru teorii cząstkowych, dających się stosować wyłącznie do pewnej klasy obserwowanych zjawisk.

 

Tylko tyle widać w otaczającym nas świecie, reszta czeka na swoich odkrywców

 

 

Jedno nie ulega wątpliwości – na obecnym poziomie rozwoju nauki i techniki nie da się opracować uniwersalnej teorii wszystkiego. Ani fizycznej, ani matematycznej (zob. twierdzenie Kurta Gödela). Roger Penrose też zdaje się w to wątpić po przeżyciu nieobcych mu uniesień XX wiecznych badaczy zjawisk kwantowych, chaotycznych (nieliniowych) i objętych ogólną teorią względności oraz po dostrzeżeniu w XXI wieku nowych kierunków rozwoju fizyki, tej teoretycznej i tej eksperymentalnej, czy matematyki, tej stosowanej i tej abstrakcyjnej, dla której szuka się dopiero praktycznych zastosowań.

 

Nic nie jest oczywiste, wystarczy obrócić zdjęcie

Inaczej mówiąc, odkryte (rozpoznane) zasady i prawa, przez pryzmat których postrzegamy funkcjonowanie dającego się zaobserwować Wszechświata, nie są zasadami i prawami samego Wszechświata. To tylko ubrane w słowa i symbole powtarzalne prawidłowości (modele), za pomocą których usiłujemy objaśniać coraz bardziej złożone zjawiska, dostępne ludzkim zmysłom dzięki wciąż rozwijanym wyrafinowanym instrumentom badawczym i sposobom przetwarzania niewyobrażalnie wielkiej ilości danych. To właśnie ta technologia badawcza, uzbrojona w sztuczną inteligencję, umożliwia dotarcie do krańców obserwowalnego Wszechświata i jego historii albo do granic mikrokosmosu o skalach mierzonych jednostkami (stałymi) Plancka. Nie oznacza to jednak, że sam Wszechświat działa zgodnie z odkrytymi przez nas zasadami czy prawami (wystarczy pomyśleć chociażby o wnętrzach czarnych dziur, w których załamuje się znana nam fizyka). Owe zasady i prawa formułuje się wyłącznie w celu objaśniania naszych obserwacji i spostrzeżeń.

 

Lektura „Drogi do rzeczywistości…” na pewno nie sprzyja intuicyjnemu pojmowaniu otaczającego nas świata. Przez całe życie zanurzony w wyrafinowanej matematyce i fizyce teoretycznej Roger Penrose uwolnił się od prymitywnie intuicyjnego, opartego na pięciu dostępnych każdemu zmysłach, postrzegania otoczenia. Lektura jego książki (tysiącstronicowej bez przypisów i bibliografii cegły ważącej około 3 kilogramów) kojarzy się więc z wyboistą pokręconą drogą. Trzeba znaleźć w sobie samozaparcie, by nią podążać krok po kroku, potykając się o kłody i zasieki pojęć matematycznych, z jakimi miałem do czynienia ostatni raz podczas studiów. To lektura daleko trudniejsza od jego sławnych „Cykli czasu”.

 

Tytuł powinien brzmieć raczej „Droga do rzetelnego opisu rzeczywistości”. Książka de facto mówi o zasadach i regułach, jakimi powinniśmy się kierować, aby coraz dokładniej objaśniać rzeczywistość dostępną naszej abstrakcyjnej wyobraźni i naszym zmysłom, uzbrojonym w wyrafinowaną technologię wspieraną przez inteligentne algorytmy przetwarzania informacji.

 

Roger Penrose napisał w istocie coś w rodzaju przewodnika (z dyskretnie wtrącanymi elementami autobiograficznymi) po labiryntach swojego akademickiego i naukowego rozwoju. Chociażby z tego powodu warto zanurzyć się w tej wymagającej lekturze.

