Przekraczając granice wyobraźni – „Odkryj smak fizyki”, Jerzy Przystawa

Czy książka może całkowicie zmienić ludzkie życie? Owszem, o czym świadczy historia Jerzego Przystawy. W jego przypadku przełomowe dzieło nosiło tytuł Fizyka stwarza nową epokę i napisane zostało przez profesora Arkadiusza Piekarę, nauczyciela legendarnego przedwojennego gimnazjum w Rydzynie, człowieka o ogromnej wiedzy i umiejętności jej przekazywania. W ręce autora Odkryj smak fizyki wpadła jeszcze w jego czasach szkolnych i pochłonęła go tak bardzo, że postanowił zostać fizykiem.

Teraz, po kilkudziesięciu latach, sam podjął się napisania takiej książki. By być może zmienić czyjeś życie, ale również po prostu po to, by czytelników przekonać o pięknie dziedziny wiedzy, którą sam pokochał. Bo smutnym faktem jest, że dziedzina ta jest/była dla większości z nas największą szkolną zmorą. A nie musiałoby tak być. Lepsze podejście, większe zaangażowanie nauczycieli, działające na wyobraźnię eksperymenty – wszystko to, czym szczyciła się rydzyńska szkoła, a co dziś jest już tylko smutnym wspomnieniem – to jest potrzebne, by zafascynować fizyką, stwierdza autor w refleksji wplecionej w swoją pasjonującą historię wielkich uczonych i wielkich odkryć. A takich refleksji i dygresji jest więcej, bo Przystawa postanowił dać czytelnikom coś więcej niż suchy wykład, i chwała mu za to.

Ja również należę do tych nieszczęśliwych jednostek, które do fizyki zostały zrażone. Od późnej podstawówki zaczynając, na studiach kończąc moje zajęcia z tego przedmiotu były pasmem dydaktycznych katastrof. Wyczuwałam, że mam do czynienia z czymś niesamowicie ciekawym, w końcu to nauka o tym, jak funkcjonuje świat! Wiedza ta jednak podawana mi była w tak odstręczający i nie sprzyjający zrozumieniu sposób, że spychałam ją konsekwentnie na daleki margines zainteresowań. Kiedy więc pojawiła się okazja przeczytania książki profesora Przystawy, która mogła okazać się z dawna oczekiwaną furtką do zrozumienia, chętnie na to przystałam. (Choć skłamałabym, gdybym stwierdziła, że nie maczały palców w tej „chęci” osoby trzecie – kiedy ją zobaczył mój studiujący astronomię chłopak, już nie miałam wyboru :)).

Autor książki skupia się w swojej opowieści głównie na odkryciach najnowszych, wielkich naukowych rewolucjach wieku XX i XXI, a więc – mechanika kwantowa, promieniotwórczość, teoria względności Einsteina oraz cząstki elementarne i intensywne badania prowadzone nad nimi do dziś. Teorie, prawa i eksperymenty fizyczne sformułowane przed rokiem 1900 przywoływane są tu sporadycznie i zwykle w kontekście XX-wiecznych odkryć – jako te, które zostały obalone lub potwierdzone. Braków szkolno-akademickich więc raczej dzięki niej nie nadrobiłam, ale jak dla mnie i tak bomba, bo właśnie ten najświeższy kawałek fizycznego ciasta do tej pory ledwie trąciłam, będąc zarazem najbardziej go ciekawą. Spoglądałam raczej na niego nieufnie, jak na porcję jakiejś czarnej magii, z którą, jak byłam przekonana, nie jestem w stanie się zmierzyć. Okazało się zaś, że to właśnie na jego przykładzie najlepiej jest pokazać, jak niesamowitą i wstrząsającą nauką potrafi być fizyka.

Młody Max Planck

Kiedy w 1861 roku James Clerk Maxwell sformułował swoje słynne równania, będące matematycznym opisem przeprowadzanych wcześniej przez Faradaya doświadczeń dotyczących elektrodynamiki, uznano to za szczytowe osiągnięcie fizyki i zapanowała stagnacja. To dlatego szkolny profesor młodego Maxa Plancka gorąco odradza mu studia fizyczne, twierdząc, że na tym polu nie zostało już nic do odkrycia. Szczęśliwie jednak Planck go nie słucha i gdy wkrótce potem nowe doświadczenia zaczynają doprowadzać do sprzecznych wniosków na temat natury światła i widma ciała doskonale czarnego, to właśnie on spektakularnie ten bałagan porządkuje za pomocą teorii kwantów – porcji, w jakich wypromieniowywana jest energia. 

