Ach, ten diament…

Węgiel należy do 12 pierwiastków znanych już w starożytności i jest czwartym najczęściej (wedle masy) występującym pierwiastkiem we Wszechświecie po wodorze, helu i tlenie oraz piętnastym w skorupie ziemskiej:

A 0.3% masy naszego Słońca to węgiel (pamiętacie ową teorię Słońca w 100% z „węgla”?), który powstał przede wszystkim na drodze gwiezdnej nukleosyntezy. Ale i tak owe „marne” słoneczne 0.3% daje masę TYSIĄC razy większą niż masa Ziemi! Notabene, jeszcze tylko przez dwa tygodnie (podstawowy) izotop węgla, ¹²C, będzie stanowił definicję 1 mola, czyli inaczej ustalał liczbę Avogadro, NA — otóż 20 maja 2019 wchodzi w życie nowa, „rewolucyjna” wersja układu SI, gdzie po prostu NA = 6,02214076×1023.

Węgiel ma oczywiście fundamentalne znaczenie w biologii, ale ja chciałbym się skoncentrować na jego specyfice nieorganicznej, za wyjątkiem przypadku radiowęgla 14C. Przy czym chodzi mi tu nie tylko o datowanie**, ale i historie „produkcji” 14C, jak tu lub tam.

Węgiel jest szóstym pierwiastkiem, należącym do 14 grupy tzw. węglowców (z krzemem, germanem, cyną i ołowiem) z konfiguracją elektronów 1s22s22p2, z których 4 zewnętrzne tworzą wiązania chemiczne kowalencyjne. Węgiel nazywany „królem pierwiastków” jest niesamowity także ze względu na jego alotropię czyli zjawisko występowania w tym samym stanie skupienia różnych odmian tego samego pierwiastka chemicznego, różniących się właściwościami fizycznymi i chemicznymi:a) diament b) grafit c) lonsdaleit d-f) fulereny g) w. amorficzny h) grafen, nanorurka

Przy czym np. taki grafit to jeden z najmiększych materiałów, a tymczasem diament to ten najtwardszy. Węgiel ma także najwyższą temperaturę topnienia ze wszystkich pierwiastków. Przy ciśnieniu atmosferycznym nie występuje w stanie ciekłym, lecz podczas ogrzewania sublimuje w temperaturze 3630 °C; jego punkt potrójny występuje przy ok. 100 atm. Niezależnie od odmian alotropowych pozostaje ciałem stałym w wyższych temperaturach, niż metale o najwyższych temperaturach topnienia (wolfram i ren).

System alotropów węglowych obejmuje szereg skrajności:

Graphite is one of the softest materials known. Synthetic nanocrystalline diamond is the hardest material known.[24]
Graphite is a very good lubricant, displaying superlubricity.[25] Diamond is the ultimate abrasive.
Graphite is a conductor of electricity.[26] Diamond is an excellent electrical insulator,[27] and has the highest breakdown electric field of any known material.
Some forms of graphite are used for thermal insulation (i.e. firebreaks and heat shields), but some other forms are good thermal conductors. Diamond is the best known naturally occurring thermal conductor
Graphite is opaque. Diamond is highly transparent.
Graphite crystallizes in the hexagonal system.[28] Diamond crystallizes in the cubic system.
Amorphous carbon is completely isotropic. Carbon nanotubes are among the most anisotropic materials known.

CDN

PS. Źródło mojej osobistej fascynacji diamentem wzięło się o dziwo z praktykowania przeze mnie fizyki cząstek elementarnych: crystals and photons…

**) pl.wikipedia.org/wiki/Datowanie_izotopowe

 

Fizyka manipulacji, czyli jak Wolter z Leninem fizykę wykładali

Narodziny fizyki nowoczesnej, jako nauki empirycznej tak jak to dzisiaj rozumiemy można umiejscowić pomiędzy połową XVI i końcem XVII wieku – od publikacji O obrotach Mikołaja Kopernika w 1543 do publikacji Podstaw matematycznych filozofii przyrody Isaaca Newtona w 1687. Był to długi i skomplikowany proces tworzenia nowego paradygmatu naukowego, w którym olbrzymią rolę odegrało stworzenie i rozwinięcie rachunku różniczkowego i całkowego przez Gottfrieda Leibniza oraz Newtona. Pozwoliło to, między innymi, pozbyć się wielu problemów koncepcyjnych fizyki starożytnej w zrozumieniu i w opisie ruchu – znanych choćby ze słynnych paradoksów Zenona, w tym paradoksu żółwia i Achillesa. Na marginesie – ciekawe, że Newton nie od razu zdał sobie sprawę z wagi „nowej matematyki” – większość swoich demonstracji matematycznych starał się przeprowadzać klasycznie, przy pomocy konstrukcji geometrycznych. Kiedy jednak stało się jasne jak ważne jest to narzędzie, rozgorzała prawdziwa wojna propagandowa o tytuł „ojca” rachunku różniczkowego. Wojna ta nie tylko zatruła osobiste stosunki między Leibnizem a Newtonem, ale też legła u początku wyraźnego podziału na naukowe tradycje angielską i „kontynentalną”. Pierwszą ofiarą tej separacji była strona angielska – upierając się przy newtonowskiej „szkole” zapisu i analizy różniczkowej Anglicy w XVIII wieku zostali daleko w tyle, szczególnie za Francuzami, w rozwoju nowoczesnych metod matematycznych. Można też spekulować, czy dodatkowym tego powodem nie mogła być również inna organizacja nauki – Royal Society założone w Londynie w 1660 miało charakter i cele bardziej niejawne i „poza-naukowe”, aniżeli choćby paryska Académie royale des sciences założona w 1666, czy też Królewskie Pruskie Towarzystwo Naukowe z 1700. Znaczenie Royal Society i jej luminarzy dla Korony brytyjskiej dobrze ilustruje relacja niejakiego Woltera, z westminsterskiego pogrzebu Newtona (który oprócz prezesowania Royal Society, zdążył zostać członkiem Parlamentu, oraz Nadzorcą i Kuratorem Mennicy Królewskiej, a w końcu uzyskał tytuł szlachecki z rąk królowej Anny):

Il a vécu honoré de ses compatriotes, et a été enterré comme un Roi qui aurait fait du bien à ses Sujets.”

(Za życia uhonorowany przez rodaków, został pochowany jak Król, który obdarzył dobrodziejstwami swoich Poddanych).

Warto tu nadmienić, że Newton do swych rozlicznych osobistych przedsięwzięć finansowych, w tym lichwy, dołączył wielką inwestycję w Kompanię Mórz Południowych (South Sea Company), na której jednak stracił wielki majątek, co skwitował tym że: „może przewidzieć ruch gwiazd, ale nie szaleństwo ludzi.” Ciekawą hipotezę postawił w tym kontekście E. Michael Jones, iż bezpośrednim źródłem inspiracji dla Newtona była ówczesna angielska ideologia, a pojęcia fizycznej siły i bezwładności miały swe źródło w pojęciach pieniądza (money) i konfliktu (strife) [1]. Tak czy inaczej, w dalszej historii, newtonowska fizyka niewątpliwie bardzo się przysłużyła ideologii angielskiej, i nie tylko, co Jones efektownie tak podsumował: „He and Locke had actually found their philosopher’s stone in the world of modern Capitalist finance”.

Nowa fizyka odniosła gigantyczny sukces, który był zupełnie nieoczekiwany – dość oczywisty, w retrospektywie, przepis na jej metodę empiryczną, a więc weryfikowanie matematycznego opisu przez testy doświadczalne, w znanych i kontrolowanych warunkach, tak, aby każdy mógł je powtórzyć (i rozwinąć dalej!), okazał się nieprawdopodobnie owocny. Sukces był koncepcyjny, ale o wielkiej wartości praktycznej i cywilizacyjnej – czasami już sam nowatorski sposób przeprowadzenia eksperymentu i jego rezultat miał niemal natychmiastową wartość komercyjną – jak choćby odkrycie fal elektromagnetycznych przez Heinricha Hertza wraz z komunikacją na odległość; czy jak okrycie promieni Roentgena i jednocześnie początek nowej diagnostyki organów wewnętrznych itd., itp. Ten niewątpliwy triumf fizyki i jej metody naukowej, stał się także inspiracją do gigantycznych, i zupełnie nienaukowych, manipulacji i akcji propagandowych.

Zaczęło się od zakłamywania korzeni i początków fizyki nowoczesnej – Wolter i inni piewcy Oświecenia utrzymywali, że fizyka wybuchła nagle, niesiona duchem epoki Rozumu; jak to patetycznie wyraził poeta Alexander Pope w epitafium dla Newtona:

Nature and nature’s laws lay hid in night; God said „Let Newton be” and all was light.