 

Frank Wilczek i jego postrzeganie świata

 

Przeczytałem kolejny raz „Fundamentals, ten keys to reality” (Podstawy, dziesięć kluczy do rzeczywistości) Franka Wilczka, przemyślanina z urodzenia, noblisty uhonorowanego za teoretyczne odkrycie kryształów czasowych, których istnienie potwierdzono doświadczalnie i które mogą stanowić istotny element komputerów kwantowych a być może nawet budulec bram do wnętrza czarnych dziur.

Lektura nadzwyczaj inspirująca. Przedmowę Wilczek zaczął od stwierdzeń, które potrząsają wyobraźnią. Napisał między innymi:

„Ta książka zmieniła mój sposób patrzenia na świat. W pierwotnym zamierzeniu Podstawy miały być opisem naszej wiedzy, ale szybko przerodziły się w kontemplację. Gdy zastanawiałem się nad jej zawartością, zupełnie nieoczekiwanie dostrzegłem dwa tematy przewodnie. Zdumiało mnie, że są tak wyraźne i głębokie.

Pierwszym z nich jest obfitość. Świat jest ogromny. Oczywiście wystarczy spojrzeć w niebo w bezchmurną noc, by się przekonać, że „tam dalej” rozciągają się rozległe połacie przestrzeni. Gdy po uważniejszym zbadaniu wyrazimy ten ogrom za pomocą liczb, otrzymamy wartości, które zwyczajnie nie mieszczą nam się w głowie. Jednak wielkość przestrzeni stanowi tylko jeden z wielu aspektów obfitości Natury i wcale nie ma największego znaczenia dla doświadczenia każdego z nas.

Jak to bowiem ujął Richard Feynman , „na dole jest mnóstwo miejsca”. Ludzkie ciało zawiera o wiele więcej atomów, niż istnieje gwiazd w obserwowalnym Wszechświecie, a liczba neuronów w mózgu jest niemal taka sama jak liczba gwiazd w naszej Galaktyce. Wszechświat wewnętrzny jest godnym dopełnieniem Wszechświata rozciągającego się na zewnątrz.

To, co dotyczy przestrzeni, odnosi się też do czasu. Czas kosmiczny jest nieprzebrany. Jego połać rozciągająca się wstecz do Wielkiego Wybuchu całkowicie przyćmiewa czas ludzkiego życia. Mimo to, jak jeszcze nieraz podkreślimy, czas życia pojedynczego człowieka zawiera więcej świadomych chwil, niż można pomieścić żywotów ludzkich w historii Wszechświata. Zostaliśmy obdarzeni darem obfitości czasu wewnętrznego.

Świat fizyczny również obfituje w niewykorzystane do tej pory możliwości stwarzania i postrzegania. Dzięki odkryciom naukowym wiemy, że w naszym najbliższym otoczeniu znajduje się o wiele więcej energii i użytecznych materiałów w znanej i dostępnej postaci, niż potrafimy to obecnie wykorzystać. Świadomość tego faktu napełnia nas otuchą i pozwala stawiać sobie jeszcze ambitniejsze cele.”

O przestrzeni na poziomie wymiarów Plancka Wilczek napisał:

„Wijące się linijki i tańczące cyrkle podkopują podstawy euklidesowego podejścia do geometrii, a w ostatecznym rozrachunku osłabiają również fundamenty koncepcji Einsteina. Idei leżących u podstaw działania systemu GPS nie można przenieść na małe odległości, ponieważ orbity satelitów o rozmiarze długości Plancka są zaszumione i nieprzewidywalne. Co je zastąpi? Nikt nie jest w stanie tego stwierdzić. Nie mamy zbyt dużych nadziei, że uzyskamy jakąś podpowiedź z doświadczeń, ponieważ długość Plancka jest biliardy razy mniejsza od odległości, które potrafimy obserwować. Ja sam nie potrafię oprzeć się wrażeniu, iż czasoprzestrzeń nie różni się w żaden zasadniczy sposób od materii, którą udało nam się o wiele lepiej zrozumieć. Jeśli tak jest, to musi się ona składać z ogromnej liczby jednakowych elementów – „cząstek przestrzeni” – które nieustannie kontaktują się ze swoimi sąsiadkami, wymieniają się informacją, łączą się i dzielą, rodzą i giną.”