Louis de Broglie

Oczywiście jest to ład tylko tymczasowy, bowiem wkrótce jak grzyby po deszczu pojawiają się nowe pytania i wątpliwości. Oto rusza lawina wielkich odkryć – w 1905 (Annus Mirabilis) pojawia się Einstein z jego opisem zjawiska fotoelektrycznego, z czego wynika równocześnie falowy i korpuskularny charakter światła, następnie – książę Louis de Broglie i jego zupełnie w tamtych czasach szalona koncepcja, że nie tylko światło ma takie właściwości, ale i materia w ogóle, aż wreszcie – przypuszczenia te zostają potwierdzone i rodzi się mechanika kwantowa jako opis tej dwojakiej natury materii.

James Chadwick

Nie będę przytaczać tu całej tej historii odkryć XX wieku. Ten zalążek powyżej – niech posłuży za blurb :) Mam nadzieję, że kogoś zaciekawi na tyle, by się zapoznać z tą opowieścią dokładnie, bo naprawdę warto. Przewija się w niej mnóstwo niesamowitych postaci, którym autor nie szczędzi uwagi i prezentuje ich także od tej ludzkiej strony, jakiej nie poznamy z podręczników akademickich i notek encyklopedycznych. I tak – dowiadujemy się, że wielki Faraday był synem kowala i zupełnie nie znał matematyki, a wszystkie jego osiągnięcia opierają się na rewolucyjnych eksperymentach. Że Chadwick, odkrywca neutronu, niesamowicie nieśmiały i skromny człowiek, został fizykiem przez pomyłkę – na egzaminach wstępnych trafił do złej sali, a później wstydził się przyznać. Że János Bolyai, który równocześnie z Łobaczewskim opisał geometrię hiperboliczną, stanowiącą fundament teorii względności Einsteina, pasjami się pojedynkował, a w przerwach między bitkami grał na skrzypcach. I że Wolfgang Pauli, mając okazję przedyskutowania na zbliżającej się konferencji w Getyndze swego przełomowego pomysłu – istnienia neutrina – zrezygnował z niej z powodu balu w Zurychu. A Schrödinger, ten od kota, był niepoprawnym kobieciarzem.

Erwin Schrödinger

Wszystkim tym wielkim odkryciom, o jakich pisze z taką swadą profesor Przystawa, towarzyszyły ogromne emocje. Nieustanny wyścig – kto będzie pierwszy, komu przypadnie laur odkrywcy, chwała i nieśmiertelność – spory, nieporozumienia, wzajemne żale. Wielcy przegrani, ludzie, których dokonania stoją na równi ze zdobywcami Nagród Nobla, a mimo to zepchnięci zostali w cień. A sama droga na szczyt też często bywa usłana cierniami – naprawdę rewolucyjna myśl jest zwykle z początku krytykowana i wyśmiewana, nikt nie chce jej nigdzie publikować, a ci, którzy jeszcze nie tak dawno wygrażali autorytetom, sami się nimi stali i teraz prychają pogardliwie. Tak było przecież z Friedmannem i Lemaîtrem, których stwierdzenie, że Wszechświat się rozszerza, Einstein odrzucał jako bzdurę, choć wynikało z rozwiązań jego własnych równań. I tak było z Gell-Mannem, kiedy zaproponował istnienie cząstek bardziej elementarnych niż proton i neutron, kwarków, i odkrył symetrię wewnętrzną, jaka nimi rządzi. Zastałe tryby myślenia i nowe, świeże teorie, na które zamiast rzucać się żarłocznie jak na świeży kawałek mięsa, starzy fizycy patrzą nieufnie i z odrazą.