Jest to oczywiście ewidentna bzdura – w rzeczywistości, fizyka była ukoronowaniem wielowiekowych wysiłków nauki średniowiecza, w tym, tak, tak – przede wszystkim scholastyki. Zresztą sam Newton przyznawał to wprost cytując słynne słowa z XII wieku (sic!) Bernarda z Chartres, nauczyciela i kierownika tamtejszej szkoły katedralnej:

„Jesteśmy jak karły, które wspinają się na ramiona gigantów, by widzieć więcej od nich i dalej sięgać wzrokiem, i to nie za sprawą bystrości swojego wzroku, czy wysokości ciała, lecz dzięki temu, że wspinamy się w górę i wznosimy na wysokość gigantów.”

Charakterystyczna była też wybiórczość, z jaką potraktowano dzieło samego Newtona: zarówno angielscy opiekunowie jego spuścizny, jak i Wolter przemilczeli fakt, że największymi pasjami Newtona były alchemia i teologia (matematyce i fizyce poświęcił znacznie mniej czasu i wysiłku), iż interesował się astrologią. Newton wcale nie był wzorem „oświeconego” scjentysty, był „ostatnim magiem” i gnostykiem**. Jednak to oczywiście nie mieściło się w ramach propagandy, za to świetnie korespondowało z hipokryzją tamtej epoki, pełnej przecież tajnych stowarzyszeń i spirytualistycznych obrzędów.

Jakby tego było mało, przyjęło się, że jeśli już, to wcale nie to „ciemne” średniowiecze, ale wspaniały duch renesansu przygotował drogę tej tzw. rewolucji naukowej. W rzeczywistości było wręcz przeciwnie – to właśnie renesansowy humanizm, wraz z rewolucją protestancką, wpierw wstrzymał, a potem zupełnie zniekształcił odbiór teorii Kopernika. Odrodzenie literatury nie było zainteresowane rozwijaniem nauki, którą kojarzono (tak!) ze znienawidzoną scholastyką, a Marcin Luter stwierdził przecież: „Ten głupiec chce wywrócić całą sztukę astronomii!”. A teoria Kopernika to nie „tylko” nowa astronomia, ale stała się ona rzeczywiście pierwszym, wielkim krokiem ku nowej fizyce poprzez spektakularne ujawnienie względności ruchu (bardzo istotnej dla rozwoju kinematyki i pierwszej zasady Newtona), oraz jej głęboką matematyzację. Jednak, tak skutecznie zmanipulowano historię fizyki i nauki współczesnej, żedzieci w szkole wytrwale się uczy tych kłamstw po dziś dzień – i to Kościół Katolicki ma się ciągle tłumaczyć chociażby z tzw. sprawy Galileusza, a tymczasem rewolucja protestancka i oświecenie dają nadal przykłady wspaniałego racjonalizmu. A przecież, ten epizod to był tylko wstęp do jeszcze większej hucpy scjentyzmu „absolutnego”.

W bezpośredniej, nachalnej propagandzie scjentyzmu w XVIII wieku prym wiodła strona kontynentalna, szczególnie strona francuska. Uczeni nowej nauki stali się bogami – trafiali do Panteonu po znojnym życiu ku chwale ludzkości, lub przynajmniej na karty Encyklopedii – scjentystycznej biblii.  Fizyka zaś, według uczniów Woltera – Denisa Diderot i La Mettrie, miała dać odpowiedź na każde pytanie, a wspaniały demon (nomen omen…) Laplace’a, symbol naukowego determinizmu absolutnego, triumfował. Trzeba tu jednak przypomnieć szerszy kontekst tej propagandy – walkę na śmierć i życie z Kościołem Katolickim, a szczególnie z jego najwierniejszym „wojskiem”, zakonem jezuitów. Wszak to przede wszystkim Towarzystwo Jezusowe, SJ stało się depozytariuszem, w zmieniającym się szybko świecie, racjonalistycznej tradycji scholastycznej, oraz wielkim promotorem edukacji powszechnej. Nic więc dziwnego, iż w liście do Helwecjusza w kwietniu 1761 Wolter napisał: „Une fois que nous aurons détruit les jésuites, nous aurons beau jeu contre l’Infâme” (Jak tylko zniszczymy jezuitów, pięknie zagramy z Nikczemnym; tj. z Papieżem…). Ta wytrwała propaganda odniosła skutek i w 1773 (znamienna dla nas to data…) nastąpiła kasata Towarzystwa Jezusowego, a zaraz potem koniec królestwa Francji w 1789, i likwidacja Rzeczypospolitej nieco później. To był rzeczywiście straszliwy cios dla Kościoła – od tej pory praktycznie zupełnie wycofał się on z aktywnego udziału w publicznym, filozoficznym dyskursie o świecie materialnym – nieograniczoną władzę nad mediami uzyskały aż do dziś „siły oświecone”. Nie tylko nad mediami, ale przede wszystkim nad edukacją, czego niesławną ilustracją stała się w Polsce Komisja Edukacji Narodowej. I trzeba było dopiero Papieża z tego „dalekiego kraju”, aby ten fatalny trend powstrzymać, choćby częściowo.

Triumf Oświecenia był wielki, ale morze przelanej krwi i szaleństwa rewolucji francuskiej przyniosły przesilenie – romantyzm, wraz z przeniesieniem propagandowego środka ciężkości do Niemiec. Romantyzm okazał się nieumiarkowany w odrzucaniu nauki („szkiełko i oko”!), jako metody zrozumienia świata, i w rezultacie wydał swego późnego wnuka – Fryderyka Nietzschego, który stał się prorokiem dzisiejszego post-modernizmu. Tymczasem uniwersytety niemieckie wprawdzie odegrały wiodącą rolę w rozwoju fizyki XIX wieku, tyle, że właśnie tam, po przełamaniu „romantycznego ducha” propaganda naukowa dokonała nadużycia par excellence – wprowadziła prawa jakoby determinujące bieg całej historii, w tym przemiany społeczeństw. Odkrywając te „prawa” Karol Marks i Fryderyk Engels stali się prorokami nowej utopii: socjalizmu naukowego. Uzbrojeni w ostre narzędzia dialektyki materialistycznej Marks i Engels nie wahali się wypowiadać nawet na tematy stricte naukowe, na przykład zabierając głos w sprawie teorii atomowej. Mało tego, sam wódz rewolucji bolszewickiej, Włodzimierz Lenin w swoim Materializmie i empiriokrytycyzmie wydanym w 1908 zdecydowanie pisał chociażby na temat niezniszczalnej natury elektronu. Nauka, bowiem stanowiła w komunizmie bardzo ważny element ideologii i propagandy państwowej, ale nieoczekiwany rozwój fizyki kwantowej sprawił wiele kłopotu. Choć ideologowie komunistyczni jeszcze potrafili jakoś przełknąć istnienie antymaterii i zjawisko anihilacji elektronów, to już kwantowy indeterminizm odrzucili, i po prostu zakazali administracyjnie.

W świecie anglosaskim także gruszek nie zasypiano, tyle, że podejście było tam i jest nadal tradycyjnie bardzo pragmatyczne – wielkie nadużycia koncepcyjne i manipulacje dotyczą przede wszystkim zagadnień finansowo-ekonomicznych. Warto przeczytać fascynującą, głęboką analizę Filipa Mirowskiego, w której pokazał czarno na białym, krok po kroku jak to kolejne teorie ekonomii w sposób dowolny i nieudolny „adaptowały” prawa fizyki; innymi słowy wykazał, że ekonomia to po prostu (bardzo) kiepska fizyka [2]. Autor przypomina tam także znamienne wydarzenie – u szczytu sławy, w 1942 Fryderyk Hayek napisał serię głośnych artykułów, w których negatywnie odpowiedział na pytanie: czy ekonomia jest nauką? Odtąd jego sława w anglosaskim świecie zaczęła systematycznie gasnąć… A najlepszy współczesny komentarz do tego pochodzi od naszego tubylczego krzewiciela ekonomicznego szamanizmu – prof. Kołodki: „… ekonomia stała się także nauką eksperymentalną, ilość, bowiem doświadczeń z różnymi reżimami kursów walutowych, rozmaitymi kombinacjami pakietów stabilizacyjnych, a już nade wszystko technikami prywatyzacyjnymi była niebagatelna. Rzecz w tym, że dla jednych mogą to być frapujące eksperymenty, dla innych natomiast są to często bolesne doświadczenia”. Trudno to nawet skomentować – wystarczy zauważyć, że prof. Kołodko uważa, iż istnieją poważne nauki bez części doświadczalnej, czyli bez porządnej weryfikacji. Ano, właśnie…

A gdzie teraz jesteśmy w myśleniu o świecie? Otóż, katolicki racjonalizm został oskrzydlony z dwóch stron. Przez post-modernizm, który odrzucając istnienie prawdy, szybko stał się trywialnym nihilizmem, a jego piewcy – nie bójmy się tego określenia – kompulsywnymi przydupasami władzy, każdej władzy. Oraz, przez kontynuatorów oświeceniowego scjentyzmu, czyli piewców pozytywizmu i myśli analitycznej, stojących często na straży ekonomicznych szwindli i ich konsekwencji.  Jednak oba te nurty stały się tak ewidentnie jałowe, szczególnie w sferze etyki i realnego życia społeczeństw, że wielu głęboko myślących ludzi, choć będących daleko od Kościoła – wraca do Tradycji, przede wszystkim do myśli św. Tomasza z Akwinu. W Polsce przykładem była postawa prof. Bolesława Wolniewicza, a na Zachodzie jest twórczość Alasdaira MacIntyre [3]. Po prostu, tak dalej być nie może – trzeba wybrać albo piekło, albo niebo.

A jak jest z samą fizyką? Częściowo odpowiedziałem na to pytanie w moim poprzednim artykule w „Szkole Nawigatorów” – możliwe, iż przygoda z fizyką dociera do jakiegoś kresu, a jej metoda naukowa wyczerpała swe możliwości. Jest jednak jeszcze jeden tego, bardzo symboliczny, aspekt – w XVI wieku polski duchowny katolicki dokonał przewrotu naukowego na skalę wręcz kosmiczną, a mniej więcej 400 lat później, w XX wieku dokonał czegoś podobnego Georges Lemaître, ksiądz katolicki z Belgii. Wszak to ów Lemaître jest „ojcem” Big Bangu, czyli teorii Wielkiego Wybuchu, który dał początek fizycznej historii naszego świata. O tym, dokąd nas ten wybuch doprowadził i co dzisiaj wyrabiają wokół fizyki i kosmologii następcy Woltera, już następnym razem.

[1] E. Michael Jones, English Ideology, Newton and the Exploitation of Science,   www.culturewars.com/2011/Newton.htm

[2] Ph. Mirowski, More Heat Than Light: Economics as Social Physics, Physics as Nature’s Economics (Historical Perspectives on Modern Economics), Cambridge University Press, 1991.

[3] A. MacIntyre, Trzy antagonistyczne wersje dociekań moralnych, Wydawnictwa Akademickie i Profesjonalne, 2009.

 

— Jest to mój nieco poprawiony artykuł do drugiego numeru Szkoły Nawigatorów, z marca 2014.

____

**) What we see in the Newtonian system is not a return to scholasticism but rather a return to paganism. The Newtonian system gave new life to the English ideology, but the English ideology had always been involved in magic. In fact there is a direct line of intellectual influence connecting Newton to Robert Boyle to Samuel Hartlib to Robert Fludd to Francis Bacon to John Dee…

_____

Przy okazji gorąco polecam notkę gdzie napisałem więcej o Newtonie: boson.szkolanawigatorow.pl/cmentarny-triumf-newtona

 

Big Bang, Gödel i klęska scjentystów

Georges Lemaître, zwany ojcem teorii Wielkiego Wybuchu (Big Bang theory), urodził się niemal 125 lat temu w Charleroi, w Belgii. W 1911, po ukończeniu gimnazjum jezuickiego Collège du Sacré-Coeur, rozpoczyna studia inżynierii górnictwa, których jednak nie było mu dane dokończyć. W 1914, wraz z wybuchem Wielkiej Wojny razem z bratem wstępuje na ochotnika do belgijskiego wojska. Walczy na pierwszym froncie, w piechocie i artylerii – odznaczony medalem Croix de guerre avec palmes, zostaje zdemobilizowany dopiero w 1919.

Pod wpływem lektur w czasie wojny (sic!), przede wszystkim książek Henri Poincaré’go, w 1920 Georges Lemaître postanawia podjąć, w trybie przyspieszonym, studia matematyczno-fizyczne na uniwersytecie w Lowanium (franc. Louvain, flam. Leuven). W tym czasie zapoznaje się z Ogólną Teorią Względności (OTW), czyli nową teorią grawitacji, opublikowaną przez Alberta Einsteina w 1916. Jednocześnie, wojna wpłynęła na jego życie duchowe w podobny sposób jak to później było w przypadku Karola Wojtyły – w tymże 1920 Lemaître wstępuje do seminarium duchownego, a w 1922 do Bractwa Kapłańskiego Przyjaciół Jezusa – Fraternité sacerdotale des amis de Jésus, aby w 1923 przyjąć święcenia kapłańskie. Dwa tygodnie potem, korzystając z grantu naukowego, wyjeżdża dla pogłębienia studiów fizyki najpierw do Cambridge, gdzie pracuje pod kierunkiem Artura Eddingtona, a potem do Harvardu i MIT, gdzie otwiera przewód doktorski. W 1925 wraca na Katolicki Uniwersytet w Louvain (czyli KUL, historycznie ten pierwszy…) jako adiunkt, i rozpoczyna prace nad tematem, który mu niebawem przyniesie międzynarodową sławę.

W 1927, Abbé G. Lemaître (tak podpisywał swoje prace naukowe) opublikował w Belgii pracę pt. Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques („Wszechświat jednorodny o stałej masie i rosnącym promieniu, wyjaśniający prędkość radialną mgławic pozagalaktycznych”). W pracy tej, w oparciu o OTW, przedstawił kosmologiczny model rozszerzającego się Wszechświata, i ponadto, na dwa lata przed Edwinem Hubble, wyprowadził w niej tzw. prawo Hubble’a (od 2018, tak jak trzeba, nosi ono miano Hubble-Lemaître, www.iau.org/news/), czyli przewidywanie wzrostu prędkości ucieczki galaktyk, proporcjonalnie do ich odległości. Einstein przyjął wrogo te idee, gdyż sam, już w 1917, zaproponował statyczny model Wszechświata. Podczas ich pierwszego spotkania, w czasie kongresu solvayowskiego w 1927, Einstein nie patyczkował się z młodym księdzem katolickim, twierdząc: Your calculations are correct, but your physical insight is« tout à fait abominable » („Pana obliczenia są poprawne, ale fizyczny wgląd jest całkowicie odrażający”). Taki dość emocjonalny stosunek był o tyle zrozumiały, iż Einstein postulował statyczność przede wszystkim na gruncie filozoficznym, wręcz światopoglądowym. Uważał, że Wszechświat musi być wieczny, i aby uzyskać to statyczne rozwiązanie zburzył prostotę swoich równań wprowadzając tam ad hoc tzw. stałą kosmologiczną. Potem, żałował tego publicznie twierdząc, iż to był jego «greatest blunder»podczas gdy G. Lemaître paradoksalnie uważał wręcz przeciwnie: «your greatest discovery!». I znowu miał rację – patrz nagroda Nobla z fizyki w 2011, za odkrycie Ciemnej Energii

Tymczasem, w 1929 Hubble empirycznie potwierdza prawo Lemaître-Hubble’a o ucieczce galaktyk, zadając mocny cios modelowi statycznemu, ale ojciec Lemaître nie spoczywa na laurach i w 1931 pisze jedną z najsłynniejszych prac w nauce współczesnej: The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory („Początek świata z punktu widzenia teorii kwantowej”) opublikowaną w Nature. Wprowadza tam ideę początku Wszechświata, kiedy t=0 a cała jego energia była zgromadzona w osobliwości przestrzennej. Ze względu na kwantowy charakter tej osobliwości ani czas (jak my go rozumiemy), ani przestrzeń przedtem (dla t<0) nie istniały, zatem Wszechświat miał swój początek, po którym rozpoczęła się jego ekspansja. Praca ta spotkała się ze zdwojoną wrogością. Już nie tylko Einstein twierdzi, że jest to inspirowane « by the Christian dogma of creation, and totally unjustified from the physical point of view » („przez chrześcijański dogmat stworzenia, i jest całkowicie nieuprawnione z fizycznego punktu widzenia”), ale także dawny mentor Lemaître’a, Eddington wtóruje: « The notion of a beginning of the world is repugnant to me ». Trzy lata później Georges Lemaître dorzuca swoje dwa ostatnie kosmologiczne postulaty: istnienie resztkowego promieniowania po początkowej, gwałtownej ekspansji oraz utożsamienie stałej kosmologicznej z (ciemną – jak dziś mówimy) energią próżni.

Dużo później, w 1949 podczas słuchowiska radiowego BBC, to właśnie znany astronom angielski, a zarazem największy propagandysta modelu statycznego i popularyzator nauki, Fred Hoyle, nazywa teorię Lemaître’a, pejoratywnie w zamierzeniu, teorią Wielkiego Wybuchu (Big Bang theory). Z kolei, szesnaście lat potem, po odkryciu mikrofalowego promieniowania resztkowego, model statyczny jest martwy, a Wielki Wybuch staje się paradygmatem nowoczesnej kosmologii. Zdumiewające jednak jest, z jaką łatwością dwaj bardzo wybitni uczeni oskarżali o nienaukowe inspiracje, kierując się samemu ewidentnie pozanaukowymi motywami. Aż chciałoby się tu przywołać metodę wypróbowaną od setek lat – złodziei krzyczących na cały głos: łapaj złodzieja!…

Fakt, że 90 lat później, obecna kosmologia przejęła wszystkie najważniejsze elementy kosmologii Georges Lemaître’a, włącznie z nazwą, jest najlepszym świadectwem jego niewiarygodnej intuicji i głębokiego wglądu fizycznego. Ale to wcale nie oznacza zarzucenia wysiłków na rzecz obalenia wyjątkowości początku Wszechświata i jego jako takiego, z całą niesamowitą specyfiką – ciągle są ponawiane próby, a to wprowadzenia nieskończonych wszechświatów cyklicznych, a to ostatnio wielo-światów (multiverse), czyli nieskończenie wielu światów równoległych. Znamienne jest to, iż większość z nich ma charakter para- lub poza-naukowy, a prym w tym wiodą wyznawcy „teorii” superstrun, do niedawna wraz ze Stephenem Hawkingiem, słynnym fizykiem i celebrytą. I nie poddają się także finansowo – skoro prestiżowe nagrody Nobla można jedynie otrzymać za empirycznie udowodnione teorie, to nic nie szkodzi – są w zamian milionowe nagrody ufundowane przez Milnera, rosyjskiego miliardera, a wręczane w… Hollywood!

W tym momencie zapewne nie zaskoczę nikogo wznosząc hasło: od Mikołaja Kopernika do Georges Lemaître’a – ale ciągle myślę zadziwia fakt, iż zarówno wielki początek, jak i zwieńczenie nowożytnej kosmologii zawdzięczamy dwóm duchownym katolickim. Jakby tego było mało, jest dużo więcej podobieństw między nimi. Obydwaj nosili tytuł kanonika, byli wybitnymi matematykami, ale mieli również bardzo szerokie zainteresowania (jak choćby ekonomia u Kopernika, a komputery i języki u Lemaître’a). Obydwaj mieli do czynienia z artylerią! Kopernik umierał w czasie heretyckiej rewolucji protestanckiej, a Lemaître w czasie rewolucji kulturalnej – wojna „językowa” w Louvain  najprawdopodobniej przyczyniła się do rozległego zawału, i jego przedwczesnej śmierci w 1966. Podobno Kopernik otrzymał egzemplarz O obrotach na łożu śmierci – Lemaître dowiedział się od odkryciu promieniowania mikrofalowego na kilka dni przed śmiercią, i zdążył jasno wyrazić satysfakcję, iż wskazuje to na potwierdzenie teorii Wielkiego Wybuchu. Ich gigantyczny wkład próbowano umniejszać – wg niektórych O obrotach prawie nikt ówcześnie nie czytał, a w dodatku Kopernik był tchórzem. Z kolei, po latach trzydziestych XX wieku, kiedy prasa popularna dużo pisała o kanoniku z Louvain, usilnie próbowano zamilczeć dzieło  Lemaître’a – w tej nędznej roli szczególnie wyspecjalizowali się uczeni anglojęzyczni – dopiero od niedawna zaczęto przywracać należne mu miejsce. Obydwaj byli brutalnie atakowani za swoje teorie – Kopernik przede wszystkim przez ideologów reformacji Marcina Lutra i Filipa Melanchtona. Ten ostatni w 1541 sugerował: Niektórzy sądzą, że to znakomite wypracować rzecz tak absurdalną, jak ów sarmacki astronom, który porusza Ziemię i zatrzymuje Słońce. Zaiste władcy powinni powściągnąć utalentowaną lekkomyślność. A niejaki Wilhelm Gnapheus, holenderski działacz reformacji, humanista i wykładowca Albertyny wystawił w Elblągu i opublikował w Gdańsku sztukę Morosophus – paszkwil na KopernikaLuter też nie przebierał w słowach: Ów Kopernik, w swojej głupocie, chce zburzyć wszystkie zasady astronomii. Wreszcie, także ze względu na te ataki, obydwaj mieli specjalne stosunki z papieżami. Kopernik był bardzo ceniony przez rzymską kurię, szczególnie w kontekście reformy kalendarza, i przede wszystkim napisał słynną dedykację papieżowi Pawłowi III (której drukarze w protestanckiej Norymberdze nie wydrukowali), gdzie wytłumaczył istotę swojej teorii. Z kolei Pius XII, sam będący astronomem amatorem, bardzo wysoko cenił G. Lemaître’a, który w 1960 został mianowany prałatem oraz przewodniczącym papieskiej akademii nauk.

Krótko mówiąc, papieże świetnie sobie zdawali sprawę z wagi i charakteru tych odkryć.

Przełom lat dwudziestych i trzydziestych XX wieku wydał nie tylko teorię Wielkiego Wybuchu, ale był nieprawdopodobnie płodnym okresem w historii fizyki, i nauk ścisłych w ogóle. Między 1925, kiedy książę Louis de Broglie opublikował (najważniejszą w historii fizyki?) rozprawę doktorską pt. Recherches sur la théorie des quanta (« Badania nad teorią kwantową »), a rokiem 1927 słynnej konferencji solvayowskiej w Brukseli, powstała mechanika kwantowa. I wreszcie, w tymże 1931 Kurt Gödel, logik i matematyk, opublikował swoją pracę habilitacyjną pt. Über formal unentscheidbare Sätze der Principia Mathematica und verwandter Systeme. I., która wstrząsnęła podstawami całej nauki! W wielkim skrócie, Gödel wykazał, iż żaden skończony system formalny (np. teoria matematyczna) nie może być jednocześnie kompletny i spójny. To znaczy, albo będą istniały w nim poprawnie sformułowane zdania, których ani prawdziwości ani fałszywości nie będziemy a priori w stanie wykazać, albo pojawią się sprzeczności, czyli niespójność.

Scjentysta Hawking przyznał: Some people will be very disappointed if there is not an ultimate theory that can be formulated as a finite number of principles. I used to belong to that camp, but I have changed my mind. I’m now glad that our search for understanding will never come to an end, and that we will always have the challenge of new discovery (”Niektórzy będą bardzo rozczarowani, jeśli nie ma ostatecznej teorii, która może być sformułowana jako skończona liczba zasad. Ja też należałem do tego obozu, ale zmieniłem zdanie. Teraz jestem zadowolony, że nasze poszukiwanie zrozumienia nigdy się nie skończy, i zawsze będą nowe wyzwania”). I zatem znowu mamy nieskończoność – tym razem wiedzy. A to powszechnie jest przyjmowane za przymiot boski, więc być może dlatego Einstein i inni szukali oparcia w panteizmie. Z tym, że w przypadku fanatycznie walczących scjentystów obserwujemy raczej praktyczny nihilizm zamiast panteizmu, tak jakby zero stało się „inną stroną” nieskończoności.

 

Capture d’écran 2019-04-11 à 11.26.48.pngOjciec Georges Lemaître pomiędzy Robertem Millikanem i Albertem Einsteinem. California Institute of Technology, Pasadena, 10 stycznia 1933 (Źródło: UCLouvain)

 

— Jest to mój odrobinę poprawiony artykuł do trzeciego numeru Szkoły Nawigatorów, z czerwca 2014. W ciągu tych prawie 5 lat od publikacji wymowa tekstu tylko się wzmocniła…

___

Przy okazji gorąco polecam notkę gdzie napisałem więcej o Koperniku i jego teorii: kopernik-lemaitre-i-big-bang

Zasada antropiczna czyli koniec epoki

Stara epoka skończyła się na nomenomen przełomie lat 1978 i 1979. Ów wielki przełom przejawił się w wielu wymiarach, np. w gwałtownym skoku produkcji złota. Miało to miejsce także w mojej dyscyplinie, ale o tym za chwilę – zacznijmy wpierw od najważniejszych, fundamentalnych faktów:

6 stycznia 1978 – Stany Zjednoczone zwróciły Węgrom Koronę Świętego Stefana, wywiezioną w czasie II wojny światowej.

11 lutego – Chińska Republika Ludowa zniosła zakaz czytania dzieł Arystotelesa, Szekspira i Dickensa.

28 kwietnia – Afganistan: w wyniku komunistycznego przewrotu wojskowego został obalony i zamordowany prezydent Mohammad Daud Chan.

26 sierpnia – Albino Luciani został wybrany papieżem i przyjął imię Jana Pawła I.

5 września – papież Jan Paweł I udzielił audiencji metropolicie Leningradu i Nowogrodu Nikodemowi. W trakcie tego pierwszego od 500 lat oficjalnego spotkania wysokiego przedstawiciela rosyjskiej Cerkwi prawosławnej ze zwierzchnikiem kościoła katolickiego Nikodem nagle zasłabł i umarł na rękach papieża.

28 września – po 33 dniach pontyfikatu zmarł papież Jan Paweł I.

16 października – polski kardynał Karol Wojtyła został obrany papieżem i przyjął imię Jan Paweł II.

Styczeń 1979zima stulecia.

5 lutego – irańska rewolucja islamska: ajatollah Chomejni proklamował powstanie pierwszego rządu islamskiego w Iranie.

6 marca – Jan Paweł II rozpoczął pisanie swego testamentu.

3 maja – opozycyjna Partia Konserwatywna z Margaret Thatcher na czele wygrała wybory parlamentarne w Wielkiej Brytanii.

2-10 czerwca – pierwsza wizyta Jana Pawła II w Polsce.

25 grudnia – rozpoczęła się radziecka „interwencja” w Afganistanie.

___

Jest dla mnie zdumiewające iż także w fizyce zaszły właśnie wtedy wstrząsające zjawiska. To w owym 1978 wprowadzono termin Teorii Wielkiej Unifikacji (ang. GUT), co niebawem na pseudonaukowej fali tzw. super-strun przerodziło się ostatecznie w pojęcie-horrendum – Teorii WszystkiegoA wszystko to aby uratować religię twardego scjentyzmu…

Wszak zawzięci scjentyści musieli przełknąć bardzo gorzka pigułkę już w 1965, kiedy to ksiądz Lemaître (na łożu śmierci) dowiedział się wraz z nimi że jego teoria Big Bangu właśnie została potwierdzona. Na dokładkę, w 1973 została zaproponowana przez Brandona Cartera „zasada antropiczna”. Wówczas w Krakowie świętowano pięćsetną rocznicę urodzin Mikołaja Kopernika. Carter zabrał głos na sympozjum sekcji kosmologicznej Międzynarodowej Unii Astronomicznej. Zasugerował, że „mimo wszystko” ludzie zajmują wyróżnione miejsce we Wszechświecie…

Oczywiście kapłani twardego scjentyzmu ze Stevenem Weinbergiem (to ten od Pierwsze trzy minuty) na czele zaraz to próbowali przenicować na swoje kopyto… No, ale jakby tego było mało to w dodatku te uparte protony nie chciały się rozpadać zaprzeczając przewidywaniom GUT itp. pomysłom. Nic więc dziwnego że wielki fizyk Paul Dirac, a przy tym wielki prorok scjentyzmu, odmówił w 1983 – na rok przed śmiercią – wygłoszenia referatu z fizyki, argumentując: I have nothing to talk about. My life has been a failure (Nie mam nic do powiedzenia. Moje życie było porażką).

Screenshot 2019-04-10 at 15.08.54.png

Capture d’écran 2019-04-11 à 10.51.35.png

 

Kopernik, Galileusz i Big Bang

Tak zwana sprawa Galileusza jest ciągle przywoływana, zazwyczaj przy okazji ataków na „ciemnotę” Kościoła Powszechnego i jego wredną naturę. Warto więc od czasu do czasu przypomnieć niepokojonym katolikom choćby kilka faktów, dla ewentualnego wsparcia, a może i dla pożytku w ogóle.

Jak powszechnie wiadomo poszło o teorię Kopernika i dzieło „O obrotach” z 1543, roku jego śmierci. Trzeba wpierw przypomnieć, iż dzieło to Mikołaj Kopernik zadedykował papieżowi Pawłowi III-mu, a w dedykacji jasno wyjaśnił charakter swojej wielkiej teorii. Kopernik nie zwlekał z jej publikacją, jak twierdzą niektórzy, bo bał się reakcji hierarchów kościelnych, ale ze względu na często bardzo nieprzychylne opinie ówczesnych uczonych, które mógł dobrze rozpoznać po napisaniu w latach 1512–3 dziełka „Mały komentarz” (łac. Commentariolus), wprowadzającego teorię heliocentryczną. W dodatku, po wybuchu herezji protestanckiej, nie bez znaczenia stały się agresywne zachowania wobec niego protestanckich ideologów. Warto tu przypomnieć nagonkę Filipa Melanchtona z 1541 (i przy okazji fakt nazwania Kopernika sarmackim, czyli polskim astronomem!) oraz wystawienie w Elblągu przez holenderskiego działacza sztuki-paszkwilu na Kopernika. Wrogi stosunek protestanckich „reformatorów” do teorii heliocentrycznej utrzymał się zresztą bardzo długo – jeszcze w 1611 wielki astronom Johannes Kepler został za to ekskomunikowany przez własny kościół luterański! Wracając do Kopernika – generalnie rzecz biorąc, stosunek hierarchów do jego wybitnych, i szeroko znanych, umiejętności oraz badań astronomicznych był bardzo pozytywny – kuria rzymska liczyła na niego przy reformie kalendarza, a np. biskup Giese był mecenasem Kopernika, i wielkim zwolennikiem publikacji „O obrotach”. Jedynym znanym, a znaczącym wyjątkiem był tu biskup Dantyszek – gorący piewca humanizmu…

Tu wypada podkreślić „hipotetyczny” charakter teorii Kopernika – podstawowym argumentem było dla niego uproszczenie koncepcyjne i praktyczne opisu ruchu planet, ale bezpośredniego dowodu na ruch Ziemi nie było ani wtedy, ani jeszcze bardzo długo! Pierwszy empiryczny dowód podał dopiero James Bradley w 1729! Warto więc pamiętać, ze przeciwnikami teorii heliocentrycznej byli wielki astronom Tycho Brahe (którego dane posłużyły Keplerowi do sformułowania ostatecznej, pełnej wersji teorii heliocentrycznej…), a także np. Kartezjusz i wielu innych uczonych. Mikołaj Kopernik był bardzo mądrym człowiekiem, mimo że sam uważał swoją teorię za coś więcej niż tylko hipotezę, to z braku bezpośrednich dowodów zachowywał powściągliwość.

Inaczej było z Galileuszem – ojcem fizyki eksperymentalnej, który po obserwacji mało idealnej powierzchni Księżyca i odkryciu faz Wenus stał się w 1610 fanatycznym zwolennikiem heliocentryzmu, choć teoria Brahe także wyjaśniała te obserwacje. Niestety, można zasadnie podejrzewać, iż także jego egocentryzm odegrał w tym dużą rolę… (Jego następca na katedrze w Pizie – profesor, noblista Carlo Rubbia, jest świetną ilustracją tego „szerszego” problemu). Galileusz był szczerym katolikiem, wszak w liście z 1615 do wielkiej księżnej Krystyny napisał: …first we are to make certain of the fact, which will reveal to us the true senses of the Bible, and these will most certainly be found to agree with the proved fact (even though at first the words sounded otherwise), for two truths can never contradict each other**.

Zdawał się jednak nie widzieć szerokiego kontekstu – w szczególności, walki Kościoła z herezją protestancką. Jeszcze w owym 1615 sprzyjający mu św. Robert Bellarmin – kardynał, jezuita i Doktor Kościoła, pisał:

…if there were a true demonstration that the Sun was in the center of the universe and the Earth the third sphere [i.e., the third planet from the center of the cosmos], and that the Sun did not go around the Earth but the Earth went around the Sun, then it would be necessary to use careful consideration in explaining the Scriptures that seemed contrary, and we should rather have to say that we do not understand them than to say that something is false which had been proven***.

Galileusz jednak nie chciał słyszeć głosu rozsądku – użył za to nowego argumentu empirycznego twierdząc, iż teoria heliocentryczna wyjaśnia morskie przypływy! Efekt był więc taki, że w słynnym procesie Galileusza to Święte Oficjum miało naukową rację, podnosząc błędność tego argumentu, co z resztą później sam Galileusz przyznał!

W końcu, już po obserwacjach Bradleya, Benedykt XIV w 1741 udzielił imprimatur wszystkim dziełom Galileusza, i tak oto sprawa ta się „formalnie” skończyła, choć warto tu przypomnieć słowa JPII z 1992, które BBC i inni piewcy profesjonalnego „obiektywizmu” określili jako „przeprosiny” za sprawę Galileusza: www.casinapioiv.va/content/accademia/en/magisterium/johnpaulii/31october1992.html , gdzie wyraża po prostu głęboki żal za fatalne w skutkach nieporozumienie między obiema stronami konfliktu, które można było uniknąć.

Na zakończenie trzeba mi przywołać losy kosmologicznej teorii Wielkiego Wybuchu (Big Bang theory) z 1931, której autorem był duchowny katolicki, także noszący tytuł kanonika oraz artylerzysta (!) – Abbé Georges Lemaître. Teorii, której wielkim entuzjastą był astronom-amator, papież Pius XII, a zawziętym przeciwnikiem… Albert Einstein! Więcej o tym w moim artykule pt. „Big Bang, Gödel i klęska scjentystów” w nr. 3 Szkoły Nawigatorów, z czerwca 2014.****

PS. Warto tu przypomnieć o obronie Olsztyna przed wojskami Albrechta w 1520/1, pod zwierzchnictwem Mikołaja Kopernika. Polska załoga zamku olsztyńskiego liczyła około 180 osób i wiemy o potwierdzeniu przez Kopernika, w lutym 1521, otrzymania z Elbląga 17 hakownic oraz o jego prośbie o kolejne 50. A hakownice, to były „ręczne” armaty najmniejszego kalibru…

___

**) najpierw musimy upewnić się co do tego faktu [inaczej przesłanki – w tym przypadku – że Słońce spoczywa], który ujawni nam prawdziwe znaczenia Biblii, a na pewno okaże się, że zgadzają się one z owym dowiedzionym faktem (chociaż na początku mogło wyglądać inaczej), gdyż te dwie prawdy nigdy nie mogą sobie zaprzeczyć.

Z listu do Krystyny Lotaryńskiej:

***) gdyby faktycznie wykazano, że Słońce znajduje się w centrum wszechświata, a Ziemia w trzeciej sferze [tzn. jest trzecią planetą od środka kosmosu] i że Słońce nie okrąża Ziemi, ale to Ziemia krąży dookoła Słońca, wtedy konieczne byłoby staranne przemyślenie objaśnienia Pisma, które wydawałoby się sprzeczne, i powinniśmy raczej powiedzieć, że go nie rozumiemy, niż powiedzieć, że coś jest fałszywe, a co zostało udowodnione.

z listu św. Roberta do Foscariniego z 12 kwietnia 1615: sourcebooks.fordham.edu/mod/1615bellarmine-letter.asp

****) „Georges Lemaître, zwany ojcem teorii Wielkiego Wybuchu (Big Bang theory), urodził się [ponad] 120 lat temu w Charleroi, w Belgii. W 1911, po ukończeniu gimnazjum jezuickiego Collège du Sacré-Coeur, rozpoczyna studia inżynierii górnictwa, których jednak nie było mu dane dokończyć. W 1914, wraz z wybuchem Wielkiej Wojny razem z bratem wstępuje na ochotnika do belgijskiego wojska. Walczy na pierwszym froncie, w piechocie i artylerii – odznaczony medalem Croix de guerre avec palmes, zostaje zdemobilizowany dopiero w 1919.

Pod wpływem lektur w czasie wojny (sic!), przede wszystkim książek Henri Poincaré, w 1920 Georges Lemaître postanawia podjąć, w trybie przyspieszonym, studia matematyczno-fizyczne na uniwersytecie w Lowanium. W tym czasie zapoznaje się z Ogólną Teorią Względności (OTW), czyli nową teorią grawitacji, opublikowaną przez Alberta Einsteina w 1916. Jednocześnie, wojna wpłynęła na jego życie duchowe w podobny sposób jak to później był w przypadku Karola Wojtyły – w tymże 1920, Lemaître wstępuje do seminarium duchownego, a w 1922 do Bractwa Kapłańskiego Przyjaciół Jezusa – Fraternité sacerdotale des amis de Jésus, aby w 1923 przyjąć święcenia kapłańskie. Dwa tygodnie później, korzystając z grantu naukowego, wyjeżdża dla pogłębienia studiów fizyki najpierw do Cambridge, gdzie pracuje pod kierunkiem Artura Eddingtona, a potem do Harvardu i MIT, gdzie otwiera przewód doktorski. W 1925 wraca na Katolicki Uniwersytet w Louvain (czyli KUL, historycznie, ten pierwszy…) jako adiunkt, i rozpoczyna prace nad tematem, który mu niebawem przyniesie międzynarodową sławę.

W 1927, AbbéG. Lemaître (tak podpisywał swoje publikacje naukowe) opublikował w Belgii pracę pt. Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques („Wszechświat jednorodny o stałej masie i rosnącym promieniu, wyjaśniający prędkość radialną mgławic pozagalaktycznych”). W pracy tej, w oparciu o OTW, przedstawił kosmologiczny model rozszerzającego się Wszechświata, i ponadto, na dwa lata przed Edwinem Hubble, wyprowadził w niej tzw. prawo Hubble’a, [od 2018 H-L www.iau.org/news/] czyli wzrost prędkości ucieczki galaktyk, proporcjonalnie do ich odległości. Einstein przyjął wrogo te idee, gdyż sam, już w 1917, zaproponował statyczny model Wszechświata. Podczas ich pierwszego spotkania, w czasie kongresu solvayowskiego w 1927, Einstein nie patyczkował się z młodym księdzem katolickim, twierdząc: Your calculations are correct, but your physical insight is « tout à fait abominable » („Pana obliczenia są poprawne, ale fizyczny wgląd jest całkowicie odrażający”). Taki dość emocjonalny stosunek był o tyle zrozumiały, iż Einstein postulował statyczność przede wszystkim na gruncie filozoficznym, wręcz światopoglądowym. Uważał, że Wszechświat musi być wieczny, i aby uzyskać to statyczne rozwiązanie zburzył prostotę swoich równań wprowadzając tam ad hoc tzw. stałą kosmologiczną. Potem, żałował tego publicznie twierdząc, iż to był jego « greatest blunder »podczas gdy G. Lemaître paradoksalnie uważał wręcz przeciwnie: « your greatest discovery! ». I znowu miał rację – videnagroda Nobla z fizyki w 2011, za odkrycie Ciemnej Energii

Tymczasem, w 1929 Hubble empirycznie potwierdza prawo Lemaître-Hubble’a o ucieczce galaktyk, zadając mocny cios modelowi statycznemu, ale Ojciec G. Lemaître nie spoczywa na laurach i w 1931 pisze jedną z najsłynniejszych prac w nauce współczesnej: The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory („Początek świata z punktu widzenia teorii kwantowej”) opublikowaną w Nature. Wprowadza tam ideę początku Wszechświata, kiedy t=0 a cała jego energia była zgromadzona w osobliwości przestrzennej. Ze względu na kwantowy charakter tej osobliwości ani czas (jak my go rozumiemy), ani przestrzeń przedtem (t<0) nie istniały, zatem Wszechświat miał swój początek, po którym rozpoczęła się jego ekspansja. Praca ta spotkała się ze zdwojoną wrogością. Już nie tylko Einstein twierdzi, że jest to inspirowane « by the Christian dogma of creation, and totally unjustified from the physical point of view » („przez chrześcijański dogmat stworzenia, i jest całkowicie nieuprawnione z fizycznego punktu widzenia”), ale także dawny mentor Lemaitre’a, Eddington wtóruje: « The notion of a beginning of the world is repugnant to me ». Trzy lata później Georges Lemaître dorzuca swoje dwa ostatnie kosmologiczne postulaty: istnienie resztkowego promieniowania po początkowej, gwałtownej ekspansji oraz utożsamienie stałej kosmologicznej z (ciemną – jak dziś mówimy) energią próżni.

Dużo później, w 1949 podczas słuchowiska radiowego BBC, to właśnie znany astronom angielski, a zarazem największy propagandysta modelu statycznego i popularyzator nauki, Fred Hoyle, nazywa teorię Lemaître’a, pejoratywnie w zamierzeniu, teorią Wielkiego Wybuchu (Big Bang theory). Z kolei, szesnaście lat potem, po odkryciu mikrofalowego promieniowania resztkowego, model statyczny jest martwy, a Wielki Wybuch staje się paradygmatem nowoczesnej kosmologii. Zdumiewające jednak jest, z jaką łatwością dwaj bardzo wybitni uczeni oskarżali o nienaukowe inspiracje, kierując się samemu ewidentnie pozanaukowymi motywami. Aż chciałoby się tu przywołać metodę wypróbowaną od setek lat – złodziei krzyczących na cały głos: łapaj złodzieja!…

Fakt, że [ponad] 80 lat później, obecna kosmologia przejęła wszystkie najważniejsze elementy kosmologii Georges Lemaître’a, włącznie z nazwą, jest najlepszym świadectwem jego niewiarygodnej intuicji i głębokiego wglądu fizycznego. Ale to wcale nie oznacza zarzucenia wysiłków na rzecz obalenia wyjątkowości początku Wszechświata i jego jako takiego, z całą niesamowitą specyfiką – ciągle są ponawiane próby, a to wprowadzenia nieskończonych wszechświatów cyklicznych, a to ostatnio wielo-światów (multiverse), czyli nieskończenie wielu światów równoległych. Znamienne jest to, iż większość z nich ma charakter para- lub poza-naukowy, a prym w tym wiodą wyznawcy „teorii” superstrun wraz ze Stephenem Hawkingiem, słynnym fizykiem i celebrytą. I nie poddają się, także finansowo – skoro prestiżowe nagrody Nobla można jedynie otrzymać za empirycznie udowodnione teorie, to nic nie szkodzi – są w zamian milionowe nagrody ufundowane przez Milnera, rosyjskiego miliardera, a wręczane w… Hollywood! Do części takich teorii, opartych na gruncie meta-kosmologicznej ewolucji, jeszcze powrócę w moim następnym artykule dla Szkoły Nawigatorów.”

 

Skąd się wzięło złoto?

GW170817 spectrograms.svgPierwsza w historii detekcja fal grawitacyjnych wyemitowanych podczas fuzji dwóch gwiazd neutronowych GW170817 (po lewej) oraz zarejestrowana zmiana „optycznego” spektrum w kolejnych dniach po tym wybuchu (typu kilonowa).

__

Do niedawna uważano, iż „ziemskie” złoto było głównie wyprodukowane podczas wybuchów tzw. supernowych**, kiedy to gwiazdy gwałtownie zapadają się pod wpływem grawitacji co wywołuje „reakcję łańcuchową”, podobnie jak w bombie wodorowej, i w efekcie produkcję ciężkich pierwiastków w tzw. procesie r. Następnie owo złoto trafiło na Ziemię przede wszystkim około 4 miliardów lat temu podczas tzw. Wielkiego Bombardowania , które trwało, bagatela, circa 200 mln lat. Jak widać złoto ma nie tylko wyjątkowe właściwości, ale i fascynujące pochodzenie…

Jednak kilka lat temu owa teoria pochodzenia została podważona – w miejsce supernowych zaproponowano fuzję gwiazd neutronowych***. I właśnie ta nowa teoria została potwierdzona w wyjątkowo spektakularny sposób 17. sierpnia 2017, kiedy to po raz pierwszy zarejestrowano taką fuzję przy pomocy trzech anten fal grawitacyjnych (2 × LIGO + Virgo). „Równoległa” rejestracja tego wybuchu typu kilonowa w różnych pasmach fal elektromagnetycznych (patrz u góry) czyni to najważniejszym moim zdaniem osiągnięciem nauk ścisłych w XXI wieku. Oszacowano, że podczas owej fuzji GW170817 zostało wyprodukowane złoto o masie między 3 a 13 mas Ziemii!

Wracając do fantastycznych właściwości złota, to biorą się one oczywiście z jego struktury atomowej – [Xe] 4f14 5d10 6s1. Tak jak inne znane pierwiastki grupy 11, tj. miedź i srebro, złoto jest metalem o jednym elektronie w paśmie przewodnictwa i zapełnionym orbitalu d D5xz.png(5dz)D5M0.png(5dxz). Każdy z tych trzech metali posiada układ krystalograficzny regularny, ściennie centrowany (fcc).

Wprawdzie srebro nieco bije złoto w elektrycznym przewodnictwie, ale w innych kategoriach to właśnie złoto jest zupełnie wyjątkowe – jest metalem szlachetnym o wyjątkowo dużej odporności chemicznej, znacznie większej niż poprzedzające go w grupie 11 miedź i srebro. W przeciwieństwie do nich, na powietrzu nie ulega ściemnieniu. Jest też odporne na działanie większości czynników korozyjnych, dzięki czemu idealnie nadaje się do produkcji monet, biżuterii i pokryć ochronnych bardziej reaktywnych metali. Jest odporne na poszczególne kwasy, ale roztwarza się w wodzie królewskiej. Złoto rozpuszcza się również w rtęci, tworząc amalgamat. Złoto jest nierozpuszczalne w kwasie azotowym, który roztwarza srebro i inne metale, co przez długi czas było wykorzystywane jako próba na obecność złota (np. w monetach).

Złoto jest najbardziej kowalne**** spośród wszystkich metali; jeden gram złota może być rozbity na arkusz o powierzchni 1 m² !! Płatek złota może być rozbity do tego stopnia, że staje się półprzezroczysty. Przechodzące przez taki płatek światło jest zielono-niebieskie, ponieważ złoto silnie odbija żółte i czerwone składowe długości światła[23][24]. Takie półprzezroczyste arkusze również silnie odbijają podczerwień, co czyni je użyteczne w wytwarzaniu osłon przed promieniowaniem podczerwonym (cieplnym) w kombinezonach żaroodpornych i osłonach przeciwsłonecznych w skafandrach astronautów[25]. Złoto jest metalem o wysokiej gęstości 19,3 g/cm³, dla porównania gęstość ołowiu wynosi 11,34 g/cm³, a najcięższego pierwiastka, osmu 22,61 g/cm³.

Jednak moim ulubieńcem jest inny materiał, o właściwościach (poza jedną) przeciwnych do tych „złotych”, i o tym będzie już niebawem.

__

**) „Energia wybuchu dociera do Ziemi w postaci wzmożonego promieniowania kosmicznego. Promieniowanie to powoduje aktywację jąder atomowych, między innymi powstawanie jąder węgla 14C. Mierząc zawartość pozostałości tego izotopu w próbkach datowanych bezwzględnie, można ocenić, kiedy miała miejsce ekspozycja na to promieniowanie, jak długo trwało i jakim zmianom ulegało. Na tej podstawie można obliczyć czas wybuchu i odległość supernowej od Ziemi. Przy założeniu prawdziwości teorii świec standardowych, gwałtowne zwiększenie koncentracji 14C wskazuje, że w ciągu ostatnich 50 tys. lat miały miejsce następujące bliskie wybuchy[4]:

Czas w tys. lat Odległość w parsekach
44 110
37 180
32 160
22 250

***)

****) Ta nadzwyczajna kowalność grupy 11 bierze się z ich względnie słabych wiązań metalicznych i z delokalizacji elektronów, np. miedź zyskuje na twardości kiedy NIE jest monokrystaliczna[9]!

PS. pl.wikipedia.org/wiki/Kosmiczny_Teleskop_Jamesa_Webba

6550839965_a68803d3ba_o.jpg

Stąd do wieczności czyli gra w trzy liczby

Odkrycie w CERNie, w lipcu 2012 roku, bozonu Higgsa zamknęło definitywnie epokę zatwierdzania Modelu Standardowego jako kompletnej teorii mikro-świata. Paradoksalnie, było to sporym zaskoczeniem, i stąd właśnie się wzięło 49-letnie opóźnienie w przyznaniu nagrody Nobla za ten ostatni, do niedawna niepotwierdzony bezpośrednio składnik tejże teorii, tzw. mechanizm BEH (Brout-Englert-Higgs), przewidujący istnienie tegoż bozonu. (W efekcie jeden z autorów, Robert Brout, nie doczekał się tego wyróżnienia…) Zaskoczony był tym w pewnym stopniu nawet jeden z trzech twórców BEH, gdyż podobnie jak wielu fizyków spodziewał się, że być może bozon Higgsa nie jest cząstką elementarną**, a do jego pełnego zrozumienia potrzeba nowej teorii. Okazało się inaczej, i nic w tej chwili nie wskazuje na taką potrzebę, a więc odkrycie stało się niejako większym niż powszechnie oczekiwano!

W tym miejscu warto zrobić pewną dygresję historyczną. Otóż, w 1885 Johann Balmer, fizyk i nauczyciel w żeńskiej szkole w Bazylei, podał prosty wzór matematyczny wiążący długości fal dla dopiero co zmierzonych przez Ångströma pięciu linii spektralnych wodoru. Jak się później okazało, był to początek końca fizyki klasycznej, a gwóźdź do jej trumny wbił w 1900 Maks Planck postulując kwantowanie (czyli „porcjowanie”) energii, i wprowadzając nową stałą fundamentalną h. Planck doskonale zdawał sobie sprawę z wagi swojego odkrycia – zanim to ogłosił, bardzo długo męczył się próbując uratować fizykę klasyczną, ale bez powodzenia. Jak wiemy, doprowadziło to do powstania fizyki kwantowej, innymi słowy – do największej rewolucji w fizyce od czasów Newtona. Na marginesie, warto przypomnieć rolę w tejże rewolucji, być może najważniejszej w historii fizyki, pracy doktorskiej – ukończonej przez księcia Ludwika de Broglie w 1924. Nosiła ona tytuł Recherches sur la théorie des quanta („Badania nad teorią kwantów”) i przyniosła autorowi nagrodę Nobla już w 1929. Wynikało to z jej olbrzymiego znaczenia dla fizyki, a ciekawostką jest fakt, iż de Broglie doszedł do swojego fundamentalnego postulatu przypisania falowej natury wszystkim cząstkom materii, całkowicie samodzielnie. Członkowie jury jego przewodu doktorskiego (w tym wielcy francuscy fizycy, Paul Langevin i Jean Perrin) poruszeni rewolucyjnością idei, zasięgnęli w tej sprawie rady Alberta Einsteina, który natychmiast docenił bardzo głębokie znaczenie owego postulatu. Więcej o tym, m.in. jak to sam Einstein stał się tego poniekąd ofiarą TUTAJ.

Wróćmy zatem, jak mówią Francuzi, do naszych baranów. Model Standardowy jest teorią kompletną ponieważ poprawnie opisuje wszystkie znane zjawiska mikro-świata. Zawiera jednak dużo parametrów, których wartości już nie potrafimy dobrze wyjaśnić. Do tych parametrów należą w szczególności masy wszystkich cząstek elementarnych, w tym także bozonu Higgsa. I tu właśnie pojawia się wielkie wyzwanie – otóż, eksperymenty w  CERN nie tylko wykazały istnienie bozonu Higgsa, ale umożliwiły pomiar masy tegoż bozonu z dokładnością 0,2% (dwóch promili)!  A to z kolei, pozwoliło zauważyć następującą relację liczbową między trzema masami:

(Mhiggs)2 = Mtop * MZ    lub, inaczej      Mh = √ (Mt * MZ)

Innymi słowy, masa bozonu Higgsa jest równa pierwiastkowi z iloczynu mas kwarku top i bozonu Z. Równanie to jest spełnione z dokładnością lepszą niż 0,3%, zatem w znakomitej zgodzie z błędami pomiaru tych trzech mas! Fascynującą własnością tej prostej relacji jest fakt, że każda z tych trzech cząstek należy do innego rodzaju, ze względu na swój spin. Bozon Higgsa jest jedyną skalarną (tzn. bezspinową) cząstką elementarną w przyrodzie! Z kolei, kwark top jest fermionem, czyli cząstką o spinie połówkowym (= ½ ħ), tak jak wszystkie cząstki elementarne materii, na przykład elektrony. W dodatku jest najcięższym fermionem, ale właśnie jego wielka masa (równa w przybliżeniu masie atomu złota…) jest najbardziej „naturalna” wśród fermionów, wg Modelu Standardowego. No i w końcu, neutralny bozon Z, „odpowiedzialny” wraz z naładowanymi bozonami W za oddziaływania słabe,  jest bozonem wektorowym, o spinie 1, tak jak foton. Ma przy tym najlepiej znaną masę, z dokładnością do 0,002% !

Ktoś może nie bez racji powiedzieć, że jest to najprawdopodobniej zupełny przypadek – w końcu można by postulować bardzo wiele innych arbitralnych wzorów, dołączyć także masę bozonów W itd., itp. Problem jednak w tym, że od wielu już lat znamy inny zaskakujący wzór łączący tym razem masy trzech leptonów (czyli fermionów, ale nie oddziałujących silnie) naładowanych – elektronów, mionów i leptonów tau. Zaproponował go w 1981 japoński fizyk Yoshio Koide:                                                                                               en.wikipedia.org/wiki/Koide_formula.

Po 38 latach, przy ciągle rosnącej precyzji pomiaru tychże mas – równanie Koide jest nadal spełnione, w granicach (bardzo małych) błędów, ale nikt dotąd nie potrafił wyjaśnić jego ewentualnego pochodzenia.

Trudno zatem uwierzyć, aby każdy z tych związków był po prostu, jedynie liczbową koincydencją.  Ja w to nie wierzę, a jeśli ktoś z czytelników ma pomysł na głębokie uzasadnienie któregoś z nich, to radzę szybko to spisać i opublikować – jeśli dobrze trafi, to poczesne miejsce na kartach historii fizyki jest gwarantowane.

___

Z kolei, wiele wskazuje na to, że grawitacja ma (zasadniczo) inny charakter niż pozostałe trzy fundamentalne oddziaływania: elektromagnetyczne, słabe oraz silne (jądrowe), które to z olbrzymim sukcesem są opisywane przez Teorię Standardową (TS), ciągle zwaną Modelem Standardowym.

Po odkryciu bozonu Higgsa ostatni element tej teorii został potwierdzony doświadczalnie, a w dodatku zmierzona masa tegoż bozonu, około 125 GeV/c², powoduje, iż z formalnego, matematycznego punktu widzenia teoria jest „stabilna” i daje „sensowne” przewidywania, począwszy od fizyki atomowej i energii cząstek rzędu 1 eV (oraz dużo, dużo mniejszych, gdzie dobrego opisu dostarcza fizyka klasyczna), aż do gigantycznych energii, rzędu tzw. energii Plancka, czyli do około 1019 GeV, lub inaczej 1028 eV.

Innymi słowy, można uznać, że „natura mikroświata” jest w pełni opisana, czyli TS jest „kompletną” teorią cząstek elementarnych (oczywiście, zaniedbującą grawitację). Jedynym zazwyczaj podnoszonym argumentem „formalno-estetycznym” jest problem tzw. (nie)naturalności, znany też pod nazwami – problemu hierarchii, ew. jako problem fine tuning’u („precyzyjnej regulacji”).

Niedawno ukazała się publikacja pt. Naturalness, the autonomy of scales, and the 125 GeV Higgs, która świetnie to tłumaczy – polecam zainteresowanym. Jest ona wprawdzie dość szczegółowa i trudna, na (bardzo) wysokim poziomie merytorycznym, ale można tam też znaleźć świetne podsumowania, jak np. to:

Here I present a positive argument that this is indeed the appropriate way to understand the naturalness criterion: we should understand naturalness as the requirement that theories should be able to describe physics at low energies in ways that do not invoke a sensitive dependence on those theories’ descriptions of physics at much higher energies.”

W przypadku TS, która jest kwantową teorią pola, gdzie oddziaływania są „generowane” przez zasadę cechowania (gauge principle), taka naturalność jest gwarantowana, za wyjątkiem pola skalarnego bozonu Higgsa – mówi o tym ogólne twierdzenie o rozprzęganiu (Decoupling Theorem):

„Appelquist and Carazzone prove that if one starts with a perturbatively renormalizable theory – the “full theory” – containing a set of fields all of which are much heavier than the remaining fields, the correlation functions describing physics occurring at energies much lower than the mass of the heavy fields can be obtained from an effective theory which contains only the light fields. The only remnant of the heavy fields is that the couplings of the light fields in the effective theory may be different than the couplings of the light fields in the full theory. Furthermore, for quantum field theories containing only fermions or gauge bosons, no relevant operators appear and the contribution of the heavy fields to the light field couplings is merely logarithmic, a small correction to the original light field couplings. Virtually all quantum field theories employed in elementary particle physics are of this form; until the recent discovery of the Higgs particle, no elementary particle described by a scalar field had been discovered in our world. This is of central importance for naturalness since the presence of an elementary scalar field in a theory introduces a relevant operator whose coupling, representing the mass of the scalar field, receives very large corrections from high-energy physics. Setting aside for the moment the conceptual complication introduced by relevant operators, the essence of the Decoupling Theorem is that low-energy physics can be accurately described by a theory including only low-energy degrees of freedom. Past experience with physical theories leads one to expect that low-energy physics like billiard ball trajectories will not depend sensitively on the behavior of high-energy atomic physics; in QFT this observed fact that physical processes at widely separated physical scales are largely independent of one another becomes a theorem.”

__

Co robić w tej sytuacji? Jedyną znaną mi eksperymentalną podpowiedzią są te zagadkowe „koincydencje numeryczne”, czyli owe dwie gry w trzy liczby…

PS. Wszystkie parametry w TS, poza jednym, są bezwymiarowe, tzn. są to po prostu „gołe” liczby, bez jednostek. Tym wyjątkiem jest tzw. próżniowa wartość oczekiwana pola Higgsa = 246,22 GeV, nadająca skalę wszystkim masom cząstek elementarnych (dlatego kwark top o masie ponad 172 GeV/c² jest „bardzo naturalny”, a elektron zupełnie nie…).

__

**) Cząstki elementarne: boson.szkolanawigatorow.pl/czastki-elementarne-i-proznia