 

W tych stwierdzeniach zawarta jest myśl o kwantowej (ziarnistej) strukturze przestrzeni opisywanej za pomocą geometrii nieprzemiennej Alaina Connesa, który postrzega przestrzeń jako zbiór komórek stykających się nieostrymi, wiecznie pulsującymi granicami. Geometria nieprzemienna stała się potężnym narzędziem fizyków kwantowych. Historię jej wprowadzenia do fizyki kwantowej streszczono w jednej z końcowych scen arcyciekawego filmu „Hipoteza Riemanna” o właściwościach tajemniczych liczb pierwszych, „atomów” liczb naturalnych, matematycznych analogów pierwiastków z tablicy Mendelejewa tworzących otaczającą nas materię. Film udostępniono na YouTube pod adresem: (https://www.youtube.com/watch?v=mAeR_LPs0DU).

 

Po przeczytaniu kilkunastu losowo wybranych pozycji o fizyce kwantowej, fizyce czasu, astrofizyce, ogólnej i szczególnej teorii względności, o badaniach chaosu w szeroko pojętych zjawiskach fizycznych, przyrodniczych i społecznych, dziwiłem się przekonaniu wszystkich autorów o nieuchronnym zapadaniu się materii i energii do punktu osobliwości w czarnej dziurze, tej stacjonarnej i tej wirującej (Kerra). Od tego poglądu nie uwolnił się nawet Roger Penrose w „Cyklach czasu”. Czy to nie przejaw nieuzasadnionej ekstrapolacji praw rządzących obserwowalnym Wszechświatem na obszar pod powierzchnią złapaną (horyzontem zdarzeń), spod której nie ma już odwrotu do naszego świata?

 

Skąd przekonanie, że każda cząsteczka i każdy kwant energii po takim spowolnieniu na powierzchni złapanej, które z punktu widzenia obserwatora na zewnątrz czarnej dziury będzie świadczyć o znieruchomieniu, zmierza do punktu osobliwości? Jeśli ich ruch zamiera a czas przestaje płynąć, to może materia i energia zatrzymują się pod powiększoną powierzchnią złapaną, oddając czarnej dziurze masę, „poczucie czasu”, ruch, energię, pęd, moment obrotowy, informację… wszystko to, co podlega zasadom zachowania w naszym świecie, by przejść w inny stan istnienia, którego, póki co, nie potrafimy zaobserwować czy nawet sobie wyobrazić.

 

Skąd przekonanie, że cała masa czarnej dziury znajduje się w jej geometrycznym środku, w punkcie osobliwości, jeśli czarną dziurę można opisać za pomocą mierzalnych parametrów takich jak: masa, objętość, powierzchnia horyzontu zdarzeń, spin, ładunek elektryczny, temperatura, entropia itp., a rotujące czarne dziury nie są idealnymi sferami, tylko doznają lekkiego spłaszczenia wzdłuż osi obrotu?

 

Czy przypadkiem nie jest tak, że wszystko to, co opadnie na powierzchnię złapaną czarnej dziury, staje się po prostu nieznaną i na obecnym etapie rozwoju nauki nieobserwowalną formą materii i energii, a być może i samej przestrzeni, równomiernie rozłożonych w objętości ograniczonej przez horyzont zdarzeń? Na przykład formą super gęstej próżni idealnej, buzującej wirtualną zupą? Wszak im większa masa czarnej dziury, tym jej temperatura powierzchniowa bliższa zeru bezwzględnemu.

 

Podobnie twierdzi Frank Wilczek, odnosząc wrażenie, iż czasoprzestrzeń nie różni się w żaden zasadniczy sposób od materii, którą udało nam się o wiele lepiej zrozumieć”.

 

Po napisaniu tego domysłu na forum fb-Uranii, natrafiłem na podobny pogląd wyrażony przez Nikodema Popławskiego, torunianina z urodzenia (znowu ten Toruń: Kopernik, Ingarden, Wolszczan…, teraz Popławski), fizyka teoretycznego, profesora Uniwersytetu New Haven, który stwierdził, że wszystko, co wpada do czarnej dziury, nie zmierza do punktu osobliwości, lecz tworzy supergęstą przestrzeń, materię i energię wskutek istnienia skręcenia czasoprzestrzeni. Przez to skręcenie, które – jego zdaniem – jest źródłem grawitacji (nie grawitony, jak się powszechnie przyjmuje), polegnie być może kwantowa teoria grawitacji (YouTube: Wszyscy żyjemy w czarnej dziurze/prof. Nikodem Popławski (University of New Haven; https://www.youtube.com/watch?v=Giqsgf6sGa0)”. Na marginesie może się okazać, że grawitony to po prostu komórki czasoprzestrzeni opisane w geometrii nieprzemiennej.

 

Czy czarna dziura nie pochłania wraz z materią i energią samej przestrzeni, której istnienia doświadczamy dzięki istnieniu tejże materii z cząstek obdarzonych masą i pozwalających dzięki tej masie odmierzać upływ czasu, oraz dzięki energii przenoszonej przez cząstki i same fotony, które pozbawione masy de facto nie „odczuwają” upływu czasu, lecz stanowią nieruchomy punkt czasoprzestrzeni, chociaż przed naszymi oczami śmigają z prędkością światła?

 

Skąd przekonanie Rogera Penrosa, że czarne dziury wcześniej czy później znikną na skutek promieniowania Hawkinga, jeśli zgodnie ze zjawiskiem Unruha każdy rodzaj przyspieszenia, w tym miażdżące przyciąganie samej czarnej dziury albo przyspieszenie odśrodkowe spowodowane rotacją czarnej dziury (która to rotacja z kolei wlecze przestrzeń), powoduje pojawienie się cząstek wirtualnych w idealnej próżni kwantowej, które mogą być pochłaniane przez powierzchnię złapaną, równoważąc parowanie Hawkinga?

To tylko kilka wątpliwości laika po przeczytaniu owych książek łącznie z "Kwantechizmem" Andrzeja Dragana, którego mottem przewodnim jest wątpić w to, co wyznaje większość.

 

Na zakończenie jedno osobiste wyznanie Franka Wilczka, wychowanego w środowisku przemyskich katolików:

„Ważny wpływ na ukształtowanie się mojej osobowości miał wczesny kontakt z katolicyzmem, co zachęciło mnie do myślenia w kategoriach kosmosu i poszukiwania znaczeń ukrytych pod powierzchnią rzeczywistości. Takie podejście stało się moją trwałą cechą i postępowałem w ten sposób nawet wtedy, gdy porzuciłem już ścisłe dogmaty wiary. Obecnie często wracam do Platona , świętego Augustyna , Davida Hume’a i „nieaktualnych” starych prac naukowych – Galileusza , Newtona , Darwina czy Maxwella – by prowadzić dialog z wielkimi umysłami i ćwiczyć umiejętność myślenia w inny sposób.

 Oczywiście, próbując zrozumieć inne punkty widzenia, niekoniecznie musimy się z nimi zgadzać, a już na pewno nie należy ich uznawać za własne. Zgodnie z duchem komplementarności powinniśmy zachować bezstronność. Ideologie i religie, które twierdzą, że mają wyłączne prawo wyznaczania „jedynie słusznych” poglądów, są sprzeczne z duchem komplementarności.

 Należy tu podkreślić, że nauka ma w tym względzie specjalny status. Zyskała ogromną wiarygodność, zarówno jako skarbnica wiedzy, jak i jako metoda analizowania fizycznej rzeczywistości, co wynika z sukcesu wielu jej zastosowań. Niewątpliwie uczeni ograniczający się do wąskich specjalności nie rozwijają swojego umysłu, natomiast ludzie, którzy unikają nauki, zubażają swój obraz świata.”

 

Okazuje się, że zgłębianie nauki wyzwala z wiary, chociaż nie przeszkadza sięgać po rozważania najwybitniejszych chrześcijańskich filozofów, na przykład świętego Augustyna, zwolennika poglądu, że objawienia religijne nie mogą być sprzeczne z odkryciami nauki. Na marginesie świętej pamięci ksiądz Józef Tischner mawiał: - „Nie spotkałem w moim życiu nikogo, kto by stracił wiarę po przeczytaniu Marksa i Engelsa, natomiast spotkałem wielu, którzy ją utracili po spotkaniu ze swoim proboszczem.”

 

Co do sztucznej inteligencji – po kilku moich wpisach na fb posty poświęcone astrofizyce, fizyce kwantowej, ogólnej teorii względności, naukowo badanemu chaosowi, zdominowały fejsbukowe aktualności po każdym wejściu na konto. Jak więc tu nie wierzyć, że sztuczna inteligencja zaczyna dominować w Internecie i moderować internetowy dyskurs? Frank Wilczek przewidywał w momencie pisania swoich „Podstaw…”, że sztuczna inteligencja zawładnie światem za sto, dwieście lat. Napisał między innymi:

„Upłynie zapewne jeszcze wiele dziesięcioleci, zanim autonomiczna sztuczna inteligencja ogólnego przeznaczenia osiągnie ludzki poziom. Ale motywacja stojąca za tym nieuniknionym rozwojem jest tak silna, że jeśli tylko nie nastąpi jakaś katastrofa w postaci wojen, zmian klimatycznych czy plag, proces ten potrwa najwyżej sto lub dwieście lat. Ze względu na przewagę maszyn pod względem szybkości myślenia, możliwości postrzegania i siły fizycznej zamiast nieznacznie ulepszonego Homo sapiens awangardę inteligencji już wkrótce będą stanowić cyborgi i supermózgi.

 Nie można również odrzucić możliwości, że dzięki inżynierii genetycznej pojawią się istoty o nadludzkich możliwościach. Będą mądrzejsze, silniejsze i (mam nadzieję) obdarzone większą empatią niż dzisiejsi ludzie.”

 

Ja jednak jestem bardziej optymistycznie pesymistyczny. To, co już powstaje, nie będzie podzielać naszych norm, zasad, standardów, naszej etyki i nie będzie nas chronić, kierując się wytycznymi robo-etyki wymyślonymi przez Isaaca Asimova. Nie dotrzymamy kroku sztucznej inteligencji. Dzisiaj nie dotrzymują tego kroku szachiści i gracze w go, konkurujący z komputerami. Ogromna większość z nas nie ma nawet pojęcia, co wpływa na nasze zachowania w necie i w życiu. Można co najwyżej wbić się w główny nurt współczesnych badań naukowych, by nie wypaść z mainstreamu życia zawodowego, lecz nasza przegrana jest coraz bliżej. Rodzi się nowe życie, którego forma jest poza zasięgiem naszych fizycznych zmysłów. Nic na to nie poradzimy. Światem zawładnął chaos. Poddaliśmy się dyktatowi sterowanej przez nietransparentne korporacje światowej idiotokracji. 

 

Ciekawe to, że nie czuję się nawet przerażony. Przyroda nie wymyśliła sama z siebie co dobrem a co złem. Pojęcia dobra i zła są wyłącznie rezultatem antropocentrycznych spostrzeżeń dotyczących zachowań wszelkich żywych istot, uświadomionym wytworem języka, za pomocą którego uzasadniamy ochronę własnego biologicznego interesu. Dobre to, co mnie chroni i mi służy, złe to, co mi zagraża. 

Nikt więc nie zagwarantuje, że sztuczna inteligencja nie przejmie tej prostej dialektycznej dychotomii i nie zastosuje wyłącznie do siebie. Amen.