Einstein i Lemaître

Pomijając oczywiście fakt, że samo dojście do jakiegoś epokowego twierdzenia wymaga nierzadko ogromnych nakładów pracy. Trudno wyjść z podziwu, czytając o zmaganiach ekipy Smoota na Antarktydzie, gdzie na podstawie sygnałów z kosmosu zamierzali dowieść, że promieniowanie tła jest anizotropowe, czy o pracochłonnych obserwacjach zaćmienia Słońca Eddingtona, które miały mu dostarczyć dowodu na słuszność einsteinowskiej teorii względności. Szczególne wrażenie jednak swoim rozmachem robią badania prowadzone współcześnie – ogromne akceleratory cząstek, jak zbudowany w CERN Wielki Zderzacz Hadronów, wysyłane w kosmos satelity, podziemne laboratoria służące do obserwacji neutrin, zabudowane czujnikami i wypełnione setkami litrów wody, zbiorowa praca tysięcy naukowców z całego świata...

Podziemne laboratorium Super-KamiokaNDE w Japonii wypełnione 50 tys. ton wody

Czym są jednak te wszystkie przeszkody w obliczu satysfakcji dorzucenia swoich trzech groszy do rozwikłania zagadki istnienia? Absolutnie piękne jest to przekraczanie granic wyobraźni, jakiego co rusz dokonują fizycy swoimi odkryciami, i dla tego piękna chwilami zazdrościłam im i sama chciałam choć przez chwilę poczuć ten dreszcz. Bo czym była na przykład mechanika kwantowa, jeśli nie przede wszystkim totalną rewolucją w postrzeganiu świata? Nic nie jest pewne, możemy operować tylko prawdopodobieństwami (jak w myślowym eksperymencie z kotem Schrödingera, żywym i martwym jednocześnie), do tego nieznośna zasada nieoznaczoności Heisenberga – są pary wielkości, których nigdy nie uda nam się dokładnie zmierzyć równocześnie. Czy trudno wobec tego się dziwić, że Einstein nigdy tak naprawdę się do niej nie przekonał, upierając się, że „Pan Bóg nie gra w kości”? Skoro już przy Einsteinie jesteśmy – a jego teoria względności, jego sprowadzenie czasu do rangi „zwykłej” współrzędnej, odkrycie, że czas dla obiektu poruszającego się płynie wolniej niż dla spoczywającego? A geometria Łobaczewskiego, sprzeciwiająca się postulatom, na których nauka opierała się od czasów starożytnych? Rację miał Freman Dyson stwierdzając, że każdy naukowiec musi być wywrotowcem.

Po tym, co już napisałam, oczywistym chyba jest, że jestem Smakiem fizyki oczarowana. W końcówce, kiedy czytałam o wciąż poszukiwanym (także w CERN) bozonie Higgsa, miałam autentyczne ciarki. I na pewno od tej pory wszystkimi świeżymi odkryciami z dziedziny fizyki będę się żywo interesować. Zresztą nie tylko świeżymi, ogólnie ta lektura pozostawiła mnie w stanie mocnego niedosytu i mam zamiar tę tematykę zgłębiać. W moim przypadku więc książka zdecydowanie spełniła swoją funkcję – posmakowałam i zasmakowałam, mimo wcześniejszego kręcenia nosem. Warto czasem spróbować, nawet jeśli coś na pierwszy rzut oka nie wygląda specjalnie apetycznie. I przy poprzednim podaniu było okropnie przyrządzone.

Na mój egzemplarz jest już kolejka. Wszyscy mężczyźni w moim otoczeniu ostrzą sobie na niego ząbki, a brat niemalże wyrywa mi go już z rąk. Niech to będzie dodatkową rekomendacją.

(A! I spróbuję jeszcze inaczej, na sposób szczególnie sugestywny dla miłośników seriali. Warto przeczytać tę książkę choćby po to, by lepiej rozumieć fizyczne żarty w niezwykle popularnej ostatnio – zwłaszcza w kręgach ścisłowców, gdzie się głównie obracam – Teorii wielkiego podrywu (ang. Big Bang Theory) o której na pewno wspomnę przy okazji mojej prywatnej listy ulubionych seriali. Ze Smaku fizyki można się dowiedzieć między innymi, kim był uczony, na cześć którego Sheldon otrzymał swe nazwisko – laureat Nagrody Nobla z 1972 r., Leon Cooper – i dlaczego opracowana przez niego na spółkę z Bardeenem i Schriefferem teoria BCS jest tak ważna).

***

Za książkę bardzo (BARDZO!) dziękuję wydawnictwu PWN.

***
J. Przystawa, Odkryj smak fizyki, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